Исследование процесса концентрирования творожной сыворотки методом вымораживания

• Автор: Панченко, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Современное состояние техники и технологии

концентрирования вымораживанием жидких продуктов

1.1. Выбор объекта исследований и его характеристика.

1.1.1. Характеристика молочной сыворотки как объекта концентрирования вымораживанием

1.1.2. Состав и свойства молочной сыворотки

1.2. Закономерности тепло и массообмена при вымораживании.

1.3. Характеристика способов проведения процесса концентрирования вымораживанием и оборудования для его осуществления

1.4. Пути повышения эффективности вымораживания в аппаратах

с очищаемой теплообменной поверхностью
1.5. Цель и задачи исследований
Глава 2. Исследование свойств творожной сыворотки
как объекта вымораживания.
2.1. Исследование охлаждения творожной сыворотки
термическим методом.
2.2. Определение криоскопических температур и количества вымороженной влаги.
2.3. Исследование спектральных характеристик продукта
2.4. Исследование влияния способа концентрирования
на аминокислотный состав творожной сыворотки
2.5. Исследование влияния способа концентрирования
на качество творожной сыворотки.
Глава 3. Исследование процесса вымораживания влаги из
творожной сыворотки в шнековом кристаллизаторе
3.1. Техника и методика экспериментальных исследований
3.1.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов
3.2. Математическое планирование многофакторного эксперимента
и оптимизация процесса вымораживания влаги
3.2.1. Обоснование выбора и пределов изменения входных факторов. Анализ регрессионных моделей
3.2.2. Выбор оптимальных решений задачи вымораживания влаги
из творожной сыворотки
3.3. Кинетикапроцесса вымораживания влаги
из творожной сыворотки
Глава 4. Математическое моделирование процесса вымораживания
влаги в шнековом кристаллизаторе.
4.1. Моделирование движения продукта в шнековом канале
4.2. Моделирование процесса теплообмена
в шнековом кристаллизаторе.
4.3. Описание программы расчета процесса вымораживания творожной сыворотки в шнековом кристаллизаторе
Глава 5. Разработка оборудования для эффективного проведения
процесса вымораживания влаги из жидких продуктов.
5.1. Разработка конструкции кристаллизатора для концентрирования жидких продуктов
5.2. Разработка конструкции устройства для концентрирования
жидких продуктов.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а коэффициент теплоотдачи, Втм2К б толщина, м
б относительная погрешность,
гидравлический коэффициент сопротивления
X коэффициент теплопроводности, ВтмК р эффективная вязкость, Пас р плотность, кгм3 т время, с
со относительное количество вымороженной влаги а коэффициент температуропроводности, м2с
Ь ширина шнекового канала м с удельная теплоемкость, ДжкгК
Ссв содержание сухих веществ в продукте, масс.
Э средний диаметр винтового шнекового канала, м сэ эквивалентный диаметр шнекового канала, м в массовый расход, кгс
Ь высота шнекового канала м к коэффициент теплопередачи, Втм2К п частота вращения шнека, с
Р давление, Па
О тепловой поток, Вт, т
Якр удельная теплота кристаллизации, Джкг
II радиус текущая координата по радиусу, м
Т температура, К
V объемный расход, м3с
скорость движения продукта в шнековом канале, мс X текущая координата, м б шаг шнека, м
Б площадь поверхности теплообмена, м2.
Безразмерные числа, критерии
Яе число Рейнольдса Ыи число Нуссельта Рг число Прандтля.
л лед ст стенка т твердая фаза х хладагент.
Индексы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Кроме того, содержащиеся в сыворотке полипептиды используются при построении белков человеческого организма , . Жир в молочной сыворотке присутствует в небольшом количестве, но он находится в хорошо диспергированном состоянии, что способствует его лучшему усвоению организмом. Молочная сыворотка отличается также высоким содержанием минеральных солей, макро и микроэлементов. Поэтому на основе молочной сыворотки можно производить множество биологически полноценных продуктов питания и напитков. Ее также можно использовать как компонент при производстве хлебобулочных изделий, мясных продуктов,, кондитерских изделий и т. Они могут значительно повысить биологическую ценность питаниями за счет липотропных и антиоксидантных компонентов фосфолипидов, холина, лейцина, витамина Е и др. Поэтому белковоуглеводное молочное сырье необходимо полнее перерабатывать на пищевые цели , . Сыворотка содержит около ,7 воды. Это значительно ограничивает применение натуральной сыворотки. Кроме того, использование сыворотки в необработанном виде не является перспективным с точки зрения транспортировки и быстрой порчи при повышенных температурах, особенно в летний период времени, когда в России и других странах СНГ имеются наибольшие объемы сыворотки . Учитывая то, что при хранении иод воздействием микроорганизмов и ферментов, выделяемых ими, состав и свойства молочной сыворотки изменяются, что может привести к быстрой ее порче, молочную сыворотку рекомендуетсяперерабатывать в течение 1 . При более длительном хранении сыворотку необходимо подвергать специальной обработке. Одним из основных способов такой обработки является концентрирование с целыо повышения содержания сухих веществ. Концентрирование является одним из рациональных способов переработки молочной сыворотки с целью увеличения сроков ее хранения, а также уменьшения затрат при транспортировке для дальнейшего использования в производстве пищевых и кормовых продуктов. При этом получают долго сохраняющиеся, транспортабельные, обладающие высокой биологической и пищевой ценностью продукты и полуфабрикаты в виде концентратов, в которые практически полностью переходят все компоненты исходного сырья. При этом масса сырья уменьшается в 5. Кроме того, уменьшается загрязнение окружающей среды, , ,. Консервирующее воздействие в процессе концентрирования молочной сыворотки достигается за счет повышения1 осмотического давления и накопления молочной кислоты. Создаются, неблагоприятные гипертонические условия для развития микроорганизмов, при этом сроки хранения концентрата значительно увеличиваются. Так, повышение концентрации сухих веществ в сыворотке до . С, а при 2. С сроки хранения увеличиваются от до суток , , . Как промежуточную операцию концентрирование сыворотки проводят также перед пленочной коидуктивной или распылительной сушкой при производстве молочного сахара и некоторых других продуктов. С той или иной целью концентрированию подвергается около молочной сыворотки, перерабатываемой в промышленных условиях. Концентрирование молочной сыворотки можно осуществить различными способами выпариванием, вымораживанием, а также мембранными методами ультрафильтрация, обратный осмос. Наиболее распространенным является способ выпаривания, который осуществляется при кипении раствора с постоянной температурой. Для снижения воздействия высоких температур на продукт выпаривание осуществляется под вакуумом. Однако, несмотря на то, что выпаривание производится при пониженных температурах, полностью исключить термическое воздействие на продукт не удается. При этом в молочной сыворотке происходят сложные физикохимические изменения. Вследствие длительного теплового воздействия в ней частично коагулируют и денатурируют белки. В сыворотке появляется хлопьевидный осадок, теряется часть витаминов и ферментов. Кроме того, на греющих стенках вакуумвыпарного аппарата появляется грудноудаляемый пригар, изза чего приходится периодически очищать аппараты, останавливая процесс производства концентратов помимо этого, данное явление также способствует коррозии металла и, как следствие, сокращению срока службы оборудования.