W coraz większej fali konsumpcji popyt konsumentów na spersonalizowane i zróżnicowane produkty mleczne stale rośnie.Dodawanie do fermentowanych produktów mlecznych puree i dżemu w formie ziaren, aby uzyskać bezpośrednie poczucie dobrego jedzenia i żucia, stopniowo jest faworyzowane i rozpoznawane przez konsumentów, stając się nową siłą napędową i kierunkiem wzrostu płynnej żywności.dodanie surowców dżemowych do fermentowanych produktów mlecznych jest osiągane głównie za pomocą sterylnej metody podwójnej liniiNiezależne sterylizatory rurowe są stosowane do przetwarzania materiału podstawowego i surowców dżemowych oddzielnie,a następnie mieszane w trybie aseptycznym w trybie online w celu zapewnienia optymalnej efektywności sterylizacji produktu; surowce jam należą do płynów nienewtońskich, a spadek ciśnienia w rurociągu podczas obróbki ultra wysokiej temperatury jest głównie sumą spadku ciśnienia przez tarcie rurociągu,spadek ciśnienia prędkościNa ciśnienie w układzie wpływają wiśnie materiału, natężenie przepływu sterylizatora, średnica rury, łokcie i inne czynniki.ze względu na znaczące różnice w lepkości między różnymi rodzajami dżemu, W procesie projektowania produktów i transformacji przemysłowej,wybierając tłoczenie o wysokiej lepkości, jest podatne na pęknięcie maszyny sterylizacyjnej z powodu wzrostu ciśnienia układu i niewystarczającej mocy pompy zasilającej, podczas gdy wybór marmoły o niskiej lepkości jest trudny do zapewnienia jednolitości cząstek w procesie produkcji.dopasowanie spadku ciśnienia systemu maszyny sterylizacyjnej do lepkości materiału dżemowego stało się kluczowym czynnikiem wpływającym na uruchomienie produktu i późniejsze koszty produkcji.
Nowoczesne maszyny sterylizacyjne nie są zaprojektowane tylko do sterylizacji jednej różnorodności materiałów, ale często mają wiele zastosowań,co oznacza, że wiele produktów może być sterylizowanych na tej samej maszynie sterylizacyjnejWymaga to bardziej złożonego procesu sterylizacji w projektowaniu maszyn sterylizacyjnych,uwzględnianie wielu odmian produkcyjnych w celu zaspokojenia potrzeb różnych konsumentów w zakresie różnych smakówW związku z tym w procesie wprowadzania nowych produktów często konieczne jest zmodyfikowanie sterylizatora rurowego w celu zaspokojenia potrzeb produkcyjnych dżemu o różnej lepkości.Aby spełnić przepuszczalność jogurtu o wysokiej lepkości wewnątrz sterylizatora, według wzoru obliczania spadku ciśnienia, można go osiągnąć poprzez zmniejszenie długości rurociągu lub zmniejszenie przepływu produkcji.Dostosowanie rurociągu sterylizacji maszyny i przepływ wpłynie na temperaturę ogrzewania i czas ogrzewania wewnątrz sterylizacji maszyny, wpływając w ten sposób na efekt inaktywacji drobnoustrojów w dżemu.ocena warunków podgrzewania jamy opiera się na zapewnieniu bezpieczeństwa produktu i zmniejszeniu zagrożeń jakościowych spowodowanych przez mikroorganizmy.
W niniejszym badaniu opracowano model obliczania spadku ciśnienia i intensywności sterylizacji dla systemu sterylizatora rurowego na bazie struktury sterylizatora rurowego i podstawowych formuł fizycznych.Wykrywając dynamiczną lepkość 9 różnych rodzajów dżemu, teoretyczna intensywność sterylizacji i spadek ciśnienia zostały obliczone przy użyciu modelu.ocena rzeczywistego spadku ciśnienia roboczego i wytrzymałości sterylizacyjnej jamy w sterylizatorze rurkowym, oraz zakończyć ocenę przydatności i modyfikację sterylizatora rurkowego.Badanie to stanowi teoretyczną podstawę i podstawę naukową do oceny dopasowania sterylizatora dżemowego i sterylizatora rurkowego.
