где С — концентрация эмульсин; х — продолжительность процесса;
а и р — опытные величины, зависящие от свойств вещества; п — величина, характеризующая вероятность протекания реакции.
Для двух частиц эмульсии при вероятности коагуляции, близкой к единице, процесс описывается как биомолекулярная
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
реакция, |
т. е. |
п = 2. |
При вероятности коагуляции, |
много мень |
|
|
|
|
шей единицы, |
/ г = 1 . |
|
|
|
|
|
Для |
эмульгирования |
|
|
|
|
предложен ряд |
аппаратов. |
|
|
|
|
На рис. 234 |
приведен |
ап |
|
|
|
|
парат |
непрерывного |
дей |
|
|
|
|
ствия |
для эмульгирования |
|
|
|
|
двух жидкостей. Исходные |
|
|
|
|
жидкости |
по |
концентриче |
|
|
|
|
ским трубам |
поступают в |
|
|
|
|
реакционный сосуд, поме |
|
|
|
|
щенный в фокусе излуча |
|
|
|
|
теля |
из |
мозаики титаната |
|
|
|
|
бария. |
В нижнюю часть ре |
|
|
|
|
акционного сосуда вмонти |
|
|
|
|
рована перегородка, про |
|
|
|
|
пускающая |
ультразвук. |
|
|
|
|
Для |
охлаждения вибратор |
|
|
|
|
помещен в масляную сре |
|
|
|
|
ду, |
температура |
которой |
|
|
|
|
поддерживается с помощью |
Рис. 235. |
Ультразвуковой аппарат для |
воды. |
|
|
|
|
|
|
|
диспергирования |
типа УДК-1: |
Давление масла в систе |
/ —уровнемер; 2 — рубашка |
аппарата; 3 — ме |
ме контролируется |
мано |
шалка; 4 — привод; |
5 — вентиль; в — излуча |
тель; 7 — бак; 8 — счетчик; |
9 — труба; 10 — |
метром и |
при |
необходимо |
вибратор; 11 — фильтр. |
|
сти |
регулируется |
пневма |
|
|
|
|
тическим |
приводом. |
Масло |
свободно циркулирует через охлаждающие змеевики и циркуля ционные окна. Под действием сфокусированного излучения жид кости эмульгируются.
Существуют универсальные аппараты, работающие как по замкнутому циклу, так и на проток. Примером такой установки является диспергатор типа УДК-1 (рис. 235).
Диспергируемая система в количествах, контролируемых счетчиком, подается по трубе в фильтр, где очищается от слу чайных примесей. Затем шестеренчатым насосом она передается в гидродинамический излучатель, где подвергается диспергиро ванию. В случае необходимости исходную смесь с помощью вен тиля можно подавать, минуя излучатель, непосредственно в бак. В этом случае система будет обрабатываться не только гидроди-
намическим излучателем, но и вмонтированным в днище магнитострикционным вибратором. Для более равномерного распре деления компонентов в баке установлены мешалки с приводом. Уровень жидкости в аппарате контролируется уровнемером. Ди спергирование происходит наиболее благоприятно при темпера туре 40—60° С. С этой целью в аппарате предусмотрена рубашка.
Характер эмульгирования зависит от температуры продукта. Так, при гомогенизации молока на гидродинамическом вибрато ре установлена зависимость процесса оттемпературы (табл. 127)
[2 ].
Т а б л и ц а 127
Количество жировых шариков менее 2 мкм (в %)
при давлении обработки. МПа
Темпера тура
обработки, |
|
|
|
|
|
|
°С |
контроль |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
|
15 |
4 8 |
5 2 |
5 8 |
6 4 |
7 4 |
7 6 |
25 |
50 |
5 2 |
5 3 |
59 |
6 8 |
7 5 |
3 5 |
4 9 |
5 6 |
6 0 |
6 5 |
7 0 |
7 4 |
45 |
4 9 |
5 2 |
5 6 |
60 |
6 7 |
71 |
55 |
5 3 |
59 |
6 5 |
71 |
7 6 |
82 |
6 5 |
5 0 |
5 8 |
6 5 |
7 3 |
80 |
8 8 |
7 0 |
5 2 |
54 |
5 6 |
7 2 |
79 |
87 |
Больше всего жировых шариков (менее 2 мкм) при темпера туре 55—70° С. При этих температурах с увеличением давления обработки молока интенсивно повышается дисперсность жира, и при давлении 0,4—0,5 МПа, что соответствует частоте 1300— 1500 Гц, около 80--88% жировых шариков имеют диаметр менее 2 мкм.
