Trong làn sóng tiêu dùng ngày càng leo thang, nhu cầu của người tiêu dùng về các sản phẩm sữa cá nhân và khác biệt đang tăng liên tục.Thêm khô và mứt hạt vào các sản phẩm sữa lên men để có được cảm giác trực tiếp ăn ngon và nhai được người tiêu dùng dần dần ưa chuộng và công nhận, trở thành một động lực và hướng mới cho sự phát triển của thực phẩm lỏng.việc bổ sung nguyên liệu khô trong các sản phẩm sữa lên men chủ yếu đạt được bằng phương pháp hai dòng vô trùng. Máy tiệt trùng ống độc lập được sử dụng để xử lý nguyên liệu cơ bản và nguyên liệu thô kẹo riêng biệt,và sau đó chúng được trộn trực tuyến vô trùng để đảm bảo hiệu quả khử trùng tối ưu của sản phẩmCác nguyên liệu dẻo thuộc các chất lỏng không phải của Newton, và áp suất giảm trong đường ống dẫn trong quá trình xử lý nhiệt độ cực cao chủ yếu là tổng của áp suất giảm ma sát đường ống dẫn,giảm áp suất tốc độ, và giảm áp suất tĩnh. độ nhớt của vật liệu, tốc độ dòng chảy khử trùng, đường kính ống, khuỷu tay, và các yếu tố khác có tác động đáng kể đến áp suất hệ thống của nó.do sự khác biệt đáng kể về độ nhớt giữa các loại kẹo khác nhauTrong quá trình thiết kế sản phẩm và chuyển đổi công nghiệp,chọn kẹt độ nhớt cao có khả năng gây ra máy khử trùng bị vỡ do tăng áp suất hệ thống và sức mạnh không đủ của máy bơm cấp, trong khi lựa chọn kẹo độ nhớt thấp là khó để đảm bảo sự đồng nhất của các hạt trong quá trình sản xuất.sự phù hợp giữa giảm áp suất của hệ thống máy khử trùng và độ nhớt của vật liệu kẹo đã trở thành một yếu tố chính ảnh hưởng đến việc ra mắt sản phẩm và chi phí sản xuất tiếp theo.
Máy khử trùng hiện đại không chỉ được thiết kế để khử trùng một loại vật liệu, mà thường có nhiều ứng dụng,có nghĩa là nhiều sản phẩm có thể được khử trùng trên cùng một máy khử trùngĐiều này đòi hỏi một quá trình khử trùng phức tạp hơn trong thiết kế máy khử trùng,tính đến nhiều giống sản xuất để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng khác nhau về hương vị khác nhauDo đó, trong quá trình tung ra các sản phẩm mới, nó thường là cần thiết để sửa đổi ống khử trùng để đáp ứng nhu cầu sản xuất của kẹo với độ nhớt khác nhau.Để đáp ứng sự thông qua của sữa chua độ nhớt cao bên trong ống khử trùng, theo công thức tính toán giảm áp suất, nó có thể đạt được bằng cách giảm chiều dài của đường ống hoặc giảm dòng chảy sản xuất.Việc điều chỉnh ống dẫn máy khử trùng và dòng chảy sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ sưởi ấm và thời gian sưởi ấm bên trong máy khử trùng, do đó ảnh hưởng đến tác dụng bất hoạt vi khuẩn trong kẹo.đánh giá điều kiện làm nóng kẹo dựa trên việc đảm bảo an toàn sản phẩm và giảm rủi ro chất lượng do vi sinh vật gây ra.
Nghiên cứu này xây dựng một mô hình tính toán giảm áp suất và cường độ khử trùng cho hệ thống khử trùng ống kẹo dựa trên cấu trúc của khử trùng ống và công thức vật lý cơ bản.Bằng cách phát hiện độ nhớt động của 9 loại kẹo khác nhau, cường độ khử trùng lý thuyết và giảm áp suất được tính bằng cách sử dụng mô hình.đánh giá giảm áp suất hoạt động thực tế và sức mạnh khử trùng của kẹo trong khử trùng ống, và hoàn thành việc đánh giá sự phù hợp và sửa đổi máy khử trùng ống.Nghiên cứu này đặt nền tảng lý thuyết và cơ sở khoa học cho việc đánh giá phù hợp của kẹo và ống khử trùng.
