CC BY
47
УДК 637.354:664.8.047
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ КОНДЕНСАТОРА НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ВАКУУМНОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЖИДКИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
В.А. ЕРМОЛАЕВ, кандидат технических наук, доцент Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
E-mail: ermolaevvla@rambler.ru
ли интенсивность испарения жидких молочных продуктов в зависимости от остаточного давления при разных температурах поверхности конденсатора; от разности температур концентрирования и поверхности конденсатора; без подвода и с подводом теплоты.
Условия, материалы и методы. Для изучения влияния температуры поверхности конденсатора на интенсивность вакуумного концентрирования жидких молочных продуктов использовали специально сконструированную вакуум-выпарную установку.
В качестве объектов исследований выбраны обез-
Резюме. В статье приведены результаты исследования влияния температуры поверхности конденсатора на интенсивность вакуумного концентрирования жидких молочных продуктов. Наиболее интенсивно в изученном диапазоне температур испарение жидких молочных продуктов происходит при разности температур концентрирования и поверхности конденсатора от 100 до 90°С. Установлено, что понижение температуры поверхности конденсатора способствует интенсификации испарения влаги.
Ключевые слова: концентрирование, температура поверхности конденсатора, жидкие молочные продукты.
В связи с тем, что механизм вакуумного концентрирования в сушильной установке камерного типа определя-____
ется градиентом парциальных Рис. 1. Зависимость интенсивности испарения обезжиренного молока от остаточного дав-давлений водяных паров, об- ления при разных температурах поверхности конденсатора: 1 - tk= -30 °С; 2 - -20 °С; 3 - -10 °С разующихся над поверхностью материала и конденса- жиренное молоко, молоко с массовой долей жира 3 и
тора [1], большое влияние на интенсивность процесса 5 %, молочная сыворотка, молочный гидролизат. Тем-оказывает температура поверхности конденсатора. пературу поверхности конденсатора варьировали из-
Температура жидких молочных продуктов в процес- меняя температуру кипения холодильного агента в ди-
се концентрирования примерно соответствует температуре насыщения или кипения влаги при остаточном давлении, которое установлено в сушильной камере.
Образующиеся при этом пары конденсируются на поверхности испарителя холодильной машины. Перемещение влаги из камеры, в которой происходит концентрирование, к поверхности конденсатора осуществляется из-за разности парциальных давлений [2, 3].
Цель наших исследований - изучить влияние температуры поверхности конденсатора на интенсивность вакуумного концентрирования жид-
Рис. 2. Графики зависимости интенсивности испарения от разности температур концентрирования и поверхности конденсатора: 1 - молочная сыворотка; 2 - обезжи-ких молочных пр°дукт°в. Для ренное молоко; 3 - молоко с массовой долей жира 3 %; 4 - молоко с массовой долей жира ее достижения мы определя- 5 %; 5 - молочный гидролизат
Достижения науки и техники АПК, №05-2010 _____________________________________________________ 71
Таблица. Интенсивность испарения молочных продуктов в зависимости от температуры поверхности конденсатора и температуры в камере, %/мин
Температура поверхности Продукт Температура в камере, °С
конденсатор 20 7а..80
-30 °С молочная сыворотка 1,2 3,8
обезжиренное молоко молоко с массовой 0,9 3,3
долей жира 3 % молоко с массовой 0,в 3,2
долей жира 5 % 0,7 3,0
молочный гидрлизат 0,Б 2,85
-20 С молочная сыворотка 0,в 3,3
обезжиренное молоко молоко с массовой 0,6 2,8
долей жира 3 % молоко с массовой 0,Б 2,7
долей жира 5 % 0,3Б 2,6
молочный гидрлизат 0,3 2,3
-10 °С молочная сыворотка 0,Б 2,7
обезжиренное молоко молоко с массовой 0,4 2,3
долей жира 3 % молоко с массовой 0,3Б 2,2
долей жира 5 % 0,3 2,1
молочный гидрлизат 0,3 1,7
апазоне от -5 до -40°С. Соответственно температура поверхности испарителя изменялась от +5 до -30°С. Температура поверхности конденсатора равная -30°С обеспечивается работой одноступенчатой холодильной установки, действующей практически на любом фреоне. В экспериментальной установке в качестве холодильного агента использовали фреон Я 22.
Кроме того, процессы концентрирования изучали при комнатной температуре 20±3°С и с подводом теплоты при 70...80°С. Температура поверхности конденсатора составляла -30, -20 и -10°С.
