Технология производства мороженого

Равномерность смешивания может изменяться от 0 до 1. При идеальном (полном) смешивании компонентов I = 1.

Для перемешивания  жидких сред используют несколько способов:

• пневматический;
• циркуляционный;
• статический;
• механический с помощью мешалок.

Пневматическое перемешивание осуществляют с помощью сжатого газа (в большинстве случаев воздуха), пропускаемого через слой перемешиваемой жидкости. Для равномерного распределения газа в слое жидкости газ подается в смеситель через барботер. Барботер представляет собой ряд перфорированных труб, расположенных у днища смесителя по окружности или спирали.

Пневматическое  перемешивание имеет ограниченное применение. Оно используется тогда, когда допускается взаимодействие перемешиваемой жидкости с газом.

Циркуляционное перемешивание осуществляют с помощью насоса, перекачивающего жидкость по замкнутой системе смеситель-насос-смеситель.

Интенсивность циркуляционного перемешивания  зависит от кратности циркуляции, т.е. отношения подачи циркуляционного насоса в единицу времени к объему жидкости в аппарате.  В ряде случаев вместо насосов могут применяться паровые эжекторы.

Статическое смешивание жидкостей невысокой вязкости, а также газа с жидкостью осуществляется в статических смесителях за счет кинетической энергии жидкостей или газов.

Механическое перемешивание используют для интенсификации гидромеханических процессов, тепло- и массообменных, биохимических процессов в системах жидкость – жидкость, газ – жидкость и газ – жидкость – твердое тело. Осуществляют его с помощью различных перемешивающих устройств – мешалок. Мешалка представляет собой комбинацию лопастей, насаженных на вращающийся вал.

Все перемешивающие устройства, применяемые в пищевых  производствах , можно разделить на 2-е группы: в первую группу входят лопастные, турбинные и пропеллерные, во вторую – специальные – винтовые, шнековые, ленточные, рамные, ножевые и другие, служащие для перемешивания пластичных и сыпучих масс.

По частоте  вращения рабочего органа перемешивающие устройства делят на тихо- и быстроходные.

Лопастные, ленточные, якорные и шнековые мешалки относятся к тихоходным: частота их вращения составляет 30…90 мин^-1, окружная скорость на конце лопасти для вязких жидкостей – 2…3 м/с.

Преимущества  лопастных мешалок – простота устройства и невысокая стоимость. К недостаткам относится создаваемый  слабый осевой поток жидкости, что  не обеспечивает полного перемешивания  во всем объеме смесителя. Усиление осевого  потока достигается при наклоне  лопастей под углом 30⁰ к оси вала.

Якорные мешалки имеют форму днища  аппарата. Их применяют при перемешивании вязких сред. Эти мешалки при перемешивании очищают стенки и дно смесителя от налипающих загрязнений.

Шнековые мешалки имеют форму винта и применяются, как и ленточные, для перемешивания вязких сред.

К быстроходным относятся пропеллерные и турбинные  мешалки: частота их вращения составляет от 100…3000 мин^-1 при окружной скорости 3…20 м/с.

Пропеллерные  мешалки изготовляют с двумя  или тремя пропеллерами. Они обладают насосным эффектом и используются для  создания интенсивной циркуляции жидкости.

Турбинные мешалки изготавливают в форме  колес турбин с плоскими, наклонными и криволинейными  лопастями. Они  бывают открытого и закрытого  типов. Закрытые мешалки имеют 2 диска  с отверстиями в центре для  прохода жидкости. Для одновременного создания радиального и осевого  потоков применяют турбинные мешалки с наклонными лопастями. Турбинные мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание во всем рабочем объеме смесителя. Для уменьшения кругового движения жидкости и образования воронки в смесителе устанавливаются отражательные перегородки.  

Рис.2. Типы мешалок.

 

Раздел 4. Оборудование для проведения процесса.

Сливкосозревательная ванна (рис. 3) имеет полуцилиндрическую форму, снаружи окружена рубашкой. Рубашка заполняется водой и подогревается паром через барботер 1. Давление пара 0,05 МПа. Переливная труба 2 поддерживает постоянный уровень воды в рубашке. Сливкосозревательная ванна имеет крышку 18, которая закрывается с помощью червячного механизма 15 ручного действия. Ванну устанавливают на фундамент с уклоном в сторону сливного крана 8.

