Курсовая работа: Расчет параметров и разработка гомогенизатора молока
Принцип действия гомогенизаторов клапанного типа, заключается в следующем. В цилиндре гомогенизатора на молоко оказывается механическое воздействие при давлении 15...20 МПа [2]. В образующуюся между клапаном и седлом щель высотой от 0,05 до 2,5 мм проходит с большой скоростью жидкость и при этом гомогенизируется [1]. Это возможно при достижении в цилиндре рабочего давления. При проходе через узкую круговую щель между седлом и клапаном скорость молока возрастает от нулевой до величины, превышающей 100 м/с. Давление в потоке резко падает, и капля жира, попавшая в такой поток, вытягивается, а затем в результате действия сил поверхностного натяжения (рис. 2) дробится на мелкие капельки - частицы. [2]
Рисунок 2 – схема процесса дробления жирового шарика
По типу гомогенизирующей головки гомогенизаторы можно подразделить (рис. 3) на одно-, двух- и многоступенчатые. На практике применяют только одно- и двухступенчатые, так как многоступенчатые не оправдывают себя, поскольку приводят к громоздкости конструкции, неудобству в эксплуатации и незначительному улучшению эффекта гомогенизации по сравнению с двухступенчатыми [1].
Рисунок 3 - Схема гомогенизирующей головки:
а - одноступенчатой; б - двухступенчатой; 1 - кривошипно-шатунный механизм- 2 - плунжерный насос; 3-предохранительный клапан; 4, 12- гомогенизирующие клапаны первой и второй ступеней; 5 - пружина; 6-регулировочные винты; 7 - седло; 8 - манометр 9 - нагнетательная камера; 10, 11 — нагнетательный и всасывающий клапан.
При работе гомогенизатора на выходе из клапанной щели часто наблюдаются слипание раздробленных частичек и образование "гроздьев", снижающих эффективность гомогенизации. Во избежание этого применяют двухступенчатую гомогенизацию (рис. 1). На первой ступени создается давление, равное 75 % рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление. Для проведения гомогенизации температура молочного сырья должна быть 60...65°С. При более низкой температуре усиливается отстаивание жира, при более высокой могут осаждаться сывороточные белки.
Промышленность выпускает гомогенизаторы различной производительности (табл. 1).
Таблица 1 - Техническая характеристика гомогенизаторов для молока и жидких молочных продуктов
|
Показатель | К5-ОГА-1,2 | А1-ОГМ-2,5 | А1-ОГМ-5 |
|
Производительность, м3 /ч | 1,2 | 2,5 | 5 |
|
Рабочее давление, МПа | 20 | 20 | 20 |
|
Температура обрабатываемого продукта, °С | 45.. .85 | 45.. .85 | 45...В5 |
|
Число плунжеров | 3 | 3 | 3 |
|
Ход плунжеров, мм Частота вращения коленчатого вала, с-1 | 40 5,65 | 40 4,33 | 60 5,65 |
|
Число ступеней гомогенизатора | 2 | 2 | 2 |
|
Мощность электродвигателя, кВт | 16,7 | 18,5 | 37 |
|
Габаритные размеры, мм | 965×930×1400 | 1430×1110×1640 | 1480×1110×1640 |
|
Масса, кг | 850 | 1610 | 1710 |
В том случае, когда при гомогенизации необходимо исключить доступ микроорганизмов к обрабатываемому продукту, применяют специальные асептические гомогенизирующие головки. В таких головках в пространство, ограниченное двумя уплотнительными элементами, подается горячий пар под давлением 30...60 кПа. Эта высокотемпературная зона служит барьером, препятствующим попаданию бактерий в цилиндр гомогенизатора.
Гомогенизаторы - пластификаторы роторного типа применяют для изменения консистенции таких молочных продуктов, как плавленые сыры и сливочное масло. В обработанном с их помощью сливочном масле водная фаза диспергируется, в результате чего продукт лучше хранится.
Гомогенизаторы-пластификаторы по принципу действия и устройству отличаются от гомогенизаторов клапанного типа. Рабочим органом в них является ротор, который может иметь различное число лопастей — 12, 16 или 24.
Гомогенизатор - пластификатор (рис. 4) состоит из станины, корпуса со шнеками, приемного бункера и привода. Привод позволяет регулировать частоту вращения подающих шнеков (с помощью вариатора) в пределах 0,2...0,387 с-1 . Частота вращения ротора с лопастями не регулируется и составляет 11,86 с-1 .
Рисунок 4 - Гомогенизатор М6-ОГА для сливочного масла:
1 - колесо; 2 - станина; 3 - корпус; 4 - крепление насадки; 5 - насадка; 6 - замок; 7 - шнековая камера; 8 - бункер; 9 - пульт управления; 10 – шнеки.