Вы здесь

Удосконалення процесу та обладнання для пастеризації молока інфрачервоним випромінюванням

Автор: 
Кунденко Микола Петрович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2002
Артикул:
3402U003126
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
ОБ'ЄКТ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1 Об'єкт досліджень

Об'єктом досліджень є технологічний процес пастеризації молока з використанням ІЧ- випромінювання. Під час досліджень перевірені теоретичні передумови зазначеного процесу і встановлені раціональні режими його проведення.
Молоко, що піддавалося пастеризації, надходило з сільськогосподарських підприємств Харківської області та відповідало вимогам ДСТУ 2661-94 [73-81].
2.2 Експериментальний стенд для дослідження ІЧ- пастеризації

Програма експериментальних досліджень містить:
- визначення параметрів теплового режиму ІЧ- пастеризації в залежності від конструкції камери нагріву, характеру руху та товщини шару продукту пастеризації;
- встановлення раціональних значень продуктивності апарата і параметрів схеми живлення нагрівальної спіралі - джерела ІЧ- випромінювання;
- дослідження розподілу температури по перерізу нагрівальної камери з метою перевірки рівномірності температурного поля в об'єкті.
Для здійснення даної програми були розроблені та виготовлені три експериментальні моделі ІЧ- пастеризаторів, що розрізняються характером впливу ІЧ- випромінювання на об'єкт пастеризації.
Традиційна ІЧ- пастеризаційна установка, що детально розглянута у розділі 1, виготовлена у вигляді моделі. Дана модель I ( рис 2.1 а) складається з ніхромової спіралі 1, навитої на кварцову трубку 2 діаметром 10мм, з довжиною 1000 мм, усередині якої рухається продукт. Дана модель відповідає вже запропонованому в літературі способу ІЧ- пастеризації молока та є контролем під час проведення досліджень.
Модель II складається з камери, що виготовлена з титану, з патрубками для входу й виходу продукту 3 з зовнішнім діаметром труби 50 мм і довжиною 1000 мм; нагрівальний елемент у вигляді ніхромової спіралі 1 навито на кварцову трубку 2 діаметром 8 мм і поміщено в кварцову колбу з внутрішнім діаметром 20 мм. Нагрівач прикріплено до зовнішньої труби за допомогою штуцера з різьбою. Штуцер, виготовлений з харчового титану, скріплений із зовнішньою трубою клейовим з'єднанням. Деталі пристрою моделі II представлено на рис. 2.1.б.
Модель III є комбінованою та має як внутрішній, так і зовнішній нагрівальні елементи, що відповідають конструктивним рішенням використаним у моделях I і II. Дослідження, проведені на цій моделі, мали мету перевірити доцільність застосування зовнішнього нагрівача для підвищення ефективності процесу в моделі I, що була контрольною.
Експериментальні моделі ІЧ- пастеризатора, що описані вище, були вузловим елементом установки для дослідження закономірностей ІЧ-пастеризації; допоміжними елементами служили накопичувальний бак та молочний насос. Схема установки представлено на рис. 2.2.
Експериментальний стенд працює наступним чином. Молоко з накопичувального баку 1 під напором, створюваним насосом 2, надходить у камеру ІЧ- пастеризації 3; після проходження камери молоко зливається в накопичувальний бак 4. Сполучні труби 5 між зазначеними елементами виконані з молочних труб, що серійно випускаються промисловістю. Регулювання швидкості руху об'єкта пастеризації здійснювалося за допомогою перепускного клапана 6 на виході молочного насоса. Визначення цієї швидкості проводилося шляхом виміру кількості рідини, що пройшла камеру пастеризації за визначений проміжок часу, за допомогою мірної ємності 7.
Вимір розподілу температури по перетину каналу руху продукту, що пастеризується здійснювалося за допомогою системи хромель-алюмелевих термопар. Беручи до уваги ділянки несталого режиму течії, довжина якого при турбулентному режимі складає (30...50)d, де d - діаметр каналу, зазначена система розташовувалася на відстані 200 мм від вхідного патрубка, тобто приблизно в середній частині каналу. Термопари встановлювалися в кількості 5 штук з кроком 1 мм, що дозволяло визначити температуру в п'ятьох шарах продукту з товщиною в 1 мм [124].

Рис. 2.2 Експериментальна установка ІЧ- пастеризації:
1, 10 - накопичу вальна ємність; 2 - молочний насос; 3 - трьохходовий вентиль; 4 - шафа керування; 5 - камера пастеризації; 6 - термопари; 7 - вентиль; 8 - мірна ємність; 9 - потенціометр
2.3 Методика досліджень камер ІЧ-пастеризації
У першій серії вимірів досліджувався вплив швидкості руху об'єкта пастеризації на розподіл температур по перетину каналу з метою підтвердження прийнятої робочої гіпотези про приблизно рівномірний розподіл за умов досягнення турбулентного режиму руху.
Дослід проводився наступним чином: молочним насосом 2 молоко з накопичуваної ємності 1 підводилося в камеру нагріву 5, і за допомогою датчиків температури (термопар) 6 і потенціометру 9 фіксувалися значення температури по перетину оброблюваного продукту.
Як було розглянуто раніше (розд.1), для одержання рівномірного прогріву оброблюваного продукту необхідна велика ступінь турбулентності з числом Рейнольдса більш 2300. Для підтвердження цього висновку швидкість руху оброблюваного продукту змінювалася з тією умовою, щоб зафіксувати розподіл температур по перетину камери нагріву, як турбулентним, так і ламінарним рухом оброблюваного продукту.
Регулювання швидкості здійснювалося за допомогою перепускного клапана, встановленого на виході молочного насоса ( рис. 2.2). Регулюючи подачу оброблюваного продукту за допомогою клапана, відбувалася зміна витрати продукту, як на вході, так і на виході його з камери ІЧ-пастеризації. Вимір швидкості руху продукту здійснювався за допомогою мірної ємності, змінюючи кількість продукту на виході з камери ІЧ-пастеризації, за визначений проміжок часу було можливим підрахувати швидкість руху оброблюваного продукту в самій камері.
Другим етапом експериментальних досліджень було визначення впливу на картину розподілу теплового поля зміни товщини оброблюваного продукту.
Зміна товщини обробки продукту можливо в даних моделях за рахунок зменшення чи збільшення діаметра камери