СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НОРМАЛИЗАЦИИ СЛИВОЧНОГО МАСЛА ПО ВЛАЖНОСТИ Российский патент 1995 года по МПК A01J15/00 

Изобретение относится к производству сливочного масла, а именно к способам для нормализации сливочного масла по влажности, и может быть использовано на линиях непрерывного действия, работающих по способу преобразования высокожирных сливок.

Известен способ автоматического управления процессом нормализации сливочного масла по влажности (авт.св. СССР N 1163815, кл., А 01 I 15/00, 1985), включающий регулирование частоты вращения рабочего органа маслоизготовителя и подачу нормализующего компонента на выходе маслоизготовителя в зависимости от рассогласования влажности от заданного значения. Способ применяется в маслоизготовителях непрерывного действия типа А1-ОЛО/1, ФБФЦ, вырабатывающих масло способом непрерывного сбивания, и не может быть использован на линиях непрерывного действия, вырабатывающих сливочное масло способом преобразования высокожирных сливок (ВЭС) в виду аппаратурно-технологических особенностей. Эти особенности заключаются в том, что на стадии маслообработки не происходит формирования параметра влажности масла и маслообразователь (в отличие от маслоизготовителя) не имеет штатных каналов для управления параметром влажности сливочного масла, а нормализация подачей компонента на выходе продукта исключена из-за невозможности получения требуемого распределения влаги.

Известен также способ автоматического управления процессом нормализации сливочного масла по влажности (авт.св. СССР N 1549507, кл. А 01 I 15/00, 1990), включающий подачу нормализующего компонента на вход маслообразователя в зависимости от величины отклонения влажности сливочного масла от заданного значения на выходе из маслообразователя.

В предлагаемом способе предусматривается решение двух технических задач: улучшение качества регулирования влажности сливочного масла за счет сокращения времени транспортного запаздывания системы автоматического регулирования при использовании нормализующего компонента с повышенным содержанием влаги;
сохранение качественных показателей готового масла при внесении нормализующих компонентов за счет обеспечения неизменности (постоянства) температуры продукта в местах ввода нормализующих компонентов (НК).

Первая техническая задача решается за счет того, что нормализующий компонент с повышенным содержанием влаги вводится в продукт в маслообразователе в конце стадии охлаждения ВЖС до температуры начала кристаллизации основной массы глицеридов молочного жира, равной 22-23^оС. Объясняется это тем, что при выборе места ввода нормализующего компонента помимо максимально возможного сокращения времени транспортного запаздывания τ₃, учитывалось влияние регулирующего воздействия (внесение НК) на консистенцию и распределение влаги в сливочном масле (степень ее диспергирования) и врабатывание нормализующего компонента в продукт.

Процесс преобразования высокожирных сливок в масло в маслообразователе условно разделяют на несколько стадий:
1-ая стадия - охлаждение ВЖС до температуры начала кристаллизации основной массы глицеридов молочного жира (22-23^оС); при этом продукт остается эмульсией жира в плазме молока;
2-ая стадия - дестабилизация жировой эмульсии и кристаллизация глицеридов при одновременном дальнейшем охлаждении и интенсивном перемешивании продукта начинается при достижении высокожирными сливками температуры 22^оС при содержании в них твердого жира 1,5-2%; пробы продукта на второй стадии быстро затвердевают (5-20 с) и имеют грубую крошащуюся консистенцию;
3-я стадия - образование первичной структуры масла осуществляется в зоне массовой кристаллизации; интенсивное механическое перемешивание продукта предупреждает образование крупных кристаллоагрегатов жира и обусловливает равномерное распределение жидкой и твердой фаз жира и всех других структурных компонентов; на данной стадии образуется пространственная структура масла.

Следовательно, лишь на первой стадии процесса количественные изменения (повышение вязкости, возникновение зародышей кристаллов в пристенном слое и др. ) не приводят к коренным изменениям (качественным) продукта. Высокожирные сливки остаются свойственной им жировой эмульсией (система жир в воде). По данным П. В.Никуличева (Никуличев П.В. Исследование процесса получения масла из высокожирных сливок. 17 Международный конгресс по молочному делу. "Пищевая промышленность. - М. : 1971, 311 с.), отобранные пробы на первой стадии процесса при смешивании с водой быстро растворялись.

