ПУЛЬСАЦІЙНИЙ ГОМОГЕНІЗАТОР МОЛОКА

Актуальність досліджень

Нормативної технологічною операцією переробки молока є гомогенізація. Але енерговитрати цього процесу є одними з найвищих серед технологічних процесів молокопереробних підприємств і сягають 8 кВт·год/т. Проблема зниження енергоємності гомогенізаторів на сьогодні залишається невирішеною, про що свідчить той факт, що переважна більшість гомогенізаторів, встановлених в цехах переробки молока – клапанні та мають найвищу енергоємність серед існуючих.

Робота проводилась у рамках науково-дослідної роботи кафедри обладнання переробних і харчових виробництв імені професора Ф.Ю. Ялпачика Таврійського державного агротехнологічного університету відповідно до програми науково-дослідної роботи на 2016–2020 рр. “Розробка технологій і технічних засобів для переробки і зберігання сільськогосподарської продукції та процесів і обладнання харчових виробництв” (державний реєстраційний номер №0116U002729).

Метою роботи є зниження енергоємності процесу гомогенізації молока на основі дослідження процесу пульсаційної гомогенізації молока і створення пристрою для його реалізації та обґрунтування параметрів і режимів його роботи.

Об’єктом дослідження є процес пульсаційної гомогенізації молока.

Предметом дослідження є технологічні, конструктивні та гідравлічні параметри пульсаційного гомогенізатора молока у взаємозв’язку з енергетичними та якісними показниками.

Методи дослідження. Для проведення досліджень була використана класична схема, що включає аналітичні дослідження з розробкою моделі руйнування жирових кульок молока, розробка лабораторної установки та планування експериментів, в т.ч. багатофакторних, проведення експериментальних досліджень та визначення ступеня їх кореляції с теорією та корекція при необхідності та уточнення моделі гомогенізації. Теоретичні залежності параметрів гомогенізації молока визнаються за допомогою класичних залежностей гідравліки та механіки, теорії дискретно-імпульсного введення енергії, коливань консервативних лінійних систем. Фізико-хімічні методи використовуються при визначенні органолептичних показників молока. Дисперсні характеристики молочної емульсії визначались методом оптичної мікроскопії з використанням цифрової камери та комп’ютерних програм аналізу зображень. Експериментальні дані обробляються за допомогою методів математичної статистики з використанням табличного процесора Microsoft Excel та програмного забезпечення Mathcad.

а) загальний вид установки; б) будова камери гомогенізатора; 1 – приймальна ємність; 2 – перепускний вентиль; 3 – насос; 4 – пульт керування; 5 – робоча камера; 6 – кривошипний механізм; 7 – патрубок подачі продукта в камеру; 8 – перепускний вентиль; 9 – електродвигун приводу обертання кривошипу; 10 – випускний вентиль; 11 – поршень; 12 – шток.

Розроблений промисловий зразок гомогенізатора дозволяє отримати молочну емульсію з середнім діаметром жирових кульок 0,8 мкм і мають у 4,9–6,7 разів менші питомі енерговитрати, ніж промислово освоєні гомогенізатори молока (у т.ч. клапанні).

Економічний ефект від впровадження розробленого інноваційного гомогенізатора становить 265740–362945 грн, що досягається зниженням питомих енерговитрат на 45–76% і експлуатаційних витрат – на 35–64%. Термін окупності нового гомогенізатора не перевищує 4–9 місяців.

