На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Машины для тонкого измельчения сырья

Машины для тонкого измельчения сырья

При тонком измельчении полученные частицы имеют максимальные размеры до 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: дезинтегратор, коллоидную мельницу и гомогенизатор.

Дезинтегратор показан на рис. 1, а. Продукт измельчается остроребдистыми лопатками 3, смонтированными в цилиндрическом сите 4 на быстроходном валу 5, частота вращения которого 1000...20000 мин-1.

Сырье подается в приемный бункер корпуса 2, где крупные частицы дробятся лопатками 1 и отбрасываются к нижерасположенным лопаткам, которыми продукт снова разрезается, и т. д. Две нижние пластинки имеют на своих торцах рабочие кромки, с помощью которых и осуществляется дробление сырья и протирание его через сетку.

Более удобна компоновка узлов дезинтегратора, показанная на рис. 1, б.

Дезинтеграторы измельчают продукт достаточно тонко, до размера частиц менее 100 мкм, а отходы при этом незначительны.

Коллоидная мельница представляет собой дисковую мельницу, измельчающий механизм которой имеет разное исполнение (рис. 2).

Измельчающий механизм с корундовой (абразивной) шайбой (рис. 2, а) образован из одной неподвижной (статор) и одной роторной шайб (ротор вращается с частотой 3000 мин-1). Под действием центробежной силы в зазоре между шайбами происходят тонкое дробление, разбивание, смешивание и гомогенизация (область Г).

Рис. 1. Дезинтегратор

Рис. 1. Дезинтегратор

 

Измельчающий механизм с корундовыми щелями (рис. 2, б) предназначен для измельчения продуктов, чувствительных к температуре. Шайбы в них заменены щелями, смонтированными в стальной шайбе. Рабочий орган зубчатого измельчающего механизма (рис. 2, в) представляет собой конусы с наклонными зубьями. Тонкое измельчение продукта происходит в области II.

Статор ножевого измельчающего механизма (рис. 2, г) состоит из решетчатой шайбы 3, решетчатой поверхности 2 и пространства 6, а ротор — из ножа 4 и лопатки 5. Продукт нарезается ножом 4 грубо и отталкивается к шайбе 3, где дополнительно еще раз нарезается (область III). От лопатки 5 продукт отбрасывается в отводящий короб 1. Лопатки 7 служат для грубого дробления поступивших крупных частиц.

Загрузочное устройство коллоидной мельницы (рис. 3) выполнено съемным и снабжено разными измельчающими элементами. Самое тонкое измельчение продукта достигается корундовыми шайбами. Они коррозие- и износостойки, но чувствительны к температуре, поэтому при работе для их охлаждения подается холодная вода. При грубом измельчении продукта, но высокой производительности применяют зубчатый измельчающий механизм.

Рис. 2. Измельчающие механизмы мельниц

Рис. 2. Измельчающие механизмы мельниц

Рис. 3. Коллоидная мельница

Рис. 3. Коллоидная мельница: 1 — регулятор оборотов насоса; 2 — пускатель насоса; 3 — электродвигатель; 4 — отводящий люк; 5 — загрузочное устройство; 6 — манометр; 7 — винт; 8 — трубопровод; 9 — пульт;

10 — редуктор; 11 — насос; 12 — корпус

Расстояние между статором и ротором, т. е. тонкость измельчения, регулируется винтом 7, оно может достигать 1 мкм.

Продукт подается гравитационно через загрузочное устройство 5. При обработке (измельчении) высоковязких продуктов в нем устанавливают подающий шнек.

Вся система соединяется с насосом 11 и редуктором 10, благодаря чему достигается высокая производительность и предотвращается попадание воздуха в систему. К отводящему люку 4 можно присоединить трубопровод, по которому продукт (без соприкосновения с воздухом) будет отводиться на последующую обработку.

Гомогенизаторы также предназначены для тонкого измельчения сырья. Частицы размером до 1 мкм получаются при нагнетании продукта с высокой скоростью (150...300 м/с) через плоский и узкий (0,1 мм) канал. Он может быть гладким и волнообразным с постоянным или переменным сечением. Для преодоления сопротивления при прохождении через узкую щель продукт подается под высоким давлением (15...30 МПа). В качестве гомогенизирующего органа (рис. 4, а) используют обыкновенный клапан 1, который прижат к седлу 2 с определенной силой.

Рис. 4. Конструкции гомогенизирующих органов

Рис. 4. Конструкции гомогенизирующих органов

 

В исполнении, представленном на рис. 4, б, клапан огражден отражательными стенками. Считается, что при этом увеличивается время истечения с высокой скоростью и улучшается гомогенизация.

Сила Р, прилагаемая при подаче продукта, поднимает клапан, и между ним и седлом образуется узкий канал высотой h, через который протекает жидкость. Клапан остается над седлом в плавающем состоянии, и вследствие изменения гидродинамических условий (давления, вибрации) высота канала постоянно меняется.

