Сборник статей
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Машины для измельчения и перемешивания продуктов

Растительное сырье, что поступает на переработку, измельчают, кроме ягод, некоторых видов плодов, предназначенных для изготовления компотов, консервов из зеленого горошку, мелкоплодных томатов и др. Измельчают сырье перед прессованием с целью добывания сока, а также в случаях, когда форма и размеры измельченного продукта не обусловлены специальными инструкциями. В случаях, когда форма и размеры измельченного продукта обусловлены и нужно, чтобы внешняя поверхность была гладкой и блестящей, измельчения осуществляют резательными машинами, рабочим органом которых является чем. Для тонкого измельчения (приготовление пюре, соков) применяют гомогенизаторы.

Для перемешивания измельченного продукта с целью получения однородной смеси используют смесители. Различают машины для измельчения резанием, для тонкого измельчения, гомогенизаторы, устройства для перемешивания (мешалки).

1. Резательные устройства и машины

Резательные машины должны отвечать определенным требованиям, из которых наиболее важным является уменьшение отходов частиц, размеры которых значительно меньше частиц, на которые настроенный резательный инструмент машины. Эти частицы удаляются из общего потока нарезанного продукта, в результате чего ухудшаются экономические показатели производства.

Устройства для резания материалов классифицируют за:

Ø назначением — для резания хрупких, твердоподобных, упруго-вязко-пластичных и неоднородных материалов;

Ø принципом действия — периодической, непрерывной и комбинированной;

Ø видом резательного инструмента — пластинчатые, дисковые, струнные, гильотинные, роторные, ультразвуковые, лазерные (рис. 1);

Ø характером движения резательного инструмента — вращательным, возвратно-поступательным, плоскопараллельным, поворотным, вибрационным;

Ø характером движения материала во время резания и способом его закрепления.

Виды резательных инструментов

Рис. 1. Виды резательных инструментов:

а — ротор; б — гильотинный чем; в — дисковый нож; г — струна

Заданием резания является обработка материала путем разделения его на частицы заданной формы, размеров и качеств поверхности (рис. 2).

Разрушению предельного слоя продукта предшествует упругая и пластическая деформация, предопределенная действием на резательный инструмент силы.

Схема резания материала Основные формы ножей

Рис.2. Схема резания материала Основные формы ножей:

1 — материал для резания;

2 — резательный нож; 3 — зона пластической деформации; 4 — зона упругой деформации; 5 — предельная зона; 6 — линия разрушения. а — с прямым лезвием; б — с криволинейным лезвием; в — лезвие в форме диска

Материал разрушается тогда, когда напряжение равняется временному сопротивлению продукта.

Работа во время резания направлена на создание упругой и пластической деформации, а также на преодоление трения инструмента с материалом, который разрезается.

Некоторые способы резания. В резательных машинах используют ножи разных форм (рис. 2). Самый распространенный в консервном производстве дисковый нож. Набор таких ножей, насаженных на вал, который быстро вращается, используют для резания кабачков, баклажанов и других продуктов на куски, толщина которых зависит от расстояния между двумя смежными дисковыми ножами.

Механизм подачи и резания сырья разными ножами

Рис.4. Механизм подачи и резания сырья разными ножами

Во время резания происходит такое относительное перемещение ножа и продукта, когда они двигаются одновременно как перпендикулярно, так и параллельно лезвию.

Поступательное движение продукта 1 (рис. 4) к резательным ножам осуществляется конвейером 2, который имеет скребки 3. Конвейер, а, следовательно, и продукт двигаются со скоростью (перпендикулярно лезвиям) навстречу дисковому ножу 4, что вращается с угловой скоростью. Движение со скоростью вдоль лезвия и движение со скоростью перпендикулярно лезвию геометрически налагаются. Ленточный нож 5 обеспечивает непрерывное движение лезвия со скоростью перпендикулярно двигательные продукту со скоростью; при этом, как и в первом случае, происходит резания продукта.

В третьем случае резания обеспечивается возвратно-поступательным движением ножа 6 со средней скоростью. Самые распространенные резательные инструменты 4 и 6, которые действуют раздельно или в комбинациях, когда нарезанные кусочки должны иметь вид лапши (столбиков) или кубиков.

Дисковая резательная машина (рис.5) состоит из горизонтального диска, что вращается, с прорезами и размещенного над ним неподвижного барабана. В прорезах диска устанавливаются рамы с ножами. Диск вращается на вертикальном валу с частотой 70 хв-1. Средняя линейная скорость ножей около 8 м/с.

Барабан заполняют, например, свеклой. При вращении диска свекла, прижимаясь под действием силы груза к ножам, порезались на стружку, форма которой зависит от формы ножей.

Применяют также центробежное резания. При этом ноже закрепленные в прорезах стенок неподвижного вертикального цилиндра. Порезанный материал приводится в движение лопастями крылчатки, что вращается внутри цилиндра.

