Состояние вопроса, патентный поиск - Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности

В гомогенизаторах измельчение происходит в результате течения продукта под большим давлением через узкие кольцевые щели.

Схемы конструкций гомогенизирующих головок, используемых в различных типах гомогенизаторов, приведены на рис. 1.

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

В качестве гомогенизирующего органа (рис. 1, А) Используется обыкновенный клапан 1, который прижат к седлу 2 С определенной силой.

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.

Рисунок 1 - Конструкции 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

Сила, с которой клапан прижимается к седлу, создается часто пружиной, в некоторых конструкциях -- маслом под давлением и может регулироваться. Ее величина определяется давлением, с которым осуществляется подача продукта. Тонкость, измельчения (гомогенизация) зависит от давления, конструкции гомогенизирующего органа, равномерности подачи, состояния' и предварительной обработки продукта.

Существуют различные конструкции гомогенизирующих органов. В исполнении, изображенном на рис 1, б, клапан огражден отражательными стенками. Считается, что при этом увеличивается время истечения с высокой скоростью и улучшается гомогенизация.

Ту же цель преследуют наклонные и концентричные нарезы, в плоском (рис. 1, В) И конусном (рис. 1,г) Клапанах.

Сферический клапан (рис. 1,д) Используется двукратно,

Рабочими элементами в нем являются две выпуклые поверхности. Исполнение, изображенное на рис. 1,е, Аналогично изображенному на рис., 4Б, С той разницей, что рабочие поверхности в этом случае обработаны твердым сплавом с высокой износоустойчивостью.

Гомогенизатор ОГБ-М. Это горизонтальный трехплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующей головкой (рис. 8). Он состоит из станины 1, внутри которой в масляной ванне помещен кривошипно-шатунный механизм. На нижней площадке станины укреплен блок цилиндров 2 с гомогенизирующей головкой 3.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из стального коленчатого вала 5, трех шатунов 10 и трех ползунов 11. Шатуны с разъемной головкой (бугелем) с чугунными вкладышами 7 охватывают шейки коленчатого вала. В неразъемные головки шатунов запрессованы металло-керамические втулки 5, в которые вставлены пальцы ползунов.

1 - станина: 2 - блок цилиндров: 3 - гомогенизирующая головка; 4 - смывное устройство; 5 - втулки; 6 - маслоуказатель; 7 - вкладыш; 8 - коленчатый рал; 9- кривошип; 10 - шатун; 11 - ползун

Рисунок 2 - Гомогенизатор ОГБ-М

Для охлаждения и очистки плунжеров предусмотрено смывное устройство 4. Количество масла в ванне кривошипно-шатунного механизма определяется маслоуказателем 6.

В блоке цилиндров, изготовленном из нержавеющей стали, размещены три всасывающих клапана, три нагнетательных клапана и три плунжера. Уплотнение плунжеров обеспечивается сальниковой набивкой. На верхней полости блока цилиндров установлена гомогенизирующая головка и манометрическая головка с манометром.

Гомогенизирующая головка состоит из корпуса, седла клапана, гомогенизирующего клапана и кольца распылителя. Давление в гомогенизирующей головке в зависимости от жирности поступающего на переработку сырья регулируют нажимным винтом, сжимающим пружину.

Гомогенизируемый продукт всасывается через патрубок во всасывающую полость. Плунжером проталкивается через нагнетательный клапан в гомогенизирующую головку, где поток продукта поднимает гомогенизирующий клапан 6, прижимаемый к седлу пружиной.

В нерабочем положении клапан пружиной плотно прижат к седлу, а в рабочем, когда нагнетается гомогенизируемая жидкость, клапан находится в приподнятом состоянии. При этом между клапаном и седлом образуется щель высотой не более 0,1 мм.

Скорость движения продукта через щель 150-200 м/сек. R зоне клапана жидкость подвергается сильному механическому воздействию, в результате чего дробятся жировые шарики.

Гомогенизатор К5-ОГА-10 (рис. 3) предназначен для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах, а также в смесях для мороженого.

