Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Мальцев Геннадий Петрович

Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков
<
Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Мальцев Геннадий Петрович. Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков : Дис. ... канд. техн. наук : 05.18.01, 05.18.12 Воронеж, 2004 177 с. РГБ ОД, 61:05-5/1358

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Аналитический обзор научно-технической литературы 8

1.1 Современное состояние и задачи получения пищевых порошков 8

1.2 Применение пищевых порошков в кондитерской промышленности 23

1.3 Структурообразование пищевых порошков и анализ основных сил взаимодействия частиц 30

1.4 Активные способы модифицирования свойств пищевых порошков 43

1.5 Основные типы дисперсных структур в кондитерских массах 51

1.5.1 Коагуляционные структурообразования кондитерских масс 53

1.5.2 Коагуляционно-кристаллизационные структурообразования кондитерских масс 62

Заключение

Глава 2 Экспериментальные стенды и методики получения и исследования пищевых порошков и кондитерских масс 65

2.1 Объекты и методы исследования 65

2.2 Полупромышленная распылительная сушильная установка и методика получения пищевых порошков 66

2.3 Экспериментальная установка и методика изучения гигроскопических свойств пищевых порошков 69

2.4 Универсальная смесительно-формующая установка, методика получения и исследования кондитерских масс 72

Глава 3 Исследование структурообразования пищевых порошков и анализ значимости капиллярной составляющей силы взаимодействия частиц 76

3.1 Капиллярная составляющая сил взаимодействия частиц порошка 76

3.1.1 Расчет капиллярного взаимодействия частиц на основе моделирования границы раздела фаз тороидальной поверхностью 76

3.1.2 Расчет капиллярного взаимодействия частиц на основе моделирования границы раздела фаз «газ — жидкость» с поверхностью постоянной кривизны 89

3.1.3 Сравнительный анализ расчета капиллярного взаимодействия 4. частиц при различных типах моделирования границы раздела фаз 95

3.1.4 Количественная оценка связи между геометрическими параметрами области капиллярного взаимодействия частиц порошка и его влажностью. 99

3.2 Изучение структурно-механических и гигроскопических свойств пищевых порошков и их структурообразование 115

Глава 4 Изучение структурообразования кондитерских масс на основе пищевых порошков для разработки интенсивных способов их производства 121

4.1 Разработка интенсивного способа получения помадных конфет 121

4.1.1 Определение наиболее информативных параметров получения помадных конфет 121

4.1.2 Разработка технологических критериев получения помадных конфет 123

4.2 Разработка способов получения пралиновых конфет и карамели на основе пищевых порошков 135

4.3 Интенсификация структурообразования кондитерской массы на основе пищевых порошков при вакуумировании 139

4.3.1 Качественное обоснование влияния вакуумирования на интенсификацию процесса смешивания пищевых порошков с жидкой фазой. 139

4.3.2 Количественная оценка скорости смачивания порошков в зависимости от основных технологических параметров и степени вакуумирования 144

Выводы 149

Список использованных источников 150

Приложения 163

Введение к работе

Основными задачами кондитерской промышленности являются совершенствование существующей и разработка принципиально новой высокоэффективной техники и технологии, развитие отечественной сырьевой базы и создание продуктов функционального питания - изделий нового поколения.

Реализация этих задач позволит создать конкурентноспособную
продукцию на мировом рынке по себестоимости, качеству, высокой пищевой и
биологической ценности и функционального назначения.
Щ В себестоимости кондитерских изделий значительную долю занимает

сырье. Поэтому при разработке изделий на основе пищевых порошков весьма актуальной проблемой является поиск новых дешевых сырьевых источников и способов переработки их в порошки. В настоящее время получают пищевые порошки из сахара, патоки, плодов и овощей, молока и др., которые находят широкое применение в производстве различных пищевых продуктов. Перспективными сырьевыми источниками для получения пищевых порошкообразных кондитерских полуфабрикатов с низкой себестоимостью является сахарная свекла, фруктово-ягодные выжимки, вторичные молочные продукты др. При этом их переработку надо вести высокоэффективными способами путем создания сырьевых баз и цехов максимально приближенных к сырьевым источникам.