Сила, с которой клапан прижимается к седлу, создается часто пружиной, в некоторых конструкциях — давлением масла; эту силу можно регулировать. Значение этого определяется давлением, с которым подается продукт. Тонкость измельчения (гомогенизация) зависит от давления, конструкции гомогенизирующего органа, равномерности подачи, состояния и предварительной обработки продукта.

Ту же цель преследуют наклонные и концентричные нарезы в плоском (рис. 4, в) и конусном (рис. 4, г) клапанах. Сферический клапан (рис. 4, д) используют двукратно, рабочими элементами в нем являются две выпуклые поверхности. Исполнение, изображенное на рис. 5.9, е, аналогично изображенному на рис. 4 б, но с той разницей, что рабочие поверхности в этом случае обработаны твердым сплавом с высокой износоустойчивостью.

Клапан в исполнении, показанном на рис. 4, ж, заменен единым телом, изготовленным из прессованных стальных тел. В нем образованы разнообразные криволинейные узкие канальчики, через которые протекает сжатый продукт и тонко измельчается.

Гомогенизирующие органы, изображенные на рис. 4, з, и, представляют собой узлы 1 с резьбой 2 и продолговатым каналом 3 треугольного сечения, который навинчивается гайкой на край трубопровода 4 для подачи продукта. Между каналом 3 и резьбой гайки образуется зигзагообразный канал узкого 6 и расширяющегося 5 сечений. При прохождении продукта проявляется эффект Вентури — быстрое падение давления и увеличение скорости в канале узкого сечения б, а затем снова расширение и т. д.

Гомогенизатор ОГБ-5 производительностью 155 л/с изготовляют на Одесском заводе продовольственного машиностроения (рис. 5).

На чугунной станине 1 смонтированы три блока: плунжеров 6, эксцентриков 9, шатунов 10. На верхней плите станины установлен электродвигатель 7 мощностью 28 кВт, который при помощи клиноременной передачи приводит во вращение вал 8 блока эксцентриков со скоростью около 3000 рад/с.

Каждый из трех плунжеров 6, совершая возвратно-поступательное движение, всасывает жидкость из канала 2, закрытого всасывающим клапаном 3, и нагнетает ее через клапан 4 в гомогенизирующую головку 5.

Рис. 5 Гомогенизатор ОГБ-5

Рис. 5 Гомогенизатор ОГБ-5

 

В стальном корпусе гомогенизирующей головки 4 (рис. 6) находится цилиндрический клапан 3, центрируемый кольцом распылителя 2. Рабочая поверхность клапана имеет выпуклую, а седло 1 — вогнутую сферическую форму. Под действием давления жидкости клапан поднимается на 100... 150 мкм, образуя кольцевую щель, через которую жидкость проходит с большой скоростью в распылитель и далее в отводной штуцер 5.

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

Для обеспечения равномерного износа и удлинения сроков службы гомогенизирующего органа и улучшения гомогенизации применяют принудительно вращающийся клапан (от электродвигателя или от главного электродвигателя машин). Существуют и двухступенчатые гомогенизирующие головки — две в одном теле, последовательно смонтированные, как в гомогенизаторе марки А1-ОГМ (табл. 1).


Рис. 6. Головка гомогенизатора

Рис. 6. Головка гомогенизатора

 

Гомогенизатор РЗ-КИК предназначен для тонкого измельчения мякоти при производстве продуктов детского питания.

Роторно-пульсационный аппарат представляет собой корпус с размещенными в нем четырьмя неподвижными дисками-статорами, между которыми на вертикальном валу вращаются три диска- ротора. Продукт поступает через специальный фильтр, установленный на линии подачи продукта. В аппарат продукт попадает через патрубок в нижней части корпуса, сливается через патрубок, расположенный над верхним статором. При этом продукт движется по каналам, образуемым отверстиями в статорах и роторах. При вращении последних каналы многократно перекрываются, благодаря чему в жидкости возникают значительные пульсации давления. В тонких щелях между роторами и статорами в условиях высоких напряжений сдвига и больших усилий среза и происходит тонкое измельчение.

Техническая характеристика гомогенизатора РЗ-КИК: производительность 10 м3/ч; число степеней гомогенизации 3; частота вращения роторов 50 с-1; установленная мощность 20 кВт; габаритные размеры 1100x1000x2000 мм; масса 750 кг.

1. Техническая характеристика клапанных гомогенизаторов

Показатели

ОГБ-5

А1-ОГМ

Производительность, м3

5

5

Рабочее давление, МПа

15

20

Установленная мощность, кВт

28

40

Габаритные размеры, мм

1300x750x1300

1430x1110x1640

Масса, кг

1350

1710


 

Рис. 7. Дисковой гомогенизатор LT-2

Рис. 7. Дисковой гомогенизатор LT-2

 

Дисковый гомогенизатор LT-2 (Венгрия) предназначен для тонкого измельчения частиц мякоти плодов и овощей от 500 до 50...90 мкм.