 

Рис. 3 Сливкосозревательная ванна ВСГМ

1- трубчатый перфорированный барботер; 2 - переливная труба;

3- корпус; 4 - фланец; 5 - отводы; 6 - подшипники; 7 - отводы;

8- сливной кран; 9 - рабочая ванна; 10 - мешалка; 11 - спускной патрубок; 12 - электродвигатель; 13 - клин временная передача;

14- редуктор; 15 - червячный механизм; 16 - тяга;

17- кривошипно-шатунный механизм; 18 - крышка; 19 - рукоятка; 20 - патрубок для подачи воды; 21 - ножки; 22 - плита.

 

Расположенная внутри ванны 9 мешалка 10 из труб одновременно является и теплообменником. Концы  труб мешалки соединены с коллекторами, через которые подается и отводится  теплоноситель или хладоноситель. Патрубки от подающего и отводящего коллекторов являются полуосями - цапфами, которые размещаются в самоустанавливающихся подшипниках 6. К качающимся в подшипниках цапфам присоединены изогнутые отводы с сальниковыми устройствами. Отводы фланцами 4 с другой стороны подсоединены к неподвижным магистралям, по которым подается и отводится тепло - или хладоноситель.

Мешалка совершает маятниковое движение, отклоняясь от вертикальной оси на 60-100°. Число качаний мешалки 12 в  минуту. Качательные движения мешалке сообщает кривошипно-шатунный механизм 17, который приводится от электродвигателя 12 через клиноременную передачу и редуктор. Мощность электродвигателя 0,6 кВт. Угол качания мешалки регулируется специальным пальцем.

Техническая характеристика сливкосозревательных ванн приведена в табл. 1.

Для уменьшения трудоемкости операций по внесению сухого и сгущенного сырья в смесительные ванны на ряде предприятий используются специальные устройства для подъема  и опрокидывания бочек. Потребляемая такими устройствами мощность составляет всего 1 кВт, а продолжительность  рабочего цикла не превышает 4 с. Для этой же цели используют тельферы, подъемно-разгрузочные устройства.

 

Таблица 1 Техническая характеристика сливкосозревательных ванн

Показатель	Сливкосозревательные ванны
	ВСГМ-400	ВСГМ-800	ВСГМ-1200	ВСГМ-2000
Рабочая емкость, л	400	800	1200	2000
Теплопередающая поверхность мешалки, м3	0,7	1,13	1,7	3,0
Занимаемая площадь, м2	2,73	4,13	5,3	7,1
Масса, кг	350	440	630	804

 

Фильтр  А1-0ШФ (рис. 4) состоит из двух взаимозаменяемых камер, работающих поочередно. По мере засорения одну камеру отключают на очистку, а в работу включают вторую. Камеры имеют форму цилиндра и расположены горизонтально по обе стороны распределительного устройства 1, укрепленного на опорной стойке 7. Каждая камера состоит из корпуса 5 и сетчатого фильтровального цилиндра 6. Распределительное устройство 1 включает в себя корпус и пробковый кран 2.

Смесь для  фильтрования подается в верхнее  отверстие распределительного устройства и переходит в корпус фильтровальной камеры. Обтекая сверху фильтровальный сетчатый цилиндр, смесь выходит  из камеры и поступает в нижнюю часть распределительного устройства. Из нижнего патрубка распределительного устройства смесь направляется в  трубопровод для дальнейшей обработки. Производительность фильтра меняется от 2500 до 4600 кг/ч в зависимости  от вида смеси. Смесь подается под  давлением 0,2-0,25 МПа. Занимаемая фильтром площадь 0,4 м², масса его 62 кг.

 

Рис. 4 Фильтр А1-0ШФ для смесей мороженого

1- распределительное устройство; 2 - пробковый кран; 3 - гайка;

4- ключ; 5 - корпус фильтра с ручкой;

6- фильтровальная сетка цилиндра; 7 - стойка.

 

Гомогенизатор ОГБ-М (рис.5) горизонтального типа с одноступенчатой гомогенизирующей головкой состоит из станины 6, привода, кривошипно-шатунного механизма 8, блока 5, гомогенизирующей головки 4 и манометрического устройства 1.

Привод  размещен в нижней части станины. От электродвигателя 2 через клиноременную  передачу 3 приводится в движение кривошипно-шатунный механизм 8, который обеспечивает возвратно-поступательное движение плунжеров. Плунжеры (их 3) двигаются  в трех камерном блоке 5, установленном  на передней верхней части станины. В каждой камере имеются всасывающий и нагнетательный клапаны.

Горячая смесь (60-80° С) фильтруется (фильтр располагается  на всасывающей линии перед гомогенизатором) и поступает в гомогенизатор. При возвратном ходе плунжера смесь  поднимает всасывающий клапан и  проходит в рабочую камеру. Когда  плунжер делает нагнетательный ход, смесь проталкивается и, поднимая нагнетательный клапан, проходит в нагнетательный коллектор плунжерного блока. Через  отверстие в нагнетательном коллекторе смесь поступает в гомогенизирующую головку. Гомогенизация нагретой смеси  осуществляется при прохождении  ее через кольцевую щель между  клапаном и седлом под большим  давлением.