Применение пищевых порошков на основе растительного сырья в
производстве кондитерских изделий позволяет уменьшить углеводно-жировой
'*> комплекс и калорийность, обогатить функциональными ингредиентами

(пищевыми волокнами, витаминами, микроэлементами, олигосахаридами, органическими кислотами и др), расширить ассортимент изделий. Порошковые технологии кондитерских изделий просты и экономичны, что позволяет

получать массы и изделия с заранее заданными химическими свойствами и составом, т.е. продукты функционального питания.

Большой вклад в развитие теории и практики кондитерского производства внесли А.Л. Соколовский, О.Г. Лунин, М.М. Истомина, Л.С. Кузнецова, Г.А. Маршалкин, А.В. Зубченко, Л.М. Аксенова, Ю.А. Мачихин, В.А. Панфилов, Г.Б. Цыганова, З.Г. Скобельская, М.А. Талейсник, В.Я. Черных, Г.О. Магомедов и др.

Развитие порошковых технологий пищевых продуктов получили благодаря работам П. А. Ребиндера, Б.В. Дерягина, Н.Б. Урьева, М.А. Талейсника, Е.Д. Яхина, А.Д. Зимона, А.В. Зубченко, Г.О. Магомедова и

& ДР-

В отечественной и зарубежной практике известны различные способы

получения пищевых порошков на основе растительного сырья [1,2]:

- конвективный, сублимационный, сушки во вспененном состоянии,

вальцевый, вакуумный, распылительный и другие.

Из них по комплексным показателям, особенно энергетическим и

количественным характеристикам выделяют распылительную сушку. За

рубежом ив нашей стране широко распространена распылительная сушка, для

получения пищевых порошков из растворов и суспензий, так как этот способ

высокопроизводителен, автоматизирован и экономически целесообразен [1-22].

При получении пищевых порошков распылительной сушкой наиболее

важными технологическими критериями являются выбор типа конструкции

распылительной сушилки, режимов сушки при оптимальных свойствах сухого

продукта (физико-химические, механические, теплофизические). Для

'4' получения пищевых порошков на основе растительного сырья наиболее

предпочтительной является распылительная сушилка («прямоточная» или

«смешанного» типа с высокой влагонапряженностью и максимальным

сохранением качественных показателей сухого порошка [23].

Следовательно, разработка конструкции высокоэффективной распылительной сушилки позволит снизить себестоимость и повысить качество пищевых порошков.

Разработка порошковой технологии кондитерских изделий требует фундаментального изучения процессов структурообразования пищевых порошков и масс на их основе.

Кондитерские изделия классифицируются в зависимости от вида и характера связей между частицами дисперсной фазы на коагуляционные, кристаллизационные и смешанные коагуляционно-кристаллизационные структуры. При этом пищевые порошки могут выступать как основные структурообразующие компоненты, наполнители или обогатители.

Таким образом, разработка порошковых технологий кондитерских изделий открывает новые перспективы развития пищевой и перерабатывающей промышленности.

Структурообразование пищевых порошков и анализ основных сил взаимодействия частиц

Порошкообразные пищевые полуфабрикаты являются гидрофильными, поэтому поверхность их частиц всегда покрыта моно- и полимолекулярно-связанными слоями воды, а при значительной относительной влажности воздуха и капиллярной влагой.

В граничных слоях воды изменяется растворяющая способность, температура замерзания, теплопроводность, энтальпия и вязкость. Толщина и структура граничных слоев воды и, следовательно, их свойства зависят от дальнодействующих поверхностных сил на границе раздела фаз.

Поверхностные силы представлены не только дисперсионными, но ионноэлектростатическими. При контакте твердой поверхности с водой или другими полярными средами возникает двойной электрический слой ДЭС вследствие перехода в жидкую фазу или адсорбции из жидкой среды ионов определенного знака. При этом в структурированных слоях жидких прослоек (моно-, полимолекулярных, капиллярных) возникает ионо-дипольное и диполь-дипольное взаимодействие [29,30].

Толщина граничных слоев жидких пленок и их структура могут изменяться в зависимости от рН среды и концентрации электролита.