Рисунок 3 - Гомогенизатор К5-ОГА-10

Он представляет собой пятиплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующей головкой. Он состоит из станины 1 с приводом, кривошипно-шатунного механизма 5 с системами смазки и охлаждения, плунжерного блока 14 с гомогенизирующей 13 и манометрической 12 головками и предохранительным клапаном. Внутри плунжерного блока 14 имеется плунжер 15, соединенный с ползуном 11. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя 17 через ведущий 20 и ведомый 21 шкивы и клиноременную передачу. Внутри станины 1 шарнирно закреплена плита 18, положение которой регулируется винтами 2. Станина установлена на шести варьируемых по высоте опорах 19.

Кривошипно-шатунный механизм 5 состоит из литого чугунного корпуса, коленчатого вала 7, установленного на двух роликоподшипниках, шатунов 8 с крышками 6 и вкладышами 9, ползунов 11, шарнирно соединенных с шатунами 8 при помощи пальцев 10, стаканов и уплотнений. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной. В задней стенке корпуса смонтированы указатель уровня масла 4 и сливная пробка 3. В корпусе, представляющем собой резервуар с наклонным дном, размещены кривошипно-шатунный механизм 5, система охлаждения, масляный сетчатый фильтр и маслонасос 22.

Гомогенизатор имеет принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса. Охлаждение масла проводится водопроводной водой посредством змеевика 16 охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры охлаждаются водопроводной водой, попадающей на них через отверстия в трубе. В системе охлаждения установлено реле протока, предназначенное для контроля за протеканием воды.

Регулированием давления пружины на клапан достигается оптимальный режим гомогенизации для различных продуктов.

Гомогенизатор А1-ОГ2-С (рисунок 4) предназначен для механической обработки вязких молочных продуктов типа сливочных, плавленых и пластических сыров для придания однородности продукту с целью улучшения его качества.

Гомогенизатор представляет собой горизонтально расположенный трехплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующим устройством 8.

Привод насоса осуществляется от электродвигателя 4 с помощью клиноременной передачи, ведомого 15 и ведущего 16 шкивов. Гомогенизатор состоит из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма 1, привода, плунжерного блока 9, гомогенизирующего устройства 8, предохранительного клапана 7, бункера, кожуха, станины 13.

Кривошипно-шатунный механизм 1 включает литой чугунный корпус, коленчатый вал 14, установленный на двух роликоподшипниках, шатуны 12 с крышками 2 и вкладышами, ползуны 10, шарнирно соединенные с шатунами 12 пальцами 11, стаканы и уплотнение. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной.

В задней стенке корпуса установлены указатель уровня масла и сливная пробка. Смазка трущихся деталей проводится разбрызгиванием масла. Корпус кривошипно-шатунного механизма закрыт крышкой, в которой имеется горловина с фильтрующей сеткой для залива масла. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя 4, который установлен на качающейся подмоторной плите 3, укрепленной на корпусе кривошипно-шатунного механизма 1. Натяжение клиновых ремней обеспечивается с помощью натяжных винтов 5.

Кривошипно-шатунный механизм крепится при помощи шпилек к станине 13, которая представляет собой сварную конструкцию, облицованную листовой сталью. На станине имеется съемная крышка 17, предназначенная для ограждения вращающихся и перемещающихся механизмов. В нижней части станины 13 установлена клеммная коробка 18.

Станина устанавливается на четырех регулируемых по высоте опорах 19. К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок 9, который предназначен для всасывания продукта из бункера и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующее устройство 8. Плунжерный блок 9 состоит из блока, плунжеров 6, полых цилиндрических стаканов с отверстиями в стенках. Всасывающие клапаны и уплотнения отсутствуют, в рабочие камеры плунжерного блока продукт непосредственно из бункера засасывается через полые цилиндрические стаканы.

Рисунок 4 - Гомогенизатор А1-ОГ2-С

Уплотнение плунжеров, учитывая малую текучесть расплавленной сырной массы, достигается путем точного изготовления с небольшими допусками сопряженных поверхностей плунжеров и отверстий стаканов.

