 |
Исследование процесса давления и определение параметров гомогенизатора молочных продуктов
|
|
|
|
Цель работы:
- изучение процесса измельчения жидких пищевых продуктов путем их обработки давлением,
- приобретение инженерных навыков при расчете параметров гомогенизатора
Теоретическая часть
Гомогенизация – это процесс измельчения жидких пищевых сред за счет их движения под большим давлением с высокой скоростью через узкие кольцевые щели.
В результате действия на продукт гидродинамических факторов происходит дробление частиц продукта, изменяется дисперсность белковых и жировых компонентов, изменяются реологические свойства продукта (плотность, вязкость и др.) [10].
Конструктивно гомогенизаторы делятся на клапанные, дисковые и ультразвуковые. Наибольшее распространение получили клапанные гомогенизаторы, основными узлами которых является насос высокого давления и гомогенизирующая головка.
Клапанный гомогенизатор содержит станину, привод, кривошипно-шатунный механизм, плунжерный блок, двухступенчатую гомогенизирующую головку, систему охлаждения. Кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение от клиноременной передачи в возвратно-поступательное движение плунжеров. Система охлаждения состоит из патрубков для подвода и отвода воды, змеевика и трубки с отверстиями, установленной над плунжерами.
Производительность гомогенизатора регулируется частотой вращения двигателя привода и коленчатого вала кривошипа.
Основными рабочими элементами гомогенизирующей головки являются седло и клапан – от их конструкции зависит степень дисперсности частиц при гомогенизации. Клапанная щель может быть гладкой или волнообразной. При похождении продукта через щель создается большое давление до 20 МПа. Сила давления при подаче продукта поднимает клапан, в результате чего между ним и седлом образуется узкая кольцевая щель, через которую перемещается жидкий продукт. Клапан остается над седлом в плавающем состоянии.
|
|
|
Сила, с которой клапан прижимается к седлу, может создаваться пружиной или маслом под давлением.
Тонкость измельчения зависит от давления, конструктивных параметров гомогенизирующей головки, стабильности подачи продукта и его состояния.
На рис.1 приведено устройство гомогенизирующей головки. Жидкость, нагнетаемая насосом под тарелку клапана, воздействует на нее и отодвигает клапан от седла, преодолевая сопротивление пружины. В щель между седлом и клапаном (высота щели от 0,05 до 2,5 мм) проходит с большой скоростью жидкость и гомогенизируется.
Задание:
1.Выполнить расчет клапанного гомогенизатора жидких пищевых продуктов
Исходные данные для расчета
- диаметр плунжера, м
- ход плунжера, м
- угловая скорость коленчатого вала, рад/с
- число плунжеров
- давление гомогенизации, Па
| Вариант | , мм
| , мм
| , рад/с
| , шт
| , МПа
|
| 25,5 | |||||
| 38,8 | 20,7 | ||||
| 24,9 |
Методика расчета
Производительность гомогенизатора, м3/с
, где 
- кпд насоса
Мощность двигателя гомогенизатора, кВт
, где 
- кпд гомогенизатора
Толщина тарелки клапана, м
, где 
Па – допускаемое напряжение материала клапана; 
- диаметр клапана, м; 
- допускаемая скорость жидкости в седле (2 м/с – для всасывающего клапана; 5…8 м/с – для нагнетающего клапана); 
- площадь сечения хвостовика, м2; 
- радиус хвостовика, м
Средний диаметр жировых шариков (м) в диапазоне изменения давления от 2 до 20 МПа
.
2. Выполнить чертеж гомогенизирующей головки и составить спецификацию сборочной единицы
Контрольные вопросы
|
|
|
1.Что называется гомогенизацией?
2.Каково устройство и принцип действия клапанного гомогенизатора?
3.Какие факторы влияют на степень гомогенизации?
4.Каким образом можно регулировать производительность гомогенизатора?
Лабораторная работа № 4
|
|
|