Повышение температуры вызывает разрушение сетки водородных связей, ответственных за структурное дальнодействие, что ведет к уменьшению толщины слоев [30]. На свойства и протяженность граничных слоев жидкости может оказывать влияние адсорбция ПАВ на поверхности частиц твердой фазы. Ориентация молекул в граничных слоях жидкостей, повышение вязкости, упругости, появление сопротивления сдвигу может значительно препятствовать сближению твердых частиц. Перекрытие граничных слоев при сближении частиц приводит к появлению структурной составляющей расклинивающего давления [31]. Различают молекулярную, электростатическую и структурные составляющие расклинивающего давления. Наиболее существенное влияние на устойчивость тонких прослоек и пленок оказывают электростатическая Пэл и молекулярная Пм составляющие расклинивающего давления. Научные основы термодинамики тонких пленок и устойчивости дисперсных систем развиты в работах советских ученых Дерягина и Ландау, а также голландских ученых Фервея и Овербека. Работы этих ученых получили название теории ДЛФО, согласно которой особое состояние тонких прослоек в дисперсных системах обусловлено изменением потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия в пленках и деформации диффузионных электрических слоев.

Пока толщина жидкой прослойки между твердыми частицами остается больше толщины граничных слоев с особой структурой, влияние последних проявляется только через соответствующие изменения электростатической и молекулярной оставляющих расклинивающего давления.

Установлено [31], что при перекрытии граничных слоев, образованных на гидрофильных поверхностях, возникают силы структурного отталкивания ns 0, а на гидрофобных поверхностях - силы структурного притяжения lls 0. Роль структурных сил особенно существенна при малой толщине прослоек, когда их вклад в силы взаимодействия становится определяющим.

При "замесе" конфетной массы частицы пищевого порошкообразного полуфабриката (ППП) смачиваются жидкой фазой, образуя сначала полимолекулярные слои пленок, а затем - капиллярные на поверхности частиц. При полном заполнении водой капиллярных менисков между твердыми частицами порошка неизбежно следует процесс частичного растворения их, при этом образуется раствор с определенной упругостью пара. Как показали Фрумкин и Дерягин [30, 51], после смачивания твердой поверхности объемная жидкость может образовывать конечные краевые углы 90 с полимолекулярными пленками, которая рассматривается как прослойка жидкой фазы, находящаяся в силовом поле межфазных поверхностей, между которыми она заключена. Степень смачивания количественно характеризуется величиной косинуса краевого угла (угла смачивания) cosG. Твердое вещество лучше смачивается той жидкостью, по отношению к которой разность полярностей оказывается минимальной и где оно более растворимо [32]. Дерягиным было показано [30], что условие равновесия жидкости со смачивающей пленкой можно описать, используя вместо неизвестной функции Gf(h) изотерму расклинивающего давления смачивающих пленок П(Ъ), доступную прямому экспериментальному определению. Для расчета значений равновесных краевых углов 0О на основании изотерм П(п) можно использовать уравнение Скорость смачивания VCM порошков можно представить в следующем виде где г - радиус пор слоя порошка или порового пространства; Н - высота подъема жидкости в трубке; АР - разность давлений жидкости в нижней и верхней частях трубки; т - вязкость жидкой фазы.

Величина АР показывает, какое давление надо сообщить жидкости для подъема ее на высоту Н. Это давление расходуется на смачивание порошка и на преодоление гидравлического сопротивления, которое незначительно. Тогда

Анализ уравнения (1.10) для скорости смачивания водой твердой поверхности позволяет установить факторы, влияющие на процесс смачивания частиц 111111. При постепенном утончении водных пленок вначале возникает метастабильное состояние толстых (h 100 нм) р-пленок. Время их перехода в термодинамически устойчивое состояние тонких а-пленок зависит от близости капиллярного давления к критическому и от площади р-пленок. Чем площадь больше, тем выше вероятность образования в р-пленке зародыша а-фазы [31].

Существование толстых Р-пленок обусловлено силами электростатического отталкивания заряженных поверхностей пленки (Пэл 0). При их подавлении Р-пленки не образуются, что приводит в соответствии с уравнением (1.7) к ухудшению смачивания. Напротив, повышение величины потенциалов поверхностей пленки приводит к росту сил электростатического отталкивания и способствует полному смачиванию.

Полупромышленная распылительная сушильная установка и методика получения пищевых порошков

Для промышленного получения порошкообразных пищевых полуфабрикатов разработали полупромышленную распылительную сушильную установку смешанного типа (рис. 2.1) производительностью по сухому продукту 5-J-20 кг/ч [27, 123]. Установка позволяет осуществить непрерывный процесс получения порошкообразных полуфабрикатов, периодической выгрузки и пневмотранспортировки порошка до технологического участка и непрерывной специальной подготовки рецептурной смеси к сушке. Полупромышленная установка состоит из следующих основных узлов: станции приготовления рецептурной смеси; воздушного компрессора 22 с маслоотделителем 21; пароэлектрокалорифера 3, сушильной камеры 5 с рубашкой воздушного охлаждения; системы пневмоочистки 24 сушильной камеры от порошка; пневматической форсунки 4; циклона 7 с приемником порошка 8; рукавного фильтра 6 и узла пневмотранспорта.

