في موجة الاستهلاك المتزايدة ، يزداد طلب المستهلكين على منتجات الألبان المخصصة والمختلفة باستمرار.إضافة البوري والجراد الكلي إلى منتجات الألبان المخمرة للحصول على شعور مباشر بالأكل الجيد ومضغها يفضل ويتم الاعتراف به تدريجيا من قبل المستهلكين، لتصبح قوة دافعة جديدة واتجاه لنمو الغذاء السائل.يتم إضافة مواد خام من المربى إلى منتجات الألبان المخمرة بشكل رئيسي عن طريق طريقة الخطين العقيمتستخدم أجهزة تعقيم الأنابيب المستقلة لمعالجة المواد الأساسية والمواد الخام المربطة بشكل منفصل.ومن ثم يتم خلطها على الانترنت بشكل عزل لضمان كفاءة التعقيم المثلى للمنتج؛ المواد الخام المربعة تنتمي إلى السوائل غير نيوتونية، وانخفاض الضغط في خط الأنابيب خلال معالجة درجة حرارة عالية للغاية هو أساسا مجموع انخفاض ضغط الاحتكاك في خط الأنابيب،انخفاض ضغط السرعة، وانخفاض الضغط الثابت. لزجة المادة، معدل تدفق معقم، قطر الأنابيب، المرفقين، وعوامل أخرى لها تأثير كبير على ضغط النظام.بسبب الاختلافات الكبيرة في اللزوجة بين أنواع المربى المختلفةفي عملية تصميم المنتج والتحول الصناعياختيار جام عالية اللزوجة عرضة لتحقيق الكسر في آلة التعقيم بسبب زيادة ضغط النظام وعدم كفاية قوة مضخة التغذيةفي حين أن اختيار المربى منخفض اللزوجة من الصعب ضمان تكافؤ الجسيمات في عملية الإنتاج.أصبح التطابق بين انخفاض الضغط في نظام آلة التعقيم ولزوجة مواد المربى عاملًا رئيسيًا يؤثر على إطلاق المنتج وتكاليف الإنتاج اللاحقة.
آلات التعقيم الحديثة ليست مصممة فقط لتعقيم نوع واحد من المواد، ولكن غالبا ما يكون لها استخدامات متعددة،مما يعني أن العديد من المنتجات يمكن تعقيمها على نفس آلة التعقيمهذا يتطلب عملية تعقيم أكثر تعقيدًا في تصميم آلات التعقيم ،مع مراعاة أنواع الإنتاج المتعددة لتلبية احتياجات المستهلكين المختلفين للنكهات المختلفةلذلك، في عملية إطلاق منتجات جديدة، فمن الضروري في كثير من الأحيان لتعديل معقم الأنابيب لتلبية احتياجات إنتاج المربى مع اللزوجة المختلفة.لتلبية المرورية من الزبادي عالية اللزوجة داخل معقم الأنبوب، وفقًا لصيغة حساب انخفاض الضغط ، يمكن تحقيقه عن طريق تقليل طول خط الأنابيب أو تقليل معدل تدفق الإنتاج.تعديل خط أنابيب آلة التعقيم ومعدل تدفق سوف تؤثر على درجة حرارة التسخين ووقت التسخين داخل آلة التعقيم، وبالتالي يؤثر على تأثير عدم تنشيط الميكروبات في المربى.يستند تقييم حالة تسخين المربى إلى ضمان سلامة المنتج وتقليل مخاطر الجودة الناجمة عن الكائنات الحية الدقيقة.
تبني هذه الدراسة نموذجًا لحساب انخفاض الضغط وكثافة التعقيم لنظام تعقيم الأنابيب المتشابكة بناءً على هيكل معقيم الأنابيب والصيغ الفيزيائية الأساسية.من خلال الكشف عن اللزوجة الديناميكية لنحو 9 أنواع مختلفة من المربىتم حساب كثافة التعقيم النظرية وانخفاض الضغط باستخدام النموذج.تقييم انخفاض ضغط التشغيل الفعلي وقوة التعقيم من المربى في معقم الأنابيب، واستكمال تقييم ملاءمة وتعديل معقم الأنابيب.هذه الدراسة تضع الأساس النظري والأساس العلمي لتقييم مطابقة المطهر المسمار والأنبوب.
