Сравнительное изучение способов гомогенизации пищевых сред

Сравнительное изучение способов гомогенизации пищевых сред

Введение

Одной из основных задач, стоящей перед пищевой промышленностью и пищевым машиностроением, является созданием высокоэффективного технологического оборудования, которое на основе использования прогрессивной технологии значительно повышает производительность труда, сокращает негативное воздействие на окружающую среду и способствует экономии исходного сырья, топливно-энергетических и материальных ресурсов.

В пищевой, как и во многих других отраслях промышленности, довольно распространены процессы гомогенизации и диспергирования. Гомогенизацией называется процесс измельчения жидких и пюреобразных пищевых продуктов за счет пропускания под большим давлением с высокой скоростью через узкие кольцевые щели [1].

Гомогенизация в производстве кисломолочных продуктов (простокваша, йогурт, кефир) повышает прочность белковых сгустков, образующихся при кислотном свертывании молока. Гомогенизация молока улучшает консистенцию сгустков, в которых частицы белка образуют непрерывную пространственную сетку (простокваша), а также сгустков со структурой коагуляционного типа, которая обладает меньшей прочностью. Гомогенизированное молоко образует мягкий сгусток, что улучшает его перевариваемость [2].

Целью курсовой работы является сравнительное изучение способов гомогенизации пищевых сред, выбор и расчет аппаратов для реализации процесса гомогенизации.

. Анализ способов гомогенизации пищевых сред

Гидромеханические процессы гомогенизации и диспергирования гетерогенных систем лежат в основе многих технологий и производств в самых различных отраслях промышленности: пищевой, химической, нефтехимической, угольной, горнорудной, микробиологической, фармацевтической, парфюмерной, крахмалопаточной, лакокрасочной, машиностроительной и многих других.

В технологии пищевых производств к ним относятся процессы получения и переработки различных гетерогенных сред с жидкой сплошной фазой. Интенсивность их проведения во многом определяют эффективность производства и качество ряда продуктов, получаемых в виде эмульсий, суспензий, пюре, паст и т.д.

В результате воздействия на продукт различных гидродинамических факторов происходит дробление твердых частиц продуктов и их интенсивная механическая обработка. Гомогенизация не только изменяет дисперсность компонентов продукта, но и влияет на физико-химические свойства продукта [1].

Рассмотрим существующие способы и подходы, используемые в пищевой промышленности для проведения процессов гомогенизации и диспергирования. В настоящее время процесс гомогенизации пищевых сред можно реализовать в устройствах ультразвукового, центробежного и клапанного типа.

.1 Клапанная гомогенизация

Действие гомогенизаторов клапанного типа основано на том, что молоко нагнетается под давлением до 30 МПа в кольцевой канал между седлом и клапаном. Под действием давления гомогенизируемого продукта клапан образует с седлом узкую кольцевую щель, высота которой зависит от производительности гомогенизатора и величины рабочего давления.

Схемы конструкций гомогенизирующих головок, используемых в различных типах гомогенизаторов, приведены на рисунке 1 [3].

Рисунок 1 - Схемы конструкций гомогенизирующих головок:

а-головка с обыкновенным клапаном: б-клапан с отражательными стенками: в-клапан с наклонными и концентричными нарезами в горизонтальной плоскости; г-клапан с наклонными и концентричными нарезами в наклонной плоскости; д-сферический клапан; е-резьбовой клапан с продольной прорезью

Отечественная молочная промышленность оснащена гомогенизаторами марок А1-ОГ2-С, К5-ОГА-1,2, А1-ОГМ, К5-ОГА-10 и ряда других.

Исследования клапанных гомогенизаторов, применяемых для обработки молока и сливок жирностью соответственно 3,6 и 16% при температуре 70°С и давлении до 25 МПа, показали, что эффективность гомогенизации можно считать достаточной, если общая поверхность жировых шариков увеличивается в 10 раз, а их средний диаметр составляет менее 1 мкм [4].

Изготовлением гомогенизаторов клапанного типа за рубежом занимаются многие фирмы Дании, Швеции, США и другие. В Молдавии завод «Молмаш» начал выпуск новых гомогенизаторов серии П8-ГМ для пищевой и фармацевтической промышленности [5].

