СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЛАЖНОСТИ СЛИВОЧНОГО МАСЛА ПРИ ЕГО ПРОИЗВОДСТВЕ В МАСЛОИЗГОТОВИТЕЛЯХ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
METHOD FOR BUTTER MOISTURE CONTENT STABILISATION DURING BUTTER PRODUCTION IN CONTINUOUS OPERATION BUTTER MAKERS

Предлагаемое изобретение относится к области производства сливочного масла, а именно к способам и устройствам для стабилизации влажности сливочного масла и может быть использовано в управлении качественными показателями масла при его производстве, например, в маслоизготовителях непрерывного действия.
При производстве сливочного масла способом сбивания сливок в маслоизготовителе непрерывного действия (МНД) технологическими операциями, в ходе которых формируется влажность масла, являются сбивание сливок в масляное зерно в сбивателе маслоизготовителя и его последующая механическая обработка.
Во время технологической операции сбивания сливки, поступающие в сбиватель, в результате механического воздействия на них, преобразуются в масляное зерно (смесь масляного зерна и пахты). При этом температура масляного зерна в процессе технологической операции сбивания сливок повышается, что оказывает значительное влияние на формирование параметра влажности готового продукта. Изменение температуры сливок в процессе сбивания на 1°C приводит к изменению влажности сливочного масла до 2,5% [1]. Технологическими инструкциями ограничено повышение температуры масляного зерна в конце технологической операции сбивания сливок на выходе сбивателя по отношению к температуре сливок, поступающих на сбивание на входе в сбиватель (далее - перепад температуры внутри сбивателя) в пределах 3-4°C [2].
Повышение температуры сливок в процессе сбивания связано с выделением теплоты при кристаллизации глицеридов молочного жира и теплообменом с окружающей средой. Изменение затрат энергии на сбивание сливок, а, следовательно, и колебание температуры масляного зерна в конце технологической операции сбивания сливок может быть вызвано, также, изменением частоты вращения мешалки сбивателя, величины зазора между лопастью и стенкой цилиндра мешалки сбивателя, подачи на сбивание сливок с отличающимися физико-химическими свойствами.
Технологически допустимое значение перепада температуры внутри сбивателя составляет 3-4°C. Однако в маслоизготовителях непрерывного действия выполнение этого требования не может быть гарантировано, так как аппаратурно не предусмотрен оперативный контроль перепада температуры внутри сбивателя и, соответственно, его стабилизация непосредственно в процессе сбивания на заданном технологическом уровне.
Непостоянный уровень выделения тепла в процессе сбивания сливок и изменение режима работы МНД оказывают влияние на изменение температуры масляного зерна в конце операции сбивания сливок, что обуславливает колебание содержания влаги в масле. Учитывая, что работа существующей системы управления приводит к изменению температуры сливок, поступающих на сбивание (температуры сливок на входе в сбиватель), влекущему за собой изменение величины перепада температуры внутри сбивателя, возникает необходимость оперативной стабилизации последнего. При этом возникающие внутренние возмущающие воздействия в виде колебаний перепада температуры непосредственно внутри сбивателя усложняют задачу стабилизации.
Известные решения направлены на стабилизацию влажности путем внесения нормализующего компонента на выходе масла из маслоизготовителя. Однако они могут быть применимы в том случае, когда режим работы маслоизготовителя гарантированно обеспечивает поддержание влажности сливочного масла на уровне ниже заданного значения при небольших отклонениях влажности. При значительных отклонениях влажности внесение в больших количествах нормализующего компонента нарушает технологически допустимое распределение влаги в масле, что ухудшает его качество [3].
3
Известный способ предусматривает стабилизацию влажности масла путем изменения температуры сливок, поступающих на сбивание [4]. Это может привести к изменению перепада температуры внутри сбивателя. Для отвода излишнего тепла из сбивателя в его рубашку подается охлаждающая вода. Ее расход для маслоизготовителя производительностью 1000 кг масла в час составляет до 14 м/час. В существующих МНД не предусмотрено измерение температуры масляного зерна на выходе сбивателя и температуры сливок, поступающих на сбивание на входе в сбиватель, и, соответственно, управление разностью этих температур и подача охлаждающей воды в рубашку сбивателя идет свободным потоком.
