Аналіз конструкцій гомогенізаторів молока

Abstract

UK: Однією з основних проблем молокопереробної промисловості є високі енергетичні витрати процесу. Дослідження шляхів їх зниження поки не дало істотних результатів. Створені на базі відомих гіпотез кілька десятків конструкцій, не знайшли широкого застосування в молокопереробної промисловості. Одна група конструкцій (клапанні гомогенізатори та мікрофлюідізатори) забезпечують обумовлену технологією величину середнього діаметра жирових кульок, але мають надто високі енерговитрати. Інші конструкції (вібраційні, електрогідравлічні, відцентрові) дозволяють знизити питомі енергетичні витрати процесу диспергування до 3-5 разів, однак при їх використанні середній діаметр жирових кульок після диспергування має досить високі значення. Дані досліджень протитечійно-струминного і струменевого гомогенізатора молока з роздільною подачею вершків, свідчать про те, що їх використання дозволяє отримати продукт, середній діаметр жирових кульок в якому становить 0,75-1,1 мкм. При цьому енергетичні витрати таких конструкцій становлять від 0,8-0,9 кВт • год/т до 1,1-1,5 кВт•год/т. У статті пропонується розробити струменево-щілинний гомогенізатор молока, який при прогнозовано високих показниках енергетичної ефективності дозволить усунути проблеми, властиві іншим струминним диспергаторам. RU: Одной из основных проблем молокоперерабатывающей промышленности являются высокие энергетические затраты процесса. Исследование путей их снижения пока не дало существенных результатов. Главным образом это связано с отсутствием общей теории процесса диспергирования, обобщающие используемые данные о процессах, обуславливающих разрушение жировых шариков. Созданные на базе известных гипотез несколько десятков конструкций, не нашли широкого применения в молокоперерабатывающей промышленности. Статья посвящена анализу конструкций диспергаторов, как с точки зрения энергетических затрат и показателей качества гомогенизации. Результаты анализа позволяют утверждать о наличии конструкций, обеспечивающих высокие показатели качества диспергирования. Однако такие конструкции (клапанные диспергаторы и микрофлюидизаторы) характеризуются высокими удельными затратами энергии и практически не имеют возможности их снижения. Другие конструкции (вибрационные, электрогидравлические, центробежные) позволяют снизить удельные энергетические затраты процесса диспергирования до 3–5 раз. Однако вместе с этим такие конструкции отличаются тем, что при их использовании средний диаметр жировых шариков после диспергирования имеет достаточно высокие значения. Данные исследований противоточно-струйного и струйного гомогенизатора молока с раздельной подачей сливок, свидетельствуют о том, что их использование позволяет получить продукт, средний диаметр жировых шариков в котором составляет 0,75–1,1 мкм. При этом энергетические затраты таких конструкций составляют от 0,8–0,9 кВт•ч/т до 1,1–1,5 кВт•ч/т. Поскольку эти конструкции имеют проблемы, связанные с образованием пены и ускоренным процессом облитерации каналов для подачи сливок, они не нашли широкого применения в молочной промышленности. В статье предлагается разработать струйно-щелевой гомогенизатор молока. При прогнозируемо высоких показателях энергоэффективности его использование позволит устранить проблемы, присущие другим струйным диспергаторам. EN: One of the main problems of the dairy industry is the high energy consumption of the process. Research on ways to reduce them hasnt yet yielded significant results. This is mainly due to the lack of a general theory of the dispersion process, which summarizes the data used on the processes that cause the destruction of fat globules. Several designs created on the basis of known hypotheses have not found wide application in the milk processing industry. The article is devoted to the analysis of the design of dispersants, both in terms of energy costs and indicators of the quality of homogenization. The results of the analysis allow us to assert the presence of structures that provide high indicators of dispersion quality. However, such designs (valve dispersers and microfluidizers) have high specific energy costs and practically have no possibility of reducing them. Other designs (vibrating, electro-hydraulic, centrifugal) can reduce the specific energy consumption of the dispersion process by up to 3–5 times. However, at the same time, such structures are distinguished by the fact that when they are used, the average diameter of the fat globules after dispersion has rather high values. The research data of the countercurrent-jet and jet milk homogenizer with separate feeding of cream indicate that their use makes it possible to obtain a product with an average diameter of fat globules of 0.75-1.1 microns. At the same time, the energy consumption of such structures ranges from 0.8–0.9 kW•h/t for jet milk homogenizers with a separate supply of cream to 1.1–1.5 kW•h/t for counter-current jet dispersants. Since these designs have problems associated with the formation of foam and the accelerated process of obliteration of the channels for the delivery of cream, they have not found widespread use in the dairy industry.