Разработаны способы гомогенизации жидкости, в которых снижен расход электроэнергии. Для этого, процессы сепарирования и гомогенизации цельного молока протекают одновременно. В обработанном молоке диаметр жировых шариков в среднем равен 2 мкм. Давление, под которым сливки поступают в клапанную щель, составляет 20 МПа. Преимуществом гомогенизатора данной конструкции является снижение расхода электроэнергии почти на 25%, а также непрерывность процесса [6].

В нашей стране работы по созданию гомогенизаторов клапанного типа, проводимые различными НИИ и вузами, также направлены на упрощение конструкции и снижение металлоемкости, повышение производительности, снижение энергозатрат, повышение степени гомогенизации и интенсивности процесса [7].

Клапанными двухступенчатыми гомогенизаторами в настоящее время оснащены все комбинаты, заводы и цеха, вырабатывающие сухие и жидкие продукты питания

.2 Ультразвуковая гомогенизация

Ультразвуковая гомогенизация основана на кавитации, когда жидкости подвергаются интенсивному воздействию звуковых волн и происходит возникновение чередующихся циклов высокого и низкого давления (приблизительно 20000 циклов /сек). Во время действия низкого давления образуются маленькие вакуумные пузырьки. Когда пузырьки достигают определённого размера, они стремительно разрушаются во время действия высокого давления. Во время внутреннего взрыва локально генерируются очень высокое давление и высокая скорость струи жидкости. Полученные потоки и турбулентность разрывают агломераты частиц и приводят к сильным столкновениям между индивидуальными частицами [8].

В результате исследований процесса гомогенизации молока путем воздействия на него ультразвуковых колебаний, создаваемых с помощью преобразователей вибрационного типа, установлено, что в диапазоне низких частот, где лучше всего происходит эмульгирование, простым и экономичным источником ультразвука является гидродинамический вибратор.

Разработан гомогенизатор, который может быть использован при производстве кремов, паст, маргарина и других продуктов аналогичной консистенции. Основными его элементами являются: присоединенный к двигателю вал, установленный на последнем диске с размещенными в держателях пластинами. Между входным патрубком и держателями расположены разбивающие устройства. При работе гомогенизатора в него насосом под давлением 4-5 МПа подают подлежащий обработке продукт. Последний проходит над пластинами, что вызывает их колебания и возникновение ультразвука. Таким образом, пластины являются высокочастотным ультразвуковым резонатором [9].

В Орловском техническом университете разработан ультразвуковой гомогенизатор для молока. Он имеет корпус с размещенным внутри него колебательным контуром, состоящим из пакета пластин, сопла и отражательной пластины. Его особенностью является то, что корпус и отверстие сопла имеют прямоугольную форму, причем пластины колебательного контура одинаковы по размеру и разделены прокладками, а отражательная пластина установлена с возможностью возвратно-поступательного движения [10].

Ультразвуковые гомогенизаторы не получили широкого применения в пищевой промышленности из-за повышенных энергозатрат.

.3 Центробежная гомогенизация

Эффективность гомогенизации в центробежных аппаратах зависит от давления, под действием которого обрабатываемая жидкость выходит из сопел или щелевых отверстий вращающегося ротора и ударяется в приспособление для снижения скорости продукта. Центробежные аппараты обладают рядом преимуществ по сравнению с клапанными. Они проще по конструкции, менее металлоемки, в них нет быстроизнашивающихся деталей. Недостаток их в том, что для получения высокого эффекта гомогенизации необходимо создать большое давление жидкости на выходе ее из сопел или щелевых отверстий ротора, а это не всегда возможно.

Центробежные гомогенизаторы, предназначенные для обработки молока и молочных продуктов, могут использоваться и в других отраслях промышленности. Они состоят из ротора и статора. Между ними находится зона гомогенизации. Во время работы гомогенизатора жидкость поступает во вращающийся ротор и через отверстия в нем выбрасывается в зону гомогенизации, образованную обращенными навстречу друг другу поверхностями ротора и статора. При этом поток жидкости турбулизируется и происходит ее гомогенизация. Максимальный эффект гомогенизации достигается в том случае, если обе поверхности (статор и ротор) выполнены зубчатыми и скорость вращения одной из них достигает 4000…6000 об/мин. Степень гомогенизации жидкости в аппарате данной конструкции не может быть достаточно высокой, так как много энергии затрачивается на вращение ротора в жидкости и на трение ее о поверхность статора [9].

