Установка смешения порошка с жидкостью
при производстве яичных продуктов

1. Назначение установки

Установка смешения предназначена для контролируемого введения сухих порошкообразных компонентов, в частности соли и сахара, в поток жидкого яичного желтка с последующим интенсивным перемешиванием и диспергированием полученной смеси.
Подобная технология применяется при производстве различных жидких яичных продуктов, когда необходимо обеспечить заданное содержание сухих компонентов и получить однородный продукт с равномерным распределением соли и сахара по всему объёму жидкого желтка. В промышленной переработке яиц добавление сахара и соли к жидкому желтку является распространённой технологической операцией, в том числе перед последующими стадиями обработки, хранения, фасования или сушки.
Установка может использоваться на предприятиях по переработке яиц для производства широкого спектра жидких и последующих переработанных яичных продуктов, в рецептуру которых входят жидкий желток, соль и/или сахар.

В частности, подобная технология может применяться при производстве:
• майонеза и майонезных соусов — для подготовки солёного яичного желтка перед его дальнейшим смешением с растительным маслом, водой и другими компонентами;
• эмульсионных соусов на основе яичного желтка — включая продукты типа голландского соуса и другие специализированные соусы;
• кондитерских полуфабрикатов — сладких яичных смесей для производства кремов, бисквитов, начинок и других изделий;
• кремов, муссов и десертных смесей — где сахар вводится непосредственно в жидкий желток для получения однородного полуфабриката;
• смесей для мороженого и замороженных десертов — в рецептурах которых яичный желток используется совместно с сахаром;
• смесей для выпечки — стандартизированного жидкого желтка с сахаром, предназначенного для последующего использования в промышленном производстве;
• замороженных яичных полуфабрикатов — солёного или сладкого жидкого желтка, подготовленного к последующей заморозке;
• пастеризованных жидких яичных продуктов с заданным рецептурным составом — для поставки в качестве готового ингредиента на предприятия пищевой промышленности.
Таким образом, установка может рассматриваться не только как оборудование для смешения желтка с солью и сахаром, но и как узел подготовки стандартизированного жидкого яичного полуфабриката, который затем направляется на пастеризацию, охлаждение, фасование, замораживание или дальнейшую переработку.

2. Принцип работы

Исходным жидким продуктом является жидкий яичный желток, поступающий на установку от технологической ёмкости или другого участка производственной линии.
Жидкий желток подаётся в установку с помощью самовсасывающего насоса. На участке загрузки сухих компонентов предусмотрена загрузочная воронка, в которую оператор вручную засыпает необходимое количество порошкообразного сырья — соли и/или сахара.
Под воронкой расположена загрузочная труба с регулирующим клапаном. Загрузочная труба соединена с линией, в которой установлен насосный агрегат, через тройник.
При работе самовсасывающего насоса в трубопроводе создаётся поток жидкого желтка. В зоне тройника происходит захват сухого порошкообразного компонента из воронки в поток жидкого продукта. Количество поступающего порошка регулируется клапаном, установленным под воронкой.
После попадания в поток жидкого желтка смесь направляется к насосу-смесителю (диспергатору). В рабочей зоне диспергатора происходит интенсивное перемешивание жидкой и твёрдой фаз. За счёт высокой скорости движения продукта и механического воздействия рабочего органа диспергатора порошок разбивается, смачивается и равномерно распределяется в жидком желтке.
Схема такого процесса соответствует принципу работы промышленных powder-liquid mixers: порошок вводится непосредственно в жидкий поток, после чего смесь проходит через зону интенсивного сдвига и диспергирования.
В результате на выходе из установки формируется однородная смесь жидкого желтка с заданным количеством соли и/или сахара.

3. Конструкция установки

Установка выполнена на стационарной металлической раме, которая объединяет основные элементы оборудования в единый технологический узел.

Конструктивно установка включает следующие основные элементы:
1. рабочий стол для размещения сырья;
2. внутренние трубопроводы;
3. загрузочную воронку для сухих компонентов;
4. клапан с ручным приводом под воронкой;
5. датчик уровня сухих компонентов;
6. самовсасывающий насос;
7. насос-смеситель (диспергатор);
8. ручные клапаны на входе и выходе установки;
9. стационарную несущую раму.

3.1. Рабочий стол

Рабочий стол предназначен для размещения мешков, упаковок или других ёмкостей с сухими компонентами перед их загрузкой в воронку.
Расположение загрузочной зоны на рабочей высоте позволяет оператору выполнять загрузку соли и сахара без применения дополнительных подъёмных механизмов при работе с небольшими упаковками.

3.2. Загрузочная воронка

Загрузочная воронка предназначена для временного размещения сухого компонента перед его поступлением в поток жидкого желтка.
В зависимости от технологического режима в воронку может загружаться соль, сахар или предусмотренная технологической рецептурой смесь сухих компонентов.

3.3 Датчик уровня сухих компонентов

Для контроля наличия порошкообразного сырья в загрузочной воронке предусмотрен датчик уровня.
Датчик контролирует уровень сухого компонента и обеспечивает защиту процесса от работы при недостаточном количестве сырья.
При снижении уровня порошка ниже установленного допустимого значения формируется управляющий сигнал, после чего клапан под загрузочной воронкой автоматически закрывается.
Такое решение позволяет:
• исключить неконтролируемое поступление воздуха в продуктовый поток;
• предотвратить нарушение рецептуры из-за отсутствия сухого компонента;
• предупредить работу установки при недостаточном количестве порошка;
• обеспечить автоматическое прекращение подачи сухого сырья;
• повысить стабильность технологического процесса.