Результаты и обсуждение. Уменьшение остаточного давления приводит к интенсификации процесса концентрирования до 2,8...3,3 %/мин (рис. 1). Наибольшая интенсивность испарения (1,8...3,3 %/ мин) отмечена у жидких молочные продукты при температуре поверхности конденсатора -30 °С. Повышение величины этого показателя до -20 и -10 °С приводит к уменьшению скорости концентрирования до 1,45.2,8 и 0,95.2,4 %/мин соответственно.
Наибольшая интенсивность испарения при одинаковом остаточном давлении и температуре поверхности конденсатора отмечена у молочной сыворотки,
что объясняется меньшей энергоемкостью связей влаги с сухим веществом в этом продукте, по сравнению с другими. Так, при остаточном давлении 2.3 кПа и температуре поверхности конденсатора -30°С интенсивность ее испарения составила 3,7 %/мин; обезжиренного молока - 3,2 %/мин; молочного гидролизата - 2,9 %/мин.
При разности температур концентрирования и поверхности конденсатора от 50 до 100°С изменение интенсивности испарения имеет линейный характер. Чем больше разность между этими температурами, тем меньше интенсивность испарения (рис. 2). При разности температур концентрирования и поверхности конденсатора от 0 до 50°С интенсивность испарения растет медленнее. Для молочной сыворотки она не превышает 1,2 %/мин; обезжиренного молока - 0,9 %/мин; молока с массовой долей жира 3 % - 0,8 %/ мин; молока с массовой долей жира 5 % - 0,7 %/мин; молочного гидролизата - 0,5 %/мин.
Наибольшая интенсивность испарения молочных продуктов зафиксирована при разности температур концентрирования и поверхности конденсатора от 100 до 90 °С. Она достигается при рациональной температуре концентрирования равной 70.80 °С и температуре поверхности конденсатора -30 °С.
В случае концентрирования с подводом теплоты интенсивность испарения оказалась в 3,07-7,67 раза выше, чем при температуре 20°С. Так, при температуре концентрирования 80°С и температуре поверхности конденсатора -30°С интенсивность испарения молочной сыворотки составляла 3,7 %/мин, -20°С - 3,2 %/мин, -10 °С - 2,7 %/мин, а при температуре концентрирования 20°С - 1,2, 0,8 и 0,5 %/мин соответственно (см. табл.). При этом в независимости от температуры концентрирования понижение температуры поверхности конденсатора способствовало интенсификации испарения влаги.
Выводы. Таким образом, установлено, что при концентрировании обезжиренного молока, молока с массовой долей жира 3 и 5 %, молочной сыворотки, молочного гидролизата оптимальная температура поверхности конденсатора -30°С. В случае ее увеличения интенсивность испарения уменьшается.
Наиболее интенсивно испарение жидких молочных продуктов происходит при разности температур концентрирования и поверхности конденсатора от 100 до 90 °С, что возможно в случае нагревания камеры до 70...80 °С. Понижение температуры поверхности конденсатора способствует интенсификации испарения влаги не зависимо от температуры концентрирования.
Литература.
1. Ермолаев В.А., Просеков А.Ю. Вакуумные технологии молочно-белковых концентратов: Монография. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2010. - 212 с.
2. Ермолаев В.А. Кинетика процесса вакуумной сушки сыра «Адыгейский» и брынзы // Сыроделие и маслоделие. -2010. - №1. - С. 32-33.
3. Шевельков В.В., Костыгов Л.В. Сгущение молока замораживанием // Холодильная техника. - 1980. - №3. - С. 29-30.
STUDY OF THE CAPACITOR SURFACE TEMPERATURE INFLUENCE ON THE INTENSITY OF THE VACUUM CONCENTRATION OF LIQUID DAIRY PRODUCTS
V.A. Ermolaev
Summary. The article presents the study of the effect of the surface temperature of the condenser on the intensity of the vacuum concentration of liquid milk products. Determine the maximum rate of evaporation of liquid milk products in the temperature difference between the concentration and the surface of the capacitor from 100 to 90 °C. Found that regardless of the temperature lowering the concentration of the surface temperature of the condenser contributes to the intensification of evaporation of moisture.
Key words: concentration, surface temperature of the condenser, liquid dairy products.
72 ___________________________________________________ Достижения науки и техники АПК, №05-2010
