Устройство, принцип действия и назначение гомогенизаторов. Гомогенизатор: принцип работы, конструкция и применение в молочной промышленности Влияние гомогенизированных молочных продуктов на организм человека

Гомогенизатор предназначен: для многокомпонентной гомогенизации и диспергации нерастворимых (несмешиваемых) сред (которым недопустим перегрев), с целью получения высокооднородных нерасслаивающихся эмульсий и суспензий в пищевой, косметической, фармацевтической, химической и других промышленностях. По многим параметрам превосходят лучшие зарубежные образцы гомогенизаторов и не имеют российских аналогов.

Принцип работы гомогенизатора. Перекачиваемая гомогенизатором среда подводится к всасывающему патрубку и отводится из напорного патрубка под воздействием подпирающего давления крупнозернистые частицы и смеси, подлежащие гомогенизации, попадают на крыльчатку агрегата, затем, получив ускорение, попадают на гомогенизирующий узел. В гомогенизирующем узле происходит их раздробление между вращающимся и стационарным калибровочными цилиндрическими ножами ротора и статора. Вращающийся и стационарный калибровочные ножи исполнены в виде колец с отверстиями. Попадающие на гомогенизирующий узел частицы (например, жировые шарики) выдавливаются крыльчаткой под воздействием давления, созданного центробежной силой, и проходят через отверстия. Так как частота вращения крыльчатки и одного из колец 3000 об/мин. (либо регулированная), происходит постепенное срезание (раздробление) подвижной частью кольцевого ножа (каждым отверстием вращающейся части) жировых шариков по мере их продвижения.

Преимущества.

• Все части гомогенизатора, контактирующие с продуктом, изготовлены из
• высококачественной пищевой нержавеющей стали AISI 304, AISI 316
• Установлено торцевое уплотнение, имеющее увеличенный ресурс и
• исключающее потери продукта.
• Гарантированная работа при более высоких, чем существующие аналоги
• температурных режимах (до 115°С).
• Отлично работает в кислото- и -щелочесодержащих средах.
• Возможны варианты исполнения с защитой от сухого включения и с
• взрывозащищенным двигателем.
• Возможность исполнения гомогенизатора, с "рубашкой" охлаждения (нагрева).
• Возможна плавная регулировка степени гомогенизации и производительности.
• Имеет возможность подключения к однофазной или трехфазной сети.

Выгода. Воспользовавшись преимуществами выпускаемых нами гомогенизаторов:

Вы сможете:

• Производить продукт стабильно высокого качества.
• Достичь высокой степени диспергации.
• Добиться долговременной сохранности заданной структуры продукта.
• Применять любые современные технологии.
• Конструировать любые технологические линии, совмещая с дополнительным оборудованием других производителей.
• Высокое качество, стойкость структуры и срок хранения продукта во многом зависят от величины диспергации частиц.
• Минимальной величины частицы можно достигнуть только на современных гомогенизаторах.

Гомогенизатор с рубашкой охлаждения (нагрева).

Предназначен для гомогенизации сред, которым недопустимо перегревание. В рубашку подается охлаждающая жидкость, которая циркулируя охлаждает слой, соприкасающийся с продуктом. Нагрев рубашки используется при гомогенизации сред, которые застывают (либо становятся более вязкими) уже при комнатной температуре. (шоколад, глазурь, крем, паштет и т.д.). Также для тех сред, в которых характерен рост (гибель) бактерий при повышении (понижении) температуры и наоборот.