3.4 Самовсасывающий насос

Самовсасывающий насос является основным транспортирующим элементом установки.
Его назначение — обеспечить забор жидкого желтка из исходной ёмкости и создать необходимый поток продукта через узел ввода порошкообразных компонентов.
В рассматриваемой схеме насос выполняет две основные функции:
1. обеспечивает перемещение жидкого желтка по трубопроводу;
2. создаёт гидродинамические условия для вовлечения сухого компонента в поток.
Использование самовсасывающего насоса особенно удобно для систем, в которых необходимо обеспечить захват жидкого продукта и стабильную работу в зоне ввода порошка. В аналогичных промышленных системах самовсасывающий насос используется совместно с ограничивающим клапаном для создания условий, при которых порошок захватывается из воронки в поток жидкости.
При выборе насоса необходимо учитывать производительность установки, вязкость жидкого желтка, требуемое давление, температуру продукта и санитарные требования.
Поскольку насос контактирует с пищевым продуктом, его конструкция должна обеспечивать возможность эффективной очистки и исключать образование труднодоступных зон накопления продукта. Для пищевого оборудования рекомендуется применять материалы и конструктивные решения, соответствующие требованиям гигиеничного проектирования.

3.5 Насос-смеситель (диспергатор)

После участка ввода сухого компонента смесь поступает в насос-смеситель, выполняющий функцию интенсивного диспергирования.
Диспергатор является ключевым элементом установки, поскольку именно в нём происходит окончательное перемешивание жидкого желтка с солью и сахаром.
При прохождении смеси через рабочую зону диспергатора возникают интенсивные гидродинамические воздействия и сдвиговые нагрузки. Они способствуют:
• разрушению агломератов порошка;
• ускоренному смачиванию частиц;
• распределению сухого компонента по объёму жидкости;
• уменьшению неоднородности смеси;
• получению стабильного состава продукта.
Высокосдвиговые насосы и диспергаторы широко используются для введения порошков в жидкости именно благодаря способности быстро разрушать агломераты и формировать однородную смесь.
Для жидкого желтка особое значение имеет исключение чрезмерного нагрева продукта в результате работы диспергатора. Поэтому при определении режима работы необходимо контролировать температуру продукта на входе и выходе установки.

4. Последовательность технологического процесса

Работу установки можно представить в следующей последовательности:
1. Подготовка оборудования.
Перед началом работы проверяют состояние трубопроводов, насосов, клапанов, загрузочной воронки и датчика уровня.
2. Подача жидкого желтка.
Открывают входной клапан и запускают самовсасывающий насос. Жидкий желток начинает перемещаться по внутреннему трубопроводу.
3. Загрузка сухого компонента.
Оператор загружает соль или сахар в загрузочную воронку.
4. Ввод порошка.
При открытии клапана под воронкой сухой компонент поступает в загрузочную трубу и вовлекается в поток жидкого желтка.
5. Смешение и диспергирование.
Смесь поступает в насос-смеситель (диспергатор), где происходит интенсивное перемешивание и диспергирование порошка.
6. Вывод готовой смеси.
Полученный однородный продукт через выходной трубопровод направляется на следующий этап технологического процесса либо в промежуточную/накопительную ёмкость.
7. Контроль уровня.
По мере расходования порошка датчик уровня контролирует его наличие в воронке. При снижении уровня ниже установленного значения клапан автоматически закрывается.
8. Остановка.
После завершения подачи сухого компонента установка останавливается в соответствии с принятой технологической инструкцией, после чего выполняются операции по промывке и санитарной обработке.

5. Преимущества установки

Применение описанной установки позволяет получить ряд технологических преимуществ по сравнению с простым внесением порошка непосредственно в ёмкость с жидким желтком.
Стабильность рецептуры
Соль и сахар вводятся непосредственно в поток жидкого желтка с регулируемой подачей. Это позволяет поддерживать заданное соотношение компонентов и уменьшает риск пересола, недосола или недостаточного содержания сахара.

Более однородный продукт
Насос-смеситель (диспергатор) обеспечивает интенсивное перемешивание и равномерное распределение порошка в жидком желтке. Это особенно важно при производстве стандартизированных яичных полуфабрикатов.

Контролируемая подача
Подача соли и сахара осуществляется через регулируемый клапан, что позволяет адаптировать количество вводимого порошка к производительности жидкостного потока.

Интенсивное смешение

Использование диспергатора обеспечивает более эффективное распределение порошка в жидкости по сравнению с обычным перемешиванием в ёмкости.

Снижение риска комкования
Непосредственное введение порошка в интенсивно движущийся поток и последующее прохождение через диспергирующую зону способствует разрушению агломератов и улучшает качество смешения.

Компактность
Размещение насосов, трубопроводов, загрузочной зоны и элементов управления на общей раме позволяет получить компактный технологический модуль.

Безопасность процесса
Датчик уровня предотвращает работу системы при снижении количества порошка ниже допустимого уровня.

Удобство эксплуатации
Рабочий стол и загрузочная воронка позволяют оператору выполнять загрузку сухих компонентов непосредственно на месте установки.

Возможность интеграции в технологическую линию
Установка может быть включена в существующую линию производства жидких яичных продуктов между ёмкостью с жидким желтком и последующим технологическим оборудованием.