أدوات ومعدات
آلة تعقيم المربى
طريقة
التحضير لبناء النموذج
اختر المربى مع اللزوجة المختلفة واستخدم معقما UHT للتعقيم. سجل ضغط العمل الفعلي، درجة الحرارة،و وقت تسخين المعقم خلال عملية التعقيم لبناء النموذج.
تحديد اللزوجة الديناميكية للمربى
يقيس مقياس الرومية الدورانية لزجة المربى عن طريق قياس عزم الدوران والسرعة. بسبب تأثير عوامل مثل معدل القطع ودرجة الحرارة والضغط على لزجة المربى ،من الضروري قياس اللزوجة الديناميكية للمربى واختيار نموذج تراجع اللزوجة المناسب للتحليلبعد تبريد المربى المبرد إلى درجة حرارة الغرفة، حدد جهاز قياس CC27 واستخدم الدوار 79312 الأربعة شفرات مضادة للاستقرار،مناسبة لقياس العينات التي تحتوي على مادة جسيمية مع ميل إلى الرواسب (> 0.1ملم). بشكل متساو ، تأخذ عينة جام ، ونقلها إلى كوب قياس الجهاز القياس ، وأضافها إلى خط المقياس الداخلي. وضع قبل القطع لمدة دقيقة واحدة ، وتعيين معدل القطع إلى 100s-1 ،وقراءة البيانات كل 15 ثانية، ما مجموعه 60 نقطة بيانات. قياس منحنى اللزوجة الديناميكية للمربى أثناء عملية التسخين من 15 °C إلى 90 °C.
حساب انخفاض الضغط لنظام تعقيم المربى
يتكون انخفاض ضغط النظام من المربى بعد مرورها عبر خط أنابيب آلة التعقيم من ثلاثة أجزاء ، وهي انخفاض الضغط الثابت Δ Pa ،انخفاض ضغط السرعة Δ PN وانخفاض ضغط الاحتكاك Δ Pfانخفاض الضغط الإجمالي Δ P = Δ Pa + Δ PN + Δ طريقة الحساب للانخفاضات المختلفة للضغط في Pf هي كما يلي:
في المعادلة:
Z1- ارتفاع بداية خط الأنابيب، m؛
Z2- ارتفاع المحطة، م؛
U1- سرعة التدفق في البداية، m/s؛
U2- سرعة تدفق الاختناق النهائي، m/s؛
U - متوسط سرعة التدفق من الازدحام في خط الأنابيب، m/s؛
ρ ∆ كثافة المربى، كغ/م3
λ ∆ معامل الاحتكاك
L - طول خط الأنابيب، m؛
D - القطر الداخلي للأنبوب الخارجي، m.
K - معامل المقاومة لمكونات الأنابيب والصمامات الخ
قيمة معامل المقاومة لمكونات الإضافات الشائعة للأنابيب لمعقمات أنابيب التجميد
حساب كثافة تعقيم المربى
أثناء عملية تعقيم العقاقير ، يتم معالجة مادة المربى باستمرار ، وتخضع المربى لثلاثة عمليات رئيسية: التسخين ، ودرجة الحرارة الثابتة ، والتبريد في الأنابيب.تحليل البيانات وتصورها
تم تجميع نموذج الحساب لإنخفاض الضغط وكثافة التعقيم من تعقيم المربى باستخدام لغة R (النسخة 4.2.0) ، وتم تنفيذ تصور البيانات باستخدام لغة R حزمة Tidyverse.
النتائج والمناقشة
إنشاء نموذج حساب انخفاض الضغط لمطهر الأنابيب
من أجل تقييم قيمة انخفاض الضغط من جم عالية اللزوجة في آلات التعقيم القائمة، بنيت هذه الدراسة نموذج حساب انخفاض الضغط لآلات تعقيم أنابيب التعقيم.المعلومات الأساسية لخط الأنابيب من آلة التعقيم المستخدمة في بناء النموذج يظهر في الجدول 2بالمقارنة مع آلة تعقيم الحليب النقي عالية درجة الحرارة فائقة، هيكل هذه الآلة تعقيم بسيط نسبيا، مع ما مجموعه 5 أنابيب،والتي يمكن أن تحقق تعقيم المواد الخام المربىء من 8 درجة مئوية في المدخل إلى 115 درجة مئوية، ومن ثم خفضها إلى 25 درجة مئوية الخروج. بالإضافة إلى ذلك الفرق من آلات تعقيم الحليب النقي هو أن جميع هياكل أنابيب هي الأكمام، وهذا هو،هناك فقط أنبوب واحد الداخلي داخل الأنابيب الخارجيةهذا الهيكل هو أساسا لتلبية قابلية المرور من المربى الحبيبات داخل آلة التعقيم.