Во ВНИМИ разработан центробежный гомогенизатор жидкости, содержащий ротор с коаксиально размещенной приемной камерой цилиндрической формы, с которой сообщены, по меньшей мере, два выполненных в нем радиальных канала с выходными соплами. Степень гомогенизации молока в этом случае составляет 55-60%. Она зависит от скорости жидкости на выходе из сопла, которая, в свою очередь, зависит от частоты вращения ротора и давления, создаваемого центробежной силой самой жидкости, находящейся в его каналах. Для повышения эффекта гомогенизации на 10-15% аппарат снабжается устройством для снижения скорости струй жидкости, вылетающих из сопел. Оно выполнено в виде ударного кольца на держателях, жестко прикрепленных к стенке кожуха [11].

Основным недостатком центробежных гомогенизаторов является низкая степень гомогенизации.

Как было сказано выше, наибольшее распространение в пищевой промышленности получили аппараты клапанного типа, процесс гомогенизации в которых рассмотрим в пункте 2 курсовой работы.

. Описание процесса гомогенизации в аппаратах клапанного типа

Гомогенизация жидких и пастообразных продуктов в аппаратах клапанного типа к сегодняшнему моменту получила повсеместное применение в отечественной пищевой индустрии.

Для гомогенизации применяют гомогенизаторы, представляющие собой плунжерные насосы высокого давления. При ходе плунжера создается высокое давление, в результате чего молоко (или смесь) с огромной скоростью продавливается через щель из камеры гомогенизатора (рис. 2).

Рисунок 2 - Схема диспергирования жирового шарика в аппаратах клапанного типа

Рассмотрим процесс гомогенизации на примере диспергирования (измельчения) жировых шариков коровьего молока в аппаратах клапанного типа.

Основными рабочими органами гомогенизирующей головки являются седло и клапан, от конструкции которых в известной мере 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 высоким давлением (15…30 МПа). Сила, прилагаемая при подаче продукта, поднимает клапан, и между ним и седлом образуется узкий канал, через который протекает жидкость. Клапан остается над седлом в плавающем состоянии, и вследствие изменения гидродинамических условий (давление, вибрация) высота постоянно меняется. Сила, с которой клапан прижимается к седлу, создается пружиной, в некоторых конструкциях - маслом под давлением и может регулироваться. Ее величина определяется давлением, с которым осуществляется подача продукта. Тонкость измельчения зависит от давления, конструкции гомогенизирующего органа, равномерности подачи, состояния и предварительной обработки продукта [1]. Процесс гомогенизации вносит изменения в свойства молочных продуктов. Вследствие увеличения поверхности жировых шариков и адсорбции на ней белковых компонентов возрастает вязкость. Особенно заметно такое возрастание в сливках. Отмечается рост как титруемой, так и активной кислотности, если гомогенизации подвергалось сырое молоко [12].

Механизм дробления жировых шариков при гомогенизации заключается в следующем. В каждом гомогенизирующем клапане на переходе из канала седла в клапанную щель резко изменяется сечение потока, а следовательно, и скорость. При переходе жировой капли из зоны малых скоростей в зону высоких передние части ее включаются в поток в щели с огромной скоростью, вытягиваются и отрываются от нее, в то время как оставшаяся часть ее еще сохраняет скорость потока в подводящем канале. Вследствие возрастания скорости и механического действия потока и сил поверхностного натяжения нити дробятся на мелкие жировые шарики. Чем больше скорость в зоне повышенной скорости, тем интенсивнее вытягивается нить из капли в пограничной зоне, тем тоньше эта нить и мельче частицы после ее распада [13].

Давление и температура при гомогенизации избираются в зависимости от массовой доли жира в смеси. Чем выше жирность смеси, тем ниже должно быть давление. Так, при гомогенизации молока и низкожирных сливок (10…12%) при температуре не ниже 70°С применяют давление 10…15 МПа, при выработке сметаны 25-30%-ной жирности - 9…10 МПа. Это связано с тем, что при повышенном содержании жировых шариков в смеси после гомогенизации они образуют скопления - гроздья, которые нарушают гомогенность консистенции. Агрегированию жировых шариков способствует гидрофобизация их поверхности. Фосфолипидов и оболочечных белков недостаточно в молоке, чтобы покрыть поверхность вновь образованных жировых шариков. Этот дефицит поверхностно-активных оболочечных белков частично восполняют белки плазмы. Жировые шарики с частично гидрофобной поверхностью обладают повышенной межмолекулярной силой сцепления. При столкновении таких шариков образуются рыхлые их скопления (агрегаты). Возможно даже слияние отдельных шариков в крупные жировые шарики. Поэтому для получения гомогенной консистенции продукта давлением регулируют степень дробления и количество вновь образующихся жировых шариков [14].