Công cụ và thiết bị
Máy khử trùng kẹo
phương pháp
Chuẩn bị xây dựng mô hình
Chọn kẹo với độ nhớt khác nhau và sử dụng một máy khử trùng UHT để khử trùng. ghi lại áp suất hoạt động thực tế, nhiệt độ,và thời gian làm nóng của chất khử trùng trong quá trình khử trùng để xây dựng mô hình.
Xác định độ nhớt động của kẹo
Máy đo vòng xoay đo độ nhớt của kẹo bằng cách đo mô-men xoay và tốc độ.cần phải đo độ nhớt động của kẹo và chọn mô hình hồi quy độ nhớt phù hợp để phân tíchSau khi làm mát kẹo lạnh đến nhiệt độ phòng, chọn thiết bị đo CC27 và sử dụng 79312 bốn lưỡi chống lắng đọng cánh quạt rotor,phù hợp để đo mẫu có xu hướng trầm tích có chứa hạt (> 0.1mm). đồng đều lấy một mẫu kẹo, chuyển nó vào một chiếc cốc đo thiết bị đo, và thêm nó vào đường cân nội bộ. đặt trước cắt cho 1 phút, đặt tốc độ cắt lên 100s-1,và đọc dữ liệu mỗi 15 giây, tổng cộng 60 điểm dữ liệu. Đo đường cong độ nhớt động của kẹo trong quá trình làm nóng từ 15 °C đến 90 °C.
Tính toán giảm áp suất của hệ thống khử trùng kẹo
Giảm áp suất hệ thống của kẹo sau khi đi qua đường ống máy khử trùng bao gồm ba phần, cụ thể là giảm áp suất tĩnh Δ Pa,Giảm áp suất tốc độ Δ PN và giảm áp suất ma sát Δ Pf. Tổng giảm áp suất Δ P = Δ Pa + Δ PN + Δ Phương pháp tính toán cho các giảm áp suất khác nhau của Pf là như sau:
Trong phương trình:
Z1- Độ cao của đầu đường ống, m;
Z2 - Độ cao của thiết bị, m;
U1- Tốc độ dòng chảy tắc nghẽn lúc bắt đầu, m/s;
U2- tốc độ dòng chảy kẹt cuối, m/s;
U - Tốc độ dòng chảy trung bình của tắc nghẽn trong đường ống, m/s;
ρ ∆ mật độ của kẹo, kg/m3;
λ ∆ hệ số ma sát;
L - chiều dài đường ống, m;
D - đường kính bên trong của đường ống bên ngoài, m;
K - Tỷ lệ kháng của phụ kiện ống, van, vv
Giá trị của hệ số kháng đối với phụ kiện đường ống thông thường của máy khử trùng ống kẹo
Tính toán cường độ khử trùng mứt
Trong quá trình khử trùng của máy khử trùng, vật liệu kẹo được xử lý liên tục, và kẹo trải qua ba quy trình chính: sưởi ấm, nhiệt độ không đổi và làm mát trong đường ống.Phân tích và hình dung dữ liệu
Mô hình tính toán giảm áp suất và cường độ khử trùng của khử trùng kẹo được biên soạn bằng ngôn ngữ R (phiên bản 4.2.0), và việc hình dung dữ liệu được thực hiện bằng cách sử dụng gói ngôn ngữ R Tidyverse.