Схема дисковой резательной машиныСхема дисковой резательной машины1

Рис. 5. Схема дисковой резательной машины

1 — диск; 2 — неподвижный бара; 3 – тулуп; 4 – ножевые рамы.

Центробежная сила прижимает продукт к ножам, которые его режут.

Картофелетерку СТМ используют для измельчения клубней картофеля на кашку в производстве крахмала. Существуют марки ее СТМ-25, СТМ-60 и СТМ-100, которые отличаются производительностью.

Корпус картофелетерки сборный, состоит из шарнирно соединенных между собой чугунных деталей: плиты 1 и крышек 2, оси С и откидных болтов 4. На плите 1 закрепленные ґрати 5 и нижнее прижимное устройство, в состав которого входят накладка 6, вкладыш 7, опорная планка 8, винт 9, траверс 10 и штурвалы 11 и 12.

Рис.6. Картофелетерка СТМ:

а — общий вид; б— разрез

Картофелетерка СТМ

В крышке 2 есть окно для принятия картофеля, что поступает на терку, и фланец, к которому крепят загрузочный бункер. Верхнее прижимное устройство шарнирно крепится к крышке 2 и состоит из дверц 13, вкладыша 14, кронштейна 15 и подвески с грузом 16.

Барабан 17 картофелетерки, изготовленный постоянные марки 35Л, закреплен на валу 18, который вращается в двух шариковых или роликовых подшипниках, чугунные корпуса 19 которых прикрепленные к плите 1 болтом и фиксаторами.

Терочные пилочки 20 в ширину 18 мм, в которых не меньше 71 зуба на 10 см, и планки 21 своими концами вставленные в кольцевые пазы ребра - барабана 17 и расклиненные клиньями, образуют рабочую поверхность. Терочные пилочки 20 при наборе на барабан 17 должны выступать над планками 21 на одинаковую высоту в пределах 1,5 — 2 мм

Привод картофелетерки от индивидуальных электродвигателей осуществляется для машин марок СТМ-100 и СТМ-60 через центробежно-колодочные муфты и клиноременную передачу. Муфта или шкив могут быть установленные из любой стороны машины, поскольку вал 18 имеет две выступающих шейки, одна из которых закрывается тулупом.

Картофелетерку устанавливают на фундаменте с приямком для сбора кашки. Перед началом ее работы нужно проверить затягивание гаек крепежных болтов, состояние рабочих поверхностей барабана и прижимных устройств, отсутствие посторонних предметов и санитарное состояние.

Картофель начинают подавать в машину только после достижения барабаном рабочей скорости. Загружать машину картофелем след равномерно, поскольку даже незначительные колебания ухудшают качественные показатели работы.

Степень измельчения регулируют нижним прижимным устройством. При вращении штурвала 11 приобретают осевое перемещение винт 9, планка 8 и вкладыш 7. Зазор между пилочкой 20 барабана 17 и вкладышем 7 необходимый для нормальной работы машины и фиксируется поворотом штурвала 12.

Грати 5, цилиндровая поверхность которых размещена ниже пилочки 20 приблизительно на 2 мм, предназначенные для дополнительного измельчения больших кусочков картофеля.

Показатели работы картофелетерки СТМ поданы у табл. 1.

Таблица 1. Техническая характеристика разных марок картофелетерки СТМ

Показатели

СТМ-25

СТМ-60

СТМ-100

Производительность, т клубней на сутки

25

60

100

Частота вращения барабана, хв~!

2000

1460

1460

Колова скорость рабочей поверхности барабана, м3

50

50

50

Размеры барабана, мм:

диаметр терочной поверхности

470

650

650

ширина

150

200

240

Электродвигатель:

тип

АО 2-61-4

АО 2-71-4

АО 2-72-1

мощность

13

22

ЗО

частота вращения, хв~1

1500

1500

1500

Габариты установки, мм:

длина

880

11АЬ

1805

ширина

2200

1405

1400

высота

520

660

660

Масса, кг:

машины с электродвигателем

1310

1460

1743

частей, которые вращаются

270

418

483

машины без повода

565

Овощерезательная машина МШ-10 000 (рис.7) предназначена для шинкования капусты и резания корнеплодов (моркови, свеклы и др.). В корпусе шинкования 1 (рис. 7, бы) есть два раструба, который непрерывно уменьшается, размещенные по кругу и открытые снизу. Валы, вертикальный 2 и горизонтальный 3, содержатся в корпусе на подшипниках качения. Крышки подшипников 4 и 5 имеют уплотнения, которые предотвращают попадание масла в продукт. Диск 6 с закрепленными 11 серпообразными ножами 7 укрепленный на валу 2 под корпусом 1. Конические зубчатые колеса 8 и 9 размещены на валах 2 и 3.