Статті, тези та патенти за тематикою:

1. Самойчук К.О., Паляничка Н.П., Левченко Л.В. Експериментальні дослідження потужності пульсаційного гомогенізатора молока // Тези доповідей Міжнародної науково-практичної конференції, присвяченої 80-річчю з дня народження ректора університету «Розвиток харчових виробництв,ресторанного та готельного господарств і торгівлі:проблеми, перспективи, ефективність» 19 листопада 2018 р. – Харків, ХДУХТ. – 2018. – С. 359-360.
2. Самойчук К.О., Ковальов, Левченко Методика розрахунку дисперсності молочної емульсії в пульсаційному і струминному гомогенізаторах / К.О. Самойчук, О.О.Ковальов, Л.В.Левченко // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «Соціально-економічний розвиток аграрної сфери: інженерно-економічне забезпечення» Бережани, 2018. С. 314–316.
3. Самойчук К.О. Обгрунтування параметрів отворів поршня пульсаційного гомогенізатора молока/ Самойчук К.О., Левченко Л.В., Циб В.Г. // Праці ТДАТУ. – Мелітополь, ТДАТУ. – Вип. 18. Т.1 – 2018. – С. 274–280.
4. Самойчук К.О., Левченко Л.В., Паляничка Н.О. Вплив амплітуди і частоти коливань поршня пульсаційного гомогенізатора на дисперсність жирової фази молока. The international research and practical conference “The development of technical Sciences: problems and solutions” (Brno, The Czech Republic, April 27–28, 2018). Brno. С. 72–75.
5. Загорко Н.П., Самойчук К.О., Левченко Л.В. Експериментальне визначення кратності обробки в пульсаційному гомогенізаторі молока Агроекологічні аспекти виробництва та переробки продукції сільського господарства : матеріали міжнародної науково-практичної конференції. (Мелітополь-Кирилівка, 7–8 червня, 2018). ТДАТУ, 2018. – С.43.
6. Самойчук К.О. Перспективні способи диспергування жирової фази молока/ К.О. Самойчук, О.О. Ковальов, Л.В. Левченко // Тези доповідей Міжнародної науково-практичної конференції, присвяченої 50-річчю заснування Харківського державного університету харчування та торгівлі: Розвиток харчових виробництв, ресторанного та готельного господарств і торгівлі: проблеми, перспективи, ефективність (18 травня 2017р). Харків, ХДУХТ. – Ч. 1. – С. 280–281.
7. Дейниченко Г.В.Ефективність гомогенізації молока у пульсаційному гомогенізаторі/Г.В. Дейниченко, К.О. Самойчук, Л.В. Левченко// Вібрації в техніці та технологіях, ВНАУ: Вінниця. – 2017. №1 (84). – С. 116–121 (110–115). (Index Copernicus, РИНЦ)
8. Дейниченко Г.В. Визначення впливу подачі молока в пульсаційному гомогенізаторі/Г.В. Дейниченко, К.О. Самойчук, Н.О. Паляничка, Л.В. Левченко// Всеукраїнський науково – технічний журнал «Техніка, енергетика, транспорт АПК». ВНАУ: Вінниця, 2017. – 3 (98). – С. 12–17.
9. Ковальов О.О. Енергетичні витрати перспективних конструкцій гомогенізаторів молока / О.О. Ковальов, Л.В. Левченко, К.О. Самойчук // Збірник праць за підсумками VІІ Міжнародної науково-практичної конференції вчених, аспірантів і студентів «Наукові здобутки у вирішенні актуальних проблем виробництва та переробки сировини, стандартизації і безпеки продовольства» (27-28 квітня 2017р). Київ: ЦП КОМПРИНТ , 2017. – С. 315–316.
10. Дейниченко Г.В. Теоретичні дослідження пульсаційної гомогенізації молока / Г. В. Дейниченко, К.О. Самойчук, Л.В. Левченко // Матеріали другої міжнародної науково-практичної конференції «Інноваційні аспекти розвитку обладнання харчової і готельної індустрії в умовах сучасності» 5–7 вересня. – Харків : ХДУХТ, 2017. – С. 42–43.
11. Самойчук К.О. Перспективи використання вібраційних гомогенізаторів молока /К.О. Самойчук, Н.О. Паляничка, В.О. Верхоланцева Л.В. Левченко // Збірник тез доповідей XVI Міжнародна науково-технічна конференція 26–27 жовтня 2017 р. «Вібрації в техніці та технологіях» – Вінниця : ВНТУ, – 2017. – С. 36–38.
12. Дейниченко Г.В. Перспективи використання пульсаційного гомогенізатора-диспергатора емульсій / Г.В. Дейниченко, К.О. Самойчук, Л.В. Левченко // Матеріали XІ Міжнародної науково-практичної конференції. Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки. 1–3 листопада. – Кропивницький: ЦНТУ, 2017. – С. 17–19.
13. Самойчук К.О.Методика розрахунку потужності пульсаційного гомогенізатора молока/ К.О. Самойчук, Н.П. Паляничка, В.О. Верхоланцева, Л.В. Левченко // Міжнародна науково-практична конференція «Сучасні методики, інновації та досвід практичного застосування у сфері технічних наук» (International research and practice conference “Modern methods, innovations and experience of practical application in the field of technical sciences: Conference proceedings”) Lublin, Polska 27–28 grudzień, 2017 м. Люблін, Республіка Польща 27–28 грудня 2017 р. – Radom: Izdevnieciba “Baltija Publishing” – 2017 – С. 176–179.
14. Дейниченко Г.В. Аналіз конструкцій гомогенізаторів молочної промисловості / Г.В. Дейниченко/ К.О. Самойчук, А.О. Івженко, Л.В. Левченко// Праці ТДАТУ.: Мелітополь – 2016. – Вип.16, Т.1. – С. 9-15.
15. Самойчук К.О. Аналітичні дослідження умов диспергування жирової фази молока в пульсаційному гомогенізаторі/ К.О. Самойчук, Л.В. Левченко// Вісник Дніпропетровського державного аграрно-економічного університету: Дніпропетровськ – 2016. – №1 (39). – С. 64–67. (AGRICOLA (США), РІНЦ)
16. Дейниченко Г.В. Аналітичні дослідження енерговитрат пульсаційного гомогенізатора молока/Г.В. Дейниченко, К.О. Самойчук, Л.В. Левченко// Прогресивні техніка та технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі. Наукові праці ХДУХТ: Харків – 2016. – Вип.1 (23) С. 170-181. (Google Scholar)
17. Дейничнко Г.В. Вплив кратності обробки молочної емульсії в пульсаційному гомогенізаторі/Г.В. Дейниченко, К.О. Самойчук, Л.В. Левченко// Прогресивні техніка та технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі. Наукові праці ХДУХТ: Харків – 2016. – Вип.2 (24) С. 226–233. (Google Scholar)
18. Дейниченко Г.В. Аналітичне визначення дисперсності при обробці молока в пульсаційному гомогенізаторі/Г.В. Дейниченко, К.О. Самойчук, Л.В. Левченко // Вісник харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. – Харків, ХНТУСГ ім. Петра Василенка. – 2016. – Вип. 179. – С. 32–39.
19. Аналітичні дослідження енергетичної ефективності використання пульсаційного гомогенізатора молока// Воробйова О.В. Левченко Л.В. Самойчук К.О. Матеріали ІV Міжнародної науково-практичної конференції “Перспективи розвитку сучасної науки” (м. Львів, 2-3 грудня 2016 року). – У 2-х частинах. – Херсон : Видавничий дім «Гельветика», 2016. – Ч. 1. –С. 80–83.
20. Пат. на корисну модель 129459. Україна, МПК: B01F 5/06 (2006.01), B01F 7/0.Пульсаційний гомогенізатор для рідких продуктів / В.М.Кюрчев, О.М.Бовкун, К.О.Самойчук, Л.В.Левченко, М.Р.Лебідь. ТДАТУ. – № u201806124, заяв. 01.06.2018, опубл. 25.10.2018, бюл. № 20/2018
21. Пат. 121278, Україна, МКИ5 B01F 5/06 (2006.01), B01F 7/00. Гомогенізатор для рідких продуктів/ Кюрчев В.М., Самойчук К.О., Марченко О.С., Левченко Л.В., заявник і патентовласник Таврійський державний агротехнологічний університет. – № u 201706676, заявл. 27.06.2017, опубл. 27.11.2017. Бюл. № 22.