Воздух из помещения цеха при t = 20-J-25C отсасывают через воздушные фильтры 6, расположенные на рубашке воздушного охлаждения, вентилятором 1 и затем нагнетают в пароэлектрокалорифер 3 с шибером 2 для нагревания до температуры 95- 180С. Далее горячий воздух тангенциально закрученным потоком поступает по центру сверху в сушильную камеру 5. Сжатый воздух от компрессора 22 через маслоотделитель 21 и паровой теплообменник 20 подают к пневматической форсунке 4 при давлении 0,3-ь1,0 МПа и температуре 90-г95С для распыления рецептурной смеси, а также для регенерации рукавного фильтра 10. Рецептурными смесями являются сахарные растворы, фруктово-овоще-молочные композиции со всевозможными добавками. Рецептурные компоненты подают из расходных емкостей 19 самотеком или под давлением в открытый варочный котел с мешалкой 18 марки 27 А, где растворяют или концентрируют до 20-7-60% массовых долей сухих веществ. Фруктово-овощные смеси подвергают предварительному финишированию 15 до 400 мкм размеров частиц, а затем вторичному финишированию горячей смеси 16 до 200 мкм размеров частиц и окончательной гомогенизации 14 до 20-30 мкм перед подачей на распыление. Рецептурную смесь на вторичное финиширование подают шестеренчатым насосом 17, предварительно отфильтровав. Температура рецептурной смеси перед подачей на распыление не более 40-т-80С.

Распылительный узел расположен в верхней части сушильной камеры с устройством для регулирования режима работы пневматической форсунки. Часть порошка при сушке оседает на стенки цилиндрической и конической части сушильной камеры, поэтому для улучшения сыпучести его и предохранения его от воздействия высоких температур предусмотрена воздушная рубашка. Она состоит из 3 секций с фильтрующими элементами. Температура стенки сушильной камеры в диапазоне 60-г80С регулируется шиберными устройствами 2, установленными перед вентилятором 1 и после него.

Вывод порошка из сушильной камеры производится путем периодического включения системы пневмоочистки 24. Из циклона 7 порошок выводится периодически через приемник 8 с заслонками в линию пневмотранспорта без нарушения непрерывного режима сушки. Порошок транспортируется с первого этажа на второй для подачи его в миксмашину при приготовлении конфетной массы. При этом предусмотрен в линии пневмотранспорта материалопровода воздушный фильтр 9 для всасывания и очистки воздуха, циклон 7 с рукавным фильтром 12 специальной конструкции, приемник с заслонкой 8 и вентилятор высокого давления. Очищенный воздух от порошка выбрасывается в атмосферу вентиляторами 7,13.

Эксплуатацию сушильной установки осуществляют следующим образом. Предварительно запускают вентиляторы 1,11, воздушный компрессор 22, затем пароэлектрокалорифер 3, теплообменник 21 и устанавливают температурный режим сушки путем распыления воды пневматической форсункой. При этом проводят центровку форсунки и факела распыла через смотровые окна.

Параллельно готовят рецептурную смесь и затем переключают на сушку. Стабильность режима работы установки контролируется по температуре воздуха перед и после сушильной камеры и автоматически поддерживается постоянной. Кроме того, контролируется температура стенок сушильной камеры.

По завершении работы установку переключают на распыление воды, а затем выключают пароэлектрокалорифер, после - вентиляторы 1, 11. После работы сушилку моют горячей водой путем распыления ее форсункой при включенных вентиляторах 1, 11. А затем сушат ее горячим воздухом, сушилка выполнена во взрыво- и пожаробезопасном исполнении.

