Параметры температуры внесения затравки при кристаллизации лактозы в сгущенных молочных консервах с сахаром Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

50%

-5 3

4,0 • 10 м/с

-5 3

7,0 • 10 5 м/с

0,17

1,0

Объемная доля ЧОФ в суспензии Расход суспензии Расход экстрагента Объемная доля масла, %: в наружной мисцелле в поровой мисцелле обезжиренных фосфолипидов Суммарный удельный расход экстрагента на однократную и противоточную экстракцию, на 1 кг обезжиренных фосфолипидов 12,88 кг

4. Регенерация ацетона:

Температура 55°С

Остаточное давление 0,05 МПа

5. Сушка обезжиренных фосфолипидов:

Температура 55°С

Остаточное давление 0,05 МПа

Годовой экономический эффект от внедрения усовершенствованного процесса обезжиривания ФК с применением противоточной экстракции масла из ЧОФ в пульсационном экстракторе «труба в трубе» длиной 120 м составляет более 1,3 млн р.

ВЫВОДЫ

1. На основании численного эксперимента по математической модели процесса противоточной экстракции масла из ЧОФ рассчитаны размеры пульсационно-го экстрактора «труба в трубе» производительностью по обезжиренным фосфолипидам 25 кг/ч.

2. Разработаны технологическая схема и технологический режим усовершенствованного процесса обезжиривания ФК, включающего однократную экстракцию масла из ФК с получением ЧОФ и их противо-точную экстракцию в экстракторе «труба в трубе».

ЛИТЕРАТУРА

1. Лобанов А.А., Бутина Е.А., Черкасов В.Н., Констан -тинов Е.Н. Особенности равновесия системы фосфолипидный концентрат-ацетон // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2001. - № 4. -С. 64-67.

2. Лобанов А.А., Константинов Е.Н. Равновесные и кинетические закономерности процесса экстракции масла из фосфоли -пидного концентрата и частично обезжиренных фосфолипидов // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2002. - № 2-3. - С. 39—41.

3. Алиев А.З. Разработка и математическое моделирование экстрактора типа «труба в трубе» для непрерывной промывки дрожжевых суспензий: Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар: КПИ, 1986. - 152 с.

4. Лобанов А.А., Константинов Е.Н., Корнена Е.П. Математическая модель экстрактора «труба в трубе» для противоточ-ной экстракции масла из частично обезжиренных фосфолипидов // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2003. - № 1. - С. 38-44.

5. Бондаренко И.Н. Разработка и внедрение технологии получения фосфолипидной биологически активной добавки из под -солнечных пищевых фосфолипидов: Дис. . канд. техн. наук - Крас -нодар, 2001. - 136 с.

6. Пат. ЯИ 2061382 С1 6 А 23 Э 9/90. Пищевой фосфоли -пидный продукт и способ его получения / Е.А. Бутина, Е.О. Герасименко, М.В. Жарко и др. - Опубл. в Б.И. - 1996. - № 16.

Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств

Поступила 24.01.03 г.

637.345.6

ПАРАМЕТРЫ ТЕМПЕРАТУРЫ ВНЕСЕНИЯ ЗАТРАВКИ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЛАКТОЗЫ В СГУЩЕННЫХ МОЛОЧНЫХ КОНСЕРВАХ С САХАРОМ

В.Б. ШЕВЧУК, А.И. ГНЕЗДИЛОВА

Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина

В настоящее время температура внесения затравки, соответствующая температуре усиленной кристаллизации, определяется с помощью графика Гудзона (рис. 1, кривая 2) [1]. С этой целью рассчитывается массовая доля лактозы в водном растворе, так называемое лактозное число. Например, при выработке молока цельного сгущенного с сахаром это число составляет 30,6% и ему соответствует температура усиленной кристаллизации 33°С. В работах [2, 3] эта температура определяется по критерию метастабильности Анализ разработанной модели [2, 3] кристаллизации лактозы в сгущенных молочных консервах с сахаром позволил сделать вывод, что затравку целесообразно вносить в самом конце процесса охлаждения. При производстве сгущенных молочных консервов из традиционного молочного сырья эти способы определения температуры внесения затравки дают вполне удовлетворительные результаты. Однако в настоящее время увеличил-

ся объем производства рекомбинированных молочных консервов с сахаром, в которых в качестве сырья используются сухое молоко и растительный жир. В данном случае часто снижается качество выпускаемого продукта. Связано это прежде всего с ухудшением консистенции, вызванной неуправляемым ростом кристаллов лактозы, а иногда и сахарозы на стадии хранения при низких температурах.

