Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния проблемы, цель и задачи исследований.. 8
1.1 Устройства для измельчения, диспергирования и гомогенизации пищевых продуктов 8
1.2 Конструкции роторно-пульсационных аппаратов. 22
1.3 Опыт применения РПА в различных отраслях промышленности 38
1.4 Обзор применяемого аппаратурного оформления для газонаполнения пищевых продуктов.. 41
1.5 Цели и задачи исследований.. 49
2 Методика проведения работ и методы исследований...51
2.1 Организация экспериментальных работ 51
2.2 Объект исследований. 53
2.3 Приборы и методы исследований.. 61
2.4 Методика планирования эксперимента и математическая обработка результатов исследований 65
3 Результаты экспериментальных исследований 68
3.1 Определение технических характеристик при обработке жидкостей. 68
3.2 Изучение процессов диспергирования и гомогенизации жидких и пастообразных продуктов .. 91
3.3 Проведение опытных выработок взбитых модельных систем.. 96
3.4 Результаты технологических испытаний молочных и молокосодержащих продуктов.. 111
3.5 Экспериментальные выработки продуктов различной плотности и вязкости немолочного происхождения 118
3.6 Обзор потребления мощности при обработке молочных продуктов 124
4 Внедрение, промышленная реализация результатов научно-исследовательской деятельности 127
4.1 Разработка промышленных образцов гидродинамических установок роторного типа. 127
4.2 Рекомендации комплектации роторного устройства установки ГУРТ в непрерывном производстве . 142
4.3 Результаты отработки новых технологий на созданных образцах оборудования.. 148
Основные результаты и выводы.. 150
Список основных обозначений.. 152
Список литературы 155
Приложения 165
- Опыт применения РПА в различных отраслях промышленности
- Методика планирования эксперимента и математическая обработка результатов исследований
- Изучение процессов диспергирования и гомогенизации жидких и пастообразных продуктов
- Рекомендации комплектации роторного устройства установки ГУРТ в непрерывном производстве
Введение к работе
В настоящее время существует ограниченный выбор отечественного номенклатурного оборудования для производства молочных и молокосодержащих продуктов. С другой стороны наблюдается бурный рост ассортимента выпускаемой продукции на молочной основе. В полной мере это относится к пастообразным и жидким многокомпонентным продуктам, в процессе производства которых необходимо осуществлять операции по эффективному смешиванию компонентов с направленным регулированием целого ряда показателей: температуры, вязкости, плотности, дисперсного состояния компонентов и т.п. Поэтому работы направленные на создание специализированного оборудования для этих целей являются актуальными.
Разработка новых и совершенствование традиционных технологий в молочной промышленности направлено на повышение качества и безопасности продуктов, придание им улучшенных и новых потребительских свойств, снижение энергоемкости их получения. Немаловажными факторами является так же и то, что в сферу переработки молочной отрасли все шире вовлекаются нетрадиционные источники сырья, усиливается необходимость решения проблем по глубине, комплексности и экологичности переработки дисперсных продуктов.
К основным показателям качества дисперсных продуктов сложного состава относятся: дисперсность, однородность, устойчивость (стабильность) и консистентность (структурно-механические свойства) [94]. Устойчивость и консистентность во многом определяется как физико-химическими свойствами компонентов, так и их способом обработки [99]. Повышение однородности, т.е. равномерности распределения дисперсной фазы в сплошной среде, требует применение более эффективных методов диспергирования и гомогенизации [103].
Приготовление высоко дисперсных продуктов является достаточно сложной научно-технической задачей и требует для своего решения разработки
соответствующей эффективной технологии и аппаратурного оформления. Недостаточная эффективность используемого в настоящее время оборудования, сказывается как на его качестве, так и на длительности производственного цикла, [22]. Таким образом, возникла необходимость создания аппаратов, обеспечивающих осуществления процессов для получения высококачественной продукции с заданными структурно-механическими свойствами.
Необходимые для диспергирования компонентов условия, могут быть получены при больших скоростях сдвига. С учетом того, что в пищевой промышленности перерабатываются среды с широким диапазоном вязкости, необходимо разрабатывать оборудование с возможностью соответствующего варьирования скоростей сдвига. Таким условиям наиболее полно отвечают роторно-пульсационные аппараты (РПА), обеспечивающие интенсификацию процесса перемешивания за счет использования активных гидродинамических режимов, в широком диапазоне частотных колебаний, сочетающихся с одновременным механическим воздействием на частицы дисперсной фазы (диспергирование, деформация, резание) [22, 23, 27].