Область применения гомогенизаторов

Гомогенизатор для производства молочных продуктов

сливочное масло, молоко, сливки, сметана, йогурт, творог, кефир, сгущенное молоко, сыр, мороженое, восстановление сухого молока, молочная смесь, маргарин, майонез, лёгкое и комбинированное масло, молочные продукты со взбитой структурой

Линия производства сгущеного молока

Линия производства молочных консервов

Гомогенизатор для производства масложировых продуктов

маргарин, майонез, лёгкое и комбинированное масло

Линия производства масла и маргарина

Пищевые насосы в линии по производству майонеза

Установка для производства майонеза

Линия производства молочного жира

Гомогенизатор для производства кондитерских изделий

крем, начинка, шоколадная глазурь, шоколадное масло, шоколадноореховая паста, сироп

Пищевые насосы в линиях по производству шоколадной глазури

Гомогенизатор для производства плодоовощной подукции

джемы, повидло, конфитюры, пюре, пасты, кетчупы, соусы, горчица, томатная паста, томатный сок, концентраты, крем, желе

Линия приготовления фруктовых консервов, томатной пасты, соусов и кетчупов.

Линия для приготовления различных соусов с кусочками овощей (кетчупов, джемов, конфитюров и повидла)

Линия производства рассола

Линия призводства томатной пасты

Линия производства повидла, джема, кофитюра из плодов фруктов

Гомогенизатор для производства мясных продуктов

мясные и печёночные паштеты, различные пасты и смеси, эмульсии для сосисок и колбас, блюда из мяса и птицы

Гомогенизатор для производства косметической продукции

Для производства парфюмерии

крем, шампунь, бальзам, гель, мазь, паста, молочко, лосьон

Линия для производства косметики, косметических средств.

Линии для производства косметических кремов

Установка для получения гомогенных косметических продуктов.

Гомогенизатор для производства фармацевтической продукции

мазь, эмульсии, смеси, вязкие компоненты, растворы

Линия для производства фармацевтических средств

Линия для приготовления стерильной мази (крема).

Линия (установка) гидродинамической экстракции из растительного сырья

Гомогенизатор для производства продуктов бытовой химии

клей, моющие средства, бытовая химия

Линия производства средств для мытья посуды

Линия по производству синтетических моющих средств (паст)

Гомогенизатор для производства лакокрасочных материалов

краски, красители, лаки, покрытия,

Линия приготовления водных красок

Гомогенизатор для производства химической продукции и нефтепереработки

химические продукты, агрессивные эмульсии и суспензии, технические растворы, технические масла, смазка, топливо

Линия производства химических средств

Установка диспергирования углерода

Гомогенизатор для производства пиво-безалкогольной продукции

Линия купажирования.

Линия по производству соков методом восстановления

Технические характеристики гомогенизатора

Сема устройства гомогенизатора

Погружной гомогенизатор ПНГ (диспергатор).

Назначение. Погружной гомогенизатор ПНГ предназначен для гомогенизации жидких и вязких продуктов в пищевой, косметической и химической промышленности, для приготовления, майонезов, мясных, фруктовых, овощных паст, пюре, сиропов, также может использоваться для приготовления водоэмульсионных красок и других аналогичных сред.

Устройство. Погружной гомогенизатор крепится на площадку подъемного устройства и с помощью пульта управления может свободно перемещаться по вертикальной направляющей.

Погружной гомогенизатор комплектуется с мотор-редуктором, крепится на стенки и помещается в емкость.

Преимуществами погружного гомогенизатора являются отсутствие торцевых уплотнений и обвязывающих трубопроводов, и как следствие возможность работать при высоких температурах, мобильность, возможность погружения гомогенизатора в емкости любого размера.

Погружной гомогенизатор может быть доукомплектован преобразователем частоты вращения, установка которого позволяет добиться увеличения скорости вращения.

Детали, находящиеся в контакте с обрабатываемым продуктом, выполнены из хромникелевой стали.

Область применения погружного гомогенизатора:

• Косметическая промышленность
• Для получения гомогенных косметических продуктов (крема, гели) и др.
• Химическая промышленность
• Молочная промышленность
• Плодоовощная промышленность

Технические характеристики погружного гомогенизатора

Гомогенизатор (диспергатор) вертикальный многоступенчатый.

Назначение. Предназначен для многокомпонентного гомогенизирования смесей. Используется в молочной промышленности, а также может использоваться в косметической, фармацевтической, химической промышленностях.

