Техническая характеристика устройства

Производительность, т/ч ……………………………….	5,0–6,0
Частота вращения вала, с–1 (об/мин) …………………..	1,73(104)
Мощность электропривода, кВт ……………………….	25,5
Габариты, мм:
длина …………………………………………………...	1218
ширина …………..……………………………………..	1420
высота ……………………………………….................	930

На технологических линиях производства мягких маргаринов фирмы «TMI Chemtech Ltd» предусмотрено устройство для предупреждения образования крупных кристаллов в процессе структурообразования после переохлаждения. В этом устройстве эмульсия подвергается пластификации за счет механической обработки в двухцилиндровом декристаллизаторе. В каждом цилиндре установлены валы, снабженные рядом пальцев. Между пальцами вала и неподвижными штырями цилиндра имеется зазор 4 мм. Каждый вал цилиндра вращается с частотой 104 об/мин от индивидуального привода мощностью 5,5 кВт.

В охладителях линий фирмы «Schröder» (Германия) типа «Combinator» для механической обработки (пластификации) жировых продуктов (маргаринов, кулинарных жиров, жировых паст и пр.) используется один из цилиндров (четвертый). Цилиндр снабжен валом со штифтами, приводимым в движение электроприводом. На внутренней поверхности цилиндра приварены три ряда штифтов (штырей), расстояние между которыми составляет 5 мм.

Некоторые характеристики декристаллизатора (цилиндра для механической обработки жировых продуктов):

Производительность, кг/ч …………………………….	6000
Материал рабочей части ……………….......................	Нержавеющая сталь
Температура жировой смеси или эмульсии, ºС:
на входе в декристаллизатор из третьего цилиндра охладителя ………………………………..	10–13
на выходе из декристаллизатора …………………...	14–16
Давление продукта в цилиндре, МПа ………………..	3,0–3,5
Температура обогреваемой воды для рубашки цилиндра, ºС …………………………………………...	25–30
Частота вращения вала, об/мин ………………………	50–150
Мощность привода, кВт ………………………………	5,5
Габариты цилиндра, мм:
длина ………………………………….........................	2035
диаметр …………………………………….................	250

При производстве сливочного масла методом преобразования высокожирных сливок для механической обработки жирового продукта используются маслообработники.

Пластинчатый маслообразователь РЗ-ОУА1 содержит обработник для кристаллизации жира и механической обработки перерабатываемого продукта (рис. 4.6), который представляет собой цилиндр, закрытый конусной насадкой с выходным патрубком. Внутри камеры расположены отражатель (прикреплен неподвижно к плите) и лопастная мешалка на валу.

Устройство для кристаллизации и механического перетирания необходимо для улучшения структуры сливочного масла, кулинарных жиров и других жировых продуктов на стадии окончательного формирования структуры продукта. При этом разрушаются образующиеся крупные кристаллы и продукт приобретает ровную плас-тичную консистенцию.

Достаточно эффективно решаются вопросы пластификации сливочного масла и других жировых продуктов с помощью гомоге-низаторов-пластификаторов.

Гомогенизация является одной из стадий образования вторичной структуры в готовом продукте. Ее цель – обеспечить в масле превалирование коагуляционной структуры, обладающей выраженными тиксотропными свойствами, и таким образом улучшить консистенцию масла, его структурно-механические свойства.

Рис. 4.6. Обработник:

1 – корпус; 2 – цилиндр; 3 – мешалка; 4 – отражатель; 5 – подшипник; 6, 7, 13, 17 – кольца; 8 – манжета; 9, 10 – полумуфты; 11 – крышка; 12 – вал; 14 – уплотнение; 15 – пружина; 16 – вентиль выпускной

Гомогенизатор-пластификатор устанавливается на линии производства масла методом сбивания сливок при использовании маслоизготовителей периодического действия и необходим для улучшения структуры и консистенции масла. Наибольшее практическое применение нашли пластификаторы сливочного масла типа ОГА.

Гомогенизатор-пластификатор типа М6-ОГА предназначен для механической обработки сливочного масла с температурой не выше 12 ºС в целях придания ему однородной структуры и равномерного тонкого распределения в нем влаги (рис. 4.7).

Особенность гомогенизатора марки М6-ОГА заключается в том, что с его помощью можно расфасовывать свежее неохлажденное сливочное масло. Производительность таких гомогенизаторов обычно составляет 400–800 кг/ч.