Гомогенизатор LT-2 показан на рис. 7, а. На станине 4 установлены гомогенизирующая головка 1 и электродвигатель 3, вал которого через муфту 2 соединен с валом головки. Внутри станины расположен масляный насос 6, приводимый в действие двигателем 5.

Рабочие органы гомогенизирующей головки (рис. 7, б) — конический диск и прецизионно изготовленная коническая втулка 5. Поверхность диска имеет острые рифления, а зазор между диском и втулкой 50...80 мкм.

Диск насажен на вал 13, вращающийся в подшипниках 19 и 12, и приводится в действие от вала 15 электродвигателя через муфту 14.

Продукт нагнетается насосом под давлением 0,2...0,4 МПа по патрубку 1 в смесительную камеру 2, снабженную неподвижными зубьями 3. В зазоре между ними проходят гребни 4, как и диск 6, закрепленные на валу 13. Вал с гребнями и диском приводится во вращение с частотой около 3000 мин-1. При этом частицы мякоти предварительно измельчаются между зубьями и гребнями, затем в зазоре между диском и втулкой. Продукт выводится через патрубок 18.

Рабочие органы расположены внутри корпуса 7, образующего с втулкой 5 полость 20, в которую через штуцер 8 можно подводить охлаждающую жидкость. Внутри опорного стакана 9 располагается подшипниковая втулка 10 с канавками, по которым циркулирует смазка, подаваемая через штуцер 16 к подшипникам 12, 19 и подпятнику 77 и отводимая через штуцер 11. Наличие сока проверяется контрольным краном 21.

Техническая характеристика гомогенизатора LT-2: производительность 2 м3/ч; частота вращения вала около 50 с-1; мощность электродвигателя для гомогенизирующей головки 17 кВт, для насоса 0,13 кВт; габаритные размеры 1500x480x679 мм; масса 450 кг.

Гидродинамический ультразвуковой гомогенизатор имеет принцип действия, основанный на воздействии жидкости, вытекающей под давлением, на препятствие в виде тонкой пластинки. Благодаря отрыву потока из-за необтекаемой пластинки пограничный слой уходит с поверхности. При этом в среде около поверхности создаются завихрения, сопровождающиеся чередованием перепадов давления, в результате чего создаются звуковые волны с частотой, зависящей от силы завихрений.

Интенсивность звуковых излучений может быть увеличена путем использования явлений резонанса, т. е. совпадения частоты вынужденных и собственных колебаний пластинки.

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

Продукт измельчается благодаря кавитационным процессам, возникающим при резкой смене давлений и разрежений. Последнее явление наблюдается во время действия на продукт ультразвука. Интенсивность измельчения зависит от частоты ультразвуковых волн и их напряженности.

В гидродинамический ультразвуковой гомогенизатор 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.

Расход энергии на гомогенизацию уменьшается во столько раз,

во сколько раз давление подаваемой жидкости ниже, чем при механической гомогенизации. Эффективности гидродинамических и механических (щелевых) гомогенизаторов высокого давления сопоставимы, однако гидродинамические ультразвуковые гомогенизаторы более эффективны.

Производительность гомогенизатора (м3/с)

Производительность гомогенизатора (м3/с)

  • Похожие материалы
    • Электронасос РЗ-ОНЛ

      Электронасос РЗ-ОНЛ
      21-02-2014
      Центробежный электронасос P3-OHЛ предназначен для откачивания из вакуум-аппаратов сгущенного молока или сходных с ним по вязкости и химической активности пищевых
    • Центрифуги для роизводства томатного и яблочного сока с

      Центрифуги для роизводства томатного и яблочного сока с мякотью
      14-08-2012
      Центрифуга ФГШ-401К-1 предназначена для производства томатного и яблочного соков с мякотью. В центрифуге (рис. 1) предусмотрена шнековая выгрузка осадка. Она состоит из
    • Механизмы и машины для резки сырья

      Механизмы и машины для резки сырья
      14-08-2012
      Продукты можно измельчать раздавливанием, разрыванием, растяжением и резкой. Сельскохозяйственное сырье, содержащее 80...90% влаги, измельчают путем резки и дробления.
    • Роторные и мембранные насосы в молочной промышленности

      Роторные и мембранные насосы в молочной промышленности
      13-05-2012
      Их применяют для продуктов вязких однородных (сгущенное молоко, сливки, смеси для мороженого и молочно-белковые), высоковязких однородных (высокожирные сливки),
    • Машины для дробления сырья

      Машины для дробления сырья
      12-05-2012
      Дробление применяется в консервной промышленности преимущественно при производстве соков. В отличие от резки оно дает частицы разной формы и размеров. Дробилка типа 361