Kết quả và thảo luận
Xây dựng mô hình tính toán giảm áp cho máy khử trùng ống kẹo
Để đánh giá giá giá trị giảm áp suất của kẹo cao độ nhớt trong máy khử trùng hiện có, nghiên cứu này đã xây dựng một mô hình tính toán giảm áp suất cho máy khử trùng ống khử trùng.Thông tin cơ bản về đường ống của máy khử trùng được sử dụng trong việc xây dựng mô hình được hiển thị trong Bảng 2So với máy khử trùng nhiệt độ cực cao sữa tinh khiết, cấu trúc của máy khử trùng này tương đối đơn giản, với tổng cộng 5 đường ống,có thể đạt được khử trùng nguyên liệu thô kẹo từ 8 °C vào đến 115 °CNgoài ra, sự khác biệt với máy khử trùng sữa tinh khiết là tất cả các cấu trúc đường ống đều là tay áo, nghĩa là,chỉ có một ống bên trong bên trong ống bên ngoàiCấu trúc này chủ yếu là để đáp ứng khả năng vượt qua của kẹo hạt bên trong máy khử trùng.
Thông tin cơ bản về Máy khử trùng ống nhiệt độ cao cho kẹo
Nghiên cứu này đã sử dụng kẹo dừa xoắn để xây dựng một mô hình tính toán giảm áp suất. Đầu tiên, độ nhớt động của kẹo dừa xoắn đã được kiểm tra. Ở 15 ° C, độ nhớt của kẹo dừa xoắn là 8000mPa · s.Khi nhiệt độ kẹo tăng lên 90 °C, độ nhớt giảm xuống khoảng 3000m Pa · s, cho thấy một ảnh hưởng đáng kể của nhiệt độ đối với độ nhớt của kẹo xoài.giảm áp suất của mỗi phần đường ống của máy khử trùng được tính toán và một sơ đồ tăng giảm áp suất được vẽ. Tổng áp suất giảm bên trong ống khử trùng cho kẹo dừa xoài là 58 bar. Để xác minh độ chính xác của các kết quả tính toán mô hình,Nghiên cứu này đã tiến hành thử nghiệm dây chuyền sản xuất trên kẹo cam xoài, và tổng áp suất của các máy đo áp suất PT10 và PT31 bên trong đường ống máy khử trùng đạt 59bar.Áp suất tính toán lý thuyết và áp suất quá trình hoạt động thực tế là 58 bar và 59 bar tương ứngTóm lại, mô hình tính toán giảm áp suất được xây dựng trong nghiên cứu này có thể dự đoán chính xác sự giảm áp suất của kẹo bên trong máy khử trùng ống.
Xây dựng và xác nhận mô hình giảm áp cho máy khử trùng ống kẹo
a. Đường cong độ nhớt động của kẹo cam xoăn xoăn; b. Hoạt động thực tế và lý thuyết của kẹo cam trong máy khử trùng ống xoăn xoăn; c. Tính toán giảm áp suất; d.So sánh giảm áp suất lý thuyết và thực tế
Thiết lập mô hình tính toán cường độ khử trùng cho máy khử trùng ống kẹo
Công nghệ sản xuất mứt được sử dụng để chế biến nguyên liệu trái cây có thể là một điểm kiểm soát quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng.Khái niệm về an toàn thực phẩm là nếu được chuẩn bị và / hoặc tiêu thụ theo mục đích thích hợpCác bộ trao đổi nhiệt ống có chi phí thấp hơn so với các bộ trao đổi nhiệt tấm, nhưng các bộ trao đổi nhiệt đầu tiên có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt thấp hơn cho mỗi đơn vị chiều dài của ống.Do đó, chiều dài của máy trao đổi nhiệt ống là một điều kiện cần thiết để đảm bảo chuyển nhiệt.Việc tính toán quy trình xử lý nhiệt phụ thuộc vào việc vô hiệu hóa vi sinh vật trong một khoảng thời gian và nhiệt độ cụ thểThời gian cần thiết để giảm dân số vi khuẩn 10 lần ở nhiệt độ không đổi được gọi là giá trị D của quá trình,cung cấp một chỉ số định lượng về khả năng chống nhiệt của tế bào hoặc bào tử vi khuẩnQuá trình định lượng độ bền khử trùng của nguyên liệu thô thực phẩm dựa trên số lần của giá trị D ở nhiệt độ tham chiếu, còn được gọi là giá trị F trong điều kiện tham chiếu.Chúng tôi tính toán khu vực chuyển nhiệt của ống kẹo khử trùngĐể đánh giá sự an toàn vi khuẩn của máy khử trùng trong quá trình chế biến kẹo dẻo,nghiên cứu này sử dụng mô hình tính toán cường độ khử trùng được xây dựng trước đây để tính toán cường độ khử trùng của máy khử trùng ống kẹoKhi nhiệt độ khử trùng là 107 °C, nhiệt độ tham chiếu là 90 °C, tốc độ dòng chảy của máy khử trùng là 2 mét khối mỗi giờ,và cường độ khử trùng tổng thể là 170 phút.
