Современное оборудование для вакуумного концентрирования

Ключникова Д.В.1, Ключников А.И.2

1,2кандидат технических наук, доцент,

Воронежский государственный университет инженерных технологий СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВАКУУМНОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ

Аннотация

В статье рассмотрены проблемы концентрирования высоковязких растворов и предложены вакуум-выпарные аппараты с восходящей и восходящей и нисходящей пленками.

Ключевые слова: высоковязкий концентрат, вакуум-аппарат, восходящая и нисходящая пленка.

Kljuchnikova, D.V.1, Kljuchnikov A.I.2

1,2PhD in technical sciences, Professor,

Voronezh state University of engineering technology MODERN EQUIPMENT FOR VACUUM CONCENTRATION

Abstract

The article considers the problems of concentration of high-viscosity solutions and proposed vacuum evaporators with ascending and ascending and descending films.

Keywords: a highly viscous concentrate, vacuum apparatus, bubbling, and tunneling film.

В настоящее время в деятельности ведущих фирм в области производства оборудования для сгущения молочной сыворотки «Hakman-МКТ» (Финляндия), «Wiegand-GEA» (Германия), «APV Anhydro» и «Niro Atomizer» (Дания) прослеживаются следующие тенденции: разработка вакуум-выпарных установок с механическим повторным сжатием вторичных паров (MVR) с использованием для этих целей высоконапорных вентиляторов.

Новое поколение выпарных установок этих фирм весьма отличается по конструкции от ранее поставляющихся и позволяет более чем в двое сократить расход электроэнергии. Установки MVR в отличие от традиционных 3-7 - корпусных установок с термокомпрессией реализованы в виде однокорпусного шестиходового теплообменного аппарата с вентилятором высокого давления и термокомпрессором, двухкорпусного финишера, конденсатора, пластинчатого подогревателя молочной сыворотки молока и насосов для перемещения сыворотки, конденсата и воды. Такая конструкция выпарного аппарата значительно снижает металлоемкость и эксплуатационные расходы при обеспечении производительности по испаренной влаге, аналогичной многокорпусным выпарным установкам.

Фирма «Нakman - МКТ» (Финляндия) в настоящее время выпускает установки MVT вентиляторами для повторного сжатия паров производительностью от 3 тыс. до 20 тыс. кг испаренной влаги в час. В дальнейшем предполагается выпуск установок этого типа меньшей производительности.

За рубежом в последнее время большое количество действующих трехкорпусных выпарных установок с термокомпрессией заменено аппаратами с механическим сжатием паров, при этом экономия эксплуатационных расходом оказалась значительной. Например, удельный расход водяного пара в установке с механической компрессией составляет 0,012 - 0,02 кг/кг испаренной влаги по сравнению с 0,09 кг/кг в шестикорпусных выпарных установках с термокомпрессией.

На молочно-консервных комбинатах России широкое распространение получили двухкорпусные прямоточные выпарные установки производств бывшей ГДР, оснащенные выпарными аппаратами циркуляционного типа. Основные характеристики отечественных ВВУ представлены в табл. 4. Они имеют производительность 2000, 4000, и 8000 кг испаренной влаги в час и обычно оснащены пароструйным термокомпрессором (инжектором). Однако в некоторых случаях термокомпрессор на действующих установках отсутствует.

К настоящему времени эти установки выработали свой ресурс и требуют ремонта, а также замены отдельных узлов и аппаратов. Кроме того, их техникоэкономические показатели не соответствуют современным требованиям по энергосбережению. В СвердНИИхиммаше проведены работы с целью повышения экономичности и надежности работы действующих выпарных установок «Wiegand-GEA» , разработки технических решений по ремонту и замене выходящих из строя их узлов и аппаратов.

Большое многообразие встречающихся конструкций выпарных аппаратов, эксплуатируемых в пищевой промышленности, часто не вызывается специфическими свойствами выпариваемых растворов, а поэтому количество потребных конструктивных типов аппаратов может быть значительно сокращено без всякого ущерба для заводов-потребителей. Это можно достигнуть за счет создания принципиально новых конструкций выпарных аппаратов.