Предварительно масло выдерживают 1–3 ч в цехе или холодильной камере для уплотнения консистенции. Затем его порциями по 6–8 кг загружают в бункер гомогенизатора, где сырье захватывается двумя шнеками и продавливается между ножами вращающегося ротора, потом проходит через диафрагму наконечника и далее через прямоугольное отверстие насадки устройства в упаковочный ящик (короб).

Рис. 4.7. Гомогенизатор для расфасовки блочного сливочного масла:

1 – насадка; 2 – ротор с ножами; 3 – приемный бункер; 4 – шнеки; 5 – станина

Гомогенизатор (см. рис. 4.7) представляет собой машину роторного типа непрерывного действия и состоит из станины, насадки, корпуса шнеков, приемного бункера, рукоятки регулятора вариатора, шнеков.

На станине смонтированы корпус гомогенизатора-пластифика-тора, электродвигатели, регулятор вариатора, редуктор, вал со шкивами, электромагнитной муфтой и эксцентриком для натяжения ремней. На корпусе размещены механизмы подачи масла в ротор (шнек) и его обработки (ротор), кран с диафрагмой для регулирования давления масла в роторной камере, а также бункер для масла.

Масло подается шнеками на ротор после загрузки его в бункер. Этими двумя шнеками, вращающимися в противоположные стороны, оно продавливается через ротор и обрабатывается. В результате такой обработки влага равномерно и тонко распределяется по всему объему продукта, что улучшает условия его фасовки на автомате типа АРМ.

Интенсивность механического воздействия регулируют путем изменения числа ножей в роторе и частоты вращения.

В зимний период, когда масло имеет твердую консистенцию вследствие высокого содержания высокоплавких глицеридов (йодное число 29–39), оно подвергается гомогенизации сразу после выработки при интенсивном механическом воздействии. Интенсивность механического воздействия регулируют заменой роторов, имеющих различное число ножей – 12, 16 и 24.

В летний период года, когда масло имеет мягкую консистенцию из-за низкого содержания высокоплавких глицеридов в молочном жире (йодное число 39–45), его предварительно выдерживают в помещении цеха в течение 0,5–1,0 ч для отвердевания глицеридов и упрочнения структуры.

Чтобы обработка в гомогенизаторе и фасовка масла протекали с наименьшими потерями продукта вследствие прилипания, необходимо подобрать такие температуры гомогенизации и фасовки масла, при которых разница между аутогезионным и адгезионным давлениями была бы наибольшей. Наибольшая разница между этими давлениями (около 4,0 кПа) установлена при температуре сливочного масла, выработанного в маслоизготовителе периодического действия марки БФА-4, – 11–13 ºС. В этих пределах находится оптимальная температура гомогенизации масла. Во время гомогенизации температура масла повышается на 1–2 ºС.

Основные параметры гомогенизатора М6-ОГА приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3 

Параметры	Высокопроиз- водительная модификация	Низкопроиз- водительная модификация
Тип	Роторный непрерывного действия
Производительность, кг/ч: теоретическая техническая	800–1600 760–1520	400–800 –
Регулирование производительности	бесступенчатое	бесступенчатое
Температура масла при загрузке, ºС: летом зимой	От +11 до +12 От +14 до +15	не выше +12 –
Температура масла после гомогенизации, ºС	От +13 до +15	От +13 до +15
Количество лопастей в роторах	12, 16, 24	12, 16, 24
Количество шнеков	2	2
Частота вращения шнеков, с–1 (об/мин)	0,2–0,387 (12–22)	– (11–22)
Электродвигатель шнека: мощность, кВт частота вращения, рад/с (об/мин)	3 104 (720)	– – –

Окончание табл. 4.3

Параметры	Высокопроиз- водительная модификация	Низкопроиз- водительная модификация
Частота вращения ротора, с–1 (об/мин)	11,66 (1000)	– (700)
Электродвигатель ротора: мощность, кВт частота вращения, рад/с (об/мин)	15 127 (1500)	13 – (1500)
Габариты, мм: длина ширина высота	1850 720 1430	1850 750 1430
Масса гомогенизатора, кг	895	940

Гомогенизация рекомендуется как дополнительная механическая обработка путем интенсивного перемешивания и сдвиговых деформаций масла перед фасованием, особенно вышедшего из маслоизготовителя с повышенным содержанием водной фазы, для избежания процесса выделения влаги под действием давления на продукт во время фасования.

Этот же тип оборудования используется для предварительной пластификации блоков жировой продукции (твердофазных жиросодержащих эмульсий или смесей жиров) перед расфасовкой в пачки, стаканчики и прочую тару с массой расфасовки от 100 до 500 г.

