Разработка и исследование многосекционного роторно-пульсационного аппарата для производства аэрированных продуктов питания

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

В настоящее время в стратегии развития пищевой промышленности главное внимание обращается на качество пищевых продуктов и их соответствие медико-биологическим требованиям. Научные исследования должны быть нацелены на создание и модернизацию энергетически выгодных технологий, обеспечивающих комплексную безотходную переработку сырья, и производство экологически безопасных продуктов питания с учетом потребностей различных возрастных групп.

Важным процессом, имеющим место в пищевой промышленности, является пенообразование. При восстановлении сухого обезжиренного молока возможно образование газожидкостных систем. Способность восстановленного молока к ценообразованию используется для производства молочных взбитых (аэрированных) продуктов. Такие продукты обладают рядом ценных для организма человека свойств. Содержащийся в продукте кислород активизирует моторные, ферментативные и секреторные функции желудочно-кишечного э тракта, нормализует микрофлору кишечника, ускоряет метаболические процессы. Функциональные свойства аэрированных продуктов специалисты объясняют тем, что через желудок в ткани поступает примерно в 10 раз больше кислорода, чем через легкие. Все это доказывает целесообразность получения комбинированных аэрированных продуктов и разработку новых аппаратов для их приготовления.

При разработке новых аппаратов для производства аэрированных продуктов необходимо учитывать различные методы интенсификации технологических процессов.

Для создания условий, обеспечивающих получение высокосортных аэрированных продуктов, снижение издержек производства, решающее значение имеет максимальная механизация, автоматизация и интенсификация производственных процессов. Однако, все эти мероприятия, могут быть внедрены в практику только после всестороннего изучения свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, разработки объективных методов определения готовности продукции и исследования новых физических способов обработки, позволяющих ускорить технологический процесс.

Аппараты, применяемые в настоящее время в пищевой, химической и других отраслях промышленности, на стадиях гомогенизации и диспергирования имеют ряд серьёзных недостатков и зачастую не удовлетворяют современным требованиям по производительности и качеству продукции. Поэтому задача совершенствования существующих конструкций аппаратов, например, за счёт организации интенсивного перемешивания, обеспечивающего значительный рост поверхности раздела фаз, концентрацию значительного количества энергии в малых объёмах и т. д. является, безусловно, актуальной.

Цель работы. Целью настоящей работы является разработка и исследование многоцелевого многосекционного роторно-пульсационного аппарата для производства аэрированных продуктов питания в результате комплексных теоретических и экспериментальных исследований.

Задачи исследований. В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи: математическое описание и анализ процесса аэрирования и гомогенизации в непрерывно-действующем агрегате роторно-пульсационного типа с различной топологией перерабатываемых потоков газожидкостных компонентов на основе кибернетического подхода с использованием ЭВМсоздание новой конструкции многоцелевого многосекционного РПАисследование напорных и энергетических характеристик многосекционного роторно-пульсационного аппарата с целью выявления оптимальных параметров его настройкипроверка разработанной математической модели на адекватность реальному процессу.

Научная новизна" Разработана математическая модель многосекционного роторно-пульсационного агрегата с различной топологией перерабатываемых потоков, определяющая согласованные режимы работы МРПА и дозирующих устройств. По результатам проведенных исследований, получены зависимости напорных и энергетических характеристик непрерывно-действующего агрегата от его конструктивных и технологических параметров. Получены результаты исследований процесса аэрирования взбитых продуктов в РПАдоказана целесообразность применения многоцелевого МРПА для проведения стадий гомогенизации и диспергирования при получении взбитых продуктов питания.

Практическая значимость и реализация. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса аэрирования и гомогенизации жидких продуктов позволили разработать новую конструкцию * многосекционного РПА, техническая новизна которого защищена патентом РФ.

При непосредственном участии автора разработано аппаратурное оформление стадии гомогенизации и аэрирования при получении взбитого молочного продукта.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» КемТИПП при подготовке бакалавров и магистров, а также при выполнении дипломных О научных работ студентами технологических выпускающих кафедр.

Автор защищает: новую конструкцию многоцелевого многосекционного роторно-пульсационного аппарата предназначенного для проведения процесса аэрирования, гомогенизации и диспергирования в газожидкостных системахматематическое описание процесса гомогенизации при газонасыщении с использованием методов кибернетического анализа, позволяющего подобрать рациональные параметры работы непрерывнодействующего многосекционного РПАрезультаты исследования различных вариантов настройки многосекционного РПАцелесообразность использования многоцелевого многосекционного РПА. для проведения стадий гомогенизации и диспергирования при получении взбитых аэрированных молочных продуктов.

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Разработана математическая модель многосекционного роторно-пульсационного агрегата с различной топологией перерабатываемых потоков, определяющая согласованные режимы работы многосекциоииого роторно-пульсационного аппарата и дозирующих устройств.

2. Разработана новая конструкция роторно-пульсационного аппарата с направляющими лопастями. к.

3. Получены регрессионные модели, описывающие зависимости напорно-расходных и энергетических характеристик МРПА от его режимных и конструктивных параметров.

4. Установлено, что наиболее рациональной конструкцией с точки зрения напорной и энергетической характеристики аппарата является МРПА с S.

2 2. нижн. отв. =0,15 м, S Верх. от" =0,0014 м, радиальном зазоре <5=0,0001 м и с частотой вращения ротора ш-209,33 с" 1.

5. Результаты исследований процесса аэрирования и гомогенизации взбитых продуктов в роторно-пульсационном аппарате доказывают целесообразность применения многоцелевого МРПА.