Общеизвестно, например, что более полное сгущение растворов (до СВ = 70-75 %) можно достигнуть в выпарном аппарате пленочного типа, но со значительными конструктивными изменениями и доработками.

В основу создания выпарных аппаратов пленочного типа заложены: увеличение эффективности процесса выпаривания за счет обеспечения равномерной толщины пленки по высоте теплообменных труб и сокращение продолжительности процесса выпаривания.

Предложены несколько конструктивных вариантов выпарных аппаратов, позволяющих в большей степени разрешить вышеперечисленные проблемы:

1) выпарной аппарат с восходящей пленкой, у которого каждая теплообменная трубка состоит из цилиндрической и конической частей, установленных на некотором расстоянии с образованием зоны инжекции, в цилиндрической части теплообменной трубки смонтирована турбина, предназначенная для создания подъемной силы потока пара;

2) аппарат с восходящей и нисходящей пленками, позволяющий добиться равномерного распределения выпариваемого раствора по поверхности теплообменных трубок. Его конструкция обеспечивает: равномерную толщину пленки по высоте теплообменных труб, сокращение продолжительности выпаривания, снижение степени загрязнений внутренних и движущихся частей.

Разработанные конструкции вакуум-выпарных аппаратов пленочного типа, позволяют концентрировать высоковязкие продукты до содержания сухих веществ 68-72 %.

Литература

1. Ключникова Д.В. Совершенствование процесса получения пасты с промежуточной влажностью на основе молочной сыворотки: дис. канд. техн. наук. - Воронеж, 2002 - с. 155-163.

2. Ключникова Д.В. Совершенствование процесса получения пасты с промежуточной влажностью на основе молочной сыворотки: Авторефер. дис. канд. техн. наук. - Воронеж, 2002 - 24 с.

3. Петров С.М., Ключникова Д.В., Полянский К.К. Способ получения подсырной сывороточной пасты // Патент РФ № 2203552, 29.11. 2001.

4. Петров С.М., Полянский К.К., Ключников А.И., Ключникова Д.В. Выпарной аппарат с восходящей и нисходящей пленками // Патент РФ № 2200049, 08.04. 2002.

69

5. Полянский К.К., Петров С.М., Ключников А.И., Дорохина Д.В. Выпарной аппарат с восходящей пленкой // Патент РФ № 2184591, 03.10. 2001.

References

1. Kljuchnikova D.V. Sovershenstvovanie processa poluchenija pasty s promezhutochnoj vlazhnost'ju na osnove molochnoj syvorotki: dis. kand. tehn. nauk. - Voronezh, 2002 - s. 155-163.

2. Kljuchnikova D.V. Sovershenstvovanie processa poluchenija pasty s promezhutochnoj vlazhnost'ju na osnove molochnoj syvorotki: Avtorefer. dis. kand. tehn. nauk. - Voronezh, 2002 - 24 s.

3. Petrov S.M., Kljuchnikova D.V., Poljanskij K.K. Sposob poluchenija podsymoj syvorotochnoj pasty // Patent RF № 2203552, 29.11.2001.

4. Petrov S.M., Poljanskij K.K., Kljuchnikov A.I., Kljuchnikova D.V. Vyparnoj apparat s voshodjashhej i nishodjashhej plenkami // Patent RF № 2200049, 08.04. 2002.

5. Poljanskij K.K., Petrov S.M., Kljuchnikov A.I., Dorohina D.V. Vyparnoj apparat s voshodjashhej plenkoj // Patent RF № 2184591, 03.10. 2001.

Ключникова Д.В.

кандидат технических наук, доцент,

Воронежский государственныйуниверситет инженерных технологий К ВОПРОСУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДСЫРНОЙ СЫВОРОТКИ

Аннотация

В статье рассмотрены проблемы утилизации подсырной сыворотки и получение на её основе сывороточной пасты. Ключевые слова: подсырная сыворотка, сывороточная паста.

Kljuchnikova, D.V.

PhD in technical Sciences, Professor,

Voronezh state University of engineering technology TO THE UTILIZATION OF CHEESE WHEY

The article considers the problem of utilization of cheese whey and obtaining on its basis, whey paste. Keywords: whey, whey pasta.

