Пример: Применение высокосдвигового эмульгатора в производстве кунжутной пасты
В пищевой промышленности качество кунжутной пасты напрямую определяется тонкостью дисперсии частиц, однородностью смешивания материалов и стабильностью конечного продукта. Традиционные методы производства часто сталкиваются с такими проблемами, как неравномерный размер частиц, легкое расслоение при хранении, длительные производственные циклы и высокое энергопотребление. Данный пример посвящен тому, как высокосдвиговой эмульгатор оптимизировал процесс производства кунжутной пасты, решил существующие технические проблемы и улучшил общую эффективность производства и качество продукции.
1. Предыстория и производственные проблемы
Производственное предприятие специализируется на переработке паст на основе орехов, при этом кунжутная паста является одним из его основных продуктов. До внедрения нового оборудования предприятие полагалось на традиционное оборудование для смешивания и измельчения для производства кунжутной пасты. После длительной эксплуатации возникло несколько серьезных проблем, влияющих как на качество продукции, так и на эффективность производства.
Во-первых, тонкость частиц не соответствовала стабильным стандартам. Традиционное оборудование не могло полностью измельчить частицы кунжута, что приводило к зернистой текстуре конечного продукта. В некоторых партиях даже содержались видимые мелкие частицы, что влияло на вкусовые ощущения и рыночное признание. Во-вторых, эффект эмульгирования был неудовлетворительным. Из-за недостаточного смешивания масляной и водной фаз в кунжутной пасте продукт был склонен к расслоению после периода хранения, при этом масло отделялось от пасты и образовывало слой на поверхности, снижая стабильность продукта и срок годности.
В-третьих, производственный цикл был чрезмерно долгим. Традиционный процесс требовал многократного измельчения и смешивания для достижения желаемой текстуры, при этом каждая партия занимала около 4 часов. Эта низкая эффективность ограничивала возможности предприятия по удовлетворению рыночного спроса в пиковые сезоны. Кроме того, высокое энергопотребление и затраты на техническое обслуживание стали бременем. Традиционное оборудование требовало высокой мощности для работы, а частое изнашивание шлифовальных компонентов приводило к увеличению частоты и стоимости технического обслуживания.
Чтобы решить эти проблемы, предприятие искало техническое решение, которое могло бы улучшить тонкость частиц, повысить стабильность эмульгирования, сократить производственные циклы и снизить общие эксплуатационные расходы. После проведения технологических испытаний и оценки оборудования для производственной линии был выбран высокосдвиговой эмульгатор с индивидуальными параметрами.
2. Выбор оборудования и техническая адаптация
Учитывая характеристики кунжутной пасты — высокую вязкость (до 45 000 мПа·с), высокое содержание масла и необходимость тонкой дисперсии частиц — выбранный высокосдвиговой эмульгатор был адаптирован в соответствии с производственными требованиями. Основные конструктивные особенности оборудования следующие:
Эмульгатор использует двухступенчатую структуру ротор-статор с максимальной скоростью вращения 12 000 об/мин и линейной скоростью 42 м/с, что значительно выше, чем у традиционного смесительного оборудования. Эта структура создает сильное усилие сдвига, ударное усилие и центробежную силу в узком зазоре между ротором и статором, обеспечивая эффективное измельчение и диспергирование частиц кунжута. Зазор между ротором и статором можно плавно регулировать в диапазоне 0,1–0,5 мм, что позволяет точно контролировать размер частиц в соответствии с требованиями к продукту.
Что касается выбора материала, то все детали, контактирующие с продуктом, изготовлены из нержавеющей стали 316L, которая подвергается электролитической полировке для обеспечения гладкой поверхности с шероховатостью Ra ≤ 0,8 мкм. Эта конструкция не только соответствует санитарным нормам пищевых продуктов, но и предотвращает прилипание и остатки материала, снижая риск перекрестного загрязнения и облегчая очистку. Оборудование также оснащено системой контроля температуры с рубашкой, которая может регулировать температуру обработки в диапазоне 25–60℃, чтобы избежать денатурации питательных веществ в кунжуте и обеспечить стабильность цвета и вкуса продукта.
Чтобы адаптироваться к высокой вязкости кунжутной пасты, эмульгатор оснащен двигателем с регулировкой скорости преобразования частоты, который позволяет плавно регулировать скорость вращения в соответствии с состоянием материала на разных этапах производства. Модульная конструкция позволяет быстро заменять изнашивающиеся детали, сокращая время и затраты на техническое обслуживание. Кроме того, оборудование интегрирует вакуумную систему со степенью вакуума до -0,095 МПа, которая эффективно удаляет пузырьки воздуха, образующиеся в процессе смешивания, что еще больше повышает однородность и стабильность кунжутной пасты.
3. Процесс внедрения и оптимизация процесса
Перед началом формального производства техническая группа провела мелкосерийные пилотные испытания для оптимизации технологических параметров эмульгатора. Испытания были сосредоточены на регулировке скорости вращения, времени обработки, температуры и зазора между ротором и статором для определения оптимальной комбинации параметров для производства кунжутной пасты.
На начальном этапе испытаний команда обнаружила, что скорость вращения 8000 об/мин, время обработки 15 минут, температура 45℃ и зазор между ротором и статором 0,2 мм обеспечивают наилучшие результаты. При этих параметрах частицы кунжута полностью измельчались, а масляная и водная фазы полностью сливались. На основе результатов пилотных испытаний производственная линия была скорректирована и модернизирована для интеграции эмульгатора в существующий технологический процесс.
Оптимизированный производственный процесс выглядит следующим образом: после обжарки и охлаждения семена кунжута сначала измельчаются в грубый порошок с помощью измельчителя, затем переносятся в высокосдвиговой эмульгатор. Эмульгатор работает в соответствии с заданными параметрами, и материал многократно циркулирует через зону ротор-статор для достижения полной дисперсии и эмульгирования. В процессе система контроля температуры поддерживает стабильный уровень температуры материала, а вакуумная система удаляет пузырьки воздуха в режиме реального времени. После эмульгирования кунжутная паста напрямую выгружается на следующий этап для дегазации и наполнения.
По сравнению с традиционным процессом оптимизированный процесс сокращает количество технологических операций за счет интеграции функций измельчения и эмульгирования. Техническая группа также отрегулировала скорость подачи, чтобы она соответствовала производительности эмульгатора, обеспечивая непрерывное и стабильное производство без накопления материала.
4. Результаты применения и улучшения производительности
После ввода высокосдвигового эмульгатора в формальную эксплуатацию производственная линия достигла значительных улучшений в качестве продукции, эффективности производства и эксплуатационных расходах. Конкретные результаты отражены в следующих аспектах:
Что касается качества продукции, то тонкость частиц кунжутной пасты значительно улучшилась. Средний размер частиц уменьшился с 50 мкм до менее 2 мкм, а значение CV распределения частиц контролировалось в пределах 5%, что привело к гладкому и деликатному вкусу без зернистости. Стабильность эмульгирования значительно повысилась — после 6 месяцев герметичного хранения при комнатной температуре не наблюдалось расслоения или отделения масла, а продукт сохранял стабильную текстуру и вкус. Удаление пузырьков воздуха также улучшило внешний вид кунжутной пасты, сделав ее более однородной по цвету и блеску.
Что касается эффективности производства, то производственный цикл на партию сократился с 4 часов до 45 минут, что составляет снижение на 81,25%. Высокая пропускная способность эмульгатора позволила предприятию увеличить ежедневный выпуск с 8 тонн до 25 тонн, эффективно удовлетворяя возросший рыночный спрос в пиковые периоды. Автоматизированная система управления оборудованием сократила ручное вмешательство, минимизируя человеческие ошибки и повышая стабильность производства. Оператору нужно только установить параметры и контролировать процесс работы, снижая трудоемкость.
Что касается эксплуатационных расходов, то энергопотребление на тонну продукции снизилось на 32% по сравнению с традиционным процессом. Высокая эффективность эмульгатора сократила время работы оборудования, в то время как двигатель с преобразованием частоты регулировал энергопотребление в соответствии с потребностями производства. Затраты на техническое обслуживание также снизились на 40% — износостойкий ротор-статор и модульная конструкция продлили срок службы основных компонентов, а легко очищаемая конструкция сократила время и затраты на очистку и техническое обслуживание оборудования.
Кроме того, соответствие оборудования санитарным нормам пищевых продуктов (руководство EHEDG и сертификация 3A) гарантировало, что производственный процесс соответствует соответствующим нормативным требованиям, снижая риск проверок качества и отзыва продукции. Стабильное качество продукции также повысило удовлетворенность клиентов, что привело к заметному сокращению отзывов, связанных с проблемами текстуры и расслоения.
5. Резюме и опыт
Применение высокосдвигового эмульгатора в производстве кунжутной пасты успешно решило технические проблемы, с которыми столкнулся традиционный процесс, достигнув беспроигрышной ситуации в улучшении качества продукции и повышении эффективности производства. Ключом к этому успеху является точное соответствие технических характеристик оборудования и производственных требований к кунжутной пасте — высокая сила сдвига, регулируемые параметры и вакуумная функция эмульгатора эффективно решили проблемы неравномерного размера частиц, плохой стабильности и низкой эффективности.
Для пищевых предприятий, занимающихся производством пастообразных продуктов с высокой вязкостью, выбор оборудования, соответствующего характеристикам материала, и проведение достаточных пилотных испытаний являются решающими шагами в оптимизации процесса. Модульная и интеллектуальная конструкция эмульгатора также обеспечивает гибкость для будущих корректировок производства, позволяя предприятию адаптироваться к изменениям в спецификациях продукции и рыночном спросе путем регулировки параметров или замены компонентов.
В условиях растущего потребительского спроса на качество продукции и роста производственных затрат применение эффективного и стабильного эмульгирующего оборудования стало важным способом повышения конкурентоспособности пищевых предприятий. Этот пример служит практическим ориентиром для оптимизации процессов производства кунжутной пасты и аналогичных паст на основе орехов, демонстрируя значительную ценность передового технологического оборудования в содействии модернизации промышленности.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!