Устройство. Представляет собой многоступенчатый гомогенизатор, до 19 ступеней. Продукт переходя из ступени в ступень постепенно измельчается и смешивается до нужной степени гомогенизации (2...5 мкм). Эффект гомогенизации оказывает положительное воздействие на физическую структуру молока, молочных продуктов.

В стандартной комплектации скорость вращения ротора до 3000 об/мин.
Может быть доукомплектован преобразователем частоты вращения, установка которого позволяет добиться увеличения скорости вращения до 6000 об/ мин.

Более высокая степень защиты от потерь через уплотнения. Имеет возможность подключения к однофазной или трехфазной сети.

Гомогенизатор позволяет добиться:

• уменьшения размеров жировых шариков, что предотвращает отстой сливок,
• более белого и аппетитного цвета,
• повышенной сопротивляемости масложировой эмульсии,
• улучшения вкуса и аромата,
• увеличения срока хранения молочных и кисломолочных продуктов.

Надежность. Все части гомогенизатора, контактирующие с продуктом, изготовлены из высококачественной пищевой нержавеющей стали AISI 304, AISI 316, установлено импортное торцевое уплотнение имеющее увеличенный ресурс, отсутствие быстроизнашиваемых деталей (уплотнение плунжерных пар).

По многим параметрам превосходит зарубежные образцы и не имеет российских аналогов

Технические характеристики многоступенчатого гомогенизатора

Гомогенизатор роторно-кавитационный

Предназначен для многокомпонентного гомогенизирования нерастворимых сред с целью получения эмульсий и суспензий в пищевой, косметической, фармацевтической, химической и других промышленностях, в т. ч. для вязких продуктов.

Специальная конструкция гомогенизатора, специальная геометрия корпуса и вращающихся рабочих частей обеспечивает высокую производительность. Применяемые материалы гигиеничны, конструкция гомогенизатора практична в эксплуатации.

Гомогенизаторы роторно-кавитационные

4-х роторные гомогенизаторы по своим параметрам не имеют аналогов!

Преимущества

• Все части гомогенизатора, контактирующие с продуктом, изготовлены из высококачественной пищевой нержавеющей стали.
• Установлено торцевое уплотнение, имеющее увеличенный ресурс и исключающее потери продукта.
• Гарантированная работа при более высоких, чем у существующих аналогов, температурных режимах (до 115°С).
• Отличная работа в кислото- и -щелочесодержащих средах.
• Компактность, возможность вертикального расположения.
• Высокая степень защиты от потерь через уплотнения (крышка гомогенизатора отделена от крышки двигателя).

Принцип работы

Обрабатываемый продукт подводится к всасывающему патрубку и отводится из напорного патрубка под воздействием подпирающего давления.

В гомогенизирующем узле происходит раздробление продукта между вращающимся и стационарным калибровочными цилиндрическими ножами ротора и статора. Вращающийся и стационарный калибровочные ножи исполнены в виде колец с отверстиями.

Попадающие на гомогенизирующий узел частицы (например, жировые шарики) выдавливаются крыльчаткой под воздействием давления, созданного центробежной силой, и проходят через отверстия, где происходит постепенное срезание (раздробление) подвижной частью кольцевого ножа (каждым отверстием вращающейся части) жировых шариков по мере их продвижения.

Технические характеристики роторно-кавитационного гомогенизатора*

Гомогенизаторы (диспергаторы) аналог импортного

Интенсификация процессов 100-600%!

Гомогенизатор позволяет одновременно производить диспергирование, гомогенизирование и перекачивание продукта с повышением давления на выходе.

Специальная конструкция гомогенизатора (две рабочие камеры), специальная геометрия корпуса (с отсутствием "мертвых зон") и вращающихся рабочих частей обеспечивает высокую производительность. Применяемые материалы гигиеничны, конструкция гомогенизатора практична в эксплуатации.

Гомогенизатор обладает высокой производительностью, позволяет получать высокостабильные эмульсии и суспензии, обеспечивает степень гомогенизации 80%, размер частиц до 2 мкм. Может быть встроен в уже существующие линии.

