CC BY
17
ENGINEERING AND TECHNOLOGY
удалена твердая фаза, возрастает всего лишь в 5-6 раз.
Если же из пульпы не удалять твердую фазу, то при повышении концентрации с 5 до 30 % вязкость увеличится в 400-450 раз. Даже частичное отделение твердой фазы в количестве 1012 % позволяет снизить в 10-12 раз вязкость готового продукта.
Увеличение вязкости томатной массы при концентрировании зависит от размера частиц мякоти.
Как показали исследования, увеличение вязкости при диспергировании оказывает небольшое влияние. В табл. 4 приведены экспериментальные данные по скорости испарения влаги из
томатной пульпы различной степени дисперсности. В каждой серии опытов одна и та же партия томатной пульпы пропускалась через протирочную машину с различными ситами или через коллоидную мельницу. В некоторых вариантах применялось двух-, трех- и четырехкратное протирание.
Подготовленные образцы томатной пульпы различной степени измельчения подвергались выпариванию в одинаковых условиях. Периодически через каждые 15 мин из образцов отбирались пробы для определения в них содержания растворимых сухих веществ (по рефрактометру).
Как видно из приведенных данных, по мере увеличения дисперсности томатной пульпы скорость выпаривания влаги сильно возрастает. Этот прием ускорения процесса выпаривания может быть легко использован в практике производства концентрированных томатопродуктов.
В ГНИПКИ «Консервпромкомплекс» разработаны параметры разделения томатной массы на жидкую и густую фракцию с последующим концентрированием жидкой фракции и смешиванием ее с мякотью. Предложенный способ позволяет производить томатную пасту с органолептическими показателями, схожими с натуральными томатами.
Обработка
термолабильного пищевого сырья
В.А. Алексеев, Л.В. Чичева-Филатова, В.Ф. Юдаев
Московский государственный университет технологии и управления
Роторные аппараты, или гидромеханические диспергаторы, нашли широкое применение для проведения гомогенизации, диспергирования, экстракции в текучих средах. Сырье и продукты пищевой промышленности, как правило, являются термолабильными. Поэтому вопрос о нагревании обрабатываемого сырья в аппарате имеет вполне определенное значение.
В этих аппаратах выделяется тепловая энергия из-за больших сдвиговых напряжений в небольшом радиальном зазоре между ротором и статором. Вычислим локальное повышение температуры обрабатываемой среды в зазоре с целью оптимизации его величины при обработке пищевого сырья. С одной стороны, известно, что с уменьшением зазора возрастает кавитацион-ное воздействие на скорость процесса, а с другой — увеличивается скорость сдвига и диссипация энергии в зазоре.
Для определения степени нагревания жидкости в зазоре при обработке суспензии, эмульсии, раствора определим выделяемую плотность мощности дис-сипируемой энергии в зазоре следующим обзором. Пусть мощность крутящего момента Ма> (М- момент сил, передаваемый от привода к ротору, ю -угловая скорость ротора) выделяется в жидкости, которая находится в зазоре между цилиндрическими ротором и статором (см. рисунок) и нагревает ее. Если конусность ротора и статора не превышает 10°, то результаты будут отличаться настолько незначительно, что их невозможно зафиксировать экспериментально. Таким образом:
Мюг = стДТ,
где с - удельная изобарическая теплоемкость обрабатываемой жидкости; ДТ -усредненное по радиусу повышение температуры; t - время пребывания жидкости в зазоре; т- нагреваемая масса.
т = р2яЯр8Ь,
где р - плотность обрабатываемой жидкости в зазоре; Яр - радиус внешней поверхности ротора; Ь- высота ротора, равная высоте статора; 8 - величина зазора между ротором и статором.
Для определения повышения температуры жидкости в зазоре («самая горячая точка» в аппарате) необходимо найти среднее время t, в течение которого ротор повернется на дугу, равную расстоянию в между патрубками ротора:
t = вр/юЯ,
где вр- ширина промежутка между отверстиями ротора на его внешней рабочей поверхности.
Из первой формулы и определенного выше времени пребывания жидкости в зазоре получим:
ДТ= Мюв /срЯ ЬюЯ =Мв /срЯ2 Ь.
р/ Г Р Р р' Г Р
Момент сил вязкого трения в зазоре:
М = цюЯ2пЯрЬ/82,
где ц - коэффициент динамической вязкости жидкости.
Окончательно получим:
-г .
г_____
a>R<
Геометрические параметры ротора 1, статора 2 и их патрубков: а , ас - ширина патрубков постоянной площади проходного сечения ротора и статора; вр, вс -ширина промежутка между патрубками по дуге рабочих боков поверхностей ротора и статора; Я, Яс - радиус рабочих боковых поверхностей ротора и статора; 8 =Яс - Яр - величина радиального зазора между рабочими поверхностями ротора и статора; юЯр -линейная скорость внешней рабочей поверхности ротора
ДТ = 2яцюер/ср82.
Например, для экспериментальной установки с параметрами ю = 300 с-1, в = 510-3 м, с = 2 кДж/кг-°К, р = 103 кг/м3, 8 = 10-4 м и коэффициентом динамической вязкости обрабатываемой среды М = 10-4 Па-с получим ДТ = 0,045 °К, т.е. совершенно не значительное увеличение температуры, которое невозможно измерить термопарами. Опыты проводились с индустриальным маслом И45, смесью растительного масла (28%), индустриального масла И45 (70 %), серы аморфной (2%). Термопара, помещенная в зазор между ротором и статором, с чувствительностью 0,1 °К не обнаружила повышения температуры жидкой смеси, хотя при достаточно продолжительной обработке жидкости при рециркуляции ее по замкнутому контуру наблюдается незначительное повышение температуры.
ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 2/2005 37
