книги из ГПНТБ / Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов

Технологический аппарат для электроимпульсного обессахаривания мелассы состоит из емкости, электродной системы, уз­ лов подачи исходного сырья и выхода суспензии, а также си­ стемы охлаждения для отвода тепла реакции (рис. 262). Элект­ рическая схема включает в себя высоковольтно-выпрямительную станцию, пульт управления, батарею конденсаторов, формирую­ щий разрядник. Технологический аппарат снабжен электродной системой и змеевиком, по которому циркулирует охлаждающая

Рис. 262. Принципиальная схема обессахаривания патоки импульсным раз­ рядом:

/ — пульт управления; 2 — высоковольтно-выпрямительная станция; 3 — конденсаторы; 4 — разрядник; 5 — технологический аппарат; 5 — электроды; 7 — змеевик.

жидкость. Загрузка извести и подача патоки производится про­ тивотоком при непрерывном отводе готовой суспензии трехкаль­ циевого сахарата, обрабатываемой в дальнейшем по общеприня­ той технологии.

При электроимпульсной обработке выход сахара составляет более 80% к массе сахара в патоке, т. е. почти полное обессахаривание (0,1—0,2% сахара в «черном» щелоке).

Ежегодно на предприятиях страны перерабатывается свыше 100 тыс. т кости. Извлечение жира представляет собой первич­ ный процесс, степень совершенства которого предопределяет дальнейшие возможности использования обезжиренной кости. Наиболее строгие требования к степени обезжиривания предъ­ являет желатиновое и клеевое производство, так как присутст­ вие жира в конечном продукте является отрицательным факто­ ром, а, кроме того, качество желатинодающей части костной ткани ухудшается.

Сравнительно недавно появился гидромеханический способ извлечения жира из кости, основанный на импульсном разруше­ нии стенок жировых клеток и вымывании из них жира. Источ­

560

ником гидравлических импульсов являются вращающиеся мо­ лотки или била. Разрабатывали этот способ во ВНИИМПе и на Ленинградском мясокомбинате, которые использовали эффект воздействия механических импульсов, несколько видоизменив конструкцию рабочего органа [46, 47, 48, 49, 61 ].

Сущность этого метода заключается в механическом разру­ шении стенок жировых клеток высокоскоростными импульсами, передаваемыми через жидкую среду от быстровращающегося ра­ бочего органа. Освобождающийся из клеток жир вместе с белко­ выми оболочками удаляется из костной ткани движением жид­ кости. Извлечение жира происходит без нагрева, поэтому каче­ ство полученного жира, а также коллагена в обработанной кост­ ной ткани — хорошее.

В настоящее время имеется ряд отечественных конструкций для получения жира холодным методом. Исследования целого ряда авторов [46, 61] подтверждают, что извлечение жира про­ исходит в результате гидравлического импульса и возникающих при этом кавитационных явлений.

Несмотря на хорошее обезжиривание (остаток 2 %), серьезным затруднением для широкого использования установок такого типа является высокая степень измельчения кссти, что приводит к образованию до 30% мелочи, которую трудно использовать в клеевом и желатиновом производстве.

Использование импульсного разряда для разрушения стенок жировых клеток и удаления из них жиромассы показали прак­ тическую возможность и целесообразность этого метода [65, 84, 101]. Преимуществом электроимпульсного обезжиривания перед другими механическими методами является возможность работы на предельно малых соотношениях кости и воды — от 1 : 2 до 1 : 4, что снижает потери жира с отработавшей водой, снижение количества переизмельченной кости, а также уменьшение рас­ хода электроэнергии в 1,5—2 раза.

Электрический метод возбуждения гидродинамических явле­ ний достаточно прост в осуществлении, а, кроме того, позволяет очень легко и быстро изменять энергию импульса. Электроимпульсный аппарат для извлечения жира в рабочем органе не имеет движущихся частей, что также дает ему большое преиму­ щество перед существующими гидромеханическими установ­ ками.

Выход жира из кости при средних энергетических парамет­ рах схемы (U = 60-^-80 кВ, С = 0,35-=-0,75 мкФ, /пск = 27-5- 35 мм) составляет свыше 85% от жира в кости. Основная часть жира выделяется за 100—120 импульсов. При выработке из обез­ жиренной электроимпульсным методом кости желатина выход его составляет 6,5% от массы исходной кости. Качество полу­ ченного желатина полностью отвечает стандарту (табл. 140).

