Процессы и оборудование для подготовки жировоГо сырья перемешиванием

2.1. Структурно-механические и теплофизические изменения свойств жиров, масел и жиросодержащих эмульсий в процессе перемешивания

Образование маргариновых эмульсий перемешиванием жирового сырья с другими компонентами в значительной степени определяется процессовыми и аппаратурными параметрами обработки продукта и возможнос-тью управления процессом перемешивания в устройствах различных типов.

Теплофизические исследования процессов подготовки маргариновых эмульсий включают изучение и анализ работы перемешивающих устройств различных типов в условиях поддержания в процессе перемешивания равномерности энергии и температуры среды в интервале 38–43 С для образования устойчивой дисперсной системы в целях получения маргариновых и молочных эмульсий, а также смесей для производства хлебопекарных, кулинарных и кондитерских жиров.

Выполненные исследования по определению плотности жиров и масел в диапазоне температур от 30 до 60 С, характерных для технологических операций транспортирования, подготовки, перемешивания и дозирования, показали, что значения плотности для саломасов и масел меняются от 935 до 885 кг/м³, для переэтерифицированных жиров – от 922 до 901 кг/м³, для животных жиров – от 916 до 881 кг/м³. Для получения данных по плотности маргариновых эмульсий раздельно исследовались значения плотности жировой и водно-молочных фаз и производился расчет по правилу аддитивности. Было определено, что значения плотности эмульсий при перемешивании в интервале температур 38–43 С меняются от 944 до 921 кг/м³. Отклонения экспериментальных данных не превышают  3 %.

Для определения теплоемкости и теплопроводности жировых продуктов в интервале температур подготовки маргариновых эмульсий и дру- гих жировых смесей использовались стандартизированные калориметры ИТ-с-400 и ИТ--400, работающие в режиме монотонного нагрева. Изме-рения показали, что значения удельной теплоемкости с и теплопроводности  для жировых компонентов при температурных режимах процессов перемешивания находятся соответственно в пределах 2,1–5,5 кДж/(кгК) и 0,18–0,23 Вт/(мК), для жиросодержащих эмульсий (при 38–45 С) – в пределах 2,9–4,7 кДж/(кгК) и 0,28–0,31 Вт/(мК). (Предельная относительная погрешность измерений не превышает ± 10 %.)

По полученным значениям плотности, теплоемкости и теплопроводности определены значения коэффициента температуропроводности а жировых продуктов для следующих температурных интервалов процессов перемешивания: от 4,010^–8 до 9,010^–8 м²/с – для жиров и масел; от 7,910^–8 до 10,910^–8 м²/с – для жиросодержащих эмульсий.

При определении реологических свойств маргариновых эмульсий используются капиллярные вискозиметры и реовискозиметры типа «Реотест».

Определены значения вязкости жирового сырья и жировых основ маргариновых эмульсий, составленных в соответствии с рецептурами для маргаринов различного назначения и жирности (погрешность в пределах 0,5 %).

При определении вязкости маргариновых эмульсий на стадии получения дисперсной системы при перемешивании фаз (жировой основы и водно-молочной фазы) в диапазоне температур 38–42 С было учтено, что в реальных условиях для удержания такой дисперсной системы в состоянии устойчивости необходимо ее непрерывно перемешивать, иначе происходит быстрое расслаивание эмульсии. Эта особенность была также учтена при использовании метода капиллярной вискозиметрии с ограниченным временем истечения. Сущность метода определения вязкости эмульсии заключалась в том, что выбирались условия, при которых имеют место равные временные показатели истечения ньютоновской жидкости (раствора глицерина) с известной вязкостью и маргариновой эмульсии.

Для определения значений динамической вязкости эмульсий в тем-пературном диапазоне процессов получения дисперсной системы устанавливалась условная, а затем соответствующая ей динамическая вязкость (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Жирность эмульсии, %	Диапазон изменения условной вязкости, с	Диапазон изменения динамической вязкости, мПас
82	44,8–58,0	58,9–76,5
75	47,3–56,0	62,2–73,0
72	44,4–54,0	58,4–71,0
60	47,0	61,7

Влияние концентраций сплошной дисперсной среды и дисперсной фазы на вязкость эмульсионной системы может быть учтено уравнением

_эм = _с (1 + ₀ _д.ф), (2.1)

где _с – вязкость сплошной среды (жировой основы); ₀ – константа дисперсной фазы; _д.ф – доля дисперсной фазы (водно-молочной фазы).

Анализ полученных результатов исследований позволил определить влияние концентраций сплошной среды и дисперсной фазы на значе- ния вязкости маргариновых эмульсий 72–82 %-й жирности и получить расчетные уравнения для определения динамической вязкости эмульсий (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Содержание дисперсной фазы, %	Содержание эмульгатора, %	Константа дисперсной фазы 0	Расчетные выражения для динамической вязкости эмульсии
18	0,05–0,15	4,56	эм = 1,82 с
25	0,15–0,25	3,00	эм = 1,75 с
28	0,25–0,35	2,58	эм = 1,72 с

Приведенные в табл. 2.2 расчетные выражения для определения вязкости жиросодержащих эмульсий могут использоваться для решения реологических задач пищевой инженерии при расчете оборудования для перемешивания жидкофазных дисперсных систем.