Параметри процесу сколочування вершків, що забезпечують мінімальні витрати енергії на виробничий процес. Отримання розрахункових залежностей для конструювання масловиготовлювачів. Рекомендації по уточненню режимів виробництва масла методом сколочування.
Аннотация к работе
Енергія, що витрачається на сколочування вершків, є важливим показником процесу маслоутворення і залежить від конструктивних параметрів масловиготовлювачів, технологічних параметрів та від фізико-хімічних властивостей вершків. Недосконалість у виборі параметрів сколочування, відсутність чіткості уявлень про фізико-хімічну сутність процесів, ведуть до високих енергетичних витрат, що знижують ефективність о обладнання і є однією з причин підвищення собівартості готового продукту. Дослідження цих проблем дозволить інтенсифікувати процес сколочування, зменшити енерговитрати, розробити рекомендації максимально повного та ефективного використання наявного технічного потенціалу і розробки нового обладнання. Виконана робота безпосередньо повязана з науково-технічною програмою Української Академії аграрних наук 1996-2000 рр.: тема № 394.96 "Дослідити енергорозподілення у процесі сколочування вершків у масло в залежності від технологічних, фізико-хімічних і гідромеханічних факторів з метою оптимізації процесів і вдосконалення маслоробного обладнання”. Мета дисертації полягає у обґрунтуванні параметрів процесу сколочування вершків, які б забезпечували мінімальні витрати енергії на процес; отриманні розрахункових залежностей для конструювання масловиготовлювачів; розробці рекомендацій по уточненню режимів виробництва масла методом сколочування.Перший розділ присвячений огляду літератури, у ньому розглянуто фізико-хімічні процеси у вершках при сколочуванні. Вивчення закономірностей зміни витрат енергії на сколочування в залежності від технологічних параметрів проводили в діапазоні температур 8-22°С та жирності вершків 10-55% з різним хімічним складом вершків. У звязку з більш високим ступенем дисперсності жирової фази у вершках, енергія на їх сколочування повинна бути більшою, тому що термодинамічна стійкість ЖК зростає за інших рівних умов у міру зниження їх діаметру. Вивчення впливу тривалості дозрівання вершків показало, що в міру її збільшення витрати енергії на сколочування зростають у 2-3 рази і досягають максимальних значень через 4-5 год. дозрівання; надалі залишаються постійними майже до 20 год. Основним фактором, що обумовлює скорочення витрат енергії на сколочування при підвищенні жирності вершків, є збільшення концентрації ЖК в одиниці обєму вершків, а отже і збільшення числа зіткнень жирових кульок при механічній обробці.Встановлено витрати енергії на сколочування вершків у діапазоні температур сколочування 8-22°С та концентрацій кристалічної фази в жирі вершків jk=16-63%. Співвідношення кристалічного і рідкого жиру у дисперсній фазі вершків, підготовлених до сколочування, є фактором який визначає енерговитрати на процес сколочування. Визначено оптимальну концентрацію кристалічної фази в жирі вершків 40±2%, що забезпечує низькі витрати енергії на сколочування Ап=7,2?15,4 КДЖ/кг та відхід жиру у маслянку 0,6-0,7%. Встановлено залежність витрат енергії на сколочування від жирності вершків у діапазоні jж=0,15-0,5. Отримано емпіричну залежність витрат енергії на сколочування від концентрації жиру (jж=0,25?0,5) та змісту кристалічної фази (jk=0,4?0,55), яка дозволяє розраховувати потужність приводу циліндра сколочування в масловиготовлювачах.
План
Основний зміст роботи
Вывод
1. У дисертації дане наукове обґрунтування і вирішення проблеми зниження енерговитрат при сколочуванні вершків у масло. Шляхом застосування комплексу сучасних фізико-хімічних методів дослідження, а також з використанням спеціально розробленої експериментальної установки отриманий комплекс параметрів процесу, що забезпечують його інтенсифікацію. Результати використані для розрахунків маслоробного обладнання й удосконалення технології.
2. Встановлено витрати енергії на сколочування вершків у діапазоні температур сколочування 8-22°С та концентрацій кристалічної фази в жирі вершків jk=16-63%. Співвідношення кристалічного і рідкого жиру у дисперсній фазі вершків, підготовлених до сколочування, є фактором який визначає енерговитрати на процес сколочування. Визначено оптимальну концентрацію кристалічної фази в жирі вершків 40±2%, що забезпечує низькі витрати енергії на сколочування Ап=7,2?15,4 КДЖ/кг та відхід жиру у маслянку 0,6-0,7%. Отримано залежність для розрахунку у виробничих умовах температур сколочування вершків.
3. Встановлено залежність витрат енергії на сколочування від жирності вершків у діапазоні jж=0,15-0,5. Обґрунтовано доцільність сколочування вершків підвищеної жирності 40-45%, які забезпечують витрати енергії на рівні Ап=9,8?11,0 КДЖ/кг. Зниження енерговитрат у міру підвищення жирності вершків обумовлено збільшенням числа ефективних зіткнень жирових кульок при механічній обробці.