При повышении температуры усиливается бактерицидное действие ультразвука на микрофлору молока (табл. 128).
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 128 |
|
|
Количество бактерий в 1 |
мл молока |
|
Температура |
(в ты с.) |
при давлении обработки, |
МПа |
|
|
|
|
|
|
|
обработки, |
СС |
|
|
|
|
|
|
|
контроль |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
|
0,4 |
0.5 |
15 |
2 0 8 0 |
1840 |
1680 |
1520 |
|
1440 |
1120 |
45 |
1920 |
1900 |
1820 |
1160 |
|
1100 |
9 8 0 |
55 |
1200 |
1000 |
1000 |
7 0 0 |
' |
5 0 0 |
3 2 3 |
70 |
1000 |
4 00 |
3 0 4 |
2 7 2 |
|
2 6 8 |
2 40 |
|
|
|
|
П р о д о л ж е н и е |
т а б л . 128 |
|
|
С теп ен ь сн и ж ен и я обгсмсисш ю сти (п |
д о л я х единицы ) |
|
|
|
при д ав л ен и и , М П а |
|
|
обработки, |
СС |
|
|
|
|
|
|
контрОЛЬ |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
15 |
1 |
0 ,8 8 |
0 ,8 1 |
0 ,7 3 |
0 ,6 9 |
0 ,5 4 |
4 5 |
1 |
0 ,9 9 |
0 ,9 4 |
0 ,6 0 |
0 ,5 7 |
0 ,5 1 |
5 5 |
1 |
0 ,8 3 |
0 ,8 3 |
0 ,5 8 |
0 ,4 1 |
0 ,2 7 |
7 0 |
1 |
0 ,4 0 |
0 ,3 0 |
0 ,2 7 |
0 ,2 6 |
0 ,2 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из |
табл. 128 |
видно, что |
|
обработка холодного молока |
при |
|
давлении 0,5 МПа снижает общую бактериальную |
обсеменен- |
|
ность |
на 46,2%. |
С повышением температуры |
обрабатываемого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
молока до 55° С и при том |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
же давлении общая бакте |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
риальная |
обсемененность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
снижается на 73%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Возможна эффективная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гомогенизация |
пюреобра- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зных продуктов при при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
готовлении продуктов |
дет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ского питания. |
На гидро |
|
|
о |
too |
гоо |
зоо |
ш |
soo о,шн |
динамическом излучателе с |
|
|
одноконсольным креплени |
|
Рис. |
236. |
График |
зависимости |
про |
ем вибрирующей пластины |
|
центного |
содержания |
частиц |
от их |
при давлении 12-105 Па |
|
среднего |
пофазного |
размера |
d |
для |
обрабатывали |
морковное |
|
пюре морковного с маслом: |
|
|
|
пюре с маслом, |
суп-пюре |
|
У—до |
обработки; 2 — после гомогепизато- |
|
овощной, |
яблочное |
пюре |
|
ра |
ОГМ; 3 — после |
однократной |
обработ |
|
ки |
на |
звуковом гомогенизаторе; 4 — после |
и др. [36]. При производи |
|
двукратной |
обработки |
на |
звуковом |
|
гомо |
|
генизаторе; |
5 — после |
трехкратной |
|
обра |
тельности 1500 л/ч потре |
|
ботки |
на звуковом |
гомогенизаторе. |
|
|
бляемая мощность состав |
|
и энергоемкость, звукового |
|
|
|
ляет около 2 кВт. Металло- |
|
гомогенизатора по сравнению с гомо |
|
генизатором ОГМ такой же производительности, |
используемым |
|
в консервной промышленности, ниже в 5—7 раз. |
Простота го |
|
могенизатора обеспечивает его надежность в эксплуатации. |
на |
|
Результаты |
исследования |
дисперсности |
приведены |
рис. 236. Как видно, максимум на кривых распределения сред них размеров частиц смещается влево относительно кривой, т. е. в результате обработки средний размер частиц уменьшается.
Качественные показатели продуктов, гомогенизированных на ультразвуковом вибраторе, хорошие.