Изучение структурно-механических и гигроскопических свойств пищевых порошков и их структурообразование

Сдвиговые свойства порошков характеризуются коэффициентом внутреннего трения f, коэффициентом сопротивления сдвигу f, начальным удельным сопротивлением сдвига io, коэффициентом внешнего трения по ограждающей поверхности fb коэффициентом сопротивления сдвигу по ограждающей поверхности f1} которые имеют большое значение для практики [50]. Коэффициент внутреннего трения определяется по формуле Коэффициент сопротивления сдвигу: где т - удельное тангенциальное сопротивление сдвигу сыпучего материала; удельное напряженное состояние сыпучего материала в плоскости сдвига. Для внешнего трения: Величины Т,TI,TQ,Тої и у определяются непосредственно на экспериментально-универсальной сдвиговой установке. Значения величин т,ті,то, тої можно также рассчитать по формуле где Р - усилие сдвига; S - площадь сдвига. Зависимости г и г о от у и предварительно напряженного состояния у ут определены для яблочного порошка и сухой патоки и установлены, что с увеличением напряженного состояния испытанных порошков величина тангенциальных напряжений сдвигу растет, причем для сухой патоки этот рост примерно на 50% выше, чем для яблочного порошка.

С увеличением предварительного напряженного состояния (уупд) наблюдается такая же закономерность. Это объясняется тем, что при уплотнении порошков происходят одновременно два процесса. Первый из них связан с более плотной упаковкой частиц, что приводит к росту числа контактов. Так как между частицами порошка имеются пустоты, с увеличением напряжения мелкие частицы протекают между крупными, происходит заполнение этих пустот. Одновременно растет площадь контактов между частицами. Второй процесс обусловлен увеличением аутогезии, т.е. возрастают силы притяжения между частицами. Результаты исследований зависимости f и f і от у для яблочного порошка и сухой патоки установили, что с ростом напряженного состояния материала величины f и fi падают. Это объясняется тем, что при увеличении нормального напряжения происходит уплотнение и сдвиг одной поверхности частиц по отношению к другой. Величины коэффициентов внутреннего трения f меньше по сравнению с коэффициентами сопротивления сдвигу f. Значения f и f і для патоки ниже, чем для яблочного порошка. Это, видимо, определяется разным размером частиц, которых в сухой патоке меньше, чем в яблочном порошке.

Эмпирические зависимости коэффициентов внутреннего трения для яблочного порошка для сухой патоки Полученные зависимости могут быть использованы при проектировании оборудования для дозирования и хранения порошков. Наиболее характерной величиной, которой определяется слеживаемость сыпучих материалов, является начальное удельное сопротивление сдвигу То, т.е. сопротивление сдвигу при снятом напряженном состоянии ( = 0) [40]. Полученная зависимость для исследуемых порошков представлена на рис. 3.18. Из этого рисунка видно, что слеживаемость сухой патоки и яблочного порошка с увеличением предварительного напряженного состояния растет, причем более сильно для сухой патоки. Это можно объяснить ростом числа контактов и увеличением сил сцепления между частицами за счет когезионного взаимодействия. С увеличением времени хранения слеживаемость порошков возрастает. Более подвержена слеживаемости сухая патока, так при = 50 кПа через 60 суток хранения То для яблочного порошка равно 3,6 кПа, а для сухой патоки -4,7 кПа. В результате обработки экспериментальных данных получены следующие математические уравнения для процесса слеживаемости порошков в зависимости от хранения: для яблочного порошка

Разработка способов получения пралиновых конфет и карамели на основе пищевых порошков

Пралиновые конфеты выпускаются большинством предприятий кондитерской промышленности и объем их производства составляет примерно 10% от общей выработки конфет.

В настоящее время в промышленности не существует единой оптимальной научно-обоснованной технологии производства пралиновых конфет. На каждом предприятии имеются свои технологические режимы их производства и используются различные виды оборудования для осуществления одних и тех же операций [107, 110].

Особого внимания заслуживает технология пралиновых конфет [108], так как при этом достигаются наиболее оптимальные условия приготовления рецептурной смеси, вальцевания, отминки и формования масс при предварительном охлаждении ее в тонком слое. Это позволяет упростить и механизировать технологический процесс, повысить производительность труда, снизить количество возвратных отходов и улучшить качество конфет. Интенсивная технология пралиновых конфет на основе ПСПП [111, 112], разработанная на универсальной смесительно-формующей установке, позволяет исключить стадии вальцевания и разводки пралиновых масс.

Небходимостью научного обоснования оптимальных параметров технологических процессов и выбора наиболее эффективного способа получения пралиновых конфет на основе ПСПП обусловлены исследования физико-химических и реологических свойств исходных жировых композиций и пралиновых масс.

