Dans le contexte de l'escalade de la consommation, la demande des consommateurs pour des produits laitiers personnalisés et différenciés ne cesse d'augmenter.L'ajout de purée et de confiture granulaire aux produits laitiers fermentés pour obtenir une sensation directe de bien manger et de bien mâcher est progressivement favorisé et reconnu par les consommateurs, devenant une nouvelle force motrice et une nouvelle direction pour la croissance des aliments liquides.l'ajout de matières premières à base de confiture dans les produits laitiers fermentés est principalement réalisé par la méthode de double ligne stérile.Les stérilisateurs à tubes indépendants sont utilisés pour traiter séparément les matières premières de base et les matières premières de confiture.et ensuite ils sont mélangés en ligne de manière aseptique pour assurer l'efficacité de stérilisation optimale du produitLes matières premières de confiture appartiennent à des fluides non newtoniens et la chute de pression dans la canalisation lors d'un traitement à température ultra-haute est principalement la somme de la chute de pression de frottement de la canalisation.baisse de pression de vitesseLa viscosité du matériau, le débit du stérilisateur, le diamètre du tuyau, les coudes et d'autres facteurs ont un impact significatif sur la pression du système.en raison de différences significatives de viscosité entre les différents types de confiture, dans le processus de conception de produits et de transformation industrielle,le choix d'un blocage à viscosité élevée est susceptible de provoquer la rupture de la machine de stérilisation en raison de l'augmentation de la pression du système et de la puissance insuffisante de la pompe d'alimentation, alors que le choix de la confiture de faible viscosité est difficile pour assurer l'uniformité des particules dans le processus de production.la correspondance entre la chute de pression du système de machine de stérilisation et la viscosité du matériau de confiture est devenue un facteur clé affectant le lancement du produit et les coûts de production ultérieurs.
Les machines de stérilisation modernes ne sont pas seulement conçues pour la stérilisation d'une seule variété de matériaux, mais ont souvent des utilisations multiples,ce qui signifie que plusieurs produits peuvent être stérilisés sur la même machine de stérilisationCela nécessite un procédé de stérilisation plus complexe dans la conception des machines de stérilisation.en tenant compte de multiples variétés de production pour répondre aux besoins de différents consommateurs en matière de saveurs différentesPar conséquent, lors du lancement de nouveaux produits, il est souvent nécessaire de modifier le stérilisateur tubulaire pour répondre aux besoins de production de confiture de différentes viscosités.Pour répondre à la passabilité du yogourt à haute viscosité à l'intérieur du stérilisateur tubulaire, selon la formule de calcul de la chute de pression, elle peut être obtenue en réduisant la longueur du pipeline ou en réduisant le débit de production.Le réglage du tuyau et du débit de la machine de stérilisation affectera la température de chauffage et le temps de chauffage à l'intérieur de la machine de stérilisation, ce qui affecte l'effet d'inactivation microbienne dans la confiture.l'évaluation de la condition de chauffage de la confiture est fondée sur l'assurance de la sécurité du produit et sur la réduction des risques de qualité causés par les micro-organismes..
La présente étude construit un modèle de calcul de la chute de pression et de l'intensité de stérilisation pour le système de stérilisation par tube de confiture basé sur la structure du stérilisateur par tube et les formules physiques de base.En détectant la viscosité dynamique de 9 types de confiture, l'intensité théorique de stérilisation et la chute de pression ont été calculées à l'aide du modèle.évaluer la chute réelle de pression de fonctionnement et la résistance de stérilisation de la confiture dans le stérilisateur à tubes, et compléter l'évaluation de l'adéquation et la modification du stérilisateur à tubes.Cette étude pose les bases théoriques et scientifiques de l'évaluation de l'appariement des stérilisateurs de confiture et de tube.
Instruments et équipements
Machines de stérilisation à la confiture
méthode
Préparation à la construction de modèles
Sélectionnez la confiture avec des viscosités différentes et utilisez un stérilisateur UHT pour la stérilisation.et temps de chauffage du stérilisateur pendant le processus de stérilisation pour la construction de modèles.