4. Визначено дисперсні характеристики жирової емульсії (вершків) для зимового (dcp=3,72 мкм) і літнього (dcp=3,23 мкм) періодів року. Показано, що вершки літнього періоду року мають більш високий ступінь дисперсності молочного жиру у порівнянні з зимовим періодом. Це обумовлює підвищення витрати енергії на сколочування літніх вершків.
5. Енерговитрати на сколочування вершків з комбінованою жировою фазою (молочний жир та рідка рослинна олія) підкоряється тим же закономірностям, що і сколочування звичайних вершків; визначальним фактором є концентрація кристалічного жиру (jk=0,34-0,4). Концентрація рідкої рослинної олії в композиції повинна визначатися з урахуванням хімічного складу молочного жиру на рівні 20-25%.
6. Витрати енергії на сколочування при заповненні ємкості циліндра сколочування на 15-50% постійні, а при збільшенні ступеня заповнення зростають. Це вказує на роль газової фази як прискорювача процесу сколочування.
7. Інтенсивність механічної обробки при рівності технологічних параметрів не впливає на витрати енергії (Ап=const). Встановлено залежність тривалості сколочування від питомої потужності на сколочування вершків у діапазоні jж=0,3-0,45.
8. Отримано емпіричну залежність витрат енергії на сколочування від концентрації жиру (jж=0,25?0,5) та змісту кристалічної фази (jk=0,4?0,55), яка дозволяє розраховувати потужність приводу циліндра сколочування в масловиготовлювачах.
9. Рекомендовані режими сколочування вершків, перевірені і впроваджені на підприємствах України, забезпечують зниження витрат енергії на процес та економію електроенергії. Річний економічний ефект на одному підприємстві складає не менш 6 тис. грн. у рік.
Перелік опублікованих праць за змістом дисертації
Ересько Г.А., Майборода Ю.В., Гуляев-Зайцев С.С. Затраты энергии на сбивание сливок в масляное зерно // Молочная промышленность. - 1999. - №5. - С.34.
Особистий внесок: розробка конструкції експериментальної установки, проведення досліджень, обробка та узагальнення результатів, підготовка публікації.
Особистий внесок: планування та проведення експериментальних досліджень, обробка та узагальнення результатів, розробка рекомендацій по уточненню режимів виробництва масла методом сколочування, підготовка публікації.
Майборода Ю.В. Вплив дисперсності жирової фази у вершках на витрати енергії при виробництві масла // Вісник аграрної науки. - 2002, - №7. - С.78-79.
Майборода Ю.В. Концентрація кристалічної фази і дисперсність жиру вершків як фактори, що визначають витрати енергії на сколочування // Наукові праці УДУХТ. - Вип. №10, ч. II. - УДУХТ. - К. - 2001. - С.120-121.
Eresko G. J., Guliajevas-Zaicevas S. S, Maiboroda Y. V Sviesto musimo energetika (Исследования удельных энергозатрат на сбивание сливок в масло) // Pienininkyste. - Vilnus. - 2000. - №1. - С.22.
Особистий внесок: Огляд літератури, організація і проведення експериментальних досліджень, обробка результатів, підготовка матеріалів до публікації.
Майборода Ю.В. Как уменьшить затраты энергии на сбивание сливок в масляное зерно // Мясо та молоко. - ТІММ УААН. - К. - 1998. - №6. - С.1-4.
Майборода Ю.В. Рекомендации по уточнению технологии производства сливочного масла методом сбивания // Мясо та молоко. - ТІММ УААН. - К. - 2000. - №1. - С.5-8.
Пат. № 31132 А Україна, МПК А 23С 15/00. Спосіб виробництва вершкового масла / Гуляєв-Зайцев С.С., Єресько Г.О., Добронос В.Г., Майборода Ю.В., - № 98073732; Заявл.13.07.98; Опублік.15.12.00. Бюл. № 7-II - с.1.14.
Особистий внесок: проведення досліджень, обробка результатів, розробка режимів сколочування.
10. Пат. № 34665 А Україна, МПК А 23С 15/02. Спосіб виробництва вершкового масла / Гуляєв-Зайцев С.С., Добронос В.Г., Майборода Ю.В., Кравченко Г.І., - № 98126545; Заявл.11.12.98; Опублік.15.03.01. Бюл. № 2 - с.1.8.
Особистий внесок: проведення досліджень, обробка результатів, розробка режимів сколочування.
11. Майборода Ю.В. Дослідження залежності тривалості збивання вершків від потужності оброблення // Шоста міжнародна науково-технічна конференція: Тези. доп. - К.: УДУХТ. - 2000. ч. II. - С.104-105.
12. Майборода Ю.В. Витрати енергії на концентрування жиру сепаруванням і сколочуванням // 67 Наукова конференція студентів, аспірантів і молодих вчених: Тези. доп. - К.: УДУХТ. - 2001. ч. II. - С.148-149.