Кроме этого при значительных возмущающих воздействиях, обусловленных, например, изменением режимов работы маслоизготовителя или подключением очередного сливкосозревательного резервуара со сливками, отличающимся своими физико-химическими свойствами (температура физического созревания, жирность и кислотность сливок), определяющих конечную влажность готового продукта, изменяется количество выделяемого при сбивании тепла, что приводит к колебаниям температуры продукта в процессе сбивания и влажности масла.
Предлагаемый способ обусловливает повышение качественных показателей процесса стабилизации влажности масла - сокращение времени запаздывания при внесении управляющих воздействий в следующих ситуациях.
Во-первых, когда при установившейся температуре подачи сливок на входе в сбиватель, изменяется величина перепада температуры внутри сбивателя из-за увеличения притока тепла в процессе сбивания обусловленное, например, изменением частоты вращения мешалки сбивателя или подачей на сбивание сливок с отличающимися физико-химическими характеристиками при подключении очередного сливкосозревательного резервуара.
В этом случае восстановление требуемого перепада температуры внутри сбивателя 3-4°C по предлагаемому способу автоматической системой управления практически обеспечит исключение выпуска масла с ненормированным содержанием влаги. Использование же в этом случае известного способа при стабилизации влажности масла требует времени (до четырех минут), которое необходимо затратить для стабилизации влажности масла, что при производительности МНД 1000 кг/час обусловливает выпуск некондиционной продукции до 60 кг.
Во-вторых, при изменении температуры сливок на входе в сбиватель, обусловленном необходимостью внесения стабилизирующего воздействия по известному способу, перепад температуры внутри сбивателя также может измениться.
В этом случае восстановление нормированного значения перепада температуры внутри сбивателя будет дополнительно содействовать восстановлению заданного значения влажности масла на выходе МНД, обусловливая, тем самым, наряду с известным способом, внесение регулирующего воздействия. При этом сокращение времени стабилизации масла на выходе МНД составит порядка двух минут, что обусловит сокращение выпуска масла с ненормированным содержанием влаги порядка 30 кг.
Предлагаемый способ может быть реализован с применением устройства, структурная схема которого представлена на фиг.1.
Устройство включает теплообменник 1 и сбиватель 2 с рубашкой сбивателя 3. На входе в сбиватель установлен первичный преобразователь 4 температуры сливок поступающих на сбивание, на выходе сбивателя установлен первичный преобразователь 8 температуры масляного зерна. Сигналы от этих первичных преобразователей постоянно поступают в управляющий комплекс 7, который определяет разность температур - значений, полученных от первичных преобразователей 8 и 4 (перепада температуры внутри сбивателя) и сравнивает ее с технологически допустимым значением (3-4°C). При превышении полученной разности температур (перепада температуры внутри сбивателя) технологически допустимого значения, управляющий комплекс 7 в соответствии с величиной полученной разности температур формирует управляющее воздействие - количество подаваемой охлаждающей воды в рубашку сбивателя 3 и теплой воды в теплообменник 1 и подает их, соответственно, на исполнительные механизмы 5 и 6. Исполнительный механизм 5 изменяет подачу охлаждающей воды в рубашку сбивателя 3, приводя тем самым разность температур (перепад температуры внутри сбивателя) к заданному значению, а исполнительный механизм 6 изменяет, при необходимости, подачу теплой воды в теплообменник с целью изменения температуры сливок, поступающих на сбивание.
Источники информации:
1. Грищенко А.Д. Сливочное масло. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 295 с.
2. Сборник технологических инструкций по производству сливочного и топленого масла: Под ред. ФАБышемирского. - М.: 1ДНИИТЭИ, 1980. - 151 с.
3. Производство сливочного масла: Справочник / Андрианов Ю.П., Вышемирский ФА., Качераускис Д.В. и др.; Под ред. д-ра техн. наук ФАБышемирского. - М.: Агропромиздат, 1988. - 303 с.
4. Пат.2298918 Российская Федерация, МПК, A01J 15/00, G05D 27/02. Способ стабилизации процесса нормализации сливочного масла по влажности / Алешичев С.Е., Балюбаш В.А.; заявитель и патентообладатель С-Петерб. гос. университет низкотемперат. и пищевых технологий. - №2005100932/13; заявл. 17.01.05; опубл. 20.05.07, Бюл. №14. - 5 с: ил.