Détermination de la viscosité dynamique de la confiture
Le rhémomètre de rotation mesure la viscosité de la confiture en mesurant le couple et la vitesse de rotation.il est nécessaire de mesurer la viscosité dynamique de la confiture et de choisir un modèle de régression de viscosité approprié pour l'analyse.Après avoir refroidi la confiture réfrigérée à température ambiante, sélectionnez le luminaire de mesure CC27 et utilisez le rotor anti-dégelant à quatre lames 79312.qui convient à la mesure d'échantillons présentant une tendance à la sédimentation contenant des particules (> 0.1 mm). Prenez uniformément un échantillon de confiture, transférez-le dans une coupe de mesure d'appareil de mesure, et ajoutez-le à la ligne de l'échelle interne.et lire les données toutes les 15 secondesMesurer la courbe de viscosité dynamique de la confiture pendant le processus de chauffage de 15 °C à 90 °C.
Calcul de la chute de pression du système de stérilisation de confiture
La chute de pression du système de la confiture après son passage par le conduit de la machine de stérilisation se compose de trois parties, à savoir la chute de pression statique Δ Pa,chute de pression de vitesse Δ PN et chute de pression de frottement Δ PfLa méthode de calcul des différentes chutes de pression de Pf est la suivante:
Dans l'équation:
Z1- Hauteur du début du pipeline, m;
Z2- élévation du terminal, m;
U1- vitesse de débit du blocage au début, m/s;
U2- débit de blocage terminal, m/s;
U - Vitesse de débit moyenne de l'embouteillage dans le tuyau, m/s;
ρ La densité de confiture, en kg/m3;
Le coefficient de frottement λ
L - longueur du pipeline, m;
D - diamètre intérieur du tuyau extérieur, m;
K - Coefficient de résistance des raccords de tuyauterie, des soupapes, etc.
Valeur du coefficient de résistance pour les accessoires de tuyauterie communs des stérilisateurs à tubes de confiture
Calcul de l'intensité de stérilisation de la confiture
Au cours du processus de stérilisation du stérilisateur, le matériel de confiture est traité en continu, et la confiture subit trois processus principaux: chauffage, température constante et refroidissement dans le pipeline.Analyse et visualisation des données
Le modèle de calcul de la chute de pression et de l'intensité de stérilisation de la stérilisation à la confiture a été compilé à l'aide du langage R (version 4.2.0), et la visualisation des données a été exécutée à l'aide du paquet Tidyverse du langage R.
Résultats et débat
Établissement d'un modèle de calcul de la chute de pression pour le stérilisateur à tube à confiture
Afin d'évaluer la valeur de la chute de pression de la macération à haute viscosité dans les machines de stérilisation existantes, cette étude a construit un modèle de calcul de la chute de pression pour les machines de stérilisation à tubes à macération.Les informations de base sur les conduites de la machine de stérilisation utilisée dans la construction du modèle sont indiquées au tableau 2Comparée à la machine de stérilisation à très haute température du lait pur, la structure de cette machine est relativement simple, avec un total de 5 tuyaux.qui peut obtenir la stérilisation des matières premières de confiture de 8 °C d'entrée à 115 °CEn outre, la différence par rapport aux machines de stérilisation du lait pur est que toutes les structures de tuyauterie sont des manchons, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de tuyauterie de stérilisation.il n'y a qu'un seul tuyau intérieur à l'intérieur du tuyau extérieurCette structure est principalement destinée à satisfaire la transmissibilité de la confiture granulaire à l'intérieur de la machine de stérilisation.
Informations de base de la machine de stérilisation tubulaire à haute température pour la confiture
Cette étude a utilisé la confiture d'avoine de mangue pour construire un modèle de calcul de la chute de pression.Lorsque la température de la confiture atteint 90 °C, la viscosité diminue à environ 3000 mPa · s, ce qui indique un effet significatif de la température sur la viscosité de la confiture de mangue.la chute de pression de chaque section de tuyauterie du stérilisateur a été calculée et un schéma schématique de la chute de pression a été dessinéLa chute de pression totale à l'intérieur du stérilisateur tubulaire pour la confiture d'avoine de mangue était de 58 bar.Cette étude a mené des essais en ligne de production sur la confiture d'avoine de mangue., et la pression totale des manomètres PT10 et PT31 à l'intérieur du tuyau de la machine de stérilisation a atteint 59 bar.La pression théorique de calcul et la pression réelle du processus de fonctionnement sont respectivement de 58 bar et 59 bar.En résumé, le modèle de calcul de la chute de pression construit dans cette étude permet de prédire avec précision la chute de pression de la confiture à l'intérieur du stérilisateur tubulaire.
