РАЗДЕЛ 2
ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
2.1. Объекты и предметы исследования
Объектом исследования являются вакуум-выпарной аппарат с мешалкой,
гидромеханические и теплообменные процессы, происходящие в нем при производстве
пастообразных концентратов напитков.
Предметом исследования являются пастообразные концентраты напитков на основе
овощного сырья, полученные по новой технологии.
Сырьем для пастообразных концентратов напитков служили морковь, свекла и тыква,
выращенные в Харьковской области. Использовались следующие сорта овощей:
морковь «Нантская», «Шантене», тыква «Мозолеевская», «Бирючекутская», свекла
«Бордо» [124…126]. Кроме того, для приготовления ПКН использовали сахар-песок,
кислоту лимонную, настой апельсиновый, эссенцию апельсиновую, вишневую,
экстракт черничный, воду питьевую. Основное сырье отвечало требованиям
действующих стандартов и технических условий.
Процесс приготовления ПКН «Тыквенный», «Морковный», «Свекольный» в лабораторных
условиях включал проведение необходимых технологических этапов, соответствующих
технологической схеме их производства: получение гомогенизированного овощного
пюре, уваривание пюре под вакуумом, купажирование с сахаром-песком, лимонной
кислотой и пряно-ароматическими компонентами, уваривание рецептурной смеси.
В экспериментах использовали полуфабрикаты, приготовленные по разработанному
способу. Для получения средней пробы приготавливали полуфабрикаты, затем
смешивали массы от трех образцов одного вида полуфабрикатов и отбирали среднюю
пробу согласно [127].
Для статистической достоверности все эксперименты в лабораторных и
производственных условиях проводили в троекратной повторности.
Подготовку и исследование образцов проводили на кафедре процессов, аппаратов и
автоматизации пищевых производств ХГУПТ. Производственные испытания
вакуум-выпарного аппарата с мешалкой проводили в лаборатории ООО «Московский».
2.2. Экспериментальная установка вакуум-выпарного аппарата
Для исследования процессов, которые происходят в аппарате с мешалкой для
производства ПКН, была разработана модель аппарата и смонтирована
экспериментальная установка для ее испытаний.
Принципиальная схема установки для исследования гидромеханических и
теплообменных процессов при производстве ПКН представлена на рис. 2.1.
Установка состоит из конусного двухстенного вакуум-выпарного аппарата 1 со
средним диаметром рабочей камеры 0,35 м. Внутри аппарата помещена
экспериментальная скребковая мешалка 2. Вращение мешалки осуществляется за счет
электродвигателя 3 через клиноременную передачу (шкивы 6, ремень 7). Замер
мощности привода мешалки осуществляется ваттметром 4. Измерение числа оборотов
мешалки осуществляется тахометром 5.
Скорость вращения мешалки изменяется путем подбора сменных шкивов 6. Вакуум в
аппарате поддерживается с помощью водокольцевого насоса 8, сообщающегося с
баком 9, заполненным водой. Привод вакуум-насоса осуществляется
электродвигателем 10. Изменение давления внутри аппарата осуществляется
регулировочным вентилем 11. Контроль давления в аппарате достигается с помощью
вакуумметра 12. Нагрев продукта в аппарате осуществляется водой, заполняющей
водяную рубашку 13 (кран уровня воды 14) аппарата 1.
Температура воды поддерживается и изменяется с помощью ТЭНов 15. Расход теплоты
на процесс выпаривания измеряется с помощью ваттметра 16. Контроль температуры
стенки внутреннего сосуда осуществляется термопарами 17, которые размещены по
периметру аппарата на высоте 0,2м друг от друга (хромель-копелевые термопары
диаметром 0,1 мм), а также с помощью пирометрических милливольтметров 19 марки
Ш – 4501. Температура кипящего продукта измеряется термопарой 18.
Рис. 2.1. Схема экспериментальной установки для исследования гидромеханических
и теплообменных процессов при производстве ПКН
Исходное сырье загружается через патрубок 20, а конечный продукт удаляется
через патрубок 21 при открытом кране 22 в съемную емкость 25. Масса исходного
сырья и конечного продукта измеряется с помощью весов 26.
Вода подается в пароводяную рубашку аппарата 1 через патрубок 23. Запуск и
остановка работы экспериментальной установки осуществляется кнопкой 24.
2.3. Метод исследования процессов механического перемешивания
Исследование процесса перемешивания ПКН на основе овощного сырья (свекла,
морковь, тыква) проводили с использованием лабораторной установки, схема
которой представлена на рис. 2.1.
При исследовании гидромеханических процессов необходимо было установить:
качество перемешивания ПКН экспериментальной скребковой мешалкой и традиционной
якорной;
мощность, расходуемую на перемешивание ПКН в зависимости от числа оборотов
разработанной скребковой мешалкой и традиционной якорной;
зависимость эффективной вязкости ПКН от числа оборотов разработанной скребковой
мешалки.
В процессе экспериментов вакуум-выпарной аппарат заполняли полуфабрикатом ПКН,
объем которого составлял 85% от объема рабочей камеры. Эксперименты проводили
при температуре 50 – 55є C. Перемешиваемый полуфабрикат ПКН представлял собой
концентрированное пюре трех видов (тыквенное, морковное, свекольное) с
содержанием сухих веществ 30 – 35%.
Эксперимент проводили следующим образом.
Технологический эффект процесса перемешивания, или эффективность, является
характеристикой качества процесса, которое характеризуется равномерностью
распределения фаз в перемешиваемом продукте [128].
Эксперимент проводили на лабораторной установке (рис. 2.1) с уваренным до 40%
сухих веществ тыквенным пюре, вводя в него расчетную массу сахара-песка.
Частота вращения мешалки менялась в интервале 0,5…4 , продолжите
- Киев+380960830922