فایل اهميت و كنترل گرفتگي مبدلهاي حرارتي در صنايع فرآوري شير
توضیحات
فایل اهميت و كنترل گرفتگي مبدلهاي حرارتي در صنايع فرآوري شير
این فایل در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و استفاده میباشد
خلاصه
گرفتگي تجهيزات فرآوري شير بخصوص درطي فرآيندهاي حرارتي تا كنون باعث ايجاد مشكلات بسيار زيادي شده است كه عمدتاً شامل ا فزايش هزينه هاي تميزكردن و تغييركيفيت محصول (به دلايل كاهش ضريب انتقال حرارت ، افزايش افت فشار و از بين رفتن محصول) مي باشد. در صنايع لبني هر محصولي حداقل يك بار حرارت داده مي شود. لذا تيمار حرارتي جزء مهمترين واحد عملياتي در اين صنعت است وكاهش گرفتگي اين تجهيزات همواره جزء موضوعات تحقيقي بسيار مهم بوده است. نتايج تحقيقات باعث افزايش دانش مكانيسم ايجاد گرفتگي وتوسعه كمي مدلهاي واكنش جهت بهينه سازي شرايط فرآيند شده است.كاربرد صنعتي پيشنهادات نيز نشان داده است كه دربسياري موارد گرفتگي را مي توان تا بيش از 50 درصدكاهش داد. لذا دراين مقاله جنبه هاي مختلف گرفتگي مبدل هاي حرارتي در فرآوري شير و راههاي به حداقل رساندن آن مورد بررسي قرار مي گيرد.
كليد واژه ها: گرفتگي ، مبدلهاي حرارتي، رسوب كردن ، شير ، فرآورده هاي لبني ، UHT
مقدمه
هزينه هاي عمدة تميزكردن در فرآيند شير مربوط به تشكيل رسوب حاصل از حرارت روي سطوح تجهيزات فرآوري است. مواد معدني و پروتئيني شير جزء تركيبات اصلي رسوب در مبدلهاي حرارتي ، اواپراتورها و فيلترهاي غشايي هستند. اثرات جانبي نا مطلوب اين رسوب ها كاهش صريب انتقال حرارت ، افزايش افت فشار و افزايش هزينه ها ي تميزكردن و هزينه هاي زيست محيطي است. با توجه به اينكه هر فرآورده در صنايع لبني حداقل يك بار فرآيند حرارتي مي بيند. اين فرآيند مهمترين واحد عملياتي در اين صنعت بوده وكاهش ميزان گرفتگي از مهمترين موضوعات تحقيقاتي قابل توجه در اين زمينه مي باشد. ساده ترين روش كنترل مشكل گرفتگي دستيابي به يك مدل كمي با توجه به دانش فيزيكي و شيميايي مربوط به مكانيسم گرفتگي است. مدلي كه بر اساس شرايط بهينه فرآيند سرعت گرفتگي در تجهيزات را مشخص كند. درصنايع شسيميايي عموماً از اين مدلها استفاده مي شود. اكثر تحقيقات گزارش شده روي گرفتگي مربوط به اثرات سرعت وميزان گرفتگي با تغيير شرايط و تركيب شير و ساير فرآورده هاي شير است ولي نكته حائز اهميت اين است كه شير داراي يك تركيب مشخص شيميايي نيست ، بلكه تركيب پيچيده اي از انواع مواد مانند پروتئين ها، چربي ها، كربوهيدرات ها، مواد معدني، آنزيم ها و ميكوب ها مي باشد. هر چندكه ارائه مدل رياضي جهت توضيح مكانيسم گرفتگي غير ممكن به نظر مي رسد. اما ارايه مدل هايي بر اساس رفتار تركيبات عمده بسيار كاربردي و مفيدخواهد بود. بحثهاي ارائه شده در اين مقاله عمدتاً مربوط به اثر فرآيند هاي حرارتي مورد استفاده درصنايع لبني شير روي تغييرات فيزيكي و شيميايي شير و فرآورده ها ي شير است .
انواع گرفتگي
بر اساس مكانيسمهاي گرفتگي دو نوع رسوب اصلي A,B وجوددارد رسوب نوع اول كه نسبتاً نرم و حجيم است و در درجه حرارتهاي بين 75تا 115 درجه سانتي گراد تشكيل مي شود. تركيب اصلي اسن نوع رسوب پروتئين است( 70-50 %(w/w) و به عنوان گرفتگي پروتئيني شناخته مي شود. رسوب نوع دوم در درجه حرارتهاي بالا تر(بيش از 110 درجه سانتي گراد) تشكيل مي شود.
مكانيسم هاي گرفتگي
مكانيسم واقعي و واكنشهاي حد واسط ميان تركيبات شيركه عامل اصلي در فرآيندگرفتگي مي باشند ، هنوز شناخته نشده است. مشخص شده است كه ميزان مطلق گرفتگي نه تنها به طرح و شرايط فرآيند مربوط است
روش بهينه سازي
در جه حرارت و زمان اقامت دوعامل مهم در ايجاد دگرگونيهاي حرارتي در تجهيزات هستند. هم چنين درتشكيل رسوب ابعادتجهيزات نيز يك عامل بسيارمهم است. تمامي اين عوامل را مي توان به عنوان متغيرهاي كنترل در بهينه سازي فرآيند مورد توجه قرار دارد. جهت تعيين مقادير بهينه متغيرهاي كنترل فرمولي بد ست آمده است. متغيرهاي كنترل براي مثال درجه حرارت ، مدت زمان اقامت و سرعت جريان هستند. با استفاده از اين مدل كمي گرفتگي (پاورقي يك ) برآورد هزينه هاي عملياتي ناشي از ايجادگرفتگي( تميزكردن ) نيز امكان پذير مي باشد. مقادير حاصله از مدل فوق نشان دهندة تغييرات درويژه گيهاي خاص فرآيند از قبيل تعداد باكتريها و اسپورهاي كشته شده ، مقدار وميزان انعقادپروتئيني ، مقدار لاكتولوز ، مقدار ويتامين و رنگ مي باشد. مقادير حداقل مطلق تابع با شرايط بهينه فرآيند و طراحي دستگاه يكسان مي باشد.
نگهداري اوليه شير: يكي از نتايج مربوط به بهينه سازي كمي ، درك مزيت مربوط به نصب بخش اقامت اوليه در قسمت حرارتي دستگاه مي باشد. در اين بخش بتا- لاكتوگلبولين باز و فعال شده به صورت متراكم در مي آيد ودر نتيجه ضمن آنكه نقش اساسي اين ماده در فرآيند گرفتگي از بين مي رود ، درقسمت انتهايي بخش اقامت نيز مقدار رسوب تشكيل شده بسيار كم خواهد شد (پاورقي 1). به عبارت ديگر بيشترين مقدار رسوب در بخش اقامتي اوليه كه فاقد سطح حرارتي و خصوصيات كمي ويژه سطحي است قرار مي گيرد. اين اثر درآزمايشات زيادي ثابت شده است.
اثرات تغذيه ايي روي شير: باوجود تشكيل موادجامد گرفتگي درطي فرآيند حراتي شير ، ميزان حذف موادجامد از شيرمعني دارنيست. زيرا مقدار مواد جامد شير يعني بتا - لاكتوگلبولين وكلسيم در تركيب رسوب تنها كمتر از 1%كل مقدار مواد جامد محصول به دست آمده است و لذا تغيير تركيب محصول در نتيجه انجام فرآيند بسيار ناچيز وقابل صرف نظر كردن است.