К плунжерному блоку при помощи шпилек крепится гомогенизирующее устройство, предназначенное для осуществления гомогенизации продукта за счет прохода его с большой скоростью под высоким давлением через щель между клапаном и седлом.

Гомогенизирующее устройство 8 состоит из корпуса, прокладок, нагнетательных клапанов, седел клапанов, пружин, гомогенизирующего клапана с седлом, стакана, рукоятки.

Для контроля давления гомогенизации служит манометр, который крепится к торцу корпуса гомогенизирующего устройства. Сверху на гомогенизирующем устройстве расположен предохранительный клапан 7, предназначенный для ограничения повышения давления выше заданного. Он состоит из стакана, фланца, клапана, седла клапана, пружины, нажимного винта и колпака. Предохранительный клапан регулируется на рабочее давление гомогенизации с помощью винта.

Продукт, подлежащий гомогенизации, подается в бункер гомогенизатора, представляющий собой сварную емкость из нержавеющей стали.

При возвратно-поступательном перемещении плунжеров в рабочей полости плунжерного блока создается разрежение и продукт из бункера засасывается в рабочую полость, а затем плунжеры выталкивают продукт в гомогенизирующее устройство, где он под давлением 20 МПа с большой скоростью проходит через кольцевой зазор, образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седлом. При этом продукт становится более однородным. Из гомогенизирующего устройства через патрубок он направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку. На гомогенизаторе установлен амперметр, с помощью которого контролируются показания манометра.

Центробежный гомогенизатор (Пат. № 2086115 РФ, А01 J11/16) относится к устройствам для механической обработки жидких пищевых продуктов, в том числе к устройствам для гомогенизации молочных продуктов, соков, паст и т. п. На рис. 5 изображен общий вид центробежного гомогенизатора, поперечное сечение, на рис. 6 - вариант выполнения направляющих рис. 5; на рис. 7 - вариант обеспечения смещения отдельных частей статора.

Центробежный гомогенизатор содержит корпус 1, на котором расположены входной патрубок 2 и выходной патрубок 3. Внутри корпуса 1 расположен подвижный ротор 4 и неподвижный кольцевой статор 5, установленный с радиальным зазором относительно ротора. Ротор 4 содержит ступицу 6, закрепленную на валу 7, диск 8 и обод 9, на наружной поверхности которого выполнены зубья 10 параллельно образующей. Кольцо статора 5 по ширине выполнено составным из отдельных кольцевых секций. На внутренних поверхностях кольцевых секций выполнены зубья 11. На стыках отдельных секций статор имеет средства для изменения направления движения продукта в сторону ротора 4. Средства для изменения движения продукта выполнены в виде шайбы 12 с внутренним диаметром, меньшим диаметром впадин зубьев 11. Внутренняя поверхность шайбы 12 выполнена конической с диаметром, уменьшающимся по ходу движения продукта. Внутренняя поверхность шайбы 12 может быть выполнена цилиндрической (на чертеже не показана). По варианту изобретения отдельные секции статора 5 выполнены с одинаковым числом зубьев 11, а роль средства для изменения направления движения продукта выполняют зубья последующей секции 13 статора по ходу движения продукта, которые смещены относительно зубьев предыдущей секции 14 на угол, не превышающей половину шага зубьев 11. Каждый зуб имеет срез 15, выполненный на передней по ходу движения продукта кромке под острым углом к образующей. Напротив срезанных под углом зубьев статора срезаны зубья 10 ротора до диаметра, меньшего диаметра впадин 16 зубьев ротора.

Рисунок 5 - Центробежный гомогенизатор

По варианту изобретения все четные 17 и все нечетные 18 секции статора по ходу движения продукта объединены в группы, причем нечетные секции 18 статора неподвижно закреплены штифтами 19 на корпусе 1, а четные секции 17 закреплены штифтами 20 на обечайке 21, а обечайка 21 имеет возможность поворота относительно корпуса 1 при помощи механизма поворота 22, расположенного на корпусе 1. Ручка 23 служит для управления механизмом поворота. Центробежный гомогенизатор работает следующим образом. Обрабатываемый продукт под давлением подается через входной патрубок 2 во внутреннюю полость центробежного гомогенизатора и устремляется к щели, образованной статором 5 и ротором 4. Ротор, вращаясь, диском 8 и обводом 9 сообщает потоку дополнительный прирост давления на входе в зазор между статором 5 и ротором 4. Продукт по щели между зубьями статора и ротора устремляется к входному патрубку 3. Часть продукта, проходящая через впадины 16 на роторе 4, отбрасывается на стенки зубьев 11 статора с большой скоростью и тормозится, в результате чего происходит интенсивный эффект диспергирования и гомогенизации продукта.

Рисунок 6 - Вариант выполнения направляющих

Поток устремляется по канавам между зубьями 11 статора 5 к выходному патрубку 3, а так как кольцо статора 5 по ширине выполнено составным из нескольких секций и имеет средства для изменения направления движения продукта в сторону ротора 4, то часть продукта попадает на стенки зубьев 10 ротора, где резко меняется скорость потока в сторону увеличения, а затем снова отбрасывается ротором на стенки зубьев 11 статора, и вновь тормозится и т. д.

В случае, когда роль средства для изменения направления движения продукта выполняет шайба 12, то часть сечения у основания канавок зубьев 11 перекрывается, и часть продукта, проходящего по канавкам под прямым углом, резко отбрасывается на ротор 4 или плавно - если внутренняя поверхность шайбы 12 выполнена конической. Причем изменение внутреннего диаметра шайбы 12 позволяет изменять количество отклоняемого продукта, а, следовательно, и величину степени гомогенизации.

В случае, когда зубья 11 последующей секции 13 статора смещены относительно зубьев предыдущей секции 14, то часть сечения у стенки зубьев 11 перекрывается, и часть продукта, проходящая по канавкам между зубьями 11 под прямым углом, резко отклоняется на ротор 4 или плавно - если на передней кромке 15 последующей секции срезаны зубья 11 под острым углом. Смещение по углу зубьев 11 двух смежных секций статора 5 позволяет изменить степень гомогенизации в широких пределах.

В случае, когда напротив срезанных под углом зубьев 11 зубья 10 ротора 4 срезаны до диаметра впадин 16, поток обрабатываемого продукта дополнительно расширяется и тормозится.

Рисунок 7 - Вариант обеспечения смещения отдельных частей статора

В случае, когда четные 17 и нечетные 18 секции статора 5 по ходу движения продукта объединены в отдельные группы, при повороте подвижной группы, закрепленной на обечайке 21, относительно неподвижной, закрепленной на корпусе 1, происходит одновременное смещение зубьев 11 каждой последующей секции 13 относительно предыдущей 14 вращением ручки 23 механизма поворота 22. При этом достигается наибольшая степень гомогенизации за счет многоступенчатости разгонов и остановок обрабатываемого продукта, а также возможности плавной регулировки степени гомогенизации в зависимости от перерабатываемого продукта и необходимой величины степени гомогенизации. По сравнению с прототипом изобретение позволяет увеличить степень гомогенизации обрабатываемого продукта и расширяет возможность регулирования величины степени гомогенизации.

Центробежный гомогенизатор отличается тем, что кольцо статора по ширине выполнено составным из отдельных секций и имеет средства для изменения направления движения продукта; отличается тем, что каждое средство для изменения движения продукта выполнено в виде шайбы с внутренним диаметром, меньшим диаметра впадин зубьев; отличается тем, что внутренняя поверхность шайбы выполнена конической с диаметром, уменьшающимся по ходу движения продукта; отличается тем, что секции статора выполнены с одинаковым числом зубьев и размещены так, что зубья смежных секций смещены по ходу движения продукта на угол, не превышающий половину шага зубьев.

Состояние вопроса, патентный поиск - Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности

Похожие статьи