Сфера применения в промышленности:

• Молочная - мягкий творог, кефир, сгущенное молоко, плавленый сыр, восстановление сухого молока, сливок.
• Масложировая - комбинированные масла, маргарины, майонез, пасты.
• Плодоовощная - джемы, повидло, кетчупы, соусы, конфитюры, пюре, пасты.
• Кондитерская - крема, начинки, шоколадно-ореховые пасты, шоколадная глазурь.
• Безалкогольная - соки, нектары, напитки.
• Косметическая - крема, шампуни, бальзамы, гели, мази, зубные пасты.
• Фармацевтическая - мази, эмульсии, гели.
• Химическая - моющие средства,клеи, лаки, политура, дезинфицирующие средства.

Технические характеристики гомогенизатора*

* Технические характеристики могут меняться по желанию заказчика.

Вакуумный миксер-гомогенизатор.

Установка представляет собой вакуумный реактор,с перемешивающим устройством, к которому на рециркуляцию подсоединен гомогенизатор. После загрузки основных компонентов в емкость реактора, из системы откачивается воздух, и установку включают в режим рециркуляции, в процессе которой происходит измельчение и смешивание загруженных компонентов. Встроенная в систему воронка позволяет дозагружать необходимые компоненты в процессе гомогенизации.

Основным преимуществом данной конструкции является то,
что она позволяет смешивать между собой такие компоненты, которые при смешивании на открытом воздухе затвердевают еще в процессе смешивания.

Заводские испытания гомогенизатора

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

На рис. показана двухступенчатая гомогенизирующая головка, состоящая из корпуса 3 и клапанного устройства, основными частями которого являются седло клапана 1 и клапан 2. Клапан связан со штоком, на выступ которого давит пружина 6. Сила сжатия пружины регулируется путем перемещения накидной гайки 5 со штурвалом, которая вместе с пружиной, штоком 7 и стаканом 8 образует нажимное устройство 4.

Рис. Двухступенчатая гомогенизирующая головка:

I - первая ступень; II - вторая ступень

Жидкость, нагнетаемая насосом под тарелку клапана, давит на тарелку и отодвигает клапан от седла, преодолевая сопротивление пружины. В образующуюся между клапаном и седлом щель высотой от 0,05 до 2,5 мм проходит с большой скоростью жидкость и при этом гомогенизируется. На следующей ступени процесс повторяется.

По типу гомогенизирующей головки гомогенизаторы можно подразделить на одно-, двух- и многоступенчатые. На практике применяют только одно- и двухступенчатые, так как многоступенчатые не оправдывают себя, поскольку приводят к громоздкости конструкции, неудобству в эксплуатации и незначительному улучшению эффекта гомогенизации по сравнению с двухступенчатыми.

Основными показателями работы гомогенизаторов являются универсальная рабочая и кавитационная характеристики. Универсальная характеристика гомогенизатора представляет зависимость между его производительностью, затрачиваемой мощностью и КПД. Она дает представление об уровне совершенства конструкции гомогенизатора и его техническом состоянии.

Снятие кавитационной характеристики требует установления мановакуумметра на всасывающей стороне гомогенизатора. Начало кавитации определяют по началу снижения подачи более чем на 2 %.

Кавитационная кривая показывает особенности работы гомогенизатора на его всасывающей стороне и позволяет решить вопрос об улучшении условий работы в конкретном случае.

Гомогенизатор А1-ОГМ (рис.), предназначенный для получения тонкоизмельченного однородного продукта, состоит из электродвигателя 1, станины 2, кривошипно-шатунного механизма 3 с системами смазки 7 и охлаждения, плунжерного блока 4 с гомогенизирующей 6 и манометрической 5 головками и предохранительным клапаном.

Рис. Гомогенизатор А1-ОГМ

Принцип работы гомогенизатора заключается в нагнетании продукта через узкую щель между седлом и клапаном гомогенизирующей головки. Давление продукта перед клапаном 20...25 МПа, после клапана - близко к атмосферному. При таком резком перепаде давления наряду со значительным увеличением скорости продукт измельчается.