Работы отечественных и зарубежных ученых (М.А. Балабуткин, A.M. Балабышко, В.И. Биглер, Л.П Базадзе, Г.Ю. Будко, А.И. Зимин, В.П. Ружицкий, В.Н. Фридман, В.Ф. Юдаев, А. Ю. Просеков, Г.Е. Иванец и др.) в области теории создания роторно-пульсационных аппаратов свидетельствуют о перспективности их использования в целом ряде различных направлений. Это можно объяснить сложным комплексом воздействий на обрабатываемый продукт (механические, гидродинамические, гидроакустические). Причина возникновения этих воздействий обусловлена конструктивной особенностью рабочих органов РПА, представляющую собой череду неподвижных и вращающихся соосно установленных тел с перфорацией в виде прорезей или отверстий, в которых воздействие на поток жидкотекучей обрабатываемой среды обеспечивается путем
принудительного перекрытия каналов его течения в системе вращающийся ротор и неподвижный статор. Прорези на роторе и статоре, создавая транзитный радиальный поток, непрерывно ориентируют элементы среды перпендикулярно направлению сдвигового воздействия. Прорези дробят потоки на малые объемы, способствуя увеличению поверхности раздела и равномерному распределению. Кроме того, материал попадает в узкий кольцевой зазор между боковыми поверхностями ротора и статора, в нем возникают большие скорости сдвига, что позволяет достичь высокой интенсивности деформационного воздействия [33].
Следует отметить, что РПА впервые в отечественной практике были разработаны во ВНИМИ [56], на них были реализованы различные процессы, в том числе производства казеината натрия в гелевой форме, сухих сывороточно-белковых кормовых продуктов типа Бкалакт, концентратов соевого белка и целого ряда эмульсионных пастообразных продуктов. Эти установки прошли ряд модификаций и послужили основой для создания исследователями и машиностроителями целого ряда типоразмеров аппаратов различного целевого назначения.
На пищевых перерабатывающих предприятиях РПА хорошо зарекомендовали себя в различных технологических операциях как эффективные малообъемные смесители или эмульсоры. Их в меньшей степени используют при гомогенизации различных видов продуктов, дополняя, а иногда и заменяя в производственных линиях энерго- и металлоемкие гомогенизаторы клапанного типа, а также при проведении процесса пастеризации и стерилизации молока на пониженных температурных режимах. Кроме этого, на сегодняшний день являются актуальными направления получения на РПА молочных продуктов с взбитой структурой, заменителей цельного молока, кремов, майонезов и т.п.
Промышленное применение рассмотренных аппаратов предусматривает наличие резервуара, который через линию рециркуляции сообщен с РПА. Емкость
должна быть снабжена мешалкой и теплообменной рубашкой. В этом случае РПА обеспечивает диспергирование и гомогенизацию смеси за счет циркуляции по замкнутому циклу, а в резервуаре продукт подвергается требуемой тепловой обработке. В настоящее время пищевыми предприятиями используется свыше 50 различных технологий с применением указанного оборудования.
Однако до сих пор существует ряд негативных моментов при эксплуатации этих машин, главными из которых является то, что выпускаемые аппараты имеют ограниченные возможности по переработке высоковязких продуктов и не обеспечивают эффективного проведения ряда дополнительных технологических операций (по измельчению творога, переработке твердых жиров, дроблению твердых фракций, газонаполнению пищевых продуктов). Кроме этого при их промышленной эксплуатации в молочной, пищевой и других отраслях промышленности требуется создание технологических линий или компоновка их дополнительным оборудованием, например емкостью с мешалкой и тепловой рубашкой, насосом, эжектором и дополнительным трубопроводом для циркуляции жидкой смеси.
В связи, с этим возникла необходимость совершенствования данного типа оборудования и более глубокого изучение происходящих в нем процессов.
Диссертационная работа выполнена в рамках тематики РАСХН «Исследовать и разработать современные виды технологического оборудования для предприятий молочной промышленности» и российско-белорусской программы «Повышение эффективности агропромышленного производства и последовательное сохранение сельскохозяйственной продукции».
Опыт применения РПА в различных отраслях промышленности
Из перечисленных в данном подразделе способов обработки следует отметить, что аппараты типа Штефан, являются наиболее универсальными. Благодаря совмещению с функциями тепловой обработки, они порой способны выполнять все требуемые технологическим регламентом операции. Однако при переработке творога с крупитчатой консистенцией или наличие среди компонентов крупных нерастворимых веществ: крупы, перца и т.п., механического воздействия ножами при измельчении недостаточно для достижения однородной консистенции. Примером может служить необходимость использования микроизмельчителей типа РПА после кутерования мясного фарша при производстве колбас высшего сорта. Поэтому при разработке аппарата для производства многокомпонентных продуктов с расширенными возможностями можно отталкиваться от подобных конструкций, но с учетом переработки основного измельчающего элемента.
В технологии пищевых производств наиболее распространенными являются процессы получения и переработки различных гетерогенных сред с жидкой сплошной фазой. Интенсивность их проведения во многом определяет эффективность производства и качество ряда полупродуктов и продуктов, получаемых в виде эмульсий, суспензий, пюре, паст и т.д. Еще одним резервом интенсификации производства является совмещение ряда процессов и их проведение в одном многоцелевом аппарате, как в ламинарном, так и турбулентном режимах. Исследованиям процесса турбулентного смешения в жидкой фазе посвящены монографии [28,100, 106].
Говоря о механизме ламинарного смешения необходимо понимать роль поверхности раздела компонентов и ее зависимость от деформации сдвига. Увеличение поверхности раздела определяется как ее исходной ориентацией относительно направления деформации, так и суммарной деформацией сдвига. На практике высокие значения последних в смесителях периодического действия достигаются за счет больших скоростей сдвига и многократной обработки. При проведении непрерывного процесса смешения в ламинарном режиме целесообразно использовать такие аппараты, в которых однократный проход материала через зону обработки компенсировался бы другими факторами, позволяющими увеличить поверхность раздела [96]. Например, эту задачу можно решить путем непрерывной ориентации поверхности раздела относительно направления деформации и перераспределения элементов среды в объеме аппарата. Именно этим требованиям отвечают роторно-пульсационные аппараты.
Основным конструктивным признаком РПА является наличие чередующихся неподвижных и вращающихся соосно установленных тел с перфорацией в виде прорезей или отверстий, в которых воздействие на поток жидкотекучей обрабатываемой среды обеспечивается путем перекрытия каналов его течения в системе вращающийся ротор и неподвижный статор. При обработке различных эмульсий и суспензий в РПА на них действует сложный комплекс различных воздействий: механические, гидродинамические, гидроакустические.
Под механическим воздействием принимается непосредственный силовой контакт рабочих элементов устройства с обрабатываемым материалом (удары о зубья цилиндров, заклинивание и трение в зазорах и пр.), а также взаимное соударение частиц между собой и о стенки рабочей камеры.
К гидродинамическим воздействиям, возникающим из-за неоднородной структуры потоков и различных условиях обтекания частиц, движущихся в узких извилистых каналах аппарата, следует отнести: статические и переменные напряжения в узких цилиндрических зазорах между ротором и статором; градиенты и пульсации скорости и давления, вызванные периодическим открыванием отверстий; турбулентные пульсации от крупно- и мелкомасштабных вихрей, образующихся на плохо обтекаемых поверхностях цилиндров; гидродинамические силы, вызванные различным характером обтекания частиц дисперсной среды; кавитацию.
Гидроакустические воздействия связаны с явлениями гидроудара и кавитацией наблюдаемыми при повышенных скоростях вращения ротора, зазорах не превышающих 500мкм и вибрации ротора или статора.
Характер возникновения этих воздействий во многом определяется геометрией рабочего пространства аппарата между ротором и статором. Данные аппараты - проточного типа и кроме диспергирующего эффекта, дополнительно обладают насосными качествами. Их промышленное применение предусматривает наличие резервуара, который через линию рециркуляции сообщен с РПА. Емкость должна быть снабжена усиленной мешалкой и теплообменной рубашкой. В этом случае РПА обеспечивает диспергирование и гомогенизацию смеси за счет циркуляции по замкнутому циклу, а в резервуаре продукт подвергается требуемой тепловой обработке. В настоящее время предприятиями молочной отрасли используется множество различных технологий с применением указанного оборудования.