Загрузочный бункер 10 прикреплен к корпусу 1, его можно легко и быстро снять. Корпус шинкования 1 прикреплен к раме 11 шарнирно валом 12 и двумя откидными болтами. Рама 11 сварной конструкции выполнена из стального углового проката. Для поднятия и опускания корпуса шинкования назначенный механизм, что состоит из червячной передачи, червяка 13, червячного сектора 14, вала 15, рычага 16 с рукояткою. Для удобства транспортировки машина имеет четыре колеса 17 с резиновыми бандажами и два самоустанавливающиеся колеса.

Ленточный конвейер размещен под резательным устройством и состоит из приводного 18 и натяжного 19 полых барабанов с цапфами. Оба барабана установленные на подшипниках качения. Корпуса подшипников 20 приводного вала 18 прикреплены к раме 11 неподвижно, а корпуса 21 натяжного барабана 1 9 передвижные и связанные с натяжными винтами 22. Передвижные корпуса подшипников содержатся в пазах сварных кронштейнов 23.

Барабаны охвачены прорезиненной лентой 24. Два боковых 25 и задний 26 щитки установлены над рабочим полотном конвейера для предотвращения разбрасывания измельченного продукта.

Привод машины осуществляется от индивидуального электродвигателя 27, установленного на плите 28, шарнирно скрепленной с Рамой 11. Положение плиты 28 для натяга плоского паса 29 регулируется гайками ЗО винта 31. Магнитный пускатель 32 защищенного типа с кнопками управления «пуск» и «стоп» 33 находится на раме.

Вращение от электродвигателя 27 плоским пасом 29 и шкивами 34 и 35 передается горизонтальному валу 3, коническим зубчатым колесам 8 и 9, вертикальному валу 2 и прикрепленному к нему диску 6 с серпообразными ножами 7. Приводной барабан 18 конвейера приобретает вращение от клиноременной передачи 36. Пасы и шкивы, которые вращаются, огражденные.

Перед началом работы машины нужно проверить наличие посторонних предметов в загрузочном бункере, раструбе, крепление всех ножей и диска, состояние рабочих лезвий ножей (они должны быть острыми), санитарное состояние машины.

Пуск машины осуществляют кнопкой «пуск». Предварительно подготовленные овощи подаются в раструбы. Диск, что вращается с ножами, заклинивает их между внутренними поверхностями стенок раструбов и диском. Ножи последовательно срезают нижний слой толщиной 4 мм, непрерывно продвигая овощи по ходу вращения диска. Срезанный продукт проходит сквозь щели в диске, падает на ленту конвейера и удаляется из машины.

При загрузке в машину сырья следует внимательно следить за тем, чтобы у нее не попадали посторонние предметы, которые могут повлечь поломку ножей и других деталей. Запрещается проталкивать овощи в раструб машины. После окончания работы полностью удаляют овощи и прокруткой рукоятки вручную подводят корпус, после чего осуществляют санитарную обработку.

Машина овощерезательная МШ-10000

Рис 7. Машина овощерезательная МШ-10000: а — общий вид; б— конструкция

Техническая характеристика машины МШ-10000

Количество ножей шт - 11

Производительность, кг/с (кг/год) - 7,7(10 000)

Ширина ленты конвейера, мм - 600

Частота вращения диска, мин~' - 210

Скорость движения ленты конвейера, м/с - 2,08

Толщина слоя, что срезется, мм - 4

Электродвигатель

мощность кВт - 4

частота вращения вала, мин-1 - 1000

Габариты машины, мм - 600 х 1020 х 1500

Масса кг - 500

Дробильные машины

За характером усилий, которые докладываются, различают измельчение с помощью удара, раздавливания, раскалывания, стирания, разрыва, сгибания. На практике часто комбинируют разные способы измельчения, например, сжатие и удар, удар и стирание. Выбор того или другого способа зависит от размера кусков и механических свойств материалов, которые измельчаются. Большое значение имеет также размер измельченных частиц и соотношения их средних размеров до и после измельчения.

Бывает измельчение крупное, среднее, мелкое и тонкое, а также коллоидный помол (табл. 2). Такая классификация способов измельчения хоть и условна, но все же помогает классифицировать дробильные аппараты.

Таблица 2. Зависимость размеров частиц измельченных материалов от типа измельчения

Тип измельчения

Размер частиц материала, мм

 

до измельчения

после измельчения

Крупное

Среднее

Мелкое

Тонкое

Коллоидный помол

1000 - 200

250 – 25

50-25

25-3

0,2-0,1

250 – 40

40-10

10-1

1-0,4

0,001

Для разрушения материала внешние силы должны преодолеть внутренние силы взаимного сцепления частиц материала. При этом выполняется работа, определение величины которой является одной из главных проблем в теории измельчения. Эта работа состоит из работы, тратящей: объемную деформацию кусков материала; создание новых поверхностей при уменьшении размера кусков; Образование теплоты во время действия дробильных машин, которое напрасно тратится в окружающее пространство.