Для получения стабильной дисперсии жировой фазы гомогенизированной смеси должно быть достаточное количество оболочечного вещества для быстрого образования оболочек вновь возникающих жировых шариков. Установлено, что для этого должно быть соотношение СОМО/жир выше 0,6…0,85.

При производстве мороженого, смеси которого имеют повышенное содержание СОМО, т. е. белков, практикуют двух- и трехступенчатую гомогенизацию. На первых ступенях проводят гомогенизацию при высоких давлениях (12…14 МПа) для большего диспергирования жировой фазы, а на последней ступени применяют низкое давление для разрушения рыхлых агрегатов (скоплений) жировых шариков. Этим достигается высокая степень дисперсности жировой фазы, хорошая взбитость и гомогенность консистенции мороженого.

При температуре гомогенизации ниже (53±5)°С идет интенсивная агрегация и комкование жировых шариков. Оптимальные температуры гомогенизации избираются в зависимости от содержания жира и СОМО в смеси, но не ниже 70…75°С [15].

3. Анализ и сравнение аппаратов для реализации процесса гомогенизации

.1 Виды и устройство гомогенизаторов

Классификация гомогенизаторов включает в себя: клапанные, мешалочные, фильерные, винтовые, сопловые, роторные. Сюда следует добавить центробежные, вакуумные, ультразвуковые и вихревые. Если руководствоваться той же идеей о конструктивных особенностях, то известны мешалочные, центробежные, сопловые, ультразвуковые, роторные и вихревые эмульсоры.

Сложность совершенствования и разработки конструкции гомогенизирующих устройств связана с отсутствием единой точки зрения на процесс дробления дисперсной фазы эмульсии. Существует свыше десяти теоретических представлений о процессах гомогенизации и эмульгирования [16]: гипотеза градиентного дробления Ребиндера и Виттинга;

·        действием центробежных сил (В.Д. Сурков);

·        гипотеза Барановского Н.В. о перепаде давлений в клапанной щели гомогенизатора;

·        кавитационное диспергирование Ткаченко А.Н.;

·        вибрационное разрушение «сдуванием микрочастиц» Орешиной М.Н.

Основным узлом современных гомогенизаторов клапанного типа является гомогенизирующая головка. Она может быть одно- или двухступенчатой. Вторая ступень обычно работает при более низком давлении, чем первая. Применение одно- или двухступенчатой гомогенизации зависит от вида вырабатываемых молочных продуктов.

На рисунке 3 показана схема одно- и двухступенчатой гомогенизирующих головок гомогенизатора клапанного типа.

Рисунок 3 - Схема гомогенизирующей головки:

а-одноступенчатой; б-двухступенчатой, 1-кривошипно-шатунный механизм; 2-плунжерный насос; 3- предохранительный клапан; 4_,12-гомогенизирующие клапаны первой и второй ступеней; 5-пружина; 6-регулировочные винты; 7-седло; 8-манометр; 9-нагнетательная камера; 10, 11 - нагнетательный и всасывающий клапаны

При движении плунжера влево в цилиндре создается разрежение и через клапан 11 молоко засасывается в цилиндр. При обратном движении плунжера молоко проходит через открывшийся клапан 10 в нагнетательную камеру. Одновременно такое же количество молока продавливается через узкую кольцевую щель между седлом и клапаном в нагнетательную трубку. Клапан 4 и седло имеют с обеих сторон притертые друг к другу поверхности. При износе одной стороны клапан и седло переворачиваются и устанавливаются другими торцевыми поверхностями в рабочее положение. Давление регулируется винтом, с его помощью сжимается пружина, которая усиливает давление на клапан 4, плотно пришлифованный к седлу. Давление контролируется по манометру.

Эффективность гомогенизации молока определяется рабочим давлением, температурой, скоростью движения продукта при прохождении через гомогенизирующую головку, конструктивными особенностями последней, составом и свойствами компонентов, образующих оболочку жировых шариков, кислотностью, а также последовательностью технологических операций [17].

.2 Расчет гомогенизаторов

Для сравнения взяты гомогенизаторы наиболее распространенных в молочной промышленности марок К5-ОГА-1,2; А1-ОГМ-2,5, А1-ОГМ, К5-ОГА-10.

Представленные гомогенизаторы (рис. 4) предназначены для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах, а также в смесях для мороженого. Применяются на предприятиях молочной промышленности в различных технологических линиях для обработки молока и молочных продуктов. Гомогенизаторы представляют собой многоплунжерные насосы высокого давления с гомогенизирующей головкой.

Рисунок 4 - Гомогенизаторы марок К5-ОГА-1,2; А1-ОГМ и К5-ОГА-10

Технические характеристики гомогенизаторов типа представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики гомогенизаторов

Расчет технической производительности (А), удельной материалоемкости (Б), удельной энергоемкости (В) и габаритности (Г) проводили по формулам 1-4 [18].

А) Техническая производительность:

Wт=W*0,7,(1)

где W - паспортная (номинальная) производительность, л/ч; 0,7 - коэффициент использования рабочего времени.

Б) Удельная материалоемкость:

М_уд=M/ W_т,(2)

где М - масса аппарата, кг; W_т - техническая производительность, л/ч.

В) Удельная энергоемкость:

_уд=N/W_т,(3)

где N - мощность, кВт; W_т - техническая производительность, л/ч.

Г) Габаритность:

Г=L*B*N/W_т,(4)

где L,B,N - габариты аппарата (длина, ширина, высота), мм; W_т - техническая производительность, л/ч.

Расчет гомогенизатора К5-ОГА-1,2

А) техническая производительность Wт=1200*0,7=840 л/ч;

Б) удельная материалоемкость М_уд=850/840=1,0 кг*ч/л;

В) удельная энергоемкость N_уд=11/840=0,0130 кВт*ч/л;

Г) габаритность Г=0,965*0,93*1,4/840=0,0015 м³*ч/л.

Расчет гомогенизатора А1-ОГМ-2,5

А) техническая производительность Wт=2500*0,7=1750 л/ч;

Б) удельная материалоемкость М_уд=1610/1750=0,92 кг*ч/л;

В) удельная энергоемкость Nуд=18,5/1750=0,0105 кВт*ч/л;

Г) габаритность Г=1,43*1,11*1,64/1750=0,0015 м³*ч/л.

Расчет гомогенизатора А1-ОГМ

А) техническая производительность Wт=5000*0,7=3500 л/ч;

Б) удельная материалоемкость М_уд=1710/3500=0,49 кг*ч/л;

В) удельная энергоемкость N_уд=37/3500=0,0105 кВт*ч/л;

Г) габаритность Г=1,48*1,11*1,64/3500=0,0007 м³*ч/л.

Расчет гомогенизатора К5-ОГА-10

А) техническая производительность Wт=10000*0,7=7000 л/ч;

Б) удельная материалоемкость М_уд=4000/7000=0,57 кг*ч/л;

В) удельная энергоемкость N_уд=75/7000=0,0107 кВт*ч/л;

Г) габаритность Г=1,8*1,5*1,9/7000=0,0007 м³*ч/л.

Выполненные расчеты позволяют сделать следующие выводы. Наибольшей технической производительностью характеризовался гомогенизатор марки К5-ОГА-10 со значением 7000 л/ч, в то время как наименьшей - гомогенизатор К5-ОГА-1,2 - 840 л/ч. Гомогенизаторы с конкретной производительность подбирается под существующие мощности молокоперерабатывающих заводов.

По удельной материалоемкости преимущество над всеми гомогенизаторами имел аппарат марки А1-ОГМ со значением 0,49 кг*ч/л. По данному показателю указанный гомогенизатор превосходил аналоги на величину от 14 до 51%.

Наименьшее значение удельной энергоемкости имели гомогенизаторы А1-ОГМ-2,5 и А1-ОГМ, у которых данный показатель был равным и составил 0,0105 кВт*ч/л. Но фоне низкой технической производительности высокую расчетную энергоемкость продемонстрировал аппарат К5-ОГА-1,2 (0,013 кВт*ч/л).