Đánh giá độ nhớt động và giảm áp suất lý thuyết của kẹo
Việc xác nhận mô hình thường được định nghĩa là quá trình xác định mức độ mô hình là một đại diện chính xác của dữ liệu thực tế từ góc độ sử dụng dự định của nó.Để đánh giá độ chính xác của các mô hình tính toán lý thuyết cho giảm áp suất và sức mạnh khử trùng, nghiên cứu này đã kiểm tra độ nhớt của kẹo được thêm vào 9 loại sản phẩm sữa lỏng ở nhiệt độ phòng.chứa hạt/không chứa hạt (hoặc độ nhớt cao/ độ nhớt thấp)Phạm vi hệ số tương quan giữa độ nhớt và nhiệt độ cho 9 loại kẹo là -0.75 ~ -1, cho thấy nhiệt độ có tác động đáng kể đến độ nhớt của kẹo.hệ số trơn và tương quan của đường cong độ nhớt động của kẹo chứa các hạt tương đối thấp, do lực nén không đồng đều của các hạt bất thường trong vật cố định viscometer trong quá trình kiểm tra độ nhớt.có độ nhớt dưới 100m Pa · s ở 20 °C, và độ nhớt cao nhất của mẫu 4 # là 10000m Pa · s ở 20 °C.Sự khác biệt độ nhớt đáng kể giữa hai loại kẹo có thể dẫn đến sự khác biệt áp suất giảm trong quá trình khử trùngCó thể thấy rằng phạm vi giảm áp suất lý thuyết của chín loại kẹo trong cùng một thời gian quá trình dòng chảy bên trong máy khử trùng là 8.0 bar đến 83.0 bar.Xét rằng sức chịu áp suất tối đa của thiết kế đường ống máy khử trùng không vượt quá 50bar, cần phải giảm độ nhớt của kẹo hoặc sửa đổi máy khử trùng ống kẹo.
Giá trị độ nhớt động và giảm áp suất lý thuyết của kẹo dẻo
(a) 9 loại hình dạng kẹo; (b) 9 loại độ nhớt động của kẹo; (c) Giảm áp suất hoạt động lý thuyết cho 9 loại kẹo
Sản xuất thử nghiệm và chuyển đổi thiết bị của kẹo độ nhớt cao
Nghiên cứu này đã sửa đổi máy khử trùng ống kẹo để giảm áp suất giảm trong quá trình khử trùng kẹo.giảm áp suất tĩnh Δ Pa chủ yếu đến từ sự khác biệt chiều cao giữa lối vào và lối ra của máy khử trùng, được thiết kế để đáp ứng sự kết nối của các thiết bị phía trên và phía sau và không có khả năng chuyển đổi.Do tốc độ dòng chảy nhất quán tại lối vào và lối ra của máy khử trùng, tốc độ và áp suất giảm.
Shanghai Beyond Machinery chuyên thiết kế và sản xuất máy khử trùng ống kẹo. Khách hàng của chúng tôi nằm trên khắp thế giới, và họ đã đạt được thành công đáng kể trong các lĩnh vực khác nhau.Chúng tôi chia sẻ công nghệ tiên tiến và kinh nghiệm phong phú với khách hàng của chúng tôiLiên hệ với chúng tôi ngay bây giờ để có được các giải pháp thiết kế mới nhất và báo giá cho máy khử trùng ống kẹo.