Таким образом, ввод нормализующего компонента с повышенным содержанием влаги (пахта, вода) в конце первой стадии процесса маслообработки не приведет к качественным изменениям свойств продукта, обеспечит врабатывание НК в массу продукта, представляющего собой эмульсию Ж/В и обеспечит хорошую степень диспергирования влаги в масле.

В отличие от НК с повышенным содержанием влаги, нормализующий компонент с пониженной влажностью (сливки, высокожирные сливки, молочный жир) может быть внесен в поток продукта только на входе в маслообразователь, не позже, т.е. до начала процесса маслообработки. Это связано с тем, что нормализующий компонент с пониженным содержанием влаги представляет собой эмульсию типа жир в воде с содержанием жира, как правило, более 40% и, следовательно, является не только нормализатором, но и частью исходного сырья для получения сливочного масла. Для преобразования исходного сырья в масло необходимо, чтобы высококонцентрированная жировая эмульсия прошла последовательно все перечисленные ранее стадии термомеханической обработки ВЖС в маслообразователе. Это определяется теми сложными физико-химическими процессами, которые протекают в высокожирных сливках при их обработке.

Введение нормализующего компонента с повышенным содержанием влаги в конце первой стадии приводит к сокращению времени транспортного запаздывания τ₃ на следующую величину:
для цилиндрических маслообразователей типа Т1-ОМ-2Т τ₃ уменьшится на 160-180 с при введении НК при пеpеходе от первого ко второму цилиндру;
для пластинчатых маслообразователей типа РЗ-СУА τ₃ уменьшится на 80 с;
для маслообразователей типа Я5-ОУБ, Я5-ОУД - на 120-130 с;
для маслообразователей типа Я5-ОМС - на 75-80 с.

Второе техническое задание решается путем доведения температуры каждого нормализующего компонента до температуры продукта в месте ввода нормализующего компонента. Это означает, что температура НК с повышенным содержанием влаги должна быть равна 23^оС, а температура нормализующего компонента с пониженным содержанием влаги доводится до температуры высокожирных сливок на входе в маслообразователь. Так, для маслообразователей типа РЗ-ОУА температура ВЖС на входе в маслообразователь составляет 70^оС, для маслообразователей типа Т1-ОМ-2Т температура ВЖС может изменяться от 60 до 70^oС, для маслообразователей типа Я5-ОУБ, Я5-ОУД, Я5-ОМС - от 50 до 75^оС (Производство сливочного масла. Справочник под ред. Ф.А.Вышемирского. - М.: Агропромиздат, 1988, 303 с.). Диапазон изменения температуры ВЖС на входе в маслообразователь, а следовательно, и диапазон изменения температуры нормализующего компонента с пониженным содержанием влаги определяются различными аппаратурно-технологическими факторами (свойства исходного сырья, конструктивные особенности применяемого оборудования).

На чертеже приведена структурная схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ автоматического управления процессом нормализации сливочного масла по влажности.

Устройство состоит из маслообразователя 1, на выходе которого установлен первичный измерительный преобразователь влажности 2, электрически связанный с согласующим преобразователем влажности 3, выход которого связан с регулирующим блоком 4, осуществляющим управление исполнительным механизмом 6 изменения производительности подачи насоса-дозатора 7 нормализующего компонента. Одновременно согласующий преобразователь влажности 3 соединен с типовым вторичным преобразователем 5, релейный выход которого связан с ключом управления 8. Ключ управления 8 электрически связан с управляющими клапанами 9 и 10 потоков нормализующих компонентов и с переключателем потоков 11.

Маслообразователь 1 на чертеже условно разделен на три участка: 1а, 1б и 1в, каждый из которых схематично обозначает одну из трех последовательно связанных стадий процесса маслообработки, протекающих в маслообразователе.

Устройство для нормализации сливочного масла по влажности работает следующим образом.