Прототипами РПА можно считать, с одной стороны, жидкостные сирены радиального типа, а с другой – дезинтеграторы и дисмембраторы. Конструкции РПА классифицируют по ряду признаков: способу подвода обрабатываемой среды, конструктивным особенностям рабочих органов, способу обработки и перемещения среды [22]. В последнем случае они подразделяются на два основных типа: радиальные и осевые [27].
В радиальных аппаратах исходные компоненты поступают по центральному осевому патрубку в камеру, образованную ротором и статором, перемещаются в радиальном направлении и через прорези поступают в узкий зазор между ротором и статором, где подвергаются интенсивной обработке.
В осевых аппаратах исходные компоненты поступают также, но перемещаются в осевом направлении. Здесь обработка среды происходит в узком зазоре между статорными и роторными плоскими дисками и радиальными прорезями. Эффективность таких аппаратов ниже, чем радиальных.
РПА радиального типа обеспечивают более равномерную обработку среды, проще в изготовлении и эксплуатации. Поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать только их конструктивные особенности.
Типовой РПА (рис.1.11, а) состоит из статора и ротора, размещенных в корпусе и выполненных в виде чередующихся коаксиальных цилиндров с прорезями. Во внутренней зоне ротора могут быть установлены лопасти, обеспечивающие измельчение (резание) крупных фракций дисперсной фазы и улучшающие условия перемешивания и транспортировки обрабатываемой среды, удаляемой после обработки через выходное устройство.
Известны конструкции аппаратов [8], в которых на взаимодействующих поверхностях рабочих органов нанесены рифления, накатка и т.п., что позволяет увеличить шероховатость и как следствие, повысить турбулентность потока и снизить проскальзывание. Энергозатраты при этом естественно увеличиваются.
Известно устройство [27], особенностью конструкции которого является то, что отверстия на цилиндрах ротора и статора совмещены по высоте относительно друг друга. Это позволяет увеличить время пребывания материала в рабочей зоне. Однако при этом растут гидравлические потери и энергозатраты.
Методика планирования эксперимента и математическая обработка результатов исследований
Как видно из рисунка 3.3 в данном диапазоне подачи роторного устройства максимальный напор жидкости отмечен при нулевом потоке и зазоре между боковыми поверхностями зубьев равном 0,8 мм и составляет 29.4 м водного столба. При дальнейшем увеличении зазора идет спад по линейной зависимости создаваемого максимального давления. Учитывая полученные данные, можно рекомендовать те или иные режимы, включая оптимальные для использования созданной РПУ для транспортировки жидких сред. Так, например, при восстановлении молока или ЗЦМ возникает дополнительная потребность его подачи в емкости или на участок разлива и т.п. В целом исследования напорно-расходных характеристик роторного устройства созданной установки показали: - изменение зазора в значительной степени влияет на расход установки. Если при минимальном зазоре и открытой задвижке расход равен 50.4 м3/ч, то при максимальном зазоре он увеличивается на 202,1% и составляет 101.88 м3/час; - максимальный напор установки отмечен при полностью закрытом кране на зазоре 0.8 мм и составляет 29.4 м водного столба. При дальнейшем увеличении зазора происходит падение напора, связанное с постепенным открытием сквозных каналов через систему ротор-статор; - полученные зависимости напорно-расходных характеристик (рис. 3.1 и 3.2) позволяют оценить гидродинамическую обстановку в роторном устройстве для всего диапазона зазоров между боковыми поверхностями зубьев, данные отраженные на рис. 3.3. позволяют определять оптимальные режимы обработки продуктов (с точки зрения дальнейшего транспорта продукта по возможным элементам технологической линии). Энерговложение привода РПА расходуется на создание напора, преодоление механических, объемных и гидравлических потерь, а также на преодоление различных сопротивлений в рассматриваемой системе ротор-статор. К числу этих сопротивлений относятся: потери напора на трение, возврат потоков, местные сопротивления, гидравлические удары, кавитация и пульсация потока и дробление твердых частиц (при их наличии). Характер распределения потребляемой энергии можно рассмотреть в виде следующего выражения: где, Nг - гидравлическая мощность, т.