معلومات أساسية عن آلة التعقيم الأنبوبية عالية درجة الحرارة للمربى
استخدمت هذه الدراسة مربى الشوفان من المانجو لبناء نموذج حساب انخفاض الضغط. أولاً ، تم اختبار اللزوجة الديناميكية لمربى الشوفان من المانجو. عند 15 درجة مئوية ، فإن اللزوجة من مربى الشوفان من المانجو هي 8000mPa · s.عندما ترتفع درجة حرارة المربى إلى 90 °C، تنخفض اللزوجة إلى حوالي 3000m Pa · s ، مما يشير إلى تأثير كبير لدرجة الحرارة على لزجة مربى المانجو.تم حساب انخفاض الضغط في كل قسم من خطوط الأنابيب للمطهر وتم رسم مخطط لزيادة انخفاض الضغطانخفاض الضغط الإجمالي داخل معقّم الأنابيب لمربى الشوفان كان 58 بار. للتحقق من دقة نتائج حساب النموذج،أجريت هذه الدراسة اختبارات على خطوط الإنتاج على مربى الشوفان من المانجو، وبلغ إجمالي ضغط مقاييس الضغط PT10 و PT31 داخل أنابيب آلة التعقيم 59بار.ضغط الحساب النظري وضغط عملية التشغيل الفعلي هو 58 بار و 59 بار على التوالي، مع خطأ حساب 1.72٪ في المختصر، يمكن نموذج حساب انخفاض الضغط الذي تم بناؤه في هذه الدراسة التنبؤ بدقة بانخفاض ضغط المربى داخل معقم الأنابيب.
بناء وتحقق من صحة نموذج انخفاض الضغط لجهاز تعقيم الأنابيب
a. منحنى اللزوجة الديناميكية لمربى الشوفان من المانجو؛ b. العملية الفعلية ونظرية الشوفان من المانجو في معقمات أنابيب المربى؛ c. حساب انخفاض الضغط؛ d.مقارنة انخفاض الضغط النظري والفعلي
إنشاء نموذج لحساب كثافة التعقيم لمعقيمات أنابيب المربى
تكنولوجيا إنتاج المربى المستخدمة في معالجة مادة الفاكهة الخام يمكن أن تكون نقطة تحكم رئيسية تؤثر على جودة المنتج النهائي.مفهوم سلامة الأغذية هو أنه إذا تم تحضيرها و/أو استهلاكها وفقًا للأغراض المناسبةالمبادلات الحرارية الأنبوبية لديها تكلفة أقل من المبادلات الحرارية الصفيحة ، ولكن الأول لديه مساحة سطحية أقل لتبادل الحرارة لكل وحدة من طول الأنابيب.لذلك، طول المبادلات الحرارية الأنابيب هو شرط ضروري لضمان نقل الحرارة.يعتمد حساب عملية المعالجة الحرارية على إيقاف تنشيط الكائنات الدقيقة في نطاق زمني ودرجة حرارة محددالوقت المطلوب لتقليل عدد الميكروبات بمقدار 10 أضعاف عند درجة حرارة ثابتة يسمى قيمة D للعملية.الذي يوفر مؤشراً كمياً لمقاومة الحرارة للخلايا الميكروبية أو الجراثيمعملية تحديد قوة تعقيم المواد الخام الغذائية بناءً على مضاعف قيمة D تحت درجة حرارة مرجعية ، والمعروفة أيضًا باسم قيمة F في ظروف مرجعية.قمنا بحساب منطقة نقل الحرارة من معقم أنبوب المربىلتقييم السلامة الميكروبية لجهاز التعقيم أثناء معالجة المربىاستخدمت هذه الدراسة نموذج حساب كثافة التعقيم الذي تم بناؤه في وقت سابق لحساب كثافة التعقيم من آلة تعقيم أنبوب المربىعندما تكون درجة حرارة التعقيم 107 درجة مئوية، ودرجة الحرارة المرجعية هي 90 درجة مئوية، ومعدل تدفق آلة التعقيم هو 2 متر مكعب في الساعة،والكثافة الإجمالية للتعقيم هي 170 دقيقة.