К основным факторам, обеспечивающим раздробление жировых шариков, относятся изменения  давления и скорости потока смеси при прохождении его через гомогенизирующую головку.

 

Рис. 5 Гомогенизатор ОГБ-М

1- рукоятка  для регулирования давления; 2 - электродвигатель;

3- клиноременная  передача; 4 - гомогенизирующая головка;

5- плунжерный  блок; 6 - станина; 7 - ползун;

8-кривошипно-шатунный  механизм; 9 -коленчатый вал

Таблица 2. Техническая  характеристика гомогенизатора типа ОГБ-М

Показатель	Значение
Производительность, л/ч	1200
Рабочее давление, МПа	12,5-17,5
Диаметр плунжера, мм	26,5
Ход плунжера, мм	52
Частота вращения коленчатого вала, с-1	4,33
Мощность электродвигателя, кВт	10
Занимаемая площадь, м2	0,77
Масса, кг	720

 

Автоматизированная  пластинчатая пастеризационно-охладительная установка состоит из пластинчатого теплообменника, уравнительного бака с поплавковым регулятором, насоса для подачи смеси из уравнительного бака в секцию регенерации, бойлера для горячей воды, инжектора для нагрева воды паром, насоса для подачи горячей воды из бойлера в секцию пастеризации, перепускного клапана, цилиндрического выдерживателя, пульта управления. Установка соединяется трубопроводами с необходимой арматурой и укомплектовывается электрогидравлическими регулирующими клапанами подачи пара и рассола. В схему установки входит гомогенизатор марки А1-ОГА-2.5, размещенный между секциями пастеризации и регенерации. Установка занимает площадь 13,5 м².

Теплообменник состоит из четырех секций: пастеризации, регенерации, охлаждения холодной водой  и охлаждения рассолом. Теплопередающие  пластины (тип П-2) продеты через  верхнюю и нижнюю штанги и в  каждой секции собраны в пакеты. На каждой пластине выбит порядковый номер. Пакет представляет собой  группу пластин, создающих одинаковое направление движения жидкости. Секции отделяются одна от другой промежуточными плитами. По углам плит расположены  штуцера для прохода жидкостей. По краям каждой пластины приклеена  резиновая прокладка, чтобы плотно зажать пластины во всех секциях нажимной плитой с помощью винтовых устройств, расположенных на концах верхней  и нижней штанг.

Уравнительный бак, через который смесь поступает  в пластинчатый теплообменник, должен всегда быть заполнен смесью до определенного  уровня. Для автоматического поддержания  смеси на необходимом рабочем  уровне уравнительный бак оборудован поплавковым регулятором прямого действия.

Выдерживатель представляет собой трубу большого диаметра, проходя через которую пастеризованная и гомогенизированная смесь теряет скорость и, таким образом, еще 20-50 с выдерживается при температуре пастеризации.

Перепускной клапан служит для автоматического  возврата недопастеризованной смеси в бак .

Перед пуском прижимают к стойке пластины в  пластинчатом теплообменнике. Затем  присоединяют трубопроводы для смеси, воды, пара, рассола. Установку промывают  и стерилизуют.

Автоматизированный  пластинчатый охладитель марки А1-ООЯ-1,2 предназначен для быстрого охлаждения смеси в закрытом потоке тонким слоем.

Охладитель  устроен следующим образом. Две  горизонтальные штанги с винтовыми  зажимными механизмами совместно  с главной и поддерживающей стойкой  образуют станину. Теплообменные пластины, разделительная и нажимная плиты  продеваются штангами и плотно прижимаются  к главной стойке зажимными устройствами . Охладитель имеет две секции: секцию охлаждения артезианской водой 4 и секцию охлаждения холодным рассолом . Он снабжен средствами автоматизации для поддержания и регулирования температуры смеси на выходе.

Пластины (тип П-2) рифленые, штампованные из нержавеющей  стали марки Х18Н10Т. Поверхность  теплообмена одной пластины 0,2 м². К пластинам приклеены резиновые прокладки, чтобы их можно было герметично прижать друг к другу и создать своеобразный поток жидкости. Общее количество пластин в аппарате 72 шт.

В комплект установки для охлаждения смеси  кроме пластинчатого охладителя входят также уравнительный бак  с поплавковым регулятором уровня смеси, насос для подачи смеси  из бака в аппарат и пульт управления.