е. мощность, сообщаемая жидкости в роторе, определяется из выражения: N г — Qpgti , Вт. (з.б) Nд -диссипируемая мощность, т.е. затраты мощности на трение жидкости в межцилиндровых зазорах - Nд. з. и дисковое трение в зазоре между ротором и корпусом Nд. д Диссипируемую в зазоре мощность, отнесенную к единичной площадке цилиндрической поверхности кольцевого зазора, можно определить из следующего выражения: где Vо - окружная скорость жидкости, м/с; r - текущий радиус, R0 r Ri, м; R0 - радиус боковой поверхности статора, м; Ri - радиус боковой поверхности ротора, м; m - константа, учитывающая отклонение реальной жидкости от ньютоновской (вода), для которой m=1. Затраты мощности на дисковое трение в торцевом зазоре между ротором и корпусом, определяются по аналогии с центробежными насосами: где, ар - разрушающее напряжение или предел прочности, Па; V - объем измельчаемого тела, м3; Е - модуль Юнга, Па; Т - продолжительность нагрева, с. Nм - мощность (Вт), затрачиваемая на трение в подшипниках, в уплотнениях вала (механические потери), определяется экспериментально при вращении ротора без жидкости (для РПУ Nм=650 Вт) . Nо - мощность (Вт), затрачиваемая на объемные потери жидкости, связанные с ее возвратом через ротор-статор к входному патрубку, обусловленные тем, что давление на выходе из ротора больше чем на входе. Такие потери можно определить только на основании теоретических изысканий при обработке экспериментальных данных. Nу – потери мощности связанные с утечками жидкости через уплотнение (Вт) (в нашем случае они ничтожно малы и их можно приравнять к нулю).
При работе на установке можно определить количество энергии расходуемое на нагрев обрабатываемого продукта. Количественный показатель определяет энерговложение привода – Nэ в процесс нагрева продукта в результате перераспределения затрат мощностей Nи, Nд, и Nм, что напрямую характеризует механическое воздействие на продукт при обработке его в установке за вычетом потерь Nм и Nд.д.
Изучение процессов диспергирования и гомогенизации жидких и пастообразных продуктов
Как видно из рисунка 3.4. потребление мощности приводом установки связано не только с расходом, но и с зазором. Так, например, при минимальном зазоре показания мощности находятся в пределах 10,3 11,3 кВт, причем минимальный уровень потребления мощности возникает при среднем уровне подачи установки. При дальнейшем увеличении расхода потребление мощности также увеличивается. По всей видимости, это связано с увеличением местных сопротивлений в перфорации статора, за счет увеличения скорости истечения жидкости через ротор-статор. При незначительном увеличении зазора картина потребления мощности приводом кардинально не меняется.
При работе установки на межцилиндровом зазоре около 1 мм картина потребления мощности меняется и напоминает идентичные характеристики для центробежных насосов. Сопротивление при прохождении жидкости через ротор-статор при увеличении расхода не играет преобладающей роли.
Обратная картина наблюдается при работе установки на максимальном зазоре, где наблюдается падение мощности при уменьшении расхода (закрытии задвижки на выходном патрубке). Это можно связать с образовавшимися сквозными протоками через прорези ротора и статора, связанные с раздвиганием зубьев, где роль зазора между боковыми поверхностями зубьев уходит на второй план. Основные потоки жидкости при прикрытии задвижки начинают интенсивно циркулировать: на выход через сквозные проточки в роторе, и их возврат через такие же в статоре, при этом влияние диссипативных сил сопротивления значительно уменьшается.