Анализ реологических свойств пралиновых масс на основе ПСПП показал, что их можно отнести к вязко-пластичным твердообразным системам, обладающим псевдопластичностью и тиксотропией [107].

Структурирование пралиновой конфетной массы на основе ПСПП протекает более интенсивно. Видимо, в процессе структурообразования пралиновой массы участвует не только какао масло, но и ПСПП, который обладает высокой дисперсностью, аморфизированной структурой и избыточной свободной поверхностной энергией. Видимо макромозаичная поверхность частиц ПСПП является активной подложкой для образования центров кристаллизаци жиров и пространственной кристализационной структуры пралиновых масс.

Особый интерес представляют исследования исходных жировых компонентов и пралиновых масс, проведенные методом внутреннего трения. Были исследованы: какао, кокосовое и сливочное масла; пралиновые массы на основе какао масла [106].

Полученные температурные кривые зависимости внутреннего трения обнаруживают значительный пик в области расплавления и при охлаждении -в области затухания, как для масс на основе сахарной пудры, так и на основе ПСПП. Исследования подтвердили возможность и перспективность технологии пралиновых конфет на основе ПСПП [106].

Перед исследователями давно стоит задача получения карамельной массы непосредственно из сахара и патоки. Известен универсальный полуфабрикат для производства кондитерских изделий, в частности карамели [51,62,113-118]. В нашей стране и за рубежом получают широкое применение экструдеры, в которых совмещено несколько технологических операций. Применение экструдеров в кондитерской промышленности позволит перерабатывать возвратные отходы [58, 98], получать новые виды изделий (карамели) с добавками и наполнителями [96, 97].

Разработка способа производства карамели на основе ПСПП методом экструзии и его научное обоснование является одним из путей решения выше указанных задач [98, 114,119-121]. На основании исследований термопластичных и термографических свойств порошкообразных полуфабрикатов установили их состав, а также параметры экструзии их для получения карамельных жгутов с аморфной структурой (температура в шнековой камере экструдера, формующего инструмента), температуру формования карамельной массы - 95 С при массовой доле влаги 4,0% и редуцирующих веществ 16,5 % [113,115,116].

Получение однородной структуры многокомпонентных высококонцентрированных дисперсных систем происходит в результате последовательного перехода двухфазных систем типа "твердая фаза - газ" (ТГ) при введении жидкой фазы через трехфазные типа "твердая фаза-жидкость-газ" (ТЖГ) после удаления газовой фазы вновь в двухфазные систем, но уже типа " твердое тело-жидкость" (ТЖ) [126].

Структурно стадии такого процесса перемешивания дисперсной системы можно представить в виде

Поскольку, как это следует из только что приведенного структурного представления стадий процесса, газовая фаза на конечной стадии перемешивания отсутствует, она непосредственно может быть удалена. Тогда стадии рационального процесса перемешивания в этом случае структурно можно представить следующим образом

В качестве одного из механизмов принудительного удаления газовой фазы может быть рассмотрено предварительное вакуумирование [23, 126, 127, 128].

Установка для реализации такого процесса схематично представлена на рис. 4.11 и состоит из камеры 1 емкостью 0,3 дм3, с установленной в ней мешалкой 2, трубопровода 3 для подачи жидкости, герметичной крышки 4 и отводной трубы 5, предназначенной для отсоса воздуха. Обе трубы снабжены кранами, соответственно, 6 и 7.

Необходимость подключения смесительной камеры к вакуумной системе предполагает периодичность загрузки порошка, из бункера 8 и жидкости через трубопровод 3. Один из возможных вариантов последовательности этих операций состоит в следующем.

Жидкость через трубопровод 3 подается в камеру 1, после чего сюда же добавляется порошок. Затем при закрытой крышке осуществляется кратковременное предварительное перемешивание. На этом этапе в порошке будут формироваться агрегаты, включающие в себя хорошо смоченные области с "защемленными" газовыми пузырьками.

Если бы этот процесс продолжался в обычном, традиционном режиме перемешивания, то постепенно с течением времени эти образовавшиеся агрегаты разрушались бы по мере насыщения порошка жидкостью и удаления газа. При этом основной механизм смачивания порошка в агрегатах будет носить чисто капиллярный характер. Скорость смачивания, определяющая во многом продолжительность "замеса", находится в этом случае из хорошо известного уравнения Уошборна [87].

Похожие диссертации на Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков