Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
80. Декантаторные центрифуги
- (непрерывнодействующие отстойные горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка)
Декантаторная центрифуга – это машина, предн-я для непрерыв. осаждения взвешенных в жидкости тв-х частиц под действием ЦС в горизонтально расположенном, удлиненном, вращающ-ся барабане.
Центрифуги применяются в мол. пром-ти для выделения особых продуктов – например, осажденного казеина или кристаллизованной лактозы.
Декантаторы прим-ся для произ-ва соевого мол.
Центрифугу этого типа отличает от всех других то, что она оснащена осевым шнековым конвейером для непрерывной выгрузки из ротора отделенных тв-х фракций. Направление вращения конвейера – то же, что и у барабана, но его скорость несколько отличается с целью обеспечения эффекта “наворачивания”. В число других характерных черт декантаторной центрифуги входят также:
1 Узкий коноцилиндрический барабан, вращ-ся вокруг горизонт. оси
2 Встреч-е потоки, выносящие тв. осадок через узкое отверстие, а жидкую фракцию – через широкое.
Принцип работы декантаторной центрифуги
Исходн. суспензия подается через впускную трубу на конвейер, где она ускоряется и направляется внутрь вращающ-ся ротора (рис. 7). Тверд. фракции, удельный вес к-х превосходит удельн. вес жидкости, оседают на внутр-й стенке барабана практически мгновенно благодаря мощному центроб. ускорению . Тв-й осадок транспорт-ся вдоль оси центрифуги в направл. сужающейся конич. части ротора шнековым конвейером, к-й отрегулирован на скорость вращения, несколько отличную от скорости вращения барабана. Осушенные тв-е фракции выбрасываются из барабана через отверстия выгрузки в сборную камеру сосуда. Далее тв. осадок под действием собственной тяжести высыпается из агрегата через выводн. воронку.
Жидк. фракция, образовавшая полый цилиндр под действием ЦС, течет по винтовому каналу между шнеками конвейера из конической в цилинд-ю часть ротора. Там жид-ть перетекает через регулируемые водосливы и оказывается в центральной камере сборного сосуда, из кот-й уходит самотеком. Некоторые декант-е центрифуги оборудованы напорн. дисками (поз. 4 на рис. 7) для удаления жидк. фракции под давлением. Жид-ть, перелив-ся через водосливы, попадает в напорную камеру, где ей снова придается форма полого вращающегося цилиндра. Каналы неподвижного напорного диска погружены во вращающуюся жидкость, что созд. перепад давлений. Жид-сть направляется вниз по каналам.
В декант-й центрифуге все три этапа – приток, осаждение и раздельный вывод жидк. и тв. фракций – объединены в один непрерывн. процесс.
Конич. секция заканчивается цилиндр-м выступом с одним или двумя рядами выгрузных отверстий. Во избежание истирания эти отверстия в большинстве случаев оснащены смен. подшипниками из стеллита или керамических материалов.
Цилиндрическая часть заканчивается наконечником с четырьмя (или более) переливными отверстиями, опред-ми радиальный уровень жидкости в роторе. В случаях, когда очищ-ая жидкая фракция удаляется с пом. напорного диска (4), регулируемые водосливы выводятся в сборную камеру. Ротор приводится в движение электродвигателем через клиноремен. передачу.
Основн. узлами декантаторной центрифуги являются барабан, конвейер и редуктор (вместе составляющие ротор), а также рама с кожухом, сборные сосуды, приводной двигатель и ременная передача.
Шнековый конвейер подвешен в барабане на подшипниках и, вращаясь медленнее или быстрее, чем барабан, проталкивает осадок к местам его выгрузки в конической секции центрифуги. Шнеки могут быть перпенд. оси вращения или перпенд. по отношению к конич. части барабана.
Назна-е редуктора – обеспечить эффект скручивания за счет разности скоростей вращения барабана и конвейера. Редуктор может быть планетарного или циклоидального типа. Первый обеспечивает отриц. скорость перемещения (конвейер вращ-ся медленнее, чем барабан), а второй обеспеч. положительную скорость перемещения.
81 Сепараторы высокожирных сливок.
Сепараторы для получ-я высокожирных сливок позволяют разделять сливки с масс. долей жира 30—40 % на высокожир-е сливки с масс. долей жира от 63,5 до 82,5 % в завис. от вида масла. t сепар. 80—90 °С. Кислотность сливок 18 °Т.
Сепаратор для высокожирных сливок (рис. 8) отличается от сепар.-сливкоотделителя системой разделения, основн. узлом кот-й является барабан (рис. 9).
Сливки, подаваемые в сепаратор, по центр. трубе поступают в быстровращающийся барабан. Через отверстия тарелкодержателя сливки проходят в верт. каналы тарелок и распред-ся в межтар. пространстве, где разд-ся на высокожир. сливки и пахту. Под действием ЦС пахта как более тяж. часть отбрас-ся к периферии барабана, сливки оттесняются к оси барабана. Пахта под давлен. проходит между наружной поверхностью разделит. тарелки и внутрен. поверх-ю крышки барабана и поступ. в напорн. камеру, захватывается напорн. диском и через отводящий патрубок выводится в емкость. Высокожирные сливки проходят между ребрами тарелкодержателя и тарелками и выбрасыв-ся через отверстия в приемник высокожирн. сливок. Производитель-ть350-1000кг/ч.
82 Кларификсаторы-назначения и особенности конструкции
Сепаратор-кларификатор ВСМ (рис. 10) предназначен для тонкого осветления разл. пищ. суспензий: соков, морсов, мелассы.
Сепар. сост. из станины 5, приводн. механизма, барабана 4, приемно-выводного устройства 2 и тахометра. В верхн. части станины 5 крепится барабан 4, на котором смонтированы тормозн. устройства 3. Внутрен. часть станины явл-ся маслян. ванной зубч. передач приводного механизма. Приводн. механизм сост. из электродвигателя 1, упруг. и фрикционно-центробежной муфт, горизонт. и верт. валов.
Барабан явл-ся основн. раб. органом сепаратора, в кот-м под действием ЦС происх. осветление суспензии. Приемн.-выводн. устр-во служит для подачи сепарир. продукта в барабан и отвода осветлен. жидкости из барабана.
Сепаратор-кларификатор ВСМ работает след. образом.
Для промывки, подогрева и проверки герметичности бараб. в приемно-выводн. устройство перед нач. сепарирования через бараб. пропуск. воду, подогретую до t= 40...60 °С. После этого по подводящ. трубопроводу во вращающийся барабан подают продукт, подлежащий осветлению. Под действ. ЦС взвешен. частицы отбр-ся к внутрен. поверх-тям вставок бараб. и осажд-ся на них.
Осветлен. под давл. выводится из бараб. по отводящ. трубопроводу.
Кларификсаторы (рис.11) отн. к тарельчатым сепар.
Мол. подается в бараб. 1 по центр. трубке (рис.12) и далее, проходя по реберн. вставке 4, оно через каналы в тарелкодержателе 3 поступает в комплект тарелок 5, 6, 7. Тарелки кларификсатора имеют отверстия, кот-е при сборке комплекта образуют канал. По каналу мол. подним-ся в верхн. часть бараб. и растекается по межтарел-м зазорам, где происх. выделение сливок. Сливки, как более легк. фракция, оттесняются к центру бараб. и по каналу, образованному тарелкодержателем и верхн. кромками тарелок, попад. в гомогенизир. камеру 10 с гомогенизир. диском 11.
Из камеры 10 сливки через сопловые трубки напр-ся во внутреннее пространство гомогенизир-го диска 11, откуда под напором они поступ. в кольцев. зазор между центр. трубкой 9 и трубкой 12. Опускаясь, сливки в тарелкодержателе смеш-ся с мол. и поступ. на повторное сепарирование. В резул. прохождения сливок через гомогенизир. камеру и диск крупн. жиров. шарики раздробляются. Образов-ся мелк. жиров. шарики при повторн. сепарировании уже не выдел-ся к центру, а вместе с мол. направляются к периферии.
Гомогенизир. и очищен. мол. подним-ся между раздел. тарелкой 8 крышкой бараб. 2, попадает в камеру для мол.; напорн. диском 13 через патрубок 14 отводится из бараб.
83. Задачи гомогенизации молока и молочных продуктов.
Гомогенизация-этот способ мех. обработки мол. и жид. мол. прод-в служит для повышения дисперсности в них жировой фазы, что позволяет искл. отстаивание жира во время хранения молока, развитие окислительных процессов, дестабилизацию и подсбивание при интенсивн. перемешивании и транспортировании. Гомогенизация сырья способствует:
при пр-ве паст. мол. и сливок— приобретению однородности (вкуса, цвета, жирности);
стерилиз. Мол. и сливок — повышению стойкости при хранении;
к/мол.прод. (сметаны, кефира, йогурта и др.) — повышению прочн. и улучш-ю консист. Белков. сгустков и искл. образов. жировой пробки на поверхности продукта;
сгущен. Мол. консервов — предотвращению выделения жиров. фазы при длит. хранении;
сух. цельн. мол. — снижению кол-ва свободного молочн. жира, не защищенного белковыми оболочками, что приводит к быстрому его окислению под действием кислорода атм. воздуха;
восстановленных мол., сливок и к/мол. напитков— созданию наполненности вкуса прод-та и предупреждению появл. водянистого привкуса;
молока с наполнителями (какао и др.) — улучшению вкуса, повышению вязкости и снижению вероятности образ. осадка.
84.Сущность процесса гомогенизации
Гомогенизация мол. и мол. прод-в осущ-ся в спец. аппаратах — гомогенизаторах. Основн. способом гомогенизации в мол. пром-ти явл-ся продавливание мол через узк. щель с пом. опред. давления. При этом прим-ся гомогенизаторы низк. и высок. давления. Наиб. прим-е нашли гомогенизаторы выс. давления, или клапанные гомогенизаторы.
Клапан. гомогенизатор - аппарат высок. давления, на нагнетат. линии к-го установлен гомогениз. клапан. Для проведения гомогениз. мол поступает в насосный блок гом-ра, где поршневым насосом, соверш. возвратно-поступ. движение, создается высокое давление р0. Диспергирование жир. шариков происходит в гомогенизирующем устройстве гом-ра в щели, образ. м/ду седлом и клапаном за счет того, что давление гомогенизации р0 начинает превышать давление масла на гидравлический поршень (рис. 1). Поток мол. проникает в эту щель под выс. давлением. Размер щели в сто раз превыш. размер жир. шариков, а скорость течения потока мол. (400 м/с) очень велика за счет высокого давления, поэтому гомоген. происходит за 10—15 мкс.
По Н. В. Барановскому, жир. шарик в канале седла диаметром d (рис.2) движется с малой нач. скоростью v0 (неск. м/с). Затем он измен. направление и двиг. к пограничн. сеч-ю м/ду седлом и клапаном с неск. большей скоростью v'0. В клапанной щели жир. шарик приобретает еще более выс. скорость v1 (v1 > v´0 > v0), составляющую несколько сотен м/с.
При переходе от мал. скоростей к высок. в жир. шариках происх. внутр. деформации. Шарики могут постепенно вытягиваться в нити преимущ. на входе в клапан. щель и разрыв-ся там на мелк. капельки либо соверш. вращат. движение, в рез. чего возникают ц/с, достаточные для преодоления сил поверхн. натяжения.
Быстр. вытягивание жир. капли происх. благодаря перепаду давлений м/ду давлением гомогенизации ро и давлением р1, действ. на жир. шарики в зоне выс. скоростей, причем ро знач. больше р1. Происх. сдавливание жир. шарика, и жидкий мол. жир выдавливается из него в виде капли.
Теория разрушения жир. шариков турбулентными водоворотами («микровихрями») -в жид-ти, движущ. с высокой скоростью, возникает большое кол-во микропотоков. Если турбулентный микропоток сталкивается с соразмерной ему каплей, последн. разруш-ся.
Кавитационная теория объясняет механизм дробл-я жир. шар. в клапанном гомогенизаторе-капельки жира разруш. ударными волнами, возник. при взрывах паровых пузырьков.Гомогенизация происх. при выходе мол. из гомогенизирующей щели.
Скорость потока мол. при прохожд. по узк. гомоген-й щели резко возраст. Она будет возраст. до тех пор, пока статич. давление не снизится до такого уровня, при к-м жид-ть закипает. Макс. скорость потока завис. от давл. на входе в гомогенизир. щель. Когда мол. покидает щель, скорость потока снижается, а давл. начин. расти. Кипение жид-ти прекращается, и паровые пузырьки взрываются.
Диспергирование жир.шариков может происх. и при ультразвуковой обраб. мол. Достат. интенсивные ультразвуковые колебания вызыв. кавитацию — разрывы сплошн. среды и образов. пустот, закрывающихся при больш. перепадах давления. Ультразвуковые колебания могут явл-ся причиной диспергирования жир. шариков, причем эффект-ть гомогенизации зависит от числа кавитационных ударов и кол-ва жир. шариков,проход-х ч/з зону воздействия этих ударов, сущ. другое мнение, что диспергирование жир. шар. при обработке мол. ультразвуком происх. не от явления кавитации, а от того, что ультразвуковая волна, пронизывая жир. шарик в разн. его точках, вызыв. различн. ускорения, приводящие к возникн-ю силы, стремящейся разорвать жир. шарик.
В наст. время разраб-ся аппараты —роторно-пуль-сационные стерилизаторы-гомогенизаторы, облад. одновременно и тепл., и гомогенизирующим эффектом. Акустические воздействия явл. причин. диспергирования жир. шар. при прохождении мол. сырья в зазоре м/ду ротором и статором. При этом наиб. эффект-ть процесса достиг. при возник. резонансных колебаний ротора и статора, что обеспечивается подбором скорости вращения ротора, его диаметра и зазора (рис. 3) м/ду ротором и статором.
85. Одноступенчатая и двухступенчатая гомогенизация
Гомогенизаторы могут быть оснащ. 1 гомогениз. головкой или 2, последоват. соединенными. Отсюда название: одноступенч-я гомогенизация двухступенч-я гомоген-я.
При одноступенч. гомогенизации весь перепад давления исп-ся в единствен. ступени. При двухступенч. гомоген-ии сумм-е давление замеряется перед 1-й ступенью Р1, и перед 2-й ступенью Р2. Для достижения оптим. эффект-ти гом-ции обычно исп-ся двухступенч-й вариант. Но желаемые результ. удается получ., если соотношение Р2 : Р1 равн. прим. 0,2. На первой ступени создается давление, равное 75 % рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление. Процесс гомогенизации происходит на первой ступени. Вторая главным образом служит двум целям:
• Созданию постоянного и управляемого противодавления в направлении первой ступени, обеспечивая тем самым оптимальные условия гомогенизации
• Разрушению слипшихся гроздьев жировых шариков, образующихся сразу после гомогенизации.
Одноступенч. вариант исп-ся для гомогенизации
– продукции с низк. жирностью,
– продукции, требующ. высок. вязкости (обр-я определен. агломератов).
Двухступенч. гомог-я исп-ся прежде всего для разрушения скоплений жир. шар.:
– в продуктах с выс. содерж. жира
– в продуктах с выс. содерж. сухих вещ-в
– в продуктах, для к-х требуется низк. вязкость
– для достижения максим. эффект-ти гомогенизации (микронизации).
Осн. узлом совр-х гомогенизаторов клапан. типа явл-ся гом-щая головка. Она может быть одно или двухступенчатой.
На рис. 1. показана схема одно- и двухступенчатой гомогенизирующих головок гомогенизатора клапан. типа. При движении плунжера влево в цилиндре соз-ся разрежение и через клапан 11 мол. зас-ся в цилиндр. При обратн. движении плунжера мол. проходит через отк-ся клапан 10 в нагнет. камеру. Одновременно такое же кол-во мол. прод-ся через узк. кольцевую щель м/ду седлом и клапаном в нагнет. трубку. Клапан 4 и седло имеют с обеих сторон притертые друг к другу пов-ти. При износе одной стороны клапан и седло перев-ся и устан-ся другими торцевыми поверхн-ми в раб. положение. Давление регул-ся винтом, с его пом. сжим-ся пружина, к-я усиливает давление на клапан 4, плотно пришлифован. к седлу. Давление контролир-ся по манометру.
При 2-хступенчатой гомогенизации мол. послед-е проходит 1-ю ступень, а затем 2-ю. При переходе из зоны мал. скоростей (молокопровод и нагнетательная камера) в зону выс. скоростей (может быть плоск. клапан. щель) передняя часть жир. шар. вытягивается и от него отрыв-ся мелк. частицы. Высота клапан. щели сост. около 0,7 мм. В зависим. от формы щели клапаны могут быть плоские, конические или конические рифленые. Чем больше скорость шарика в клапан. щели, тем он сильнее вытяг-ся и тем меньш. размера от него отрываются частицы. Скорость жир. шарика зависит от давления гомогенизации. Скорость движения жир. шарика в нагнетат. камере гомоген-щей головки сост. 9 м/с, а в клапан. щели — 150—200 м/с.
Клапан. гомогенизатор — это аппарат выс. давления, на нагнетат. линии к-го установлен гомогенизирующий клапан. Последний с пом. пружины или гидравлич. поршня прижат к седлу клапана. Для проведения гомогенизации мол. поступ. в насосный блок гомогенизатора, где поршневым насосом, совершающим возвратно-поступательное движение, созд-ся выс. давление р0. Уровень этого давления завис. от противодавления р1, определяемого расстоянием между клапаном и седлом в гомогенизирующей головке. Поршни насоса изготовлены из высокопрочного материала и оснащены двойными уплотнениями. В пространство м/ду уплотнениями под-ся либо вода для охлаждения поршней, либо горяч. конденсат для сохран-я асептических условий при производстве стерилиз. молока.
Принцип действия гомогенизаторов клапан. типа, получивших наиб. распространение, заключается в следующем.
В цилиндре гомогенизатора на мол. оказ-ся мех. воздействие при давлении 15...20 МПа. При подъеме клапана, приоткрывающем узк. щель, мол. выходит из цилиндра. Это возможно при достижении в цилиндре раб. давления. При проходе через узкую круговую щель м/ду седлом и клапаном скорость мол. возрастает от нулевой до величины, превышающей 100 м/с. Давление в потоке резко падает, и капля жира, попавшая в такой поток, вытягивается, а затем в результате действия сил поверхностного натяжения дробится на мелкие капельки-частицы.
При работе гомогенизатора на выходе из клапанной щели часто наблюдаются слипание раздробленных частичек и образование «гроздьев», снижающих эффективность гомогенизации. Во избежание этого применяют двухступенчатую гомогенизацию (рис. 2). На первой ступени создается давление, равное 75 % рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление. Для проведения гомогенизации температура молочного сырья должна быть 60...65°С. При более низкой температуре усиливается отстаивание жира, при более высокой могут осаждаться сывороточные белки.