Параметр габаритности характеризует отношение размеров аппарата к его производительности. Гомогенизаторы марок А1-ОГМ, К5-ОГА-10, согласно проведенных расчетов, имели самую низкую габаритность (0,0007 м³*ч/л). Относительно большими размерами отличались остальные два гомогенизатора.

Исходя из представленных расчетов, самые лучшие характеристики имеет гомогенизатор А1-ОГМ. Рассмотрим его подробнее в пункте 4 курсовой работы.

. Описание конструкции и принципа работы гомогенизатора А1-ОГМ

Гомогенизатор А1-ОГМ предназначен для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах, а также смесях дли мороженого. Применяются на предприятиях молочной промышленности в различных технологических линиях для обработки молока и производства молочных продуктов (сметаны, сливок, кефира, питьевого молока и др.). Габаритный чертеж представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 -Габаритный чертеж гомогенизатора А1-ОГМ

-станина; 2-предохранительный клапан; 3-манометрическая головка; 4-плунжерный блок; 5-манометр системы смазки; 6-амперметр; 7-гомогенизирующая головка

Техническая характеристика гомогенизатора отражена в таблице 2.

Таблица 2 - Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГМ

Гомогенизатор состоит из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном, станины с приводом. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи (рис. 6).

Рисунок 6 - Общий вид гомогенизатора А1-ОГМ:

-станина; 2-сливная пробка; 3-маслоуказатель; 4-кривошипно-шатунный механизм; 5-шатун; 6-вкладыш; 7-палец; 8-ползун; 9-плунжер; 10-гомогенизирующая головка; 11-плунжерный блок; 12-змеевик; 13-электродвигатель; 14-плита; 15-устройство для натяжения ремней; 16-опора; 17-шкив ведущий; 18-шкив ведомый; 19-коленчатый вал; 20-клиновой ремень; 21-маслонасос

Кривошипно-шатунный механизм гомогенизатора предназначен для преобразования вращательного движения, передаваемого клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров, которые посредством манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока и, совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают в нем необходимое давление гомогенизирующей жидкости.

Гомогенизатор имеет принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса, что увеличивает теплоотдачу. Охлаждение масла у этих гомогенизаторов производится водопроводной водой посредством змеевика, охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры охлаждаются водопроводной водой, попадающей на них через отверстия в трубе.

К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок, который предназначен для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. К торцовой плоскости плунжерного блока крепится гомогенизирующая головка, предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет прохода его под высоким давлением через щель между клапаном и седлом клапана в каждой ступени.

Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки аналогичной конструкции, соединенные вместе и связанные каналом, позволяющим продукту переходить последовательно от первой ступени ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки состоит из корпуса, клапана, седла клапана и нажимного устройства, включающего стакан, шток, пружину и нажимной винт с рукояткой.

Регулировка давления гомогенизации производится вращением винтов. При установлении режима гомогенизации продукта на первой ступени устанавливают 3/4 необходимого давления гомогенизации, а затем на второй ступени вращением нажимного винта повышают давление до рабочего.

Станина представляет собой сварную конструкцию из швеллеров, обшитых листовой сталью. На верхней плоскости станины устанавливается кривошипно-шатунный механизм. Внутри станины на двух кронштейнах шарнирно крепится плита, на которой устанавливается электродвигатель. С другой стороны плита поддерживается винтами, регулирующими натяжение клиновых ремней. Верхняя часть станины закрыта кожухом, предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы.

Молоко или молочный продукт подается при помощи насоса во всасывающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующую головку и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор, образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седла. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта.

В дальнейшем продукт из гомогенизирующей головки направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку или хранение [2]; [3]; [19]; [20].

. Конструктивное изменение в гомогенизаторе А1-ОГМ

гомогенизация пищевой среда центробежный

При первичной переработке молока протекают механические и тепловые процессы, основное назначение которых состоит в повышении дисперсности жировой фазы и снижении бактериальной обсемененности молока. Данные процессы реализуются в специальных аппаратах - гомогенизаторах, диспергаторах, пастеризационно-охладительных и стерилизационных установках. Применение стерилизации и ультрапастеризации молока-сырья позволяет полностью уничтожить как вегетативные, так и споровые формы микроорганизмов, продлить срок хранения готового продукта.