Instrumenty i wyposażenie
Maszyna do sterylizacji dżemu
metody
Przygotowanie do budowy modelu
Wybierz dżem o różnej lepkości i użyj sterylizatora UHT do sterylizacji.i czas podgrzewania sterylizatora podczas procesu sterylizacji do budowy modelu.
Określenie dynamicznej lepkości dżemu
Z powodu wpływu czynników takich jak prędkość cięcia, temperatura i ciśnienie na lepkość dżemu,konieczne jest pomiar dynamicznej lepkości dżemu i wybór odpowiedniego modelu regresji lepkości do analizy;Po schłodzeniu lodówki do temperatury pokojowej wybierz urządzenie pomiarowe CC27 i użyj czteropłetwego wirnika wiosłowego antypowstającego 79312który nadaje się do pomiaru próbek o skłonności do osadzenia zawierających cząstki stałe (> 0.1 mm). równomiernie pobrać próbkę dżamu, przenieść ją do kubka pomiarowego urządzenia pomiarowego i dodać do wewnętrznej linii skali. ustawić przed obcięciem na 1 minutę, ustawić prędkość obcięcia na 100s-1,i odczytywać dane co 15 sekundMierzyć dynamiczną krzywą lepkości dżemu podczas procesu podgrzewania od 15 do 90 °C.
Obliczenie spadku ciśnienia systemu sterylizacji dżemu
Spadek ciśnienia układu dżamu po przejściu przez rurociąg maszyny sterylizacyjnej składa się z trzech części, a mianowicie statycznego spadku ciśnienia Δ Pa,spadek ciśnienia prędkości Δ PN i spadek ciśnienia tarcia Δ Pf. Całkowity spadek ciśnienia Δ P= Δ Pa+ Δ PN+ Δ Metoda obliczania dla różnych spadków ciśnienia Pf jest następująca:
W równaniu:
Z1- Wysokość początku rurociągu, m;
Z2 - wysokość końcowa, m;
U1- prędkość przepływu tłoczenia na początku, m/s;
U2 - przepływ jamy końcowej, m/s;
U - średnia prędkość przepływu tłoczenia w rurociągu, m/s;
ρ ∆ gęstość dżemu, kg/m3;
λ ∆ współczynnik tarcia;
L - długość rurociągu, m;
D - średnica wewnętrzna zewnętrznego rurociągu, m;
K - współczynnik oporu łączników rur, zaworów itp.
Wartość współczynnika oporu dla zwykłych akcesoriów rurociągowych sterylizatorów jam tube
Obliczenie intensywności sterylizacji dżemu
Podczas procesu sterylizacji sterylizatora, materiał dżamu jest nieustannie przetwarzany, a dżam przechodzi trzy główne procesy: ogrzewanie, stała temperatura i chłodzenie w rurociągu.Analiza i wizualizacja danych
Model obliczeniowy spadku ciśnienia i intensywności sterylizacji w procesie sterylizacji dżemem został opracowany przy użyciu języka R (wersja 4.2.0), a wizualizacja danych została wykonana przy użyciu pakietu Tidyverse języka R.