Цель настоящей работы - уточнение температуры усиленной кристаллизации лактозы. Температура усиленной кристаллизации была найдена на основе данных о концентрации лактозы на первой границе метастабильности Ст. Значения этой концентрации определялись по экспериментальным данным о продолжительности индукционных периодов т,ы при кристаллизации лактозы в пересыщенных водных растворах. Опыты проводили согласно методике [4] при различных коэффициентах пересыщения Кпер и температурах 283, 293, 308 и 333 К. Выбранные температуры соответствуют режимам производства и хранения сгущен-

ных молочных консервов с сахаром. Результаты эксперимента представлены в табл. 1.

Таблица 1

Температура Т, К

283 293 308 333

Кпер Кпер Ты Кпер Кпер Ъпс1

5,0 25 3,5 65 2,5 105 1,8 70

6,0 10 4,0 30 3,0 30 2,0 30

7,0 5 5,0 10 4,0 5 2,2 15

Концентрация лактозы на первой границе метастабильности Ст определялась путем экстраполяции кривых = / (Кпер) в область т,ы ® Влияние темпера-

туры / на массовую долю лактозы С представлено на рис. 1 (кривая 1 - в насыщенном водном растворе; 2 и 3 - в пересыщенном водном растворе на границе метастабильности, определенной по данным Гудзона и по данным о соответственно). Из расчетов Ст (кривая

3) следует, что лактозному числу 30,6% соответствует температура усиленной кристаллизации 24°С.

Рис. 1

Полученные результаты хорошо согласуются с данными [2, 3], но противоречат существующей в настоящее время технологии [1]. Для снятия обнаруженного противоречия нами было проведено моделирование различных вариантов кристаллизации лактозы в сгущенном молоке с сахаром. Исследования показали, что наиболее предпочтительной является кристаллизация, согласно которой затравка вносится двухстадийно: первая стадия при (33 ± 3)° С, вторая стадия в конце процесса охлаждения при (20 ± 2)°С.

Массовая доля затравки, вносимой при 33°С - т33 и при 20°С - т2о, определялась в зависимости от принятого соотношения т33/т20 и представлена в табл. 2.

Таблица 2

Общая массовая Соотношение т33 т20, 102

доля затравки, % 1/0 3/1 1/1 1/3 0/1

0,02 2/0 1,5/0,5 1/1 0,5/1,5 0/2

0,03 3/0 2,25/0,75 1,5/1,5 0,75/2,25 0/3

0,04 4/0 3/1 2/2 1/3 0/4

В конце моделирования периодического процесса охлаждения были отобраны образцы и в них измерен средний линейный размер кристаллов согласно ГОСТ

С? мкм

4,5

3,5

^1^ 0,02%

2 0,03%

у : 1 0,04%

3

1/0 3/1 1/1 1/3 о/1 тЛты

Рис. 2

Оценка погрешности измерений, проведенная при коэффициенте надежности 0,95, составила 2,98% [5]. Экспериментальные данные по величине среднего линейного размера dср кристаллов лактозы в сгущенном молоке с сахаром представлены на рис. 2 (кривые 1, 2, 3 - через 10 сут; 1’, 2’, 3’ - через 24 ч).

Анализ графиков свидетельствует, что при заданной общей массе кристаллов: 0,02; 0,03; 0,04% - средний линейный размер имеет минимальное значение при соотношении т33/ т20 = 1/1.

Результаты лабораторных исследований были подтверждены в промышленных условиях на ОАО «Останкинский молочный комбинат» (табл. 3). Органолептические показатели опытных образцов ни в чем не уступали контрольным. На протяжении всего периода хранения они были белого цвета, без посторонних привкусов и запахов, имели однородную по всей массе консистенцию без наличия ощущаемых кристаллов лактозы.

Таблица 3

dCр при внесении затравки

Продолжительность хранения Базовый вариант: 0,02% при 33°С Предлагаемый вариант: 0,01% при 33°С и 0,01% при 20°С

1 сут 9,27 6,55

3 мес 12 мес

9,24

9,44

6,96

7,84

Анализ полученных данных показывает, что реализация предлагаемого способа позволяет более полно снять пересыщение и таким образом предупредить последующий рост кристаллов.

ВЫВОДЫ

1. Двухстадийный способ внесения затравки при (33 ± 3) и (20 ± 2)°С способствует более интенсивному снятию пересыщения и образованию более мелких кристаллов.

2. Предпочтительным является способ, в котором соотношение массовых долей затравки, вносимых на каждой стадии, составляет т33/ т20 = 1/1.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технологическая инструкция по производству молочных консервов. Ч. 1, 2. - М.: ЦНИИТЭИММП, 1985.

2. Полянский К.К., Шестов А .Г. Кристаллизация лактозы: физико-химические основы. - Воронеж: ВГУ, 1995. - 184 с.

3. Голубева Л.В., Чекулаева Л.В., Полянский К.К. Хра-нимоспособность молочных консервов. - М.: ДеЛи принт, 2001. -115 с.

4. Перелыгин В.М., Гнездилова А.И. Расчет продолжи -тельности индукционных периодов при кристаллизации сахарозы в пересыщенных водных растворах // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2001. - № 4. - С. 85-87.

5. Гнездилова А.И., Шевчук В.Б., Шохалов В.А. Оценка гранулометрического состава сгущенных молочных консервов с сахаром // Сб. науч. тр. «Научные и практические аспекты совершенствования традиционных и разработки новых технологий молочных продуктов». - Вологда - Молочное, 2001.

Кафедра технологического оборудования

Поступила 07.04.04 г.

664.123.6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВНУТРЕННЕГО И ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА В УСЛОВИЯХ СУШКИ

И.Т. КРЕТОВ, А.А. ШЕВЦОВ, А.В. ДРАННИКОВ,

В.А. ДЯТЛОВ

Воронежская государственная технологическая академия

Коэффициенты внутреннего и внешнего трения являются одними из важнейших характеристик, определяющих физико-механические свойства свекловичного жома. Знание этих коэффициентов, в зависимости от нормальной нагрузки и влажности жома, позволяет организовать устойчивый активный гидродинамический режим и интенсифицировать процесс сушки жома при минимальных затратах энергии на взвешивание материала.

В литературе [1, 2] приведены данные о коэффициентах внешнего и внутреннего трения свекловичного жома, а также зависимости напряжения сдвига от нормального напряжения при различной влажности и температуре материала. Но необходимо отметить, что эти данные были получены для обогащенного свекловичного жома влажностью от 6,65 до 26,31% и при нормальном напряжении 0,01-0,1 МПа, т. е. в тех интервалах влажности жома и нормального напряжения, которые в процессе сушки не применяются.

Известно [1, 3], что зависимость напряжения сдвига от нормального напряжения описывается соотношением

Х = 0/ён +То, (1)

где т - напряжение сдвига, Па; а - нормальное напряжение, Па;/вн -коэффициент внутреннего трения; Т0 - начальное сопротивление сдвигу, называемое сцеплением, Па.

Графически соотношение (1) представлено на рис. 1 (1 - для идеальной сыпучей среды, 2 - для связной сыпучей среды).

Графики показывают, что начальное сопротивление сдвигу т0 представляет собой отрезок на оси ординат. Угол наклона прямой к оси абсцисс фвн называют углом внутреннего трения сыпучего материала, а тангенс этого угла - коэффициентом внутреннего трения материала/вн. Известно [3], что для идеально сыпучей среды угол естественного откоса фот равен углу внутреннего трения фвн, а для связных материалов он больше угла фвн.

Величину, представляющую собой отношение напряжения сдвига к нормальному напряжению, называют коэффициентом сдвига:

т=-■ (2)

а

Если в уравнение (2) подставить уравнение (1), то получим

т= /вн +—■ (3)

а

Как видно из уравнения (3), при большом значении нормального напряжения по отношению к значению напряжения сдвига коэффициент сдвига приближается по величине к коэффициенту внутреннего трения, а испытуемый материал к идеально сыпучей среде.

На основе анализа известных способов определе -ния коэффициентов трения и свойств свекловичного жома нами была сконструирована экспериментальная установка, позволяющая получить сопротивление сдвигу жома при поступательном смещении части образца относительно неподвижной части.

Испытания жома на сдвиг проводили по известной методике [4]: на первой стадии образец жома уплотняли; на второй стадии производили собственно сдвиг, вертикальная нагрузка при этом составляла 2/3 вертикальной нагрузки на стадии уплотнения жома.

Рис. 1