Для создания общей картины изменения затрат мощности привода при различных зазорах, диаграмма на рис 3.4. пересмотрена в других координатах в ограниченной области изменения расхода (0 Q 50) и показана на рисунке 3.5. Полученные данные путем аппроксимации можно математически описать полиномом второго порядка: Полученные коэффициенты a, b, c и величину достоверности аппроксимации R в зависимости от расхода Q, при котором работала установка, отображены в таблице 3.6. Кривые, отраженные на рисунке 3.5. во многом подтверждают выдвинутые ранее гипотезы. При малых зазорах (d 0.4мм) изменение мощности незначительно и колеблется в диапазоне 1 кВт. Дальнейшее увеличение зазора наглядно показывает влияние сил диссипативного сопротивления и возникающих внутренних рециркуляционных потоков на общую картину потребления мощности. Так, например, при расходе 10м3/ч образующиеся возвратные потоки вынуждены двигаться через пространство между боковыми поверхностями зубьев, что при росте межцилиндрового зазора вызывает рост диссипативных сил трения (см. формулу 3.7). При увеличении расхода роль этих сил уменьшается (возвратных потоков становится меньше). Но при открывании сквозных проточек и преодолении максимального напора (см. рисунок 3.3) картина потребления мощности меняется. Потребление мощности при малых расходах (Q 25 м /ч) уменьшается, а при более высокой подаче продолжает увеличиваться.
Для подтверждения этих гипотез, на основании экспериментальных и расчетных данных, на рисунке 3.6. показаны гистограммы распределения энерговложения привода созданной установки на гидродинамическую (насосную) и диссипативную мощность, потери связанные с возвратом жидкости через систему ротор-статор и на механическое трение. Гидравлическая мощность определялась из выражения 3.4., диссипируемую мощность определяли на основе выражения 3.9, предварительно измерив темп нагрева продукта и установки в течение 10 минут. Затраты энергии на механические потери были одинаковы для всех замеров и составляли 0,65 кВт. Объемные потери определялись путем вычитания из потребляемой приводом установки мощности всех потребителей энергии. Остальные источники потребления энергии при работе установки на воде можно приравнять к нулю.
На гистограмме (рис. 3.6) наглядно показано уменьшение влияния сил диссипативного трения при увеличении зазора. На минимальном зазоре затраты мощности на преодоление этих сил имеют преобладающий характер (87 91 % от потребляемой мощности) и картина их влияния при увеличении расхода особо не меняется, только потери на объемные перемещения внутри роторного устройства плавно переходят в гидродинамическую мощность.
При зазоре 0,94 мм наблюдается спад влияния процесса диссипации (с 86,4% до 64,4%) при увеличении расхода, что ведет к росту гидродинамической составляющей потребления мощности.
При максимальном зазоре растет потребление мощности на объемные потери, при прикрытой задвижке они составляют 18,8%, этот рост происходит за счет снижения диссипативной мощности (80,7%). Гидродинамическая мощность достигает своего максимума для созданной установки и составляет 40% от потребляемой мощности
По результатам исследования энергопотребления установки можно сделать следующие выводы: изменение зазора между боковыми поверхностями зубьев и, как следствие, наличие сквозных каналов в значительной степени влияет на характер расхода энергии, потребляемой приводом установки при вращении ротора. При работе установки на воде потребляемая мощность изменяется от 9,2 кВт до 13,0 кВт; основная доля энергии расходуется на преодоление сил диссипативного сопротивления, она составляет 43% 83%; при работе на минимальном зазоре гидравлическая мощность увеличивается обратно пропорционально потерям на объемные перемещения внутри роторного устройства. В целом данные экспериментов свидетельствуют о том, что взаимосвязь затрат мощности и конструктивных особенностей установки несет весьма сложный характер. Знание этих закономерностей позволяет более обосновано подходить к вопросам создания подобного оборудования, выявлению сфер рациональных режимов работы установки в зависимости от поставленных технологических задач. Но для удобства восприятия полученных результатов необходимо ввести критерий характеризующий эффективность работы установки.
Рекомендации комплектации роторного устройства установки ГУРТ в непрерывном производстве
Данная работа велась совместно с лабораторий новых технологических процессов производства цельномолочных продуктов ГНУ ВНИМИ.
Вырабатывалась 7 кг порция готового продукта. Все компоненты загружались в рабочую емкость, перемешивались и подвергались газонаполнению. Так как объем обрабатываемого продукта составлял 6-7 л, продукт при рециркуляции перекачивался с ярко выраженными импульсами с обильным заглатыванием воздуха, поэтому процесс газонаполнения был несколько хаотичен. За 3 мин обработки продукта в РПУ, он нагрелся с 6С до 16 С, что негативно влияло на степень взбитости продукта.
В результате испытаний были отмечены следующие моменты: - использование РПУ обеспечивает получение взбитой пасты творожной с однородной консистенцией; - выработанный продукт по своему внешнему виду, консистенции и вкусу удовлетворяет требованиям, действующим на данный продукт; - причиной невысокой взбитости продукта (35,3%) видимо является малый объем и достаточно высокая температура обрабатываемой смеси, в связи с чем процесс газонаполнения продукта был нестабилен. 3.4.6 Выработка сгущенного молока жирностью 8,5% с сахаром ТУ 9227-119-00419785-98. Данная работа велась совместно с лабораторий геродиетических и спецпродуктов ГНУ ВНИМИ. Вырабатывалась порция готового продукта в количестве 40 кг согласно следующей рецептуре: сухое обезжиренное молоко -23%, кокосовое масло - 8,2%, сахар - 43,5%, вода на гидратацию 25,3 - % и затравка лактозы « 0,5%. При восстановлении смеси загрузка компонентов проводилась согласно технологической инструкции, дальше смесь диспергировали, нагревали до 80С и охлаждали с последующим внесением затравки лактозы. Общее время выработки готового продукта составило 94 минуты из них 77 минут на охлаждение продукта. По взятым пробам была сделана лабораторная оценка готового продукта: - сухие вещества продукта 73.5%; - дисперсность жировой эмульсии: большинство жировых шариков имеет диаметр «1 2мкм, отдельные жировые шарики диаметром 3,4,5мкм; - вязкость сгущенного молока с сахаром 7.2 Па-с; На основании полученных результатов можно отметить: - выработанный продукт по своему внешнему виду, консистенции и вкусу удовлетворяет требованиям производства; - причиной повышенной вязкости, возможно является высокая дисперсность жировой эмульсии, полученная при оборотах ротора 1500 об/мин; - емкость аппарата имеет застойные, не перемешиваемые участки на периферии, для устранения застойных зон необходимо перенести плоскость вращения ножей из входного патрубка в рабочий объем емкости РПУ. Выработка проводилась совместно с лабораторий гер о диетических и спецпродуктов ГНУ ВНИМИ. Поскольку у разработчиков технологии существовал негативный опыт использования высокоскоростных мешалок при варке сгущенного молока (консистенция продукта разжижалась), то основной задачей эксперимента являлось проверка влияния механического воздействия роторного устройства созданной установки на вязкость продукта во время варки. Порцию продукта готовили по отработанной технологии (см. раздел 3.4.6), далее после пастеризации и охлаждения проводили ферментацию сгущенного молока при 40С в течении трех часов. Затем осуществляли нагрев и варку молока, время варки составляло 40 минут, что в 2,5 раза меньше варки подобного продукта на традиционном оборудовании (2 часа). В результате испытаний были отмечены следующие моменты: - на созданной РПУ была показана возможность производства сгущенного вареного молока с сахаром, по консистенции никаких отклонений от требуемых норм замечено не было; - для повышения производительности выработки сгущенного молока с сахаром или вареного сгущенного молока использовать РПУ для производственных выработок с дополнительной емкостью для охлаждения, ферментации и подачи на фасовку. Проведенные технологические испытания созданной установки, свидетельствуют о возможности ее использования для широкой гаммы молочных и молокосодержащих продуктов, получаемых путем смешивания и диспергирования с одновременной тепловой обработкой. Изменение зазора между боковыми поверхностями зубьев позволяет регулировать степень механического воздействия на продукт, а также переходить на другие режимы обработки, например газонаполнение. При предварительной обработке творога для производства творожных масс с изюмом или приготовления творожных глазированных сырков, для достижения однородной консистенции творога достаточно однократного прохождения продукта через роторное устройство РПУ. В целом, созданная установка может применяться на молочных заводах, как в разработанном варианте, так и с оснащением емкости тихоходной дополнительной мешалкой со скребком, для более качественной тепловой обработки и ликвидации застойных зон. 3.5 Экспериментальные выработки продуктов различной плотности и вязкости немолочного происхождения. Технологические выработки немолочных продуктов проводились с целью изучения вопросов расширяющих сферу использования гидродинамической установки роторного типа в других отраслях промышленности.