Улучшение качества хлебобулочных изделий достигается вве дением в них жировых эмульсий, причем наилучшие результаты наблюдаются при размере жировых шариков, приближающихся к естественным эмульсиям [5]. Для увеличения стойкости жи ровой эмульсии к ней в процессе обработки добавляют эмульга тор — фосфатидный концентрат. Сравнительные данные по ус тойчивости жировой эмульсии, полученной тремя методами, при ведены в табл. 129.
|
|
|
Т а б л и ц а |
129 |
|
|
Устойчивость эмульсий, |
ч |
Метод обработки |
подсолнечного |
из маргарина |
|
|
масла |
|
Механическим |
путем т = |
20 |
|
2,5 |
|
= 10 мин |
методом |
96 |
|
48 |
|
Ультразвуковым |
|
|
с гидродинамическим из |
|
|
|
|
лучателем (т = 5 мин) |
336 |
|
148 |
|
на установке ГУ-3 (v = |
|
|
300 кГц, т = |
5 мин) |
|
|
|
|
Кроме того, эмульсия, полученная на установке ГУ-3, обла дала еще более высокой дисперсностью. Качество хлеба (пшенич ная мука I сорта, 5% сахара, 5% подсолнечного масла), изго товленного с использованием жировой эмульсии выше, чем конт рольного (табл. 130).
Т а б л и ц а 130
|
Хлеб, в который жир внесен |
Показатели |
в обычном |
в виде |
|
виде |
эмульсии |
Влажность мякиша, % |
42 |
41,9 |
Удельный объем хлеба, мл |
376 |
487 |
на 100 г |
73 |
80 |
Пористость, % |
Сжимаемость мякиша, услов |
68 |
77 |
ные единицы |
|
|
Жировые эмульсии, полученные на основе ультразвуковой обработки, можно с успехом использовать для смазки хлебных форм и листов при выпечке хлеба.
Для диспергирования животных жиров применяют аппарат (рис. 237), который состоит из резервуара с мешалкой, гидроди намического вибратора и насоса. Исходное сырье загружается
в резервуар и вначале грубо диспергируется с помощью мешал ки, а затем по трубопроводам 2 и 4 при помощи насоса прокачи вается через вибратор. При необходимости смесь можно пропус тить многократно [31 ].
Такую гидродинамическую установку можно использовать в линии производства колбасных изделий. Горячая вода с эмуль
|
гатором и стабилизатором |
|
смешивается с расплавлен |
|
ным свиным |
|
жиром |
в |
ба |
|
чке. Насосом грубая диспе |
|
рсия жира в воде прокачи |
|
вается через гидродинами |
|
ческий вибратор. |
При |
не |
|
обходимости через воронку |
|
смесь может быть вторично |
|
пропущена через вибратор. |
|
Готовая |
эмульсия |
через |
|
охладитель |
|
поступает |
в |
|
куттер, куда из волчка по |
|
дается фарш. |
|
|
|
|
|
|
Обработка |
вязких масс |
|
ультразвуком |
— достаточ |
|
но сложная |
|
задача. |
Так, |
|
для обработки шоколадной |
|
массы |
был |
предложен |
и |
|
опробован |
тороидальный |
|
преобразователь (рис. 238), |
|
представляющий собой на |
Рис. 237. Аппаратура для дисперги |
бор колец из листового ни |
рования животных жиров: |
келя или пермендюра, |
об |
1 — мешалка: 2 и 4 — трубопроводы; 3 — |
мотка |
которых |
намотана |
вибратор; 5 — насос. |
тороидально. |
|
Преобразова |
|
|
тель колеблется в радиаль ном направлении. Излучение кольцевого преобразователя на правляется внутрь, интенсивность его на внутренней поверх ности рабочей камеры составляет 9 Вт/см2, в центральной зоне преобразователя — 90—120 Вт/см2. Собственная частота колеба ний преобразователя 16,5 кГц.
Установлено положительное влияние ультразвука на вкусо вые качества шоколада: он отличается нежностью, бархати стостью и более тонким букетом. Под действием ультразвука вязкость шоколадной массы снизилась в среднем на 7—10% [80].
Эффективность ультразвуковой очистки поверхностей зави сит от целого ряда факторов. Основной причиной диспергирова ния пленок на поверхности твердых тел являются кавитация,