Гомогенизатор представляет собой трехплунжерный насос. Каждый из трех плунжеров, совершая возвратно-поступательное движение, всасывает жидкость из приемного канала, закрытого всасывающим клапаном, и нагнетает ее через нагнетательный клапан в гомогенизирующую головку под давлением 20...25 МПа.

Гомогенизирующая головка является наиболее важной и специфической частью гомогенизатора. Она представляет собой стальной корпус, в котором находится цилиндрический центрируемый клапан. Под давлением жидкости клапан поднимается, образуя кольцевую щель, через которую жидкость проходит с большой скоростью и затем выводится через штуцер из гомогенизатора.

Внутри станины шарнирно закреплена плита, положение которой регулируется винтами. На плите установлен электродвигатель 1, приводящий в движение кривошипно-шатунный механизм 3 через клиноременную передачу. В корпусе 2, представляющем собой резервуар с наклонным дном, размещены кривошипно-шатунный механизм 3, система охлаждения и масляный сетчатый фильтр. Система охлаждения предназначена для подвода холодной воды к плунжерам. Она включает в себя змеевик, уложенный на дне корпуса 2, перфорированную трубку над плунжерами и патрубки для подвода и отвода воды. Система смазки служит для подачи масла к шейкам коленчатого вала для уменьшения трения.

Техническая характеристика гомогенизатора А1 -ОГМ приведена в табл.

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

Рис. Гомогенизатор К5-ОГА-Ю

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 плунтер 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.

Техническая характеристика гомогенизатора К5-ОГА-10 приведена в табл.

Таблица. Техническая характеристика гомогенизаторов

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

Рис. Гомогенизатор А1-ОГ2-С

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.

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.

Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГ2-С приведена в табл.

Гомогенизация - это раздробление (диспергирование) жировых шариков путем воздействия на молоко или сливки значительных внешних усилий. В процессе обработки уменьшаются размеры жировых шариков и скорость их всплывания при хранении. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается.

Гомогенизаторы клапанного типа служат для обработки молока и сливок с целью предотвращения их расслаивания при хранении.

Гомогенизаторы-пластификаторы роторного типа применяют для изменения консистенции таких молочных продуктов, как плавленые сыры и сливочное масло. В обработанном с их помощью сливочном масле водная фаза диспергируется, в результате чего продукт лучше хранится.

Принцип действия гомогенизаторов клапанного типа, получивших наибольшее распространение, заключается в следующем.

В цилиндре гомогенизатора на молоко оказывается механическое воздействие при давлении 15...20 МПа. При подъеме клапана, приоткрывающего узкую щель, молоко выходит из цилиндра. Это возможно при достижении в цилиндре рабочего давления. При проходе через узкую круговую щель между седлом и клапаном скорость молока возрастает от нулевой до 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 более мелкие капельки-частицы.

При работе гомогенизатора на выходе из клапанной щели часто наблюдается слипание раздробленных частичек и образование «гроздьев», снижающих эффективность гомогенизации. Во избежание этого применяют двухступенчатую гомогенизацию (рис. 3.17). На первой ступени создается давление, равное 75% рабочего, на второй - 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.

Рис. 3.17.

• 1 - седло клапана; 2 - клапан; 3 - шток; 4 - нажимной винт; 5 - стакан;
• 6 - пружина; 7,8 - корпусы

Гомогенизатор с двухступенчатой гомогенизирующей головкой состоит из станины (рис. 3.18), корпуса, плунжерного блока, гомогенизирующей головки, привода и кривошипно-шатунного механизма.

Станина изготовлена из швеллеров и снаружи обшита листовой сталью. Внутри ее установлен электродвигатель на плите, которая крепится к станине шарнирно на двух кронштейнах.

Плунжерный блок состоит из корпуса, манжетных уплотнений, всасывающих и нагнетательных клапанов и седел клапанов. При работе одной плунжерной пары жидкость поступает к гомогенизирующей головке пульсирующим потоком. Для его выравнивания в гомогенизаторах обычно применяют трехплунжерные насосы, приводимые в действие коленчатым валом, у которого колена смещены на 120 град относительно друг друга.

