Гомогенизаторы

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Казанский  национальный исследовательский технологический  университет»

(ФГБОУ ВПО КНИТУ)

 

Кафедра оборудования пищевых производств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по ТОО  на тему: «Гомогенизаторы».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                               Выполнил: студент

                                                                              гр. 6291-81

Галимзянова Алия.

Проверил: преподаватель

по ТОО

Дубкова Н. З.

 

 

 

Казань, 2012 г.

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………......3

Виды гомогенизаторов для диспергирования  молока……………………........4

О физической модели процесса гомогенизации……………………………......5

Гомогенизаторы:

Двухступенчатая гомогенизирующая головка………………………......6

Гомогенизатор А1-ОГМ……………………………………………….…7

Гомогенизатор К5-ОГА-10………………………………………….…....8

Гомогенизатор А1-ОГ2-С………………………………………………...9

Гомогенизаторы-пластификаторы…………………………………………….10

Формулы для расчета основных параметров гомогенизатора……….……....12

Заключение……………………………………………………………………...15

Список использованной литературы………………………………………….16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Кисломолочные продукты играют важную роль в питании людей, особенно детей, лиц пожилого возраста и больных. Диетические свойства кисломолочных  продуктов заключаются, прежде всего, в том, что они улучшают обмен  веществ, стимулируют выделение  желудочного сока и возбуждают аппетит. Наличие в их составе микроорганизмов, способных приживаться в кишечнике  и подавлять гнилостную микрофлору, приводит к торможению гнилостных процессов  и прекращению образования ядовитых продуктов распада белка, поступающих  в кровь человека.

Немаловажной стадией при выработке  кисломолочных продуктов является механическое воздействие на исходное сырье, т.е. гомогенизация. Она не только предотвращает отстаивание жира, но и способствует получению качественных кисломолочных продуктов с улучшенными  консистенцией и вкусовыми свойствами, повышению его усвояемости организмом и более полному использованию  содержащихся в нем жира и витаминов.

Гомогенизаторы для жидких молочных продуктов предназначены для раздробления жира в молоке, смесях для мороженого и сливках. При этом жир не отстаивается, изменяются лишь некоторые физические свойства продуктов (повышается вязкость) и улучшается вкус продуктов.

В молочной промышленности для гомогенизации  жидких молочных продуктов применяются  гомогенизаторы почти исключительно  клапанного

типа. Основными узлами таких гомогенизаторов являются насос высокого давления и гомогенизирующая головка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виды гомогенизаторов для диспергирования молока

Гомогенизаторы клапанного типа. Продукт в кольцевой канал между седлом и клапаном подается под давлением, создаваемым многоплунжерным насосом. Дробление жировых шариков и увеличение их дисперсности происходит при истечении молока через канал со скоростью 200 м/с, при этом количество жировых шариков увеличивается в 200–500 раз, а их суммарная поверхность в 6-10 раз. Гомогенизаторы клапанного типа относятся к энергоемким и металлоемким: в зависимости от давления и производительности расход электроэнергии изменяется от 36 до 140 кВт/ч, общая масса гомогенизатора может находиться в пределах от 600 до 4000 кг. Клапанными двухступенчатыми гомогенизаторами в настоящее время оснащены все комбинаты, заводы и цеха, вырабатывающие сухие и жидкие продукты питания.

Центробежные гомогенизаторы по конструкции проще клапанных, менее металлоемки, в них нет быстроизнашивающихся деталей, но они дают недостаточно высокую степень гомогенизации.

Электрогидравлическая гомогенизация молока и влияние на молочные системы электрогидравлического удара исследовались в МАПБ (Московская академия прикладной биотехнологии). В основу этого способа гомогенизации положен электрогидравлический эффект, являющийся результатом возникновения в жидкости импульсных сверхвысоких давлений, вызывающих образование ударных волн. Достигнутый общий гомогенизирующий эффект весьма высок – раздробление жировых шариков в 7–8 раз. Кратковременный электрогидравлический эффект не влияет на технологические свойства молока, но очень длительное его воздействие изменяет вкус продукта.

Ультразвуковые гомогенизаторы – это электромеханические и гидродинамические устройства, создающие упругие звуковые и ультразвуковые колебания в гомогенизируемой смеси. Наиболее известный из них – так называемый гидродинамический свисток. Принцип действия его основан на прохождении потока жидкости через зону максимального воздействия ультразвукового поля, создаваемого самим же потоком. Поток дробится на струи, которые, многократно взаимно пересекаясь с большой скоростью, создают интенсивные вихри и акустические колебания высоких частот. При выходе из сопла закрученного потока возникают наиболее интенсивные вихри, создающие колебания, еще более усиливаемые установленной на выходе трубки – резонатора, образующей в потоке жидкости кавитационные полости.

 

 

 

 

 

 

О физической модели процесса гомогенизации

 

В связи  с возрастающей конкуренцией на рынке, качественные показатели молочных продуктов  стали важнейшим критерием в  борьбе за покупателя. К основным технологическим  операциям, повышающим качество и потребительские  свойства всех видов молочных продуктов, относится гомогенизация, в чем  наука пытается убедить производственников на протяжении последних 60 лет.

Одна  из первых физических моделей процесса гомогенизации ( рис.1) была предложена Николаем Васильевичем Барановским  в 1955 г. С тех пор эта модель стала хрестоматийной.В соответствии с теорией гомогенизации Н. В. Барановского жировая капля, попадая  в клапанную щель гомогенизатора, за счет большой скорости движения молока вытягивается, ее устойчивая шарообразная форма нарушается и она дробится на более мелкие жировые шарики.В  своей диссертационной работе Н. В. Барановский показал, что при  давлении около 180 атм достигаются  практически минимальный размер жирового шарика и дальнейшее повышение  давления существенного эффекта  гомогенизации не обеспечивает.По результатам  своей работы Н. В. Барановский сформулировал  основные положения теории гомогенизации:

- в гомогенизирующем  клапане средний градиент скоростей по сечению потока не влияет на степень дисперсности и не является определяющим ее фактором процесса;

- длина щели  не оказывает заметного влияния  на дисперсность гомогенизированного  молока;

- процесс  диспергирования происходит не  на всей длине щели;

- эффективность  гомогенизации определяется скоростью  потока, а местом, где происходит  решающая для эффективности стадия  гомогенизации, является вход  потока в клапанную щель;

- условия  гидромеханического давления на  поверхность жировой капли способствует  ее быстрому втягиванию и отрыву  частиц;

- в таком  случае ее результате действия  сил поверхностного натяжения. 

Из последних  двух положений следует, что именно давление и поверхностное натяжение  являются важнейшими факторами, определяющими эффективность процесса гомогенизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гомогенизаторы

 

Двухступенчатая гомогенизирующая головка.

Она состоит  из корпуса 3 и клапанного устройства, основными частями которого являются седло клапана 1 и клапан 2. Клапан связан со штоком, на выступ которого давит  пружина 6. Сила сжатия пружины регулируется путем перемещения накидной гайки 5 со штурвалом, которая вместе с  пружиной, штоком 7 и стаканом 8 образует нажимное устройство 4.

Жидкость, нагнетаемая насосом под тарелку  клапана, давит на тарелку и отодвигает клапан от седла, преодолевая сопротивление  пружины. В образующуюся между клапаном и седлом щель проходит с большой  скоростью жидкость и при этом гомогенизируется. На следующей ступени  процесс повторяется.

По типу гомогенизирующей головки гомогенизаторы можно подразделить 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.

Основными показателями работы гомогенизаторов  являются универсальная рабочая  и кавитационная характеристики. Универсальная характеристика гомогенизатора представляет зависимость между  его производительностью, затрачиваемой  мощностью и КПД. Она дает представление  об уровне совершенства конструкции  гомогенизатора и его техническом  состоянии. Снятие кавитационной характеристики требует установления мановакуумметра  на всасывающей стороне гомогенизатора. Она позволяет решить вопрос об улучшении  условий работы в конкретном случае.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гомогенизатор А1-ОГМ.

Предназначен  для получения тонкоизмельченного однородного продукта, состоит из электродвигателя 1, станины 2, кривошипно-шатунного  механизма 3 с системами смазки 7 и охлаждения, плунжерного блока 4 с гомогенизирующей 6 и манометрической 5 головками предохранительным клапаном.

Принцип работы гомогенизатора заключается  в нагнетании продукта через узкую  щель между седлом и клапаном гомогенизирующей головки.

Гомогенизатор представляет собой трехплунжерный насос. Каждый из трех плунжеров, совершая возвратно-поступательное движение, всасывает  жидкость из приемного канала, закрытого  всасывающим клапаном, и нагнетает  ее через нагнетательный клапан в  гомогенизирующую головку под давлением 20…25 МПа.

Гомогенизирующая  головка представляет собой стальной корпус, в котором находится цилиндрический центрируемый клапан. Под давлением  жидкости клапан поднимается, образуя  кольцевую щель, через которую  жидкость проходит с большой скоростью  и затем выводится через штуцер из гомогенизатора.

Внутри  станины шарнирно закреплена плита, положение которой регулируется винтами. На плите установлен электродвигатель 1, приводящий в движение кривошипно-шатунный механизм 3 через клиноременную передачу. В корпусе 2, представляющем собой  резервуар с наклонным дном, размещены  кривошипно-шатунный механизм 3, система  охлаждения и масляный сетчатый фильтр. Система охлаждения предназначена  для подвода холодной воды к плунжерам. Она включает в себя змеевик, уложенный  на дне корпуса 2, перфорированную  трубку над плунжерами и патрубки для подвода и отвода воды. Систем смазки служит для подачи масла к  шейкам коленчатого вала для уменьшения трения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гомогенизатор К5-ОГА-10.

Предназначен  для дробления и равномерного распределения жировых шариков  в молоке и жидких молочных продуктах, а также в смесях для мороженого.

Он представляет собой пятиплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующей головкой. Он состоит из станины 1 с приводом, кривошипно-шатунного механизма 5 с  системами смазки и охлаждения, плунжерного  блока 14 с гомогенизирующей 13 и манометрической 12 головками и предохранительным  клапаном. Внутри плунжерного блока 14 имеется плунтер 15, соединенный  с ползуном 11. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя 17 через ведущий 20 и ведомый 21 шкивы  и клиноременную передачу. Внутри станины 1 шарнирно закреплена плита 18, положение которой регулируется винтами 2. Станина установлена на шести варьируемых по высоте опорах 19.

Кривошипно-шатунный механизм 5 состоит из литого чугунного  корпуса, коленчатого вала 7, установленного на двух роликоподшипниках, шатунов 8 с  крышками 6 и вкладышами 9, ползунов 11, шарнирно соединенных с шатунами 8 при помощи пальцев 10, стаканов и  уплотнений.

В задней стенке корпуса смонтированы указатель  уровня масла 4 и сливная пробка 3. В корпусе, представляющем собой  резервуар с наклонным дном, размещены  кривошипно-шатунный механизм 5, система  охлаждения, масляный сетчатый фильтр и маслонасос 22.

Охлаждение  масла проводится водопроводной  водой посредством змеевика 16 охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса. А плунжеры охлаждаются водопроводной  водой, попадающей на них через отверстия  в трубе.

Регулированием  давления пружины на клапан достигается  оптимальный режим гомогенизации  для различных продуктов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гомогенизатор А1-ОГ2-С.

Предназначен  для механической обработки вязких молочных продуктов типа сливочных, плавленых и пластических сыров  для придания однородности продукту с целью улучшения его качества.Гомогенизатор  представляет собой горизонтально  расположенный трехплунжерный насос  высокого давления с гомогенизирующим устройством 8.

Привод  насоса осуществляется от электродвигателя 4 с помощью клиноременной передачи, ведомого 15 и ведущего 16 шкивов. Гомогенизатор  состоит из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма 1, привода, плунжерного блока 9, гомогенизирующего  устройства 8, предохранительного клапана 7, бункера, кожуха, станины 13.Кривошипно-шатунный механизм 1 включает литой чугунный корпус, коленчатый вал 14, установленный  на двух роликоподшипниках, шатуны 12 с  крышками 2 и вкладышами, ползуны 10, шарнирно соединенные с шатунами 12 пальцами 11, стаканы и уплотнение.Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя 4, который установлен на качающейся подмоторной плите 3, укрепленной  на корпусе кривошипно-шатунного  механизма 1. Натяжение клиновых ремней обеспечивается с помощью натяжных винтов 5.