Wyniki i dyskusja
Ustanowienie modelu obliczania spadku ciśnienia dla sterylizatora w trybie jam
W celu oceny wartości spadku ciśnienia w przypadku zamarznięcia o wysokiej lepkości w istniejących maszynach sterylizacyjnych, w niniejszym badaniu skonstruowano model obliczeń spadku ciśnienia dla maszyn sterylizacyjnych z rurkami zamarznięcia.Podstawowe informacje o przewodzie sterylizacyjnym maszyny użytej do budowy modelu przedstawiono w tabeli 2W porównaniu z maszyną sterylizacyjną o bardzo wysokiej temperaturze czystego mleka, konstrukcja tej maszyny sterylizacyjnej jest stosunkowo prosta, z łączną liczbą 5 rur,który może osiągnąć sterylizację surowców dżemowych od 8 °C przy wejściu do 115 °CPonadto różnica od maszyn sterylizacyjnych do czystego mleka polega na tym, że wszystkie konstrukcje rurociągów są rękawami, tzn.jest tylko jedna wewnętrzna rura wewnątrz zewnętrznej ruryKonstrukcja ta służy głównie do zapewnienia przepuszczalności granulowanej konfekcji wewnątrz maszyny sterylizacyjnej.
Podstawowe informacje o maszynie sterylizacyjnej rurowej o wysokiej temperaturze do dżamu
W tym badaniu zastosowano dżem z mango do zbudowania modelu obliczania spadku ciśnienia. Po pierwsze, przetestowano dynamiczną lepkość dżemu z mango.Gdy temperatura dżemu wzrasta do 90 °C, lepkość maleje do około 3000 m Pa · s, co wskazuje na znaczący wpływ temperatury na lepkość dżemu mango.obliczono spadek ciśnienia każdego odcinka rurociągu sterylizatora i sporządzono schematyczny schemat wzrostu spadku ciśnieniaCałkowity spadek ciśnienia wewnątrz sterylizatora rurowego do dżemu z owsa mango wynosił 58 barów.w tym badaniu przeprowadzono badania linii produkcyjnych na dżemu z owsa mangowego, a całkowite ciśnienie mierników ciśnienia PT10 i PT31 wewnątrz rurociągu maszyny sterylizacyjnej osiągnęło 59 barów.Teoretyczne ciśnienie obliczeniowe i rzeczywiste ciśnienie procesu pracy wynoszą odpowiednio 58 barów i 59 barów.W skrócie, model obliczeniowy spadku ciśnienia skonstruowany w tym badaniu może precyzyjnie przewidzieć spadek ciśnienia dżamu wewnątrz sterylizatora rurowego.
Konstrukcja i walidacja modelu spadku ciśnienia dla sterylizatora w trybie jam
a. Krzywa dynamicznej lepkości dżemu z owsa mangowego; b. Faktyczne działanie i teoria dżemu z owsa mangowego w sterylizatorach dżemowych; c. Obliczenie spadku ciśnienia; d.Porównanie teoretycznego i rzeczywistego spadku ciśnienia
Ustanowienie modelu obliczania natężenia sterylizacji dla sterylizatorów w trybie dżemowym
Technologia produkcji dżemu wykorzystywanego do przetwarzania surowców owocowych może być kluczowym punktem kontroli, który wpływa na jakość produktu końcowego.Pojęcie bezpieczeństwa żywności polega na tym, że jeżeli jest przygotowywane i/lub spożywane zgodnie z odpowiednimi celami,Wymienniki ciepła rurowe mają niższy koszt niż wymienniki ciepła płytkowe, ale pierwsze mają mniejszą powierzchnię wymiany ciepła na jednostkę długości rur.Dlatego, długość wymienników ciepła rurowych jest niezbędnym warunkiem zapewnienia transferu ciepła.Obliczenie procesu obróbki cieplnej zależy od inaktywacji mikroorganizmów w określonym zakresie czasu i temperaturyCzas potrzebny do zmniejszenia populacji drobnoustrojów o 10 razy przy stałej temperaturze nazywany jest wartością D procesu.który zapewnia ilościowy wskaźnik odporności cieplnej komórek lub zarodków drobnoustrojówProces ilościowego określania wytrzymałości sterylizacyjnej surowców spożywczych na podstawie wielokrotności wartości D w temperaturze odniesienia, znanej również jako wartość F w warunkach odniesienia.Obliczyliśmy powierzchnię transferu ciepła sterylizatora jam tubeAby ocenić bezpieczeństwo mikrobiologiczne maszyny sterylizacyjnej podczas przetwarzania dżemu,W tym badaniu zastosowano wcześniej skonstruowany model obliczania intensywności sterylizacji w celu obliczenia intensywności sterylizacji maszyny sterylizacyjnej jam tubeW przypadku gdy temperatura sterylizacji wynosi 107 °C, temperatura odniesienia wynosi 90 °C, natężenie przepływu maszyny sterylizacyjnej wynosi 2 m3 na godzinę,a całkowita intensywność sterylizacji wynosi 170 minut.