Проблема пластификации блоков жировой продукции связана также с дозированной подачей жирового компонента при осуществлении технологий производства различных пищевых продуктов. Для этого используется оборудование компании «Pumpenfabrik Wangen GmbH», которая разработала несколько вариантов агрегатов (рис. 4.8) для пластификации охлажденных блоков жировых продуктов массой от 5 до 25 кг (сливочного масла, твердых жиров, маргаринов) без дополнительного обогрева.

Эффект пластификации достигается за счет последовательного взаимодействия работы электропривода 3, однозаходного шнека загрузочного устройства 2 и винтового насоса 1.

1 2 3

Рис. 4.8. Установка для пластификации блоков жировой продукции:

1 – винтовой насос; 2 – загрузочное устройство; 3 – электропривод

При механической обработке изменяются структурно-механи-ческие характеристики жировых продуктов.

Консистенция масла предопределяет его структуру, т. е. зависит от распределения и взаимосвязи отдельных компонентов молочного жира, плазмы, водной и газовой фаз.

Значения эластичности, прочности структуры и вязкости масла понижаются в ходе его механической обработки. Однако эти характеристики постепенно восстанавливаются до прежних значений во время выдержки продукта (в результате тиксотропного восстановления структуры масла). Уменьшение вязкости во время механической обработки масла связано с обратимым разрушением хрупких крис-таллизационных структур и развитием тиксотропно-коагуляционной структуры масла.

На структурно-механические свойства масла влияют скорость экструзии и диаметр отверстий в решетках известных типов текстураторов (рис. 4.9).

Суть экструзионно-шнекового способа обработки сливочного масла заключается в механическом воздействии на него с помощью шнеков и специального устройства, состоящего из металлических решеток и мешалок, в целях отпрессовывания масляного зерна, гомогенизации и уплотнения пласта масла (рис. 4.10).

Механическую обработку масляного зерна осуществляют для спрессовывания его в монолит, усреднения состава, равномерного диспергирования всех компонентов и пластификации. Обработку проводят в основном методом экструзии путем продавливания масла через перфорированные пластины (см. рис. 4.10), различающиеся формой и расположением отверстий, их количеством и геометрическими формами. В пластинах имеются отверстия диаметром от 2,5 до 10,0 мм; количество отверстий – от 400 до 1000 шт. Площадь перфорированной части составляет 15–30 % общей площади пластины; длина канала в перфорированных пластинах – от 3,5 до 19,0 мм; продолжительность обработки – от 0,13 до 1,43 с.

Рис. 4.9. Текстуратор: а – с одной шнековой камерой; б – с двумя шнековыми камерами;

1 – приемный бункер; 2 – первая ступень текстуратора; 3 – пластины для диспергирования влаги (первая ступень); 4 – вторая ступень текстуратора; 5 – пластины для диспергирования влаги (вторая ступень)

Рис. 4.10. Перфорированные пластины:

1 – пластина; 2 – каналы в пластине

При изменении скорости экструзии от 0,01 до 0,16 м/с и диаметра отверстий решеток от 10 до 1,5 мм степень дисперсности капель плазмы повышается от 3 до 32 % по сравнению со степенью дисперсности плазмы в необработанном масле.

Резкое возрастание мощности начинается со скорости экструзии 0,08 м/с. При достижении скорости экструзии до 0,16 м/с мощность, затрачиваемая на обработку масла, возрастает почти в три раза.

При увеличении скорости экструзии снижаются вязкость масла и предельное напряжение сдвига. Максимальное снижение вязкости масла (на 25 %) и предельного напряжения сдвига достигается при скорости 0,16 м/с и диаметре отверстий 2,5 · 10^–3 м.

Наиболее выгодными по энергетическим затратам являются скорость экструзии от 0,01 до 0,08 м/с и диаметры отверстий в пределах (2,55,0) 10^–3 м.

Твердость и механическая прочность обусловлены количеством отвердевшего жира, создающего структурную основу сливочного масла, а пластические свойства масла зависят от величины и формы кристаллов молочного жира, равномерности их распределения. Уменьшение размера кристаллов делает масло более твердым и гомогенным, одновременно повышая его пластичность.

Увеличение скорости экструзии способствует снижению твердости и формоустойчивости масла при одновременном улучшении его пластичности. Так, предельное напряжение сдвига масла уменьшается с 4,5 до 3,8 г/см² (20 ºС) при увеличении скорости продавливания продукта с 20 до 30 см/с через отверстие диаметром 2,5 мм.