Abstract

Промышленная переработка молока на современном уровне развития технологии неизбежно связана с получением вторичного молочного сырья, в частности, молочной сыворотки.

С использованием методологии системного анализа сформулирован (Н.Н. Липатов, З.М. Цкитишвили, В.Н Сергеев, В.А. Павлов) новый термин - белково-углеводное сырье (взамен побочного, вторичного, нежирного молочного сырья). Степень перехода в белково-углеводное сырье отдельных компонентов молока составляет от 100 (белок, лактоза, минеральные соли) до 1,5 % (молочный жир). В молочную сыворотку переходят углеводный комплекс, сывороточные белки , минеральные соли.

Кроме перечисленных компонентов, в молочном белково-углеводном сырье содержатся небелковые азотистые соединения, витамины, ферменты, гормоны, иммунные тела, органические кислоты, т.е. практически все составные части сухого остатка молока и вода.

В молочной сыворотке содержится некоторые фракции казеина и все сывороточные белки - лактоальбумин, лактоглобулин, псевдоглобулин и т.д.

Аминокислотный состав белков молочного белково-углеводного сырья включает все незаменимые аминокислоты

Небелковые азотистые соединения представлены свободными аминокислотами, мочевиной, мочевой кислотой, креатином и пуриновыми основаниями.

Липидный комплекс молочного белково-углеводного сырья представлен, как и в цельном молоке, молочным жиром. Углеводы представлены в основном лактозой, а также продуктами ее гидролиза - глюкозой и галактозой. Имеются сведения о присутствии арабинозы и лактулозы.

Лактоза обладает специфическими физико-химическими свойствами по сравнению с другими углеводами: менее гигроскопична и сладка, лучше сорбирует ароматические вещества, способствует сохранению запаха и вкуса, исключает инактивацию витамина С и ферментов, не вызывает кариеса зубов, подавляет жизнедеятельность гнилостных микроорганизмов в кишечнике и т.д. Благодаря высоким медико-биологическим, адсорбционным и структурно-механическим свойствам она широко применяется за рубежом при производстве различных пищевых продуктов (мясных, молочных, рыбных, хлебобулочных, кондитерских, консервов, спиртных напитков и др.) /1 16/. Минеральные вещества включают органические и неорганические соединения в свободном и связанном состоянии. Минеральные соли содержат макро - и микроэлементы, в том числе введенные при переработке молока (кальций) и сорбированные со стенок технологического оборудования (олово, медь, железо).

Витаминный состав обеднен жирорастворимыми витаминами, что необходимо учитывать при использовании, но обогащен пиридоксином ( ), холином и рибофлавином ( ).

Ферменты представлены всеми группами гидролаз, фосфорилаз, ферментов расщепления, катализа и окисления, переноса и изомеризации.

Органические кислоты представлены в основном молочной, лимонной и нуклеиновыми кислотами.

Вода - дисперсионная среда молочного белково-углеводного сырья несколько отличается по энергии связи от сухого вещества, что следует учитывать при организации промышленной переработки, особенно при сгущении.

Пищевая ценность молочного белково-углеводного сырья характеризуется доброкачественностью (безвредностью), высоким энергетическим потенциалом, хорошей усвояемостью, оптимальным соотношением питательных веществ, биологической и физиологической полноценностью.

Энергетическая ценность сыворотки составляет 36 % от энергетической ценности молока.

Молочная сыворотка является, пожалуй, единственным видом молочного сырья, проблема полного и рационального использования которого пока не решена окончательно во всем мире. Поэтому интенсивный поиск в этом направлении заслуживает внимания и поддержки.

Подсырная сыворотка является ценным белок - и лактозосодержащим сырьем.

Получение сывороточной пасты проводилось в два этапа. Первый этап - досгущение до определенного содержания сухих веществ сиропа подсырной сыворотки, второй этап - образование пастообразного продукта из сгущенного сиропа.

Соленую подсырную сыворотку, содержащую 6 - 6,5 % сухих веществ и имеющую чистоту 65-70 %, пастеризуют при 60-65 °С в течение 20-25 мин. В предварительно разогретом до 45-50 °С вакуум-аппарате проводят сгущение сыворотки в сироп

70