Как многообразные материалы, которые измельчаются на пищевых производствах, так же многообразные и типы дробилок. Невзирая на это можно сформулировать некоторые общие требования, которые должна удовлетворять любая дробилка:

1) конструкция машины должна обеспечивать возможность быстрой и легкой замены всех ее частей, которые срабатываются, особенно рабочих органов и элементов;

2) продукт, который измельчается, должен состоять из кусочков одинакового размера, а конструкция дробилки — допускать по возможности быстрое и легкое изменение степени измельчения;

3) во время измельчения сухих материалов пылеобразование должно быть минимальным;

4) измельченный материал необходимо немедленно удалять из дробилки, во избежание избыточного его измельчения, а, следовательно, и лишних затрат энергии;

5) дробилка должна иметь как можно меньшую массу;

6) измельчитель должен иметь предохранительные конструктивные элементы, какие бы в случае поломки или деформации предотвращали аварии всей конструкции.

Различают дробилки: для грубого измельчения — к размеру частиц в несколько миллиметров или сантиметров, тонкому — к размеру в микро - и миллиметрах.

Машины для грубого измельчения сырья. Самые распространенные дробилки для грубого измельчения — одно - и двухбарабанные.

Валкова дробилка (рис.8 а) предназначена для измельчения винограда с гребнями. Состоит из рифленых валков 1 и 2, что вращаются в противоположные стороны. Подшипники валка 1 неподвижные, а валка 2 — подвижные. С помощью пружин С можно регулировать

Схемы дробилок

Рис. 8. Схемы дробилок

зазор между ними в пределах 3-20 мм Привод осуществляется с помощью зубчатых шестерен 4, 5 и 6 и обеспечивает обязательные для этих дробилок угловые скорости валков. При этом одновременно с измельчением разрывается шкурка ягод.

В ножевой дробилке (рис. 8, бы) процесс измельчения в большей степени имеет характер строгания. Дробилка являет собой массивный барабан 2, что вращается, на поверхности которого под углом установленные ножи 1 (в нашем случае три ножа). Барабан приводится во вращение валом 4. Все эти детали размещены в чугунном корпусе 3. В каждом корпусе есть выемка для срезанного продукта, который потом выбрасывающий из загрузочного бункера на барабан, который быстро вращается, потом в зазор между барабаном и плитой 5, положение которой можно регулировать (устанавливать ближе к центру, дальше от оси вращения). Чем, подходя к плите, снимает (соскребает) из продукта стружку, а затем выбрасывающий ее из машины.

Двухбарабанная дробилка (рис. 8, в) состоит из набранных на два вала зубчатых дисков 1. Она также может быть смонтирована из двух зубчатых барабанов, которые изготовляются литьем. Валы вращаются в противоположные стороны. Частота их вращения неодинакова, что предопределяет разные угловые скорости зубов и разные усилия разрыва продукт. Сырье загружается в бункер 3. Измельченный продукт попадает вниз на решето, колосника, 2, испытывая при этом дополнительного измельчения к размерам, которые обеспечивают проход его сквозь зазоры между колосниками.

В чугунном корпусе 1 однобарабанной дробилки (рис. 1.41, г) вращается барабан 3 с закрепленными на нем зубчатыми рельсами 4. Неподвижный зубчатый рельс 2, через впадины, в которой проходят зубы рельса, что вращается, заменяет второй барабан.

Дробилка Д1-7,5 предназначена для измельчения овощей и фруктов без косточек. Она состоит из корпуса, повода, ротора и резательного устройства. Корпус являет собой жесткую коробовую конструкцию, на которой смонтированы все узлы. В верхней части корпуса есть загрузочный бункер.

Резательное устройство бывает двух типов: ножевой и терочный. Ножи пилкоподобной формы укреплены в специальных обоймах с Щелями для удаления продукта, что срезается, и предназначены для тонкого его измельчения. Смежным плоским ножом можно измельчать продукт на пластинки.

Ножевое резательное устройство используют для измельчения твердых продуктов (моркови и др.), а терочный — мягких сортов яблок. На валу его ротора есть подавальный винт и четыре рабочих бича. Сырье через бункер закидывается винтом в рабочую полость, где подхватывается бичами ротора, под действием центробежной силы прижимается к резательному устройству и продвигается через ножи или терочную поверхность. Измельчаясь, продукт свободно выпадает сквозь щели резательного устройства и забирается для последующей переработки.

Техническая характеристика дробилки Д 1-7,5

Производительность, кг/год

на яблоках - 7500

на моркови -  2500

Содержание измельченных частиц (на яблоках) %:

размером 3 — 8 мм - 80

размером до 2 и 8 — 10 мм - 20

Затрата электроэнергии, кВттод - 7,5

Частота вращения ротора г1 - 24,2

Габаритные размеры, мм - 810x485x920

Грубое измельчение растительного сырья осуществляется на дисковых ножевых измельчителях.

Рабочим органом дисковых измельчителей является горизонтальный диск с ножами.