تقييم اللزوجة الديناميكية وانخفاض الضغط النظري للمربى
يتم تعريف التحقق من صحة النموذج عادةً على أنه عملية تحديد مدى تمثيل النموذج للبيانات الحقيقية بدقة من منظور الاستخدام المقصود منه.لتقييم دقة نماذج الحساب النظرية لانخفاض الضغط وقوة التعقيماختبرت هذه الدراسة لزجة المربى المضافة إلى 9 أنواع من منتجات الألبان السائلة عند درجة حرارة الغرفة. يمكن تقسيم هذه المربى إلى مجموعتين تقريبًا بناءً على خصائصها:تحتوي على جزيئات/لا تحتوي على جزيئات (أو عالية اللزوجة/منخفضة اللزوجة)نطاق معامل الارتباط بين اللزوجة ودرجة الحرارة لـ 9 أنواع من المربى هو -0.75 ~ 1 ، مما يشير إلى أن درجة الحرارة لها تأثير كبير على لزجة المربى.معدل السلاسة ومعدل الارتباط من منحنى اللزوجة الديناميكية من المربى الذي يحتوي على جسيمات منخفضة نسبياً، بسبب قوة الضغط غير المتساوية للجسيمات غير المنتظمة في جهاز مقياس اللزوجة أثناء عملية اختبار اللزوجة. من بينهم ، فإن لزجة 7 # من المربى الفاكهة الشهية هي الأدنى ،مع لزجة أقل من 100m Pa · s عند 20 °C، وأعلى لزجة لعينة 4 # هي 10000m Pa · s عند 20 °C.الفرق الكبير في اللزوجة بين نوعين من المربى يمكن أن يؤدي إلى اختلافات انخفاض الضغط خلال عملية التعقيميمكن أن نرى أن نطاق انخفاض الضغط النظري لتسعة أنواع من المربى خلال نفس عملية تدفق الوقت داخل آلة التعقيم هو 8.0 بار إلى 83.0 بار.وبالنظر إلى أن الحد الأقصى للقدرة على تحمل الضغط في تصميم أنابيب آلة التعقيم لا يتجاوز 50بار، من الضروري تقليل لزجة المربى أو تعديل آلة تعقيم أنبوب المربى.
قيمة اللزوجة الديناميكية وانخفاض الضغط النظري للمربى
(أ) 9 أنواع من مظهر المربى (ب) 9 أنواع من اللزوجة الديناميكية للمربى (ج) انخفاض ضغط التشغيل النظري لـ 9 أنواع من المربى
إنتاج التجربة وتحويل المعدات للمربى عالي اللزوجة
في هذه الدراسة تم تعديل معقّم أنبوب المربى لتقليل انخفاض الضغط أثناء عملية تعقيم المربى.انخفاض الضغط الثابت Δ Pa يأتي أساسا من الفرق في الارتفاع بين مدخل ومخرج آلة التعقيم، والتي تم تصميمها لتلبية اتصال المعدات السابقة والآخرة وليس لديها إمكانية للتحول.بسبب معدل تدفق ثابت في مدخل ومخرج آلة التعقيم، انخفاض السرعة والضغط.
تتخصص شركة شنغهاي بوند ماكينري في تصميم وتصنيع أجهزة تعقيم الأنابيب. يقع عملاؤنا في جميع أنحاء العالم، وقد حققوا نجاحا ملحوظا في مختلف المجالات.نحن نتشارك التكنولوجيا المتقدمة والخبرة الغنية مع عملائنا، وتأسيس علاقة طويلة الأجل من التعاون المربح معهم. اتصل بنا الآن للحصول على أحدث حلول التصميم والاقتباسات لجهاز تعقيم أنبوب المربى.