561

Т а б л и ц а 140

Обобщенные качественные показатели готового жира, иссле­ дованные непосредственно после получения продукта, приведе­ ны в табл. 141.

Т а б л и ц а 141

Жир ИЗ

Показатели

Механизм обезжиривания кости сводится к тому, что им­ пульсный разряд в гетерогенной системе кость—-вода вызывает ряд специфических явлений. Наличие в губчатой массе кости резких неоднородностей вызывает многократное отражение и преломление ударных волн и их практически полное поглоще­ ние. Наличие границ раздела с большой разницей волновых сопротивлений способствует возникновению кавитации, которая также носит импульсный характер. Резкое расширение газовой полости вызывает многочисленные удары кусков кости один о другой.

Таким образом, динамические нагрузки, ударная волна и ка­ витация разрушают оболочки жировых клеток, затем жир вмес­ те с частью разрушенных оболочек запаздывающим потоком и любым другим перемещением жидкости вымывается в виде жиромассы.

562

В табл. 142 приводятся данные о степени обезжиривания кос­ ти различных размерных классов, обработанных при одинако­ вых энергетических показателях (без шпарки).

Связь между степенью обезжиривания и размером кусочка кости при постоянной энергии импульса, очевидна.

Электроимпульсный аппарат для извлечения жира из кости содержит ряд элементов, обеспечивающих различные стороны его работы: транспорт исходной костной массы к электроимпульсному рабочему органу, электроимпульсное обезжиривание, выгрузка обезжиренного шрота, предварительное разделение жиромассы, а также ввод и вывод рабочей жидкости (воды).

Электроимпульсный аппарат (рис. 263) состоит из корпуса с бункером для загрузки кости и гидравлическим затвором для вывода жиромассы. В верхней части корпуса смонтирован цент­ ральный электрод с секционным рабочим органом «бегущая» искра. Каждая из десяти секций рабочего органа, в которые соединены пластины отрицательного электрода, подключается к отдельному контакту масляного переключателя. При движе­ нии переключателя происходит поочередное включение каждой секции в разрядную цепь, что позволяет формировать разряд меж­ ду центральным электродом и поочередно с каждой секцией плас­ тин и достигать равномерного выделения энергии .

Кость, проходя через рабочий орган, обезжиривается и в виде шрота опускается на дно аппарата, откуда выгружается шнеком. Предварительный отстой жиромассы производится в самом корпусе аппарата, который снабжен гидравлическим за­ твором, обеспечивающим ее непрерывный отвод.

После электроимпульсной обработки и шпарки от костной ткани хорошо отделяются прирези мяса и сухожилия. Одновре­ менно с обезжириванием происходит интенсивная мойка кости.

Расход электроэнергии по сырой кости составляет 22— 23 кВт-ч на 1 т. При работе установки на кости с малым коли­

563

чеством мясных прирезей расход энергии уменьшается до 10— 12 кВт-ч на 1 т. Технико-экономические исследования [101] указывают на экономическую эффективность этого метода.

Рис. 263. Электроимпульснын аппарат для извлечения жира из кости:

/ — корпус; 2 — электрод; 3 — шнек.

При использовании импульсного разряда в посоле шкур крупного рогатого скота наблюдается ускорение процесса [10]. Так, при параметрах генератора U = 60 кВ, С = 0,45 мкФ, /,,ск = 40 мм, f = 1,8-т-2 Гц отмечается достаточно интенсивное накопление соли.

В табл. 143 приведены обобщенные данные химического ана­ лиза для шкур толщиной 3,5 мм.

564

Импульсный метод позволяет осуществить перемещение жид кости (водоподъем) при одновременной ее бактерицидной обра ботке [3, 83]. Импульсное насосное устройство (рис. 264) в ос новном состоит из разрядной камеры, всасывающего узла с си стемой клапанов и двух высоковольтных электродов. Всасываю щий клапан шарового типа, нагнетательный типа ДК-2.

Электрический импульс от генератора через коаксиальный кабель подается с определенной частотой на электроды, что приводит к возникновению разряда вдоль оси разрядной камеры. Возникающий при этом импульс давления приводит к выбро­ су некоторого объема жидкости через на­ гнетательный клапан и засасыванию такой же порции воды через всасывающий кла­ пан. Периодичность подачи электрических импульсов, а следовательно, и производи­ тельность системы зависят от энергетиче­ ских параметров генератора и констру­ ктивных особенностей насоса.