Вальцовая дробилка

Рис. 9. Вальцовая дробилка

Вальцовые дробилки (рис. 9) широко применяются в пищевой промышленности для измельчения винограда с гребнями, ягод, солода, плодов, макухи и др. Рабочей частью их являются горизонтальные валки. Количество валков может быть разным. Самая простая дробилка имеет один валок, что вращается вокруг горизонтальной оси параллельно неподвижной рабочей щеке. В ней измельчение происходит между неподвижной щекой и валком, который вращается. Однако чаще дробилки имеют пару или несколько пар валков. Парные валки вращаются навстречу друг другу, и измельчение происходит между ними. За характером поверхности валки могут быть гладкими и блестящими, рельефными и зубчатыми.

Подшипники валка 2 неподвижные, валка 1 — передвижные и содержатся с помощью пружин 3, что дает возможность валку 1 смещаться при случайном попадании в дробилку твердых инородных тел. Размер частиц продукта определяется шириной щели между валками. Загружают дробилку непосредственно из бункера с помощью питательных валков.

Ударные дробилки используют в пищевом производстве Для измельчения зерна, картофеля, солода, макухи, барди, шлаков и других материалов. У них била вращаются со значительной скоростью, измельчая в камере ударом материал. В месте выпуска продукта камера имеет сыто.

Рабочими органами молотковой дробилки (рис. 1.43) являются молотки 2, свободно подвешенные на стержнях 3. При вращении вала дробилки молотки приобретают радиальное положение и ударяют о материал, что загружается через живильник 1. Измельченный материал выгружается сквозь сито 4, размер отверстий которого определяет размер частиц измельченного продукта.

Молоточная дробилка

Рис. 1.43. Молоточная дробилка:

1 — питатель; 2 — молотки; 3 — стержни; 4 — сито

Машины для тонкого измельчения

При тонком измельчении максимальный размер частиц составляет 60 — 100 мкм. Потребность в таком измельчении возникла в связи с производством соков с мякотью, консервов для детского питания, концентратов, каш и др. Для тонкого измельчения используют три типа машин: дезинтеграторы, коллоидные мельницы и гомогенизаторы.

На дезинтеграторы (рис. 10, а) продукт измельчается остроребристыми лопастями 3, что смонтированы в цилиндровом сите 4 на быстроходном валу 5, частота вращения которого 1000 -20 000 хв-1.

Сырье подается в приемный бункер корпуса 2, где крупные частицы измельчаются лопастями 1 и отбрасываются на более низкое размещенные лопасти, которыми продукт опять разрезается, и т. д. Две нижних пластины имеют на своих торцах рабочие кромки, с помощью которых сырье измельчается и протирается сквозь сито. Более удобная компоновка узлов в дезинтеграторы показана на рис.10, бы.

                                                Вид А

Дезинтегратор1Дезинтегратор2

Рис. 10. Дезинтегратор

Дезинтеграторы измельчают продукт достаточно тонко, к размеру частиц меньше 100 мкм, а отходы при этом незначительны.

Коллоидная мельница — это дисковая мельница, дробильный механизм которой бывает разного выполнения (рис. 11).

Дробильный механизм может состоять из корундовой (абразивной) шайбы (рис. 11, а), неподвижной (статор) и одной подвижной шайб (ротор вращается с частотой 3000 хв1). Под действием центробежной силы в щели между шайбами происходят тонкое по-' мельчит, разбивание, смешивание и гомогенизация (участок И).

Дробильный механизм с щелями (рис. 11, б) предназначен для измельчения продуктов, чувствительных к температуре. 1 Шайбы в нем заменены щелями, сделанными в стальной шайбе;

Дробильные механизмы мельниц

Рис. 11. Дробильные механизмы мельниц

Рабочий орган зубчатого дробильного механизма (рис. 11, в) имеет вид конусов с наклонными зубцами. Продукт тонко измельчается на участке II.

Статор ножевого дробильного механизма (рис. 11, г) складывается с ґратчастой шайбы 5 ґратчастые поверхности 2 и пространства 6, а ротор из ножа 4 и лопасти 5. Продукт нарежется ножом 4 грубо и отталкивается к шайбе 5, где дополнительно еще раз нарежется (участок III). От лопасти 5 продукт отбрасывается в отводный короб 1. Лопасти 7 предназначены для грубого измельчения крупных частиц.

Загрузочное устройство коллоидной мельницы (рис. 12) переменный и имеет разные дробильные элементы. Тоньше всего продукт измельчается корундовыми шайбами. Они коррозийные и износостойкие, но чувствительные к температуре. Потому для их охлаждения подается холодная вода. Для грубого измельчения продукта, но при высокой производительности машины применяют зубчатый дробильный механизм.

Расстояние между статором и ротором (то есть тонкость измельчения) регулируется винтом и может достигать 1 мкм.

Загрузочное устройство коллоидной мельницы

Рис. 12. Загрузочное устройство коллоидной мельницы:

1 — регулятор оборотов вала насоса; 2— пускателя насоса; 3 — электродвигатель; 4 — отводный люк; 5 — нагружающее устройство; 6 — манометр; 7 — винт; 8 — трубопровод; 9 — пульт; 10 — редуктор; 11 — насос; 12 — корпус

Продукт подается через загрузочное устройство 5. При измельчении высоковязких продуктов в нем устанавливают подавальный винт.

Вся система соединена с насосом 11 и редуктором 10. Это дает возможность достичь высокой производительности и предотвращать попадание воздуха в систему. К отводному люку 4 можно присоединить трубопровод, по которому продукт (без контакта с воздухом) будет отводиться на последующую обработку.

Гомогенизаторами (рис. 13) сырье тонко измельчается К размерам частиц около 1 мкм, которые выходят при нагнетании продукту с высокой скоростью (150 — 300 м/с) через плоский и узкий (0,1 мм) канал. Он может быть гладким и блестящим, и волнообразным с постоянным или переменным перерезом. Для преодоления сопротивления при прохождении через узкую щель продукт подается под высоким давлением (15 - 30 МПа). Клапан 1, прижатый к седлу 2 с определенной силой, является гомогенизирующим органом (рис. 13, а). Он может быть огорожен отражательными стенками (рис. 13, б). Считается, что при этом увеличивается время окончания гомогенизации с высокой скоростью, и она улучшается.

Сила Р поднимает клапан, и между ним и седлом образуется узкий канал высотой Н, через который протекает жидкость. Клапан остается над седлом в плавающем состоянии. В результате изменения гидродинамических условий (давления, вибрации) высота канала постоянно изменяется.

Сила, с которой клапан прижимается к седлу, часто создается пружиной, в некоторых конструкциях — давлением масла. Эту силу можно регулировать. Она определяется давлением, под которым подается продукт. Тонкость измельчения (гомогенизация) зависит от давления, конструкции гомогенизирующего органа, равномерности придачи, состояния и предыдущей обработки продукта.

Конструкции разных гомогенизирующих органов1Конструкции разных гомогенизирующих органов

Рис. 13. Конструкции разных гомогенизирующих органов

Тонкое измельчение может осуществляться и с помощью плоского (рис. 13, в) и конусного (рис. 13, г) клапанов с соответственно наклонными и концентрическими нарезками. Сферический клапан (рис. 13, д) используют дважды, его рабочими элементами являются две выпуклых поверхности. Клапан, изображенный на рис. 13, есть, аналогичный изображенному на рис. 1.47, бы, с той лишь разницей, что рабочие поверхности его обработаны твердым сплавом с высокой износостойкостью. Клапан, показанный на рис. 13, есть, изготовленный из прессуемой стали. В нем есть разные криволинейные узкие каналы, через которые проходит сжатый продукт и тонко измельчается.

Гомогенизирующий механизм, изображенный на рис. 13, же, имеет узлы и с резьбой 2 и вытянутым каналом из треугольного перереза, который навинчивающийся гайкой на кран трубопровода 4 (рис. 1.47, с) для подачи продукта. Между каналом 3 и резьбовой гайкой образуется зигзаговидный канал с перерезами узким 6 и таким, что расширяется 5. При прохождении продукта оказывается эффект Вентури — быстро падает давление и увеличивается скорость в канале узкого перерезу 6, а затем опять расширяется и т. д.

Гомогенизатор ОГБ-5 (рис. 14) имеет производительность 155 л/с. На чугунной станине 1 смонтированы блоки плунжеров 6, эксцентриков 9 и шатунов 10. На верхней плите станины установленный электродвигатель 7 мощностью 28 кВт, который с помощью клинопасовой передачи приводит во вращение вал 8 блока эксцентриков со скоростью около 3000 рад/с.

Каждый из трех плунжеров 6, осуществляя возвратно-поступательное движение, всасывает жидкость из канала 2, закрытого всасывающим клапаном С, и нагнетает ее через клапан 4 в гомогенизирующую головку 5.

Гомогенизатор ОГБ-5

Рис. 15. Гомогенизатор ОГБ-5

В стальном корпусе гомогенизированной головки 4 (рис. 15) находится цилиндровый клапан 3, что центрируется кольцом распылителя 2. Рабочая поверхность клапана имеет выпуклую, а седло 1 — вогнутую сферическую форму. Под действием давления жидкости клапан поднимается на 100-150 мкм, образовывая кольцевую щель, через которую жидкость проходит с большой скоростью в распылитель и дальше в отводный штуцер 5.

Регулируя маховиком 10 и винтом 9 давление пружины 8 на грибок 7, стержень 6 и клапан 3, можно обеспечить оптимальный режим гомогенизации для разных продуктов. Клапан 3 двусторонний: после срабатывания его нижней рабочей поверхности можно использовать верхнюю поверхность.

Для обеспечения равномерного сноса и удлинения сроков службы гомогенизированного органа, и улучшение гомогенизации применяют клапан, который принудительно вращается (от электродвигателя или главного электродвигателя машин). Существуют и двухступенчатые гомогенизированные головки — две в одном теле, последовательно смонтированные, как в гомогенизаторе марки А1-ОГМ (табл. 3).

Головка гомогенизатора ОГБ-б

Рис. 15. Головка гомогенизатора ОГБ-б

Таблица 1.7. Техническая характеристика клапанных гомогенизаторов

Показатели

ОГБ-5

А1-ОГМ

Производительность, м3/год

5

5

Рабочее давление, МПа

15

20

Установленная мощность, кВт

28

40

Габаритные размеры, мм

1300х750х 130

1430x1110x1640

Масса, кг

1350

1710

Гомогенизатор РЗ-КИК предназначен для тонкого измельчения мякоти плодов и овощей в производстве пищевых продуктов. Его ротор нопульсаційний аппарат имеет вид корпуса с размещенными в нем четырьмя неподвижными дисками статора, между которыми на вертикальном валу вращаются три диска ротора.

Техническая характеристика гомогенизатора РЗ-КИК

Производительность, м3/год - 10

Степеней гомогенізації - 3

Частота вращения ротора <г] -  50

Установленная мощность, кВт - 2,0

Габаритные размеры, мм - 1100 х 1000x2000

Масса кг - 750

Дисковый гомогенизатор LТ-2 (рис. 16, а) производства Венгрии предназначенный для тонкого измельчения частиц мякоти плодов и овощей (от 500 до 50 - 90 мкм). На его станине 4 установленные гомогенизирующая головка 1 и электродвигатель 3, вал которого через муфту 2 соединенный с валом головки. Внутри станины размещенный масляный насос 6, который приводится в действие двигателем 5.

Дисковый гомогенизатор LТ-2

Рис. 16. Дисковый гомогенизатор LТ-2

Гидродинамический ультразвуковой гомогенизатор действует по принципу, что основывается на влиянии жидкости, что вытекает под давлением, на плоскость в виде тонкой пластинки. Благодаря отрыву потока через необтекаемую пластинку предельный слой удаляется из поверхности. При этом в среде возле поверхности создаются завихрения, которые сопровождаются перепадами давления, в результате чего создаются звуки завихрения. Интенсивность звукообразования может увеличиваться в результате явлений резонанса, то есть совпадения частоты вынужденных и собственных колебаний пластинки.

В гидродинамических гомогенизаторах механическая энергия струи жидкости, что нагнетается насосом, непосредственно превращается в энергию высокочастотных упругих механических колебаний, при этом обеспечивается однородность измельчения продукта, что обрабатывается.

Продукт измельчается благодаря кавитационным процессам, которые возникают при резком изменении давления. Последняя наблюдается во время действия на продукт ультразвуку. Интенсивность измельчения зависит от частоты ультразвуковых волн и их напряженности.

В гидродинамический ультразвуковой гомогенизатор измельчаемый продукт поступает по трубе под давлением 1,2 — 2,0 МПа. Выйдя из сопла, он попадает на заостренный край пластинки, закрепленной в специальном держателе, чем обеспечивается ее вибрация.

Затраты энергии на гомогенизацию уменьшаются в столько раз, в сколько раз давление жидкости, что подается, ниже, чем при механической гомогенизации. Эффективность гидродинамических и механических (щелевых) гомогенизаторов высокого давления сравнительно одинаковая, однако гидродинамические ультразвуковые гомогенизаторы эффективнее.

Перемешивающее оборудование (мешалки)

Перемешивание в жидкой среде может осуществляться механическим, поточным или пневматическим способом. Механическое перемешивание проводят с помощью мешалок; поточное — путем перемешивания род ких потоков в специальных смесителях; пневматическое — за счет энергии струй газа или пары, которые поступают в жидкую массу.

На консервных заводах целью перемешивания является производство однородной смеси из нескольких компонентов и интенсификация процессов нагревания жидких продуктов в тепловых аппаратах. Для перемешивания жидких продуктов применяют лопастные и турбинные мешалки. Самые распространенные лопастные мешалки (рис. 17).

Лопастные мешалки имеют самую простую сравнительно с другими мешальную конструкцию. Устройствами для перемешивания у них есть плоские лопасти, установленные перпендикулярно или покато к направлению движения (рис. 17, а)

Лопастные мешалки Якорная мешалка1Лопастные мешалки Якорная мешалка2

Рис. 17. Лопастные мешалки Якорная мешалка:

а — с разным наклоном лопастей; б — устройство из лопастей; в — парные лопасти; г — мешалка с отражателями; с — ґратчаста мешалка

Лопасти посаженые на вертикальный или горизонтальный вал, что вращается. В одной плоскости может быть от одной до четырех лопастей (рис. 17, бы). Количество рядов лопастей за высотой также разная (от 1 до 5). Форма лопастей — от простого прямоугольника к формам сложной конфигурации. Используют ґратчасті, якорные и другие лопасти. Выбор их типа зависит от характера перемешиваемого продукта. Да, якорные мешалки (рис. 17) предназначены для перемешивания систем, которые образуют осадок. Чтобы предотвратить вращательное движение жидкости вместе с лопастями (особенно при перемешивании вязких жидкостей), устанавливают отражатели (рис. 1.51, г). При вращении мешалок поверхность жидкости приобретает форму параболоида, глубина которого увеличивается с ростом частоты вращения. Лопастные мешалки делают не более 400 хв-1. Обычная частота вращения 20 - 80 хв-1.

Преимуществом лопастных мешалок является их простота. Однако они не обеспечивают качественного перемешивания в направлении, перпендикулярном плоскости лопасти. Если лопасти установлены перпендикулярно к направлению движения, то не обеспечивают содержания частиц суспензии во взвешенном состоянии, особенно если плотность частиц большая, а вязкость жидкости имела.

Простые лопастные мешалки (рис. 17, в) пригодные преимущественно для перемешивания маловязких жидкостей (до 0,1 Па-с).

Более вязкие жидкости рекомендуется перемешивать рамными мешалками или мешалками в емкостях с отражательными перегородками.

Эффективное перемешивание обеспечивает лопастная планетарная мешалка (рис. 18), однако она сложная за конструкцией.

Планетарная мешалка                                             Пропеллерные Мешалки1 Пропеллерные Мешалки2

Рис. 18. Планетарная мешалка:                  Пропеллерные Мешалки (рис. 19)

Пропеллерные Мешалки (рис. 19) имеют рабочим органом винт (пропеллер), насаженный на вертикальную или горизонтальную ось. Диаметр винта составляет от 1/3 до 1/4 диаметра емкости, в которой происходит перемешивание. Винты бывают дво - и трехлопастные. Благодаря углу наклона лопастей, что изменяется по их длине, частицы жидкости отталкиваются винтом во многих направлениях. Вследствие этого возникают встречные потоки жидкости, что обеспечивает доброе перемешивание.

Для предоставления осевого направления поточные жидкости, который образуется пропеллером, последней размещают иногда в коротком цилиндре с раструбом, а для лучшего перемешивания на одной осе устанавливают два винта, который создает встречные потоки. Частота вращения этих мешалок 150 - 1000 хв-1. Пропеллерные мешалки целесообразно применять для текучих и умеренно вязких (до 6 Па*с) жидкостей. Сравнительно с лопастными эти мешалки более эффективные, но потребляют больше энергии. При направлении потока жидкости к Дну они хорошо мутят осадок с частицами до 0,15 мм Эффективность мешалок повышает наклонное размещение оси винта.

Турбинные мешалки. их рабочим органом является турбинное колесо (турбина), что вращается на вертикальной осе. Колесо делает от 200 до 2000 хв-1. Работа его аналогичная работе колеса центробежного насоса. На рис. 21 показано направление потока жидкости в турбинной мешалке. Жидкость входит в колесо по оси через центральные отверстия и, приобретая ускорение от лопастей, выбрасывающий из колеса в радиальном, но и направления

Турбинная мешалка

Рис. 21. Турбинная мешалка

Колесо, что вращается, нередко устанавливают внутри неподвижного направляющего колеса с лопастями. Назначение этого колеса — плавно изменять направление потока жидкости и уменьшать гидравлические потери. Турбинные мешалки работают очень эффективно. Они пригодные для перемешивания жидкостей как смалою, так и с большой (до 50 Па*с) вязкостью. их можно использовать для взбалтывания осадков в жидкостях, которые содержат до 60 % твердой фазы, а также для перемешивания в жидкостях сыпучих веществ с частицами размером до 25 мм

Пневматическое перемешивание применяется относительно жидкостей с очень высокой вязкостью (до 200 Па-с). Иногда осуществляется перемешивание парой, которая одновременно подогревает жидкость. Газ или пара при этом поступает в жидкость сквозь отверстия сопла (барбатера). Струя газа (пары) распадается на пузырьки, которые поднимаются в массе жидкости (рис. 1.56).

Перемешивание происходит за счет того, что, всплывая, пузырьки тянут часть жидкости, а также через возникновение потока небарбатированной жидкости в направлении, противоположном направлении перемещения пузырьков.

Пневматическое перемешивание                                           Распределительная система барботера

Рис. 22. Пневматическое перемешивание        Рис. 23. Распределительная система барботера:

1 — вертикальный воздухопровод; 2 горизонтальный воздухопровод; С — воздухораспределительные трубки

Для перемешивания применяют разные барботеры. Если необходимо одновременно привести в тесное столкновение газ и жидкость, применяют барботер со сложным делением газа (рис. 1.57) и с малыми отверстиями.