CC BY
23
665.1.063.622
ОСОБЕННОСТИ ДРОБЛЕНИЯ ЖИРОВЫХ ЧАСТИЦ В ВАКУУМНЫХ ЦИСПЕРГАТОРАХ
Для экспериментальной проверки описанного спо-
Киевский политехнический институт
Используемые в настоящее время на предприятиях молочной промышленности Украины клапанные гомогенизаторы не отвечают современным требованиям по расходу электроэнергии, металла, надежности в работе. Однако более экономичные способы, такие как ультразвуковой, кавитационный, вакуумный, находятся на стадии лабораторных исследований, так как степень дисперсности жировых частиц в них оказывается ниже, чем у клапанных аппаратов. В связи с этим представляется актуальным дальнейший поиск альтернативных способов диспергирования, конкурентоспособных с клапанным.
При истечении в вакуум недогретои до температуры насыщения жидкости происходит ее адиабатное вскипание. Это объясняется тем, что статическое давление вблизи выходного сечения канала ниже давления насыщения при соответствующей температуре смеси. Энергию образовавшегося двухфазного потока можно целенаправленно использовать для диспергирования жировых частиц молочных эмульсий. Для этого необходимо принудительное охлаждение погруженной в специальный сосуд струи вскипающего молока, что приведет к конденсационному схлопыванию паровых пузырей. При этом тепловая энергия непрерывного потока жидкости трансформируется в механическую форму и выделяется в дискретном объеме. В результате произойдет концентрация высоких удельных энергий в малых объемах жидкости [1), что вызовет дробление жировых включений.
Подобная схема применима к технологии переработки и пастеризации молока, в которой присутствуют необходимые температурные перепады межд\ поступающим сырым холодным молоком (4—8 С), пастеризованным (70—80°С) и готовым продуктом (4—8°С). Для реализации указанного способа достаточно на выходе пастеризационной установки смонтировать вакуумную камеру, снабженную специально спрофилированным рабочим каналом и диспергирующим сосудом. Молоко, выходящее из вакуумной камеры, должно иметь температуру порядка 30—40°С, что снизит затраты на его дальнейшее охлаждение. Кроме того, процесс вакуумирования является значительно менее энергоемким, нежели нагнетание давления в 10—20 МПа, необходимого для гомогенизации в клапанных устоойствах.
соба диспергирования была использована установка по изучению адиабатно вскипающих потоков жидкости, разработанная Институтом Технической Теплофизики АН Украины. Однако первые опыты, проведенные на неразбавленном коровьем молоке 3,2% жирности, показали, что эффекта дробления практически не наблюдается, а различие полученных кривых распределения находится в рамках погрешности измерений. По всей видимости, дестабилизирующее воздействие на процессы диспергирования оказало обильное пенообразование. Оно обусловлено тем, что молоко относится к жидкостям, обладающим низким поверхностным натяжением, поэтому работа
Г
Рис. I
г-------
I
Рис. 2
образования единицы поверхности раздела фаз будет незначительной. Это приводит к возникновению большого количества парогазовых пузырьков, которые, не успевая охладиться до температур, достаточных для конденсации, сливаются в устойчивые ячеистые структуры, вытесняя жидкость в тонкие пленки. Наступающее тепловое равновесие пенистой структуры приводит к нарушению условий, необходимых для схлопывания пузырей.
Проверка сделанного допущения проведена на 3%-ном растворе концентрата СОЖ в воде с более высоким поверхностным натяжением, чем молоко.
Таблица
Параметр До обработки После обработки
Средний диаметр частиц, мкм 3.6 1.9
Максимальный диаметр частиц, мкм 16,8 4.1
Доля частиц с диаметром 5 мкм, % 50,9 89,6
В таблице приведены данные, характеризующие эффективность обработки, а на рис. 1 — распределение жировых шариков по размерам (/ — исходная эмульсия, 2 — гомогенизированная).Из них видно, что охлопывающиеся паровые пузыри при отсутствии пено-образования обладают диспергирующей способностью.
Для молока увеличение поверхностного натяжения путем дегазации практически неприменимо, так как удаление СОг, N2. Ог нарушает его минеральный состав и неблагоприятно сказывается на свойствах (2]. Поэтому для снижения пенообразо-вания последующие опыты проводили с молоком, разбавленным в концентрации 1:2, 1:3. Отборы проб
осуществляли по мере нарастания слоя пены на поверхности диспергирующего сосуда.
Как видно из рис. 2 (/ — исходное негомогеннзи-рованное молоко, 2 — обработанное до начала образования пены, 3, 4 — после появления пены с интервалом 1,5 мин), нарастание пены способствует смещению пика кривой распределения в область большего диаметра жировых частиц. Температура и давление в проводимых опытах находились соответственно в пределах 65—90°С и 0,015—0,02 МПа.
ВЫВОД
Установлено, что адиабатное вскипание с последующей конденсацией паровых пузырей сопровождается существенным дроблением жировой фазы водомасляных эмульсий, в том числе молочных. Наибольший эффект наблюдается при отсутствии пены или незначительном ее количестве, что подтверждается опытными данными на разбавленном молоке и растворе СОЖ. Для осуществления описанного способа дробления на натуральном молоке в промышленных масштабах необходимо предусмотреть инженерные решения по устранению пены.
ЛИТЕРАТУРА
1. Долінський А.А. Принцип дискретно-імпульсного вводу енергіі та іі використання у технологічних процесах ее / / Вісн. АН УРСР — 1984. — № I. — С. 39—46.
2. Вессер Р. Технология получения и переработки молока. — М.: Колос. 1971, 480 с.
Кафедра химического, полимерного и силикатного машиностроения
Поступила 31.03.93
664.8:633.15
ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ КУКУРУЗЫ НА КОНСЕРВЫ
Г.Н. ПАВЛОВА, Л.Д. ЕРАШОВА, Л.А. АЛЕХИНА
Краснодарский научно-исследовательский Центр хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Российской академии сельскохозяйственных наук
Учитывая высокую питательную ценность кукурузы маточной и маточно-восковой спелости, исследовали возможности организации производства консервов из кукурузы разных подвидов в зерне и початках. В нашей стране отсутствуют средства механизации уборки початков кукурузы в стадии молочной, молочно-восковой спелости и первичной обработки початков. Применение комбайнов для уборки кукурузы в биологической стадии зрелости [1), оснащенных узлами очистки початков от
покровных листьев, приводит к травмированию зерен и невозможности использовать такую кукурузу для консервирования.
Изучили конструкции кукурузоуборочных комбайнов различных систем и выявили возможность применения комбайна марки ККП-3 для механизированной уборки початков кукурузы молочной и молочно-восковой спелости без их очистки, так как комбайн комплектуется приспособлением, перекрывающим початкоочиститель так называемой скатной доской.
Испытание комбайна проводили в 1990/91 гг. в колхозе им. Калинина Павловского района Краснодарского края на уборке кукурузы сортов: сахарного — Альтернатива и несахарного - Краснодзрский-301. Перед уборкой внесли в комбайн конструкторские изменения:
