जाम ट्यूबलर स्टेरिलाइजर की नसबंदी तीव्रता और दबाव गिरावट के गणना मॉडल पर अनुप्रयोग अनुसंधान

उपभोक्ताओं की तेजी से बढ़ती लहर में उपभोक्ताओं की व्यक्तिगत और विभेदित डेयरी उत्पादों की मांग लगातार बढ़ रही है।किण्वित डेयरी उत्पादों में प्यूरी और दानेदार जाम जोड़ना ताकि उन्हें अच्छा खाने और चबाने की सीधी भावना प्राप्त हो सके, धीरे-धीरे उपभोक्ताओं द्वारा पसंद किया और मान्यता प्राप्त हो रही है, तरल खाद्य पदार्थों के विकास के लिए एक नई प्रेरक शक्ति और दिशा बन रही है।किण्वित डेयरी उत्पादों में जाम कच्चे माल का जोड़ मुख्य रूप से बाँझ डबल लाइन विधि के माध्यम से प्राप्त किया जाता हैस्वतंत्र ट्यूब नसबंदी यंत्रों का उपयोग आधार सामग्री और जाम कच्चे माल को अलग से संसाधित करने के लिए किया जाता है।और फिर वे उत्पाद की इष्टतम नसबंदी दक्षता सुनिश्चित करने के लिए ऑनलाइन निर्जंतुकीकृत मिश्रित कर रहे हैंजाम कच्चे माल गैर न्यूटनियन तरल पदार्थों से संबंधित हैं, और अल्ट्रा-उच्च तापमान उपचार के दौरान पाइपलाइन में दबाव में गिरावट मुख्य रूप से पाइपलाइन घर्षण दबाव में गिरावट का योग है,वेग दबाव में गिरावट, और स्थैतिक दबाव में गिरावट। सामग्री की चिपचिपाहट, नसबंदी प्रवाह दर, पाइप व्यास, कोहनी, और अन्य कारकों का इसके सिस्टम दबाव पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।विभिन्न प्रकार के जाम के बीच चिपचिपापन में महत्वपूर्ण अंतर के कारण, उत्पाद डिजाइन और औद्योगिक परिवर्तन की प्रक्रिया में,उच्च चिपचिपाहट जाम का चयन प्रणाली के दबाव में वृद्धि और फ़ीड पंप की अपर्याप्त शक्ति के कारण नसबंदी मशीन के टूटने का कारण बनता है, जबकि कम चिपचिपाहट वाले जाम का चयन करना उत्पादन प्रक्रिया में कणों की एकरूपता सुनिश्चित करना मुश्किल है।नसबंदी मशीन प्रणाली के दबाव में गिरावट और जाम सामग्री की चिपचिपाहट के बीच मिलान उत्पाद लॉन्च और बाद की उत्पादन लागत को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक बन गया है.

आधुनिक नसबंदी मशीनों को न केवल एक ही प्रकार की सामग्री के नसबंदी के लिए डिज़ाइन किया गया है, बल्कि अक्सर कई उपयोग होते हैं,जिसका अर्थ है कि एक ही नसबंदी मशीन पर कई उत्पादों को नसबंदी की जा सकती हैइसके लिए नसबंदी मशीनों के डिजाइन में अधिक जटिल नसबंदी प्रक्रिया की आवश्यकता होती है।विभिन्न स्वादों के लिए विभिन्न उपभोक्ताओं की जरूरतों को पूरा करने के लिए कई उत्पादन किस्मों को ध्यान में रखते हुएइसलिए, नए उत्पादों को लॉन्च करने की प्रक्रिया में, विभिन्न चिपचिपाहट वाले जाम की उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए ट्यूबलर नसबंदी को अक्सर संशोधित करना आवश्यक होता है।ट्यूब नसबंदी के अंदर उच्च चिपचिपाहट दही की पारगम्यता को पूरा करने के लिए, दबाव में गिरावट की गणना के सूत्र के अनुसार, यह पाइपलाइन की लंबाई को कम करके या उत्पादन प्रवाह दर को कम करके प्राप्त किया जा सकता है।नसबंदी मशीन पाइपलाइन और प्रवाह दर के समायोजन नसबंदी मशीन के अंदर हीटिंग तापमान और हीटिंग समय को प्रभावित करेगा, जिससे जाम में माइक्रोबियल निष्क्रियता प्रभाव को प्रभावित करता है। इसलिए, जाम ट्यूब नसबंदी की नवीनीकरण प्रक्रिया के दौरानजाम हीटिंग की स्थिति का मूल्यांकन उत्पाद की सुरक्षा सुनिश्चित करने और सूक्ष्मजीवों के कारण होने वाले गुणवत्ता जोखिमों को कम करने पर आधारित है.
इस अध्ययन में ट्यूब स्टेरलाइजर की संरचना और बुनियादी भौतिकी सूत्रों के आधार पर जाम ट्यूब स्टेरलाइजर प्रणाली के लिए दबाव गिरावट और नसबंदी तीव्रता गणना मॉडल का निर्माण किया गया है।9 विभिन्न प्रकार के जाम की गतिशील चिपचिपाहट का पता लगाकर, सैद्धांतिक नसबंदी तीव्रता और दबाव की गिरावट का आकलन मॉडल का उपयोग करके किया गया था।ट्यूब नसबंदी में जाम की वास्तविक ऑपरेटिंग दबाव गिरावट और नसबंदी ताकत का मूल्यांकन, और ट्यूब नसबंदी के उपयुक्तता मूल्यांकन और संशोधन को पूरा करें।यह अध्ययन जाम और ट्यूब नसबंदी के मिलान मूल्यांकन के लिए सैद्धांतिक आधार और वैज्ञानिक आधार रखता है.
उपकरण और उपकरण
जाम नसबंदी मशीन
विधि
मॉडल निर्माण के लिए तैयारी
विभिन्न चिपचिपाहट के साथ जाम का चयन करें और नसबंदी के लिए एक यूएचटी नसबंदी का उपयोग करें।और मॉडल निर्माण के लिए नसबंदी की प्रक्रिया के दौरान नसबंदी का हीटिंग समय.
जाम की गतिशील चिपचिपाहट का निर्धारण
घुमावदार रियोमीटर घुमावदार टोक़ और गति को मापकर जाम की चिपचिपाहट को मापता है। जाम की चिपचिपाहट पर कतरनी दर, तापमान और दबाव जैसे कारकों के प्रभाव के कारण,जाम की गतिशील चिपचिपाहट को मापना और विश्लेषण के लिए एक उपयुक्त चिपचिपाहट प्रतिगमन मॉडल का चयन करना आवश्यक है- ठंडा जाम को कमरे के तापमान तक ठंडा करने के बाद, CC27 मापने के उपकरण का चयन करें और 79312 चार ब्लेड एंटी-सेटिंग पैडल रोटर का उपयोग करें।जो कण पदार्थ (> 0) युक्त तलछट होने की प्रवृत्ति वाले नमूनों को मापने के लिए उपयुक्त है.1 मिमी) समान रूप से एक जाम नमूना ले लो, इसे एक माप उपकरण माप कप में स्थानांतरित करें, और इसे आंतरिक स्केल लाइन में जोड़ें। 1 मिनट के लिए पूर्व कतरनी सेट करें, कतरनी दर को 100s-1 पर सेट करें,और हर 15 सेकंड में डेटा पढ़ें, कुल 60 डेटा बिंदुओं के साथ, 15 °C से 90 °C तक गर्म करने की प्रक्रिया के दौरान जाम की गतिशील चिपचिपापन वक्र को मापें।
जाम नसबंदी प्रणाली के दबाव में गिरावट की गणना
नसबंदी मशीन पाइपलाइन से गुजरने के बाद जाम के सिस्टम दबाव में गिरावट तीन भागों में शामिल है, अर्थात् स्थिर दबाव में गिरावट Δ Pa,गति दबाव में गिरावट Δ PN और घर्षण दबाव में गिरावट Δ Pfकुल दबाव में गिरावट Δ P= Δ Pa+ Δ PN+ Δ पीएफ के विभिन्न दबाव में गिरावट के लिए गणना की विधि इस प्रकार हैः
समीकरण में:
Z1- पाइपलाइन की शुरुआत की ऊंचाई, m;
Z2- टर्मिनल ऊंचाई, m;
U1- शुरू में जाम प्रवाह की गति, m/s;
U2- टर्मिनल जाम प्रवाह दर, m/s;
U - पाइपलाइन में जाम की औसत प्रवाह गति, m/s;
जाम का घनत्व, किलोग्राम/मी3;
λ ′ घर्षण गुणांक;
L - पाइपलाइन की लंबाई, m;
D - बाहरी पाइपलाइन का आंतरिक व्यास, m;
K - पाइप फिटिंग, वाल्व आदि का प्रतिरोध गुणांक
जाम ट्यूब नसबंदी मशीनों के सामान्य पाइपलाइन सामानों के लिए प्रतिरोध गुणांक का मूल्य
जाम की नसबंदी तीव्रता की गणना
नसबंदी की प्रक्रिया के दौरान, जाम सामग्री को लगातार संसाधित किया जाता है, और जाम तीन मुख्य प्रक्रियाओं से गुजरता हैः पाइपलाइन में हीटिंग, निरंतर तापमान और ठंडा।डेटा विश्लेषण और विज़ुअलाइज़ेशन
जाम नसबंदी के दबाव में गिरावट और नसबंदी तीव्रता के लिए गणना मॉडल को आर भाषा (संस्करण 4) का उपयोग करके संकलित किया गया था।2.0), और डेटा विज़ुअलाइज़ेशन R भाषा Tidyverse पैकेज का उपयोग करके निष्पादित किया गया।
परिणाम और चर्चा
जाम ट्यूब नसबंदी के लिए दबाव गिरावट गणना मॉडल की स्थापना
मौजूदा नसबंदी मशीनों में उच्च चिपचिपाहट वाले जाम के दबाव में गिरावट के मूल्य का मूल्यांकन करने के लिए, इस अध्ययन में जाम ट्यूब नसबंदी मशीनों के लिए दबाव में गिरावट की गणना मॉडल का निर्माण किया गया।मॉडल के निर्माण में प्रयुक्त नसबंदी मशीन की बुनियादी पाइपलाइन जानकारी तालिका 2 में दिखाई गई है।शुद्ध दूध अल्ट्रा-उच्च तापमान नसबंदी मशीन की तुलना में, इस नसबंदी मशीन की संरचना अपेक्षाकृत सरल है, जिसमें कुल 5 पाइपलाइन हैं,जो जाम कच्चे माल की नसबंदी 8 °C इनलेट से 115 °C तक प्राप्त कर सकता हैइसके अलावा, शुद्ध दूध निष्फल करने वाली मशीनों से अंतर यह है कि सभी पाइपलाइन संरचनाएं आस्तीन हैं, अर्थात,बाहरी पाइप के अंदर केवल एक आंतरिक पाइप हैयह संरचना मुख्य रूप से नसबंदी मशीन के अंदर दानेदार जाम की पारगम्यता को पूरा करने के लिए है।
जाम के लिए उच्च तापमान ट्यूबलर नसबंदी मशीन की बुनियादी जानकारी
इस अध्ययन में आम के ओट जाम का उपयोग दबाव में गिरावट की गणना मॉडल बनाने के लिए किया गया। सबसे पहले आम के ओट जाम की गतिशील चिपचिपाहट का परीक्षण किया गया। 15 डिग्री सेल्सियस पर आम के ओट जाम की चिपचिपाहट 8000mPa · s है।जब जाम का तापमान 90 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, चिपचिपाहट लगभग 3000m Pa · s तक कम हो जाती है, जो कि आम की जाम की चिपचिपाहट पर तापमान के महत्वपूर्ण प्रभाव का संकेत देती है।नसबंदी के प्रत्येक पाइपलाइन खंड के दबाव में गिरावट की गणना की गई और दबाव में गिरावट की वृद्धि का एक योजनाबद्ध आरेख तैयार किया गयाआम के ओट जाम के लिए ट्यूबलर स्टेरलाइज़र के अंदर कुल दबाव में गिरावट 58 बार थी। मॉडल की गणना के परिणामों की सटीकता की पुष्टि करने के लिए,इस अध्ययन में आम के ओट जाम पर उत्पादन लाइन परीक्षण किए गए।, और नसबंदी मशीन पाइपलाइन के अंदर पीटी10 और पीटी31 प्रेशर गेज का कुल दबाव 59 बार तक पहुंच गया।सैद्धांतिक गणना दबाव और वास्तविक संचालन प्रक्रिया दबाव क्रमशः 58 बार और 59 बार हैसंक्षेप में, इस अध्ययन में निर्मित दबाव गिरावट गणना मॉडल ट्यूबलर नसबंदी के अंदर जाम के दबाव में गिरावट की सटीक भविष्यवाणी कर सकता है।
जाम ट्यूब नसबंदी के लिए दबाव गिरावट मॉडल का निर्माण और सत्यापन
a. आम के ओट जाम की गतिशील चिपचिपाहट वक्र; b. आम के ओट का जाम ट्यूब नसबंदी में वास्तविक संचालन और सिद्धांत; c. दबाव में गिरावट की गणना; d.सैद्धांतिक और वास्तविक दबाव गिरावट की तुलना
जाम ट्यूब नसबंदी यंत्रों के लिए नसबंदी तीव्रता की गणना मॉडल की स्थापना
फल कच्चे माल के प्रसंस्करण के लिए प्रयुक्त जाम की उत्पादन तकनीक एक महत्वपूर्ण नियंत्रण बिंदु हो सकती है जो अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करती है।खाद्य सुरक्षा की अवधारणा यह है कि यदि उपयुक्त उद्देश्यों के अनुसार तैयार और/या खपत की जाती हैट्यूबलर हीट एक्सचेंजर्स की कीमत प्लेट हीट एक्सचेंजर्स की तुलना में कम होती है, लेकिन पूर्व में पाइप की लंबाई के प्रति यूनिट हीट एक्सचेंजर्स का सतह क्षेत्रफल कम होता है।अतः, ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स की लंबाई हीट ट्रांसफर सुनिश्चित करने के लिए एक आवश्यक शर्त है।गर्मी उपचार प्रक्रिया की गणना एक विशिष्ट समय और तापमान सीमा के भीतर सूक्ष्मजीवों की निष्क्रियता पर निर्भर करती हैनिरंतर तापमान पर सूक्ष्मजीवों की आबादी को 10 गुना कम करने के लिए आवश्यक समय को प्रक्रिया का डी मान कहा जाता है।जो सूक्ष्मजीव कोशिकाओं या बीजाणुओं के ताप प्रतिरोध का मात्रात्मक संकेतक प्रदान करता हैखाद्य कच्चे माल की नसबंदी शक्ति को संदर्भ तापमान पर डी मूल्य के गुणक के आधार पर मात्रात्मक रूप से निर्धारित करने की प्रक्रिया, जिसे संदर्भ परिस्थितियों में एफ मूल्य के रूप में भी जाना जाता है।हम जाम ट्यूब नसबंदी के गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र की गणना कीजेम के प्रसंस्करण के दौरान नसबंदी मशीन की सूक्ष्मजीव सुरक्षा का मूल्यांकन करने के लिए,इस अध्ययन में जाम ट्यूब नसबंदी मशीन की नसबंदी तीव्रता की गणना करने के लिए पहले निर्मित नसबंदी तीव्रता गणना मॉडल का उपयोग किया गयाजब नसबंदी तापमान 107 °C है, संदर्भ तापमान 90 °C है, नसबंदी मशीन प्रवाह दर 2 घन मीटर प्रति घंटे है,और कुल नसबंदी तीव्रता 170 मिनट है.

जाम की गतिशील चिपचिपाहट और सैद्धांतिक दबाव गिरावट का मूल्यांकन
किसी मॉडल के सत्यापन को आमतौर पर यह निर्धारित करने की प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया जाता है कि मॉडल इसके इच्छित उपयोग के दृष्टिकोण से वास्तविक डेटा का सटीक प्रतिनिधित्व है।दबाव में गिरावट और नसबंदी की ताकत के लिए सैद्धांतिक गणना मॉडल की सटीकता का मूल्यांकन करने के लिएइस अध्ययन में कमरे के तापमान पर नौ प्रकार के तरल डेयरी उत्पादों में जोड़े जाने वाले जाम की चिपचिपाहट का परीक्षण किया गया। इन जामों को उनकी विशेषताओं के आधार पर मोटे तौर पर दो समूहों में विभाजित किया जा सकता हैःकण युक्त/कण रहित (या उच्च चिपचिपाहट/कम चिपचिपाहट)9 प्रकार के जाम के लिए चिपचिपाहट और तापमान के बीच सहसंबंध गुणांक सीमा -0.75~-1 है, जो दर्शाता है कि तापमान का जाम की चिपचिपाहट पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।जाम युक्त कणों के गतिशील चिपचिपापन वक्र की चिकनाई और सहसंबंध गुणांक अपेक्षाकृत कम हैंविस्कोसिटी परीक्षण प्रक्रिया के दौरान विस्कोमीटर फिटिंग में अनियमित कणों के असमान संपीड़न बल के कारण। उनमें से 7 # पैशन फ्रूट जैम की चिपचिपाहट सबसे कम है,एक चिपचिपाहट 20 °C पर 100m Pa · s से कम के साथ, और 4 # नमूना की उच्चतम चिपचिपाहट 20 °C पर 10000m Pa · s है।दो प्रकार के जाम के बीच चिपचिपापन का महत्वपूर्ण अंतर नसबंदी प्रक्रिया के दौरान दबाव में गिरावट के अंतर का कारण बन सकता हैयह देखा जा सकता है कि नसबंदी मशीन के भीतर एक ही समय प्रवाह प्रक्रिया के दौरान नौ प्रकार के जाम के लिए सैद्धांतिक दबाव गिरावट सीमा 8.0 बार से 83.0 बार है।चूंकि नसबंदी मशीन पाइपलाइन डिजाइन की अधिकतम दबाव सहन क्षमता 50bar से अधिक नहीं है, जाम की चिपचिपाहट को कम करना या जाम ट्यूब नसबंदी मशीन को संशोधित करना आवश्यक है।
जाम की गतिशील चिपचिपाहट और सैद्धांतिक दबाव गिरावट मूल्य
(क) 9 प्रकार के जाम की उपस्थिति; (ख) 9 प्रकार के जाम की गतिशील चिपचिपाहट; (ग) 9 प्रकार के जाम के लिए सैद्धांतिक संचालन दबाव में गिरावट
उच्च चिपचिपाहट जाम का परीक्षण उत्पादन और उपकरण परिवर्तन
इस अध्ययन में जाम ट्यूब नसबंदी प्रक्रिया के दौरान दबाव में गिरावट को कम करने के लिए जाम ट्यूब नसबंदी में संशोधन किया गया। इस अध्ययन में शामिल ट्यूबलर नसबंदी के लिए,स्थैतिक दबाव में गिरावट Δ Pa मुख्य रूप से नसबंदी मशीन के इनलेट और आउटलेट के बीच ऊंचाई अंतर से आता है, जो उपप्रवाह और डाउनस्ट्रीम उपकरणों की कनेक्टिविटी को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसमें परिवर्तन की व्यवहार्यता नहीं है।नसबंदी मशीन के इनपुट और आउटपुट पर लगातार प्रवाह दर के कारण, गति और दबाव में गिरावट।

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