Высокожирные сливки подаются в маслообразователь 1, в котором в результате их термомеханической обработки на стадиях 1а, 1б и 1в получают сливочное масло. Текущее значение влажности сливочного масла на выходе из маслообразователя измеряется первичным преобразователем влажности 2 и согласующим преобразователем влажности 3, сигнал с которого поступает на регулирующий блок 4. При отклонении влажности сливочного масла на выходе из маслообразователя от нормированного значения регулирующий блок 4 через исполнительный механизм 6 обеспечит внесение управляющего воздействия через насос-дозатор 7 путем изменения подачи нормализующего компонента. При этом в зависимости от знака отклонения влажности сливочного масла от нормируемого значения подключается поток нормализующего компонента с повышенным или с пониженным содержанием влаги относительно нормированной величины влажности готового продукта. Подключение соответствующего потока НК осуществляется посредством управляющих клапанов 9 и 10 ключом управления 8 по сигналу с типового вторичного преобразоватале 5, функционально связанного с согласующим преобразователем влажности 3. Сигнал с ключа управления 8 поступает одновременно и на управляемые клапаны 9 или 10 потоков НК, и на управление переключателем потоков 11, что определяет место введения нормализующего компонента с требуемой влажностью.

При отклонении влажности сливочного масла выше нормированной величины для нормализации используют НК с пониженной влажностью НК1, который вводится в поток высокожирных сливок на входе в маслообразователь 1. Для осуществления нормализации сигнал с ключа управления 8 переводит клапан 10 в положение "Открыто", а клапан 9 в положение "Закрыто", что обеспечивает подачу в насос-дозатор 7 нормализующего компонента НК1. Одновременно сигнал с ключа управления 8 поступает на переключатель потоков 11, что определяет подачу НК1 из насоса-дозатора 7 именно в поток ВЖС на входе в маслообразователь 1.

При отклонении влажности сливочного масла ниже нормы управляющие сигналы с ключа управления 8 поступают на открытие клапана 9, подающего нормализующий компонент с повышенным содержанием влаги НК2, на закрытие клапана 10 и на переключатель потоков 11, определяющий ввод НК2 в продукт в маслообразователе в конце стадии 1а - стадии охлаждения ВЖС до температуры начала кристаллизации основной массы глицеридов молочного жира (22-23^оС).

Способ автоматического управления процессом нормализации сливочного масла по влажности обеспечивает поддержание влажности готового продукта на заданном уровне при сохранении его качественных показателей и улучшении качества регулирования параметром влажности масла.

Использование: в способах для нормализации сливочного масла по влажности, а именно на линиях непрерывного действия, работающих по способу преобразования высокожирных сливок. В данном способе решаются две технические задачи: улучшение качества регулирования влажности сливочного масла за счет сокращения времени транспортного запаздывания системы при использовании нормализующего компонента с повышенным содержанием влаги и сохранение качественных показателей готового масла при внесении нормализующих компонентов за счет обеспечения неизменности температуры продукта в местах ввода нормализующих компонентов. Сущность изобретения: способ автоматического управления процессом нормализации сливочного масла по влажности предусматривает регулирование подачи нормализующего компонента с повышенным или с пониженным содержанием влаги относительно нормированной величины влажности сливочного масла в поток высокожирных сливок на входе в маслообразователь в зависимости от величины и знака рассогласования текущего значения влажности масла от заданного на выходе из маслообразователя, нормализующий компонент с повышенным содержанием влаги вводится в продукт в маслообразователе в конце стадии охлаждения высокожирных сливок до температуры начала кристаллизации основной массы глицеридов молочного жира, равной 22 - 23°С, при этом температура каждого нормализующего компонента доводится до температуры, равной температуре продукта в месте ввода нормализующего компонента. 1 ил.

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НОРМАЛИЗАЦИИ СЛИВОЧНОГО МАСЛА ПО ВЛАЖНОСТИ, предусматривающий регулирование подачи нормализующего компонента на вход маслообразователя в зависимости от величины отклонения текущего значения влажности сливочного масла от заданного на выходе из маслообразователя, отличающийся тем, что нормализующий компонент подают с пониженным или повышенным содержанием влаги, при этом последний вводят в продукт в маслообразователе в конце стадии охлаждения высокожирных сливок до температуры начала кристаллизации основной массы гицеридов молочного жира, равной 22-23^oС, а температуру каждого из нормализующих компонентов доводят до температуры, равной температуре продукта в месте ввода нормализующего компонента.