Для совершенствования процесса первичной переработки молока в гомогенизаторе клапанного типа А1-ОГМ предлагается реализовать возможность комплексной обработки молока за счет конструкции перед гомогенизирующей головкой парового инжектора и камеры смешения. Указанное конструктивное улучшение позволит при прямом введении очищенного пара в продукт в камере смешения проводить ультрапастеризацию молока, предшествующую его гомогенизации. Это устранит необходимость в приобретении и использовании самостоятельного оборудования для тепловой обработки молока.

В камере смешения при одновременной подаче молока и пара из парового инжектора происходит кратковременная обработка продукта острым паром при температуре теплоносителя свыше 100^оС. Далее обработанный продукт через сопло подается в гомогенизирующую головку для последующего диспергирования жировых шариков.

Заключение

В соответствии с поставленной целью в курсовой работе описаны процесс гомогенизации пищевых сред и аппараты для его реализации, сделаны следующие выводы.

В пищевой промышленности большое распространение получили процессы гомогенизации и диспергирования при приготовлении различных десертов, мороженого, паст, напитков, майонезов, а также широкого спектра полуфабрикатов.

Процесс гомогенизации пищевых сред можно реализовать в устройствах ультразвукового, центробежного, клапанного типа. Рассмотрены процессы гомогенизации пищевых сред в гомогенизаторах указанных типов. Установлено, что наиболее распространенными в промышленности являются гомогенизаторы клапанного типа. Описан способ диспергирования жировых шариков молока на примере работы клапанного гомогенизатора.

В работе проведен обзор гомогенизаторов для диспергирования молочного жира К5-ОГА-1,2; А1-ОГМ-2,5; А1-ОГМ; К5-ОГА-10, выполнен технологический расчет основных параметров гомогенизаторов. По наилучшим показателям удельной энергоемкости, материалоемкости и габаритности выбран аппарат А1-ОГМ. Описана конструкция и принцип работы указанного гомогенизатора.

Для интенсификации процессов первичной обработки молока предложено оснастить гомогенизатор А1-ОГМ перед входом в гомогенизирующую головку камерой смешения и паровым инжектором с подводом пара. Указанное конструктивное усовершенствование гомогенизатора даст возможность проводить процессы термообработки при одновременной подаче пара и продукта в камеру смешения с последующим диспергированием жировых шариков ультрапастеризованного молока в гомогенизирующей головке аппарата.

Список использованной литературы

1.      Процессы и аппараты пищевых производств : в 2 кн. Кн. 2 / Г.В. Алексеев, А.Н. Остриков, А.В. Логинов и др. ; Под ред. А.Н. Острикова. - СПб : ГИОРД, 2007. - С. 505, 508.

.        Машины и аппараты пищевых производство : в 2 кн. Кн. 1 / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др. ; Под ред. В.А. Панфилова. - М. : Высш. шк., 2001. - С. 96, 464-465.

.        Машины и аппараты пищевых производств : в 3 кн.: Кн. 2. Т 1. / С.Т. Антипов и др.; под ред. В.А. Панфилова, В.Я. Груданова. - Минск : БГАТУ, 2008. - С. 300-301.

.        Твердохлеб, Г.В. Технология молока и молочных продуктов / Г.В. Твердохлеб, Г.Ю. Сажинов, Р.И. Раманаускас. - М.: ДеЛи принт, 2006 - С. 40-41.

.        Гомогенизаторы серии П8-ГМ // Пищевая промышленность. - 1999. - №12. - С. 22-23.

.        Грановский, В.Я. Новый гомогенизатор / В.Я. Грановский // Пищевая промышленность. - 1998. - №12. - С. 30-31.

.        Владыкин, Т.Ф. Теория и практика гомогенизации молочных смесей / Т.Ф. Владыкин // Переработка молока. - 2007. - №12. - С. 62-63.

8.      www.dv-expert.ru <#"794406.files/image007.gif">

Рисунок 1 - Техническая производительность гомогенизаторов

Рисунок 2 - Удельная материалоемкость гомогенизаторов

Рисунок 3 - Удельная энергоемкость гомогенизаторов

Рисунок 4 - Габаритность гомогенизаторов