Оптимальный искровой промежуток /опт (см) для водоподъемника можно опреде­ лить из эмпирического уравнения, связы­ вающего ряд основных электрических ха­ рактеристик процесса

565

образно введение химиче­ ских реагентов и катализаторов. Принципиально конст­ рукции очистных и обеззараживающих электроимпульсных аппаратов просты. Они представляют собой трубу с гре-

566

бенкой попарно расположенных электродов, что позволяет последовательно обрабатывать протекающую по трубе жидкость. Специфическим недостатком конструкции является необходи­ мость использования многоконтурного импульсного генератора (число пар электродов должно соответствовать числу контуров генератора).

ПУЛЬСАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Использование импульсных методов не ограни­ чивается электро- и магнитноимпульсными. Наряду с ними оп­ ределенное место занимают низкочастотные вибрации, а также весьма перспективная пульсационная техника. Пульсационные методы при минимальных затратах обеспечивают довольно зна­ чительную интенсификацию процессов перемешивания, гомоге­ низации, экстракции, посола и др. Интенсификация межфазово­ го взаимодействия компонентов при наложении пульсаций про­ исходит в результате дополнительного межфазного трения и турбулизации потоков фаз. Частота следования возвратно-по­ ступательных движений среды колеблется в пределах 20—300 колебаний в минуту.

Пульсаторы могут быть самых разнообразных типов. Наибо­ лее известны поршневые, мембранные и сильфонные, генериру­ ющие колебательное движение в колоннах или других экстра­ кторах непосредственным воздействием на рабочую жидкость,

Рис. 266. Схема пульсационной пневматической уста­ новки:

1 — ресивер; 2 — электродвигатель; 3 — пульсатор; 4 — пульсацнопиая магистраль; 5 — аппарат; в — пульсацношюе устройство; 7 — пульсационная камера.

567

либо через воздушный или газовый буфер в том случае, когда контакт деталей пульсатора с рабочими жидкостями нежела­ телен.

Принципиальная схема пневматической пульсационной уста­ новки приведена на рис. 266. Вертикальные колебания жидко­ сти в системе возникают в результате двух факторов [26, 34]. Жидкость в пульсационной камере опускается под воздействием давления воздуха, а поднимается благодаря перепаду, возник­ шему между уровнем в аппарате и пульсационной камерой. Пульсатор попеременно соединяет реактор с линией давления и выхлопа. Золотниково-распределительный механизм обеспечива-

Рнс. 267. Схемы пульсацнонных перемешивающих уст­ ройств:

ет получение импульсов давления не только определенной фор­ мы, но и их продолжительности как во время создания давле­ ния, так и выхлопа, что имеет определенное технологическое значение.

Эксплуатация пульсатора элементарна и требует минималь­ ных расходов. Потребление энергии незначительно. Отсутствие в рабочем объеме вращающихся деталей особо приемлемо для интенсивного перемешивания различных сред.

На рис. 267 показаны схемы пульсацнонных перемешиваю­ щих устройств: горизонтального и вертикального типов. Такие мешалки просты в изготовлении, не требуют сложных сальнико­ вых уплотнений, обеспечивают высокое качество перемешива­ ния. В пульсационные системы легко переоборудовать уже су­ ществующие аппараты; так, в пульсацнонных мешалках при незначительных переделках возможно наряду с перемешиванием осуществлять и процессы аэрации продукта воздухом или лю­

568

бым другим газом. Для этих целей в камеру добавляют устрой­ ство, диспергирующее газ в жидкость.

Положительно влияние пульсаций и на процесс фильтрации. Фильтр (рис. 268) работает в непрерывном режиме. Величина сопротивления фильтрации в среднем за процесс остается по-

Рис. 268. Схема фильтра-реактора:

1 — к о л о н н а ; 2 — п у л ь с а ц и о н н а я к а м е р а ; 3 — ф и л ь т р у ю щ и й эле* м е н т.

стоянкой, так как в обратном цикле часть фильтрата возвраща­ ется, очищая поры фильтра. Поэтому производительность фильт­ ра остается неизменной и превышает обычную в 3—5 раз. Фильт­ ры-реакторы можно собирать в последовательный ряд, причем каждая колонна будет представлять собой ступень с прямоточ­ ным движением компонентов.

Для интенсификации процессов экстракции большой инте­ рес представляют пульсационные аппараты колонного типа

569