Главная | Обратная связь

Розділ 2. Охолодження жирів

Ця стадія процесу виробництва харчових тваринних жирів передбачає дві мети: запобігання розвитку окислювальних змін тригліцеридів, так як швидкість окислення жирів залежить від температури, і досягнення таких структурних і пластичних характеристик, які забезпечили б гарні товарні показники жиру.

Жири є сумішшю різних тригліцеридів, вони представляють собою поліморфні речовини, які відрізняються різною температурою застигання і плавлення, внаслідок чого процеси охолодження і плавлення протікають не при одній і тій же температурі, як це характерно для кристалічних матеріалів. Тому при швидкому охолодженні гліцериди, які мають високу температуру плавлення, утворюють дрібні кристали, у результаті чого жири здобувають однорідну консистенцію й більш пластичні властивості, що позитивно впливає на їх смакові якості, поліпшує колір за рахунок більшого ступеня світлорозсіювання від дрібних кристалів. Навпаки, при невеликій швидкості тепловідводу утворюються великі кристали, що може призвести до розшарування твердої й рідкої фракцій, що кристалізуються і залишаються. Цей процес спостерігається, наприклад, при повільному охолодженні свинячого жиру в бочках.

Залежно від виду жиру, його призначення й характеру тари, яка використовується, тваринні жири піддають одностадійному або двостадійному охолодженню. При пакуванні у велику тару (бочки) жири проходять одну стадію охолодження. При використанні дрібної тари, а також при фасуванні в споживчу тару (пачки, коробки, батончики) жири охолоджують двома стадіями, причому другу стадію звичайно називають переохолодженням.

Для охолодження жирів застосовують спеціальні апарати — охолоджувачі безперервної дії, в яких жир не стикається з повітрям і теплові втрати незначні. При відсутності спеціальних охолоджувачів жири можна охолоджувати у двостінних казанах, у сорочку яких подають холодну воду. Бажано, щоб казани були оснащені мішалкою для перемішування жиру в процесі охолодження.

Охолоджувачі безперервної дії випускають із лопатевими й скребковими турбулізаторами, які встановлюють на валу-витиснювачі, розташованому в робочому циліндрі охолоджувача. Вони мають одну або кілька секцій, кожна з яких включає дві концентрично розташовані труби: внутрішню – робочий циліндр і зовнішню – циліндр охолоджуючої сорочки. У кільцевому просторі між ними рухається холодоносій – холодна вода, розсіл або аміак. У деяких апаратах для інтенсифікації тепловіддачі з боку робочого середовища в кільцевому просторі є шнекова стрічка, яка утворює гвинтовий канал. Її встановлюють у тих випадках, коли холодоносієм є рідина – вода або розсіл. В апаратах зі скребковими турбулізаторами шкребки під час роботи прилягають до теплопередаючої поверхні робочого циліндра, безупинно зрізують застиглі шари жиру й перемішують їх з іншою масою.

В охолоджувачах з лопатевими турбулізаторами між зовнішньою крайкою лопат і поверхнею робочого циліндра є зазор від 0,5 до 2 мм.

Сказане вище стосується охолоджувачів трубчастого типу, до яких належить описаний вище охолоджувач Д5-ФОП і охолоджувач «Титан». Поряд із трубчастими охолоджувачами для охолодження жирів, особливо в закордонних установках, використовують пластинчасті охолоджувачі.

Охолоджувач «Титан» з лопатевим турбулізатором має чотири горизонтальні, попарно розташовані й послідовно з'єднані між собою секції. Кожна секція з теплопередаючою поверхнею 0,7 м² складається з робочого циліндра з лопатевим турбулізатором і охолоджуючої сорочки. Як теплоносій використовують воду або розсіл. Жир і холодоносій рухаються протитечією. Лопатні на турбулізаторі мають частоту обертання 2,07 с^-1, вони виконані у вигляді чотирьох переривчастих і зміщених витків і приварені по спіралі, що сприяє інтенсивному перемішуванню охолоджуваних жирів.

Процес охолодження жиру здійснюється наступним чином. Жир з накопичувальної ємності подається в охолоджувач шестерним насосом під тиском не менше 0,1 МПа. У результаті створюваного тиску гарячий жир послідовно проходить через чотири розташовані горизонтально і попарно з’єднані між собою секції. Кожна секція складається із робочого циліндра з лопатевим турбулізатором і охолоджуючої сорочки. Зазор між циліндрами, через який протікає охолоджуваний жир, складає 12,5 мм, що сприяє інтенсифікації процесу його охолодження.

Лопатеві мішалки і шестеренний насос приводяться в дію від електродвигуна потужністю 1,7 кВт через систему ланцюгових і шестеренних передач.

Охолоджуюча вода послідовно проходить через всі чотири циліндри зверху вниз. Жир рухається знизу нагору. Вода нагрівається від 11 до 22°С, а жир відповідно охолоджується від 75 до 38°С. При цьому витрата води на охолодження 1 т жиру становить 1,5 м³. Продуктивність охолоджувача 1150 кг жиру за годину.

Важливим показником, який характеризує роботу охолоджувача жиру, є кратність витрати охолоджуючої води, яка являє собою відношення її кількості до кількості охолоджуваного жиру, що протікає через охолоджувач протягом години. Дані про коефіцієнт теплопередачі, кратності витрати охолоджуючої води залежно від початкової й кінцевої температури жиру й води наведені в табл. 2.21.