К плунжерному блоку болтами крепят двухступенчатую плунжерную головку, манометрическую головку и предохранительный клапан, расположенный с противоположной стороны гомогенизирующей головки. Манометрическая головка снабжена дросселирующим устройством, позволяющим уменьшать амплитуду колебаний стрелки манометра во время работы гомогенизатора.

Рис. 3.18.

1 - электродвигатель; 2 - станина с приводом; 3 - кривошипношатунный механизм с системой смазки и охлаждения; 4 - блок плунжерный с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном; 5 - манометрическая головка; 6 - гомогенизирующая головка

Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленчатого вала, установленного на двух конических роликовых подшипниках, шатунов и ведомого шкива. Шатуны соединены с ползунами шарнирно.

Привод гомогенизатора включает в себя электродвигатель и ременную передачу.

Промышленность выпускает гомогенизаторы различной производительности (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Основные технические данные гомогенизаторов для молока и жидких молочных продуктов

Если при гомогенизации необходимо исключить доступ микроорганизмов к обрабатываемому продукту, применяют специальные асептические гомогенизирующие головки. В таких головках в пространство, ограниченное двумя уплотнительными элементами, подается горячий пар под давлением 30...60 кПа. Эта высокотемпературная зона служит барьером, препятствующим попаданию бактерий в цилиндр гомогенизатора.

Гомогенизаторы-пластификаторы по принципу действия и устройству отличаются от гомогенизаторов клапанного типа. Рабочим органом в них служит ротор, который может иметь разное число лопастей - 12, 16 или 24.

Гомогенизатор-пластификатор (рис. 3.19) состоит из станины, корпуса со шнеками, приемного бункера и привода, который позволяет регулировать частоту вращения подающих шнеков (при помощи вариатора) в пределах 0,2. ..0,387 с -1 . Частота вращения ротора с лопастями не регулируется и составляет 11,86 сг 1 .

Рис. 3.19.

• 1 - ротор; 2 - станина; 3 - корпус; 4 - крепление насадки; 5 - насадка;
• 6 - замок; 7 - шнековая камера; 8 - бункер; 9 - пульт управления

Принцип работы машины заключается в следующем. Сливочное масло подается в бункер, откуда при помощи двух шнеков, вращающихся в противоположных направлениях, продавливается через ротор и из насадки с диафрагмой выходит в бункер фасовочного аппарата. Для предотвращения налипания масла рабочие органы гомогенизатора смазывают перед началом работы специальным горячим раствором. Производительность гомогенизатора зависит от частоты вращения подающих шнеков и составляет 760... 1520 кг/ч. Мощность привода машины 18,3 кВт.

Гомогенизатор ЯЗ-ОГЗ предназначен для обработки расплавленной сырной массы при производстве плавленых сыров и состоит из следующих частей: основания, корпуса, комплекта гомогенизирующего инструмента, бункера, выгрузного устройства и привода.

Основание служит для крепления на нем составных частей гомогенизатора. В корпусе размещены рабочие узлы и уплотняющие устройства.

Гомогенизирующий инструмент (рис. 3.20) для подачи, измельчения и перемешивания расплавленной сырной массы выполнен в виде подвижных и неподвижных ножей, разделенных распорными кольцами, а также загрузочного лопастного колеса и выгрузного ротора. Специальные пазы в подвижных ножах, выполненные под определенным углом к торцевой поверхности, способствуют перемещению измельчаемого продукта к выгрузному устройству. Вал гомогенизирующего инструмента вращается с частотой 49 с -1 .

Рис. 3.20.

• 1 - неподвижное кольцо; 2 - подвижное кольцо; 3 - лопастное колесо;
• 4 - бункер; 5 - подвижный нож; 6 - корпус; 7 - неподвижный нож;
• 8 - выгрузной ротор; 9 - вал гомогенизатора

Выгрузное устройство в виде двух труб, соединенных между собой при помощи крана, предназначено для отвода гомогенизированной массы в дозатор фасовочного автомата.

