2.2. Процессы и оборудование для получения жиросодержащих эмульсий и смесей перемешиванием

Перемешивание жиров для получения жиросодержащих эмульсий широко применяется при производстве молочно-маргариновой и мясной продукции, спрэдов, кулинарных, кондитерских, хлебопекарных жировых композиций различного назначения и жирности.

Получение жиросодержащих эмульсий перемешиванием представляет собой процесс диспергирования несмешивающихся жидкостей (жировой и водно-молочной фаз) в перемешивающих устройствах с мешалками раз-личных типов, а также с использованием насосов эмульсаторов [17, 29–32].

Выполняемые в данной области разработки направлены на изучение оптимальных режимов работы смесителей, структурно-механических и теплофизических свойств перемешиваемых фаз, а также создание оптимальных конструкций смесительных устройств и смесительных емкостей.

Процесс подготовки эмульсий – это получение жидкофазных дисперсных систем из несмешивающихся между собой жидкостей с образованием эмульсионной дисперсной системы обратного или смешанного типа [11, 32, 33].

Чтобы получить требуемую устойчивую форму жидкосодержащих эмульсий, необходимо знать: процессовые и аппаратурные параметры для обработки продукта; возможности управления процессом перемешивания в устройствах различных типов, включая комбинированные, со смесительными емкостями различной вместимости (с перегородками и без них); условия поддержания температуры в рабочем интервале температур.

Согласно технологическим регламентам и другим справочным источникам [30–32], в линиях А1-МЛМ, А1-ЖЛУ для производства маргариновой продукции 72–82 %-й жирности и кулинарных жиров производительностью 2,0–2,5 т/ч используются смесители вместимостью 2380 л (полезный объем 2000 л) с ленточной мешалкой, которая приводится в движение с частотой вращения 59,4 об/мин от электропривода мощностью 7,5 кВт (рис. 2.1).

Цикл работы смесителя с постоянно вращающейся мешалкой составляет до 50 мин, из них:

на заполнение емкости – 15 мин;

на перемешивание – 15 мин;

на опорожнение емкости – 20 мин.

Основными узлами смесителя являются: емкость 9 с теплообменной рубашкой 10 и крышкой 5, привод с электродвигателем 1 и редуктором 2 и мешалка 8.

Рабочая емкость 9 цилиндрической формы выполнена из нержавею-щей стали с рубашкой для обогрева 10. Днище емкости 13 смесителя имеет уклон к спускному штуцеру 15. Смеситель имеет ленточно-шнековую мешалку 8, которая через муфту 3 соединена с валом редуктора 2, и крышку 5, которая может открываться с двух противоположных сторон. Над крышкой на раме привода 4 закреплен электродвигатель с редуктором. Внутри емкости прикреплены отбойники (перегородки) 16, которые не позволяют смеси закручиваться по ходу вращения мешалки. Смеситель установлен на четырех опорных стойках 12.

Впуск компонентов осуществляется через верхний патрубок 6 смесителя, а выпуск эмульсии – через нижний патрубок 11. Обогрев в смесителе производится пароводяной смесью, подаваемой в рубашку. Подача пара осу-ществляется эжектором. Вода из рубашки переливается через штуцер 15, для полного слива в центре дна имеются штуцер и кран 14.

Рис. 2.1. Смеситель:

1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – соединительная муфта; 4 – рама привода; 5 – крышка; 6 – патрубок впуска компонентов; 7 – термометр; 8 – мешалка; 9 – емкость смесителя; 10 – рубашка для обогрева смесителя; 11 – патрубок выпуска эмульсии; 12 – опорные стойки; 13 – днище емкости с уклоном; 14 – сливной кран; 15 – штуцер; 16 – отбойники (перегородки)

В смесителе установлены два электронных сигнализатора уровня (нижний и верхний) для обеспечения световой сигнализации наполнения и опорожнения смесителя, которые осуществляются автоматически с помощью пневматического клапана. Смеситель имеет также дистанционный измеритель уровня с поплавком. Положение поплавка показывает уровень заполнения смесителя. Термометр сопротивления 7 позволяет контролировать температуру эмульсии.

Техническая характеристика аппарата

Емкость рабочая, л………………………	2380
Тип смесителя ……………………………..	Вертикальный цилиндрический, с рубашкой обогрева
Частота вращения мешалки, об/мин ……..	59,5
Мотор-редуктор:
тип………………………………………….	Планетарный
мощность, кВт……………….……………	7,5
частота вращения, об/мин………………..	1460
Габариты, мм: длина………………………………………	2035
ширина (диаметр) ………………………...	1550
высота. …………………………………….	3442
Масса, кг …………………………………...	945

Далее эмульсия поступает в смесительный уравнительный бак с про-пеллерной мешалкой (рис. 2.2). Бак предназначен для поддержания постоянного уровня маргариновой эмульсии и обеспечения стабильного питания насоса высокого давления, работающего под заливом.