Construction et validation d'un modèle de chute de pression pour un stérilisateur à tubes de confiture
a. Curve de viscosité dynamique de la confiture d'avoine de mangue; b. Opération et théorie réelles de la confiture d'avoine de mangue dans les stérilisateurs à tube de confiture; c. Calcul de la chute de pression; d.Comparaison de la baisse de pression théorique et réelle
Établissement d'un modèle de calcul de l'intensité de stérilisation pour les stérilisateurs à tubes à confiture
La technologie de production de la confiture utilisée pour la transformation des matières premières de fruits peut être un élément de contrôle clé qui affecte la qualité du produit final.La notion de sécurité alimentaire est que si elle est préparée et/ou consommée selon des objectifs appropriés, elle peut être utilisée pour des raisons de sécurité.Les échangeurs de chaleur tubulaires ont un coût inférieur à celui des échangeurs de chaleur à plaques, mais le premier a une surface d'échange de chaleur inférieure par unité de longueur de tubes.C'est pourquoi, la longueur des échangeurs de chaleur est une condition nécessaire pour assurer le transfert de chaleur.Le calcul du procédé de traitement thermique dépend de l'inactivation des micro-organismes dans une plage de temps et de température spécifique.Le temps nécessaire pour réduire la population microbienne de 10 fois à température constante est appelé la valeur D du procédé.qui fournit un indicateur quantitatif de la résistance thermique des cellules ou des spores microbiennesLe processus de quantification de la résistance à la stérilisation des matières premières alimentaires sur la base du multiple de la valeur D à température de référence, également appelée valeur F dans des conditions de référence.Nous avons calculé la zone de transfert de chaleur du stérilisateur de tube de confiturePour évaluer la sécurité microbienne de la machine de stérilisation lors du traitement de la confiture,Cette étude a utilisé le modèle de calcul de l'intensité de stérilisation construit précédemment pour calculer l'intensité de stérilisation de la machine de stérilisation à tube de confitureLorsque la température de stérilisation est de 107 °C, la température de référence est de 90 °C, le débit de la machine de stérilisation est de 2 mètres cubes par heure,et l'intensité totale de stérilisation est de 170 minutes.
Évaluation de la viscosité dynamique et de la chute de pression théorique de la confiture
La validation d'un modèle est généralement définie comme le processus de détermination de la mesure dans laquelle le modèle est une représentation précise des données réelles du point de vue de son utilisation prévue.Pour évaluer l'exactitude des modèles de calcul théoriques de la chute de pression et de la résistance à la stérilisation, cette étude a testé la viscosité de la confiture ajoutée à neuf types de produits laitiers liquides à température ambiante.contenant des particules/ne contenant pas de particules (ou viscosité élevée/viscosité faible)Le coefficient de corrélation entre la viscosité et la température pour neuf types de confiture est de -0,75 à 1, ce qui indique que la température a une incidence significative sur la viscosité de la confiture.la douceur et le coefficient de corrélation de la courbe de viscosité dynamique de la confiture contenant des particules sont relativement faibles, en raison de la force de compression inégale des particules irrégulières dans l'appareil viscomètre pendant le processus d'essai de viscosité.d'une viscosité inférieure à 100 m Pa · s à 20 °C, et la viscosité la plus élevée de l'échantillon 4 # est de 10000 m Pa · s à 20 °C.La différence significative de viscosité entre deux types de confiture peut entraîner des différences de chute de pression pendant le processus de stérilisationOn peut voir que la chute de pression théorique de neuf types de confiture pendant le même processus de débit à l'intérieur de la machine de stérilisation est de 8,0 bar à 83,0 bar.Considérant que la capacité maximale de support sous pression de la conception des conduites de la machine de stérilisation n'excède pas 50 bar, il est nécessaire de réduire la viscosité de la confiture ou de modifier la machine de stérilisation du tube de confiture.
Vérification de la viscosité dynamique et de la chute de pression théorique de la confiture
- 9 types de viscosité dynamique de la confiture; c) chute théorique de la pression de fonctionnement pour 9 types de confiture
Production expérimentale et transformation des équipements de confiture à haute viscosité
Cette étude a modifié le stérilisateur de tube de confiture pour réduire la chute de pression pendant le processus de stérilisation de confiture.la chute de pression statique Δ Pa provient principalement de la différence de hauteur entre l'entrée et la sortie de la machine de stérilisation, qui est conçu pour répondre à la connectivité des équipements en amont et en aval et n'a pas la possibilité de transformation.En raison du débit constant à l'entrée et à la sortie de la machine de stérilisation, la vitesse et la chute de pression.
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