Привод состоит из двигателя мощностью 11 кВт, предназначенного для передачи вращения от вала к подвижной части гомогенизирующего инструмента.

Обработка продукта на гомогенизаторе ЯЗ-ОГЗ осуществляется следующим образом. Расплавленная сырная масса периодически или непрерывно подается в бункер гомогенизатора. Под действием разрежения, создаваемого загрузочным лопастным колесом, продукт поступает в гомогенизирующий инструмент, в котором, проходя последовательно через подвижные и неподвижные ножи, гомогенизируется и подается к выгрузному устройству.

Использование гомогенизатора позволяет отказаться от технологической операции процеживания сырной массы для удаления ее нерасплавленных частиц.

Гомогенизаторы предназначены для дробления жировых шариков в молоке, жидких молочных продуктах и смесях мороженного. Они применяются в различных технологических линиях для молока и молочных продуктов. Для гомогенизации молока известно и другое оборудование (эмульгаторы, эмульсоры, вибраторы и др.), но оно менее эффективно.

Наибольшее применение в молочной отрасли получили гомогенизаторы клапанного типа К5 - ОГ2А - 1,25; А1 - ОГМ 2,5 и А1 - ОГМ, представляют собой многоплунжерные насосы высокого давления с гомогенизирующей головкой. Гомогенизаторы состоят из следующих основных узлов: кривошипно - шатунного механизма с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрическими головками и предохранительным клапанном, станины. Привод осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи. Кривошипно - шатунный механизм преобразует вращательное движение, передаваемое клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно - поступательное движение плунжеров. Последние посредством манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока и совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают необходимое давление гомогенизируемей жидкости. Кривошипно - шатунный механизм описываемых гомогенизаторов состоит из коленчатого вала, установленного на двух конических роликоподшипниках; крышек подшипников; шатунов с крышками и вкладышами; ползунов, шарнирно соединенных с шатунами с помощью пальцев; стаканов; уплотнений; крышки корпуса и ведомого шкива, консольно закрепленного на конце коленчатого вала. Внутренняя полость кривошипно - шатунного механизма - масляная ванна. Задней стенки корпуса смонтированы маслоуказатель и сливная пробка. В гомогенизаторе К5 - ОГ2А - 1,25 смазка трущихся деталей кривошипно -шатунного механизма производится путем разбрызгивания масла вращающимся коленчатым валом. Конструкция корпуса и сравнительно небольшие нагрузки на кривошипно - шатунный механизм гомогенизатора К5 - ОГ2А - 1,25 позволяет охладить масло, помещенное внутри корпуса, за счет теплоотдачи с поверхности в окружающую среду. Водопроводной водой охлаждаются только плунжеры. В гомогенизаторах А1 - ОГМ - 2,5 и А1 - ОГМ в сочетании с разбрызгиванием масла в нутрии корпуса применяют принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, что увеличивает теплоотдачу. Масло в этих гомогенизаторах охлаждается теплопроводной водой которая поступает в змеевик охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры водопроводной водой, подающей на них через отверстие в трубе. В системе установлено реле протока для контроля за протеканием воды. К корпусу КШМ с помощью двух шпилек прикрепляется плунжерный блок, предназначенный для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. Плунжерный блок включает в себя корпус, плунжеры манжетные уплотнения, нижнее, верхнее и передние крышки, всасывающие и нагнетательные клапаны, седла клапанов, прокладки, втулки, пружины, фланец, штуцер, фильтр во всасывающем канале блока. На торцевой плоскости плунжерного блока имеет гомогенизирующая головка, предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет его прохода под высоким давлением через щель между клапанном и седлом клапана в каждой системе ступени. На верхней плоскости плунжерного блока закреплена манометрическая головка для контроля давления гомогенизации. Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство дающее возможность эффективно уменьшать амплитуду колебания стрелки манометра. Манометрическая головка состоит из корпуса, иглы, уплотнения, поджимающей гайки, шайбы и манометра с мембранным разделителем. В торцевой плоскости плунжерного блока со стороны, противоположной крепления гомогенизирующей головки, распложен предохранительный клапан, который предотвращает повышение давления гомогенизации по сравнению с номинальным. Предохранительный клапан включает в себя винт, контргайку, пяту, пружину, клапан и седло клапана. На максимальное давление гомогенизации предохранительный клапан настраивают, вращая прижимной винт, который воздействует на клапан через пружину. Станина гомогенизатора представляет собой литую или сварную конструкцию из швеллеров, облитой листовой сталью. На верхней плоскости станины установлен КШМ. Внутри на двух кронштейнах шарнирно закреплена плита с размещенной на ней эл. двигателем. Кроме того плита поддерживается винтами, регулирующие клиновых ремней. Станина имеет четыре регулируемые по высоте опоры. Боковые окна станины закрываются съемными крышками. Молоко или молочный продукт подается с помощью насоса во всасывающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением попадает через нагнетательный клапан гомогенизирующую головку с большой скорости проходит через лицевой зазор, образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седлом. При этом происходит диспергирование жидкой фазы продукта. Из гомогенизатора продукт направляется по молокопроводу на дальнейшую переработку или предварительное хранение.