Ocena dynamicznej lepkości i teoretycznego spadku ciśnienia dżemu
Walidacja modelu jest zwykle definiowana jako proces określania, w jakim zakresie model jest dokładnym odzwierciedleniem rzeczywistych danych z punktu widzenia jego zamierzonego zastosowania.Ocena dokładności teoretycznych modeli obliczeniowych dla spadku ciśnienia i wytrzymałości sterylizacjiW tym badaniu sprawdzono lepkość dżemów dodanych do 9 rodzajów płynnych produktów mlecznych w temperaturze pokojowej.zawierające cząstki/nie zawierające cząstek (lub wysokiej lepkości/niskiej lepkości)Zakres współczynnika korelacji między lepkością a temperaturą dla 9 rodzajów konfekcji wynosi -0,75~-1, co wskazuje, że temperatura ma znaczący wpływ na lepkość konfekcji.współczynnik gładkości i współczynnik korelacji dynamicznej krzywej lepkości dżemu zawierającego cząstki są stosunkowo niskie, ze względu na nierównomierną siłę kompresji nieregularnych cząstek w urządzeniu wiskometru podczas procesu badania lepkości.o lepkości mniejszej niż 100 m Pa · s w temperaturze 20 °C, a najwyższa lepkość próbki 4 # wynosi 10000 m Pa · s w temperaturze 20 °C.Znacząca różnica lepkości między dwoma rodzajami konfekcji może prowadzić do różnic w spadkach ciśnienia podczas procesu sterylizacjiMożna zauważyć, że teoretyczny zakres spadku ciśnienia dziewięciu rodzajów konfekcji podczas tego samego procesu przepływu czasu wewnątrz maszyny sterylizacyjnej wynosi od 8,0 bar do 83,0 bar.Biorąc pod uwagę, że maksymalna wytrzymałość ciśnienia konstrukcji rurociągu maszyny sterylizacyjnej nie przekracza 50 barów, konieczne jest zmniejszenie lepkości dżemu lub zmodyfikowanie maszyny sterylizacyjnej dżemu.
Dynamiczna lepkość i teoretyczna wartość spadku ciśnienia dżemu
a) 9 rodzajów wyglądu dżemu; b) 9 rodzajów dynamicznej lepkości dżemu; c) teoretyczny spadek ciśnienia roboczego dla 9 rodzajów dżemu
Produkcja próbna i przekształcanie urządzeń dżamu o wysokiej lepkości
W tym badaniu zmodyfikowano sterylizator do sterylizacji jamy w celu zmniejszenia spadku ciśnienia podczas procesu sterylizacji jamy.spadek ciśnienia statycznego Δ Pa wynika głównie z różnicy wysokości pomiędzy wejściem i wyjściem maszyny sterylizacyjnej, który został zaprojektowany w celu zapewnienia łączności urządzeń górnego i dolnego łańcucha i nie ma możliwości przekształcenia.Ze względu na stały natężenie przepływu na wejściu i wyjściu maszyny sterylizacyjnej, spadek prędkości i ciśnienia.
Firma Shanghai Beyond Machinery specjalizuje się w projektowaniu i produkcji sterylizatorów jam tube.Dzielimy się zaawansowaną technologią i bogatym doświadczeniem z naszymi klientamiZwróć się do nas teraz, aby uzyskać najnowsze rozwiązania projektowe i oferty dla sterylizatorów jam tube.