Таблиця 2.21

Значення коефіцієнта теплопередачі і кратність витрати води при різних режимах охолодження жиру

 

Показник	Номер партії жиру
Температура жиру, ºС: початкова кінцева		36,5				34,5
Температура води, ºС: початкова кінцева	11,5	15,5	18,5	30,5		11,5
Кількість охолодженого жиру, кг/год
Кратність витрати води для охолодження	2,02	1,48	1,61	1,86	2,0	2,63
Коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2*град)

 

Найбільші значення коефіцієнта теплопередачі відзначені при початковій температурі води 15–20°С, але температура жиру на виході в цьому випадку буде порівняно високою.

Різка зміна коефіцієнта теплопередачі спостерігається при підвищенні кратності витрати води від 0,5 до 2,0. Подальше її збільшення лише незначно змінює коефіцієнт теплопередачі, а отже й кінцеву температуру охолоджуваного жиру.

З огляду на вище наведене, для охолодження жиру в перших трьох циліндрах можна використовувати водопровідну воду температурою 15–20°С, а в четвертий циліндр необхідно подавати воду або розсіл з більш низькою температурою. Це дає економію холоду, але в практичних умовах таку диференціацію в подачі води по циліндрах витримати складно, тому що вона вимагає спеціальної підготовки.

Змінювати кратність витрати води більше ніж в 1,5–2 рази недоцільно. У середньому при двократній витраті води й зміні початкової температури жиру від 70 до 80°С величина коефіцієнта теплопередачі становить від 200 до 220 Вт/(м²*град).

По закінченні роботи охолоджувача вимикають електродвигун, припиняють подачу холодоносія в апарат і в охолоджуючу сорочку подають гарячу воду. Залишки жиру з апарата зливають у ємність через спускний кран. При короткочасних зупинках охолоджувача, щоб уникнути застигання жиру в апараті, його залишки зливають. При застиганні жиру в охолоджуючу сорочку подають гарячу воду доти, поки жир не розплавиться. Необхідну температуру жиру контролюють термометром і регулюють, змінюючи подачу гарячого жиру на охолоджувач. Охолоджувач включають у роботу, коли в накопичувальній ємності перебуває значна кількість жиру.

Перед початком роботи охолоджувача в його сорочку пускають гарячу воду для розплавлювання жиру, що залишився, і розігріву обертових деталей, після чого пускають у сорочку холодоносій, відкривають повітряні краники кожної секції й тримають їх відкритими доти, поки з них не потече холодоносій.

Пластинчастий охолоджувач призначений для охолодження жиру водою. Охолоджувач складається з передньої й задньої плит і набору штампованих теплообмінних пластин, виготовлених з нержавіючої сталі, набраних у пакет. Кожна пластина має отвори для входу й виходу жиру й холодоносія. Охолоджувач розділений на шість секцій пластинами із пропускними отворами, через які підводиться рідина із секцій. Жир і холодоносій рухаються за принципом протитечії. Завдяки ущільнювальним прокладкам після збирання і стискання пластин в охолоджувачі утворюються дві системи каналів: одна – для охолоджуючої води, інша – для охолоджуваного жиру. Кожна система каналів з’єднується зі своїми штуцерами для входу і виходу жиру і води.

В охолоджувачах передбачена рециркуляція води для охолодження з частковим скиданням відпрацьованої і підсмоктуванням холодної води. Кількість холодної води, яка подається у всмоктувальну лінію, регулюють спеціальним клапаном виконавчого механізму. На нагнітальній лінії холодної води перед охолоджувачем встановлений термобалон дистанційного пропорційного терморегулятора, імпульси від якого через балансове реле передаються на виконавчий механізм і забезпечують підтримку заданої температури холодної води. Охолоджений жир надходить на пакування по трубопроводу, постаченому краном і запобіжним клапаном, який скидає жир у накопичувач через лінію скидання при перекритті крана на вивантажувальному трубопроводі.

У пластинчастих охолоджувачах широко застосовується принцип типізації й нормалізації вузлів і деталей, що дозволяє виготовляти їх штампуванням, а це значно знижує вартість процесу виготовлення. Пластини мають рифлену поверхню, яка відіграє турбулізуючу роль, що викликає завихрення в потоцію Це в сполученні зтонким шаром рідини створює умови для інтенсивного теплообміну. Недоліком пластинчастих апаратів є велика кількість прокладок, які виготовляються з харчової гуми.

Таблиця 2.22

Технічна характеристика пластинчастого охолоджувача

 

Показник	Значення
Продуктивність, кг/год	до 2000
Поверхня теплообміну пластин, м2	0,42
Кількість пластин
Кількість секцій для охолодження
Зазор між пластинами, мм	4,5
Холодоносій	вода
Температура, ºС: охолоджуючої води на вході в охолоджувач води на виході з охолоджувача жиру на вході в охолоджувач охолодженого жиру	13-16 41-46 70-76 37-42
Габаритні розміри, мм	759*500*1255
Маса, кг

 

При використанні трубчастих і пластинчастих охолоджувачів жири перед пакуванням у велику тару і в залежності від виду охолоджують до наступних температур: яловичий і баранячий — 37-40°С, свинячий — 26-35°С, кістковий і кінський — 30-35°С.