Гомогенизирующие головки подвергались тем или другим мало существующим изменениям, однако, принцип устройства их сохраняющихся до сих пор без изменения. Форма рабочей поверхности клапана обычно плоская, тарельчатая или конусная с небольшим углом конусности. У гомогенизатора с плоскими клапанами с концентрическими рифлями располагаются такие же рифли на поверхности седла. Следовательно, форма прохода для молока в радиальном направлении изменяется, что должно способствовать лучшей гомогенизации. Жидкий продукт в головку может нагнетаться любым насосом, обладающим равномерной подачей и способна создавать высокое давление. Для этой цели применимы многоплунжерные, ротационные и винтовые насосы. Наибольшее распространение нашли гомогенизаторы высокого давления с трехплунжерными насосами.

Схема устройства плунжерного гомогенизатора клапанного типа показана на рис. 3

Молоко при ходе плунжера влево проходит через всасывающий клапан 3 в цилиндр, а при ходе плунжера вправо проталкивается через клапан 4 в нагнетательную камеру, на которой установлен манометр 10 для контроля давления. Далее молоко по каналу в головку 5,в которой поджимает клапан 7, прижимаемый к седлу 6 пружиной 8. Натяжение пружины регулируется винтом 11. Клапан и седло притерты друг к другу. В нерабочем положении клапан плотно прижат к седлу пружиной 8, которая стала регулировочным винтом 11, а в рабочем, когда нагнетается жидкость, клапан приподнят давлением жидкости и находится в «плавающем» состоянии. Характерным показателем режимы гомогенизации, играющим большую роль при регулировке машины, является давление гомогенизации. Чем оно выше, тем эффективнее процесс диспергирования. Давление регулируют винтом 11, руководствуясь показаниями манометра 10. При завинчивании винта давления пружины на клапан увеличивается следовательно, высота клапанной щели увеличивается. Это приводит к увеличению гидравлических сопротивлений при движении жидкости через клапан, т. е. к увеличению давления, необходимого для проталкивания данного количества жидкости.

Способность плунжерного насоса создавать высокое давление ставит под угрозу сохранность деталей в случаи, если канал засориться в седле клапана. Поэтому гомогенизатор снабжен предохранительным клапаном 9, через который жидкость выходит наружу, когда давление в машине выше установленного. Придельное давление, при котором предохранительный клапан открывается, регулируют, затягивая винтом пружину.

На рис. 4 приведен гомогенизатор с двойным дросселированием, в котором жидкость проходит последовательно через две рабочие головки. В каждой головки давление пружины на клапан регулируется отдельно, своим винтом. В таких головках гомогенизация происходит в две ступени.

Рабочее давление в нагнетательной камере равно сумме обоих перепадов. Применение двухступенчатой гомогенизации обусловлено преимущественно тем, что