Основными узлами уравнительного бака являются корпус, мешалка и электродвигатель с редуктором. Корпус 2 цилиндрической формы выполнен из нержавеющей стали с рубашкой для обогрева, имеет плоское днище и съемную крышку 4. Электродвигатель с редуктором 6 установлен на кронштейне бака. Внутри бака находится пропеллерная мешалка 5. Бак устанавливается на опоры 10.

Эмульсия подается в уравнительный бак из смесителя (см. рис. 2.1) с помощью штуцера 1, соединенного с поплавковым клапаном 3, поддер-живающим постоянный уровень эмульсии. Патрубок 7 предназначен для выпуска эмульсии из уравнительного бака. Обогрев в баке осуществляется пароводяной смесью, подаваемой в рубашку обогрева 2. Подача пароводяной смеси осуществляется через эжектор 9. Слив воды из рубашки обогрева осуществляется через сливной кран 8.

Рис. 2.2. Бак уравнительный:

1 – штуцер для приема эмульсии; 2 – корпус с рубашкой для обогрева; 3 – поплавковый

клапан; 4 – съемная крышка; 5 – пропеллерная мешалка; 6 – электродвигатель с редуктором; 7 – патрубок для выхода эмульсии из бака для подачи в насос; 8 – сливной кран для воды; 9 – эжектор подачи пара в рубашку; 10 – опоры

Техническая характеристика уравнительного бака

Емкость рабочая, м3………………………..	0,22
Тип бака ……………………………………	Вертикальный, цилиндрический, с рубашкой для обогрева
Частота вращения мешалки, об/мин ……..	141
Электродвигатель:
мощность, кВт……………….……………	1,0
частота вращения, об/мин………………..	1410
Редуктор:
тип…………………………………………	Червячный
передаточное число……………………….	1:10
Габариты, мм: длина……………………………………….	1300
ширина (диаметр) ………………………...	942
высота. …………………………………….	1250
Масса, кг …………………………………...	225

Для производства фасованной маргариновой продукции 72–82 %-й жирности и кулинарных жиров используются линии фирмы «A. Johnson & Co Ltd» (Англия) производительностью 5–6 т/ч, технологический процесс получения маргариновых эмульсий и жировых смесей в которых заключается в перемешивании фаз и других компонентов в смесителях объемом 1100 л (полезный объем 1000 л). Перемешивание осуществляется с помощью ленточно-шнековой мешалки с частотой вращения 46 об/мин от электропри-вода мощностью 1,1 кВт, а также с помощью насоса-эмульсатора мощностью 7,5 кВт, производящего рециркуляцию продукта по замкнутому циклу и эмульсирование [13].

Работа смесителя в производственном цикле подготовки эмульсии включает:

заполнение смесителя – 1 мин;

рециркуляцию эмульсии в смесителе – 10 мин;

выпуск эмульсии из смесителя – 1,5 мин.

Затем эмульсия поступает в уравнительный бак емкостью 135 л. Пере-мешивание осуществляется пропеллерной мешалкой с частотой вращения 260 об/мин, приводимой в движение от электропривода мощностью 0,37 кВт.

С

огласно технологии производства мягких (наливных) маргаринов, на линиях фирмы «TMCI Chemtech Ltd» (Англия) производительностью 5 т/ч для получения низкожирных эмульсий используются смесители объемом 3000 л (полезный объем 2500 л) с ленточными мешалками, вращаю-щимися с частотой вращения 56 об/мин (мощность электропривода мешалки 2,2 кВт). Кроме того, в подготовке эмульсии участвует насос-эмульсатор мощностью 7,5 кВт, который в течение 8 мин перекачивает жидкость с дву-кратной рециркуляцией.

Цикл подготовки эмульсии включает [34]:

заполнение смесителя – 3,5 мин;

перемешивание и рециркуляцию – 8 мин;

слив из смесителя – 4,5 мин.

Оборудование с аналогичными техническими характеристиками используется на технологических линиях фирмы «Schröder» (Германия), «Alfa-Laval» (Швеция).

На технологических линиях фирмы «Schröder» (Германия) произво-дительностью 5 т/ч по производству мягких маргаринов используются смесители объемом по 3000 л каждый с мешалками рамного типа с частотой вращения от 10 до 60 об/мин от электропривода мощностью 7,5 кВт, а также насос-эмульсатор мощностью 5,5 кВт для эмульсирования жировой и водной фаз и перекачивания эмульсии из смесителя.

Опыт подготовки маргариновых эмульсий на лабораторных и камеральных установках показывает, что эмульсии 60–82 %-й жирности обладают достаточной устойчивостью при подготовке эмульсионной системы массой 10–15 кг в течение 5–15 мин в процессе термостатирования при 40 С в смесительной емкости с пропеллерной мешалкой, частота вращения которой от электродвигателя мощностью 0,3 кВт составляет 1300 об/мин.

Анализ процесса перемешивания жиросодержащих продуктов для получения гомогенных и эмульсионных дисперсных систем показал, что эффективность работы смесителей требует знания режимов работы смесителей, а также структурно-механических и теплофизических изменений свойств перемешиваемых фаз.

Конструкторские разработки перемешивающих устройств для подго-товки жировой композиции базируются на основных положениях и методиках инженерного расчета перемешивающего оборудования.