Гомогенизатора на примере его расчёта

Методические указания

 

к выполнению лабораторной работы

 

 

Изучение устройства и принципа действия

гомогенизатора на примере его расчёта

 

 

Краснодар 2007

Теоретическая часть

Гомогенизацией называется процесс измельчения жидких и пюреобразных пищевых продуктов за счет пропускания под большим давлением с высокой скоростью через узкие кольцевые щели. В результате воздействия на продукт различных гидродинамических факторов происходит дробление твердых частиц продуктов и их интенсивная механическая обработка [3]. Гомогенизация не только изменяет дисперсность белковых компонентов продукта, но и влияет на физико-химические свойства продукта (плотность, вязкость и др.) [37].

Гомогенизаторы подразделяются на клапанные, дисковые или центробежные и ультразвуковые. Основным фактором, опреде­ляющим конструкцию гомогенизаторов, является количество плун­жеров. По этому признаку выпускаемые гомогенизаторы можно подразделить на одно-, трех- и пяти-плунжерные.

Наибольшее распространение получили клапанные гомогени­заторы, основными узлами которых являются насос высокого дав­ления и гомогенизирующая головка.

Гомогенизатор (рис. 2.10) включает в себя станину, корпус, привод, кривошипно-шатунный механизм, плунжерный блок, двух­ступенчатую гомогенизирующую головку, манометрическое уст­ройство, предохранительный клапан системы смазки и охлаждения [3].

Внутри станины установлен электродвигатель на плите, кото­рая меняет свое положение за счет поворота относительно оси, за­крепленной с одной стороны плиты. Станина имеет четыре регули­руемые ножки с подкладками. Сверху на ней укреплен корпус, в котором помещаются кривошипно-шатунный механизм, система охлаждения, фильтр системы смазки. Корпус выполнен в виде ре­зервуара с наклонным дном для стекания масла. Уровень масла в нем должен находиться на такой высоте, чтобы кривошипно-шатунный механизм своей большой головкой мог доставать его при вращении коленчатого вала и разбрызгивать в направлении ползунной группы.

 

 

Кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение, переданное клиноременной передачей от электродвига­теля, в возвратно-поступательное движение плунжеров. Йа колен­чатом валу кривошипно-шатунного механизма установлены ведо­мый шкив и шатуны. Вал вращается в конических упорных под­шипниках, наружные кольца которых поджимаются крышками.

Система охлаждения состоит из патрубков для подвода и от­вода воды, трубчатого змеевика, уложенного по дну корпуса, и трубки с отверстиями, установленной над плунжерами. Воду под­водят через входные патрубки и подают к плунжерам. Часть воды проходит в змеевике, охлаждает масло и затем отводится из гомо­генизатора.

Производительность гомогенизатора регулируется частотой вращения электродвигателя и коленчатого вала с различным экс­центриситетом кривошипа.

Основными рабочими органами гомогенизирующей головки являются седло и клапан, от конструкции которых зависит степень дисперсности частиц при гомогенизации. Клапанная щель может быть гладкой и волнообразной с постоянным или переменным се­чением. Для преодоления сопротивления при прохождении через узкую щель продукт подается под большим давлением (до 20 МПа). Сила, прилагаемая при подаче продукта, поднимает клапан, и меж­ду ним и седлом образуется узкий канал высотой, через который протекает жидкость. Клапан остается над седлом в плавающем со­стоянии, и вследствие изменения гидродинамических условий вы­сота канала постоянно меняется.

Сила, с которой клапан прижимается к седлу, создается часто пружиной, в некоторых конструкциях - маслом под давлением, и может регулироваться. Она определяется давлением, с которым осуществляется подача продукта.

Тонкость измельчения зависит от давления, конструкции го­могенизирующей головки, равномерности подачи, состояния и предварительной обработки продукта. По типу гомогенизирующей головки гомогенизаторы можно подразделить на одно-, двух- и многоступенчатые. Гомогенизирующая головка является узлом го­могенизатора, где непосредственно происходит диспергирование обрабатываемой среды.

Двухступенчатая головка (рис. 2.4) состоит из корпуса 3 и клапанного устройства, основными частями которого являются седло клапана ! 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 образуют 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 высо­той от 0,05 до 2,50 мм проходит с большой скоростью жидкость, гомогенизируясь при этом.

 

Рис. 2.4. Гомогенизирующая головка: 1 - первая ступень; 11 - вторая ступень; 1 - седло клапана; 2 - клапан; 3 - корпус; 4 - нажимное устройство; 5 - накидная гайка; 6 - пружина; 7 - шток; 8 – стакан