Федеральне Агентство з Утворенню
Волгоградський Державний Технічний Університет
Кафедра ТПП
Курсова робота
з дисципліни В«Технологічне обладнанняВ»
тема:
В«Розрахунок та інженерний аналіз роботи гомогенізатора А1-ОГ2А -1,26 у виробництві кисломолочних продуктів В»
Волгоград, 2004
Зміст
Введення
1. Пристрій і робота гомогенізатора
2. Основні розрахунки
2.1 Теоретичні основи диспергування
2.2 Розрахунок гідродинамічних параметрів потоку рідини і технічних характеристик гомогенізатора
Висновок
Бібліографічний список
Введення
Кисломолочні продукти грають важливу роль в харчуванні людей, особливо дітей, осіб похилого віку та хворих. Дієтичні властивості кисломолочних продуктів полягають, перш за все, в тому, що вони покращують обмін речовин, стимулюють виділення шлункового соку і збуджують апетит. Наявність у їх складі мікроорганізмів, здатних приживатися в кишечнику і пригнічувати гнильну мікрофлору, призводить до гальмуванню гнильних процесів і припиненню освіти отруйних продуктів розпаду білка, що надходять у кров людини.
Немаловажною стадією при виробленні кисломолочних продуктів є механічний вплив на вихідна сировина, тобто гомогенізація. Вона не тільки запобігає відстоювання жиру, але і сприяє отриманню якісних кисломолочних продуктів з поліпшеними консистенцією і смаковими властивостями, підвищенню його засвоюваності організмом і більш повному використанню містяться в ньому жиру і вітамінів.
Диспергування молока проводять у клапанних і ротаційних гомогенизаторах, пристроях для ультразвукової і електрогідравлічної гомогенізації, швидкохідних механічних мішалках, гідродинамічних ультразвукових апаратах, кавітаційних і суперкавітірующіх динамічних змішувачах-емульсорах, відцентрових струменевих гомогенизаторах, але по ефективності впливу на молоко без значних небажаних змін його властивостей всі інші пристрої поступаються клапанним гомогенізатор високого тиску
Гомогенізатори клапанного типу . Продукт в кільцевий канал між сідлом і клапаном подається під тиском, створюваним многоплунжерним насосом. Дроблення жирових кульок і збільшення їх дисперсності відбувається при закінченні молока через канал зі швидкістю 200 м/с, при цьому кількість жирових кульок збільшується в 200-500 разів, а їх сумарна поверхню в 6-10 разів. Гомогенізатори клапанного типу відносяться до енергоємних і металомістких: в залежності від тиску і продуктивності витрата електроенергії змінюється від 36 до 140 кВт/год, загальна маса гомогенізатора може знаходитися в межах від 600 до 4000 кг. Клапанними двоступінчастими Гомогенізатори в даний час оснащені всі комбінати, заводи і цехи, що виробляють сухі і рідкі продукти харчування.
Відцентрові гомогенізатори по конструкції простіше клапанних, менш металомістких, в них немає швидкозношуваних деталей, але вони дають недостатньо високий ступінь гомогенізації.
Електрогідравлічна гомогенізація молока і вплив на молочні системи електрогідравлічного удару досліджувалися в МАПБ (Московська академія прикладної біотехнології). В основу цього способу гомогенізації покладено електрогідравлічний ефект, що є результатом виникнення в рідині імпульсних надвисоких тисків, що викликають освіту ударних хвиль.
Досягнутий загальний гомогенізований ефект вельми високий - роздроблення жирових кульок в 7-8 разів. Короткочасний електрогідравлічний ефект не впливає на технологічні властивості молока, але дуже тривале його вплив змінює смак продукту.
Ультразвукові гомогенізатори - це електромеханічні і гідродинамічні пристрої, що створюють пружні звукові і ультразвукові коливання в гомогенізований суміші. Найбільш відомий з них - Так званий гідродинамічний свисток. Принцип дії його заснований на проходженні потоку рідини через зону максимального впливу ультразвукового поля, створюваного самим же потоком. Потік дробиться на струмені, які, багаторазово взаємно перетинаючись з великою швидкістю, створюють інтенсивні вихори і акустичні коливання високих частот. При виході із сопла закрученого потоку виникають найбільш інтенсивні вихори, що створюють коливання, ще більше підсилюємо встановленої на виході трубки - резонатора, що утворює в потоці рідини кавітаційні порожнини.
Ультразвуковий метод емульгування вельми ефективний: повнота емульгування становить 95%. Метод забезпечує високу ступінь дисперсності (0,1-0,5 мкм) і стійкість емульсії при тривалому зберіганні. Металоємність і енергоємність ультразвукового гомогенізатора по порівнянні з гомогенізатора ОМ такої ж продуктивності, використовуваним в даний час у вітчизняній молочній промисловості, нижче в 5-7 разів.
Роботи по оптимізації режимів ультразвукової гомогенізації, вивченню механізму емульгування в ультразвуковому полі проводилися багатьма вченими в нашій країні і за кордоном, але в них не розкрито або недостатньо розкрито вплив ультразвукового опромінення на зміни фізико-хімічних властивостей молока та його компонентів. Відомо лише, що в молоці може з'явитися присмак топленого молока. Передбачається, що це результат взаємодії з жирами атомарного кисню, що виділився при розпаді. Значно зменшується в'язкість молока, що вказує на деструкцію молекул білка.
Як зазначалося вище, найбільше поширення отримали гомогенізатори клапанного типу. У зв'язку, з чим і розглянемо їх у даній роботі.
1. Пристрій і робота гомогенізатора клапанного типу
Машини цього типу володіють високою ефективністю дії. Наприклад, при гомогенізації незбираного молока середній розмір жирових кульок зменшується з 3,5-4 до 0,7-0,8 мкм.
Спочатку робочим органом гомогенізатора був пучок капілярних трубок, через які під тиском нагніталося молоко, нагріте до 50-60 В° С. Гомогенізатор цього типу був недосконалий і часто засмічувався, тому було запропоновано використання головки з пружинним клапаном. Гомогенізують головки піддавалися тим чи іншим малоістотні змінам, проте принцип пристрою їх зберігся дотепер без зміни.
Принцип дії гомогенізують головки (рис. 1) заснований на те, що гомогенізованих рідина нагнітається під великим тиском в канал і, піднімає притиснутий пружиною 2 і стрижнем 3 клапан 4 і з великою швидкістю рухається через вузьку щілину між клапаном і сідлом 5. Висота клапанної щілини при роботі гомогенізатора не перевищує 0,1 мм, а швидкість молока при русі його в щілини зазвичай досягає 150-200 м/сек. При цьому молоко піддається в зоні клапана сильному механічному впливу, яке і призводить до роздроблення жирових кульок, тобто до гомогенізації.
Форма робочої поверхні клапана зазвичай плоска, тарілчаста або конусна з невеликим кутом конусності. У гомогенізатора з плоскими клапанами з концентричними рифл (проточками) розташовуються такі ж рифл на поверхні сідла. Отже, форма проходу для молока в радіальному напрямку звивиста, що повинно сприяти кращій гомогенізації.
Крім того, в результаті патентного огляду можна відзначити, що сідло і клапан можуть бути виконані з можливістю обертання в протилежні сторони під дією рухається потоку продукту і встановлені в підшипниках, розташованих в нерухомому корпусі [3].
Рисунок 1 - гомогенізують головка: 1 - канал, 2 - пружина, 3 - стрижень; 4 - клапан; 5 - сідло; 6 - Регулювальний гвинт
Малюнок 2 - Схема клапанного гомогенізатора: 1 - насос; 2 - Кривошипно-шатунний механізм; 3 - всмоктуючий клапан; 4 - нагнітальний клапан; 5 - гомогенизирующая головка; 6 - сідло; 7 - Клапан; 8 - пружина; 9 - запобіжний клапан; 10 - манометр; 11 ...
