Процессы и оборудование для производства жировой продукции в мясной и молочно-маргариновой отраслях

3.1. Общие сведения о структурно-механических и теплофизических свойствах жировой продукции и сырья в процессе термообработки

Данные исследований по определению плотности жиров и масел (жидких и твердых) являются наиболее значимыми в диапазоне температур от 5 до 55 С, характерных для процессов термообработки жировых продуктов в мясной и молочно-маргариновой отраслях.

Экспериментальные данные по плотности жиров и масел раститель-ного и животного происхождения в диапазоне температур процессов охлаждения и переохлаждения жирового сырья и маргариновой продукции показывают, что значения плотности для саломасов находятся в пределах от 983 до 904 кг/м³, для переэтерифицированных жиров – от 948 до 908 кг/м³, для твердых растительных масел – от 975 до 913 кг/м³, для животных жиров – от 964 до 904 кг/м³ (рис. 1 и 2 прил.).

Применение дилатационного метода обеспечивает возможность полу-чения результатов измерения плотности с относительной погрешностью 0,5–1,0 % при доверительной вероятности 0,95.

При термообработке в теплообменниках-охладителях у жиросодержа-щей эмульсии меняется агрегатное состояние: она переходит из жидкофазного состояния в мелкокристаллическую дисперсную эмульсионную систему, в которой практически всегда содержится газовая фаза, вырабатываемую в продукт в зависимости от условий работы основного технологиче-ского оборудования линий производства жировой продукции [8, 12, 21, 40].

Исследования образцов маргариновой продукции на наличие газовой фазы (воздуха в свободном состоянии) показали, что колебания воздушной фазы в маргариновой продукции различного назначения и жирности находятся в пределах от 0,3 до 2,1 мл/100 г или от 0,3 до 2,1 % [8, 21].

Рекомендуется учитывать значения величины воздушной среды при определении плотности маргариновых эмульсий и использовании в расчетах гидромеханических и тепловых процессов их обработки.

Изменение плотности маргаринов в диапазоне температур 10–40 ºС составляет от 952,7 до 946,3 кг/м³ без учета наличия газовой фазы, а с ее учетом – от 945,7 до 940,2 кг/м³ (рис. 3 прил.), причем отмечается увеличение значений плотности с уменьшением температуры и жирности.

Результаты экспериментов по определению удельной теплоемкости при разных значениях температуры термообработки свидетельствуют о наличии фазовых превращений жиров, масел и жиросодержащих эмульсий (области плавления или кристаллизации определенной группы тригли-церидов вещества).

Так, удельная теплоемкость, которую следует рассматривать как эффективную, претерпевает достаточно резкие изменения при температурах 10–40 ºС (рис. 4–8 прил.). Согласно полученным данным, для саломасов удельная теплоемкость изменяется от 3,24 до 7,24 кДж/(кгК); для пере-этерифицированных жиров – от 2,7 до 6,1 кДж/(кгК); для твердых рас- тительных и животных жиров – соответственно в пределах от 2,5 до 11,5 кДж/(кгК) и от 3,4 до 9,2 кДж/(кгК). Для маргаринов эти данные составляют 3,1–5,2 кДж/(кгК).

Практически для всех видов жировых продуктов температурам их плавления соответствуют пики роста удельной теплоемкости. Наличие на графиках нескольких пиков изменения теплоемкости свидетельствует о зависимости теплоемкости от триглицеридных составляющих жировых продуктов, определяемых жирно-кислотным составом каждого жирового компонента.

В ходе исследований по определению теплопроводности жиров, ма-сел и жиросодержащих эмульсий в диапазоне температур их термообра-ботки была выявлена тенденция к изменению значений в диапазоне 0,162–0,280 Вт/(мК) с ростом температуры термообработки. Кроме того, было установлено, что имеют место незначительные плавные изломы кривых теплопроводности для жирового сырья (рис. 9–12 прил.). Диапазон изменения теплопроводности для маргариновых эмульсий различной жирности 0,263–0,313 Вт/(мК) (рис. 13 прил.).

Относительная погрешность определения удельной теплоемкости и теплопроводности составила 1–7 % при доверительной вероятности 0,95.

У жиросодержащих эмульсий с повышением температуры в процессе термообработки отмечаются резкие изменения теплопроводности с образованием минимумов, что свидетельствует о ее сильной зависимости от изменения температуры, а следовательно, о наличии в эмульсиях фазовых изменений.

Анализ изменений температуропроводности жиров, масел и эмульсий был выполнен при определении ее расчетным методом с помощью коэффициента температуропроводности. Он показал, что при термообработке жировых продуктов отмечаются значительные колебания свойств температуропроводности: для жировых компонентов – от 2,910^–8 до 8,210^–8 м²/с; для эмульсий различной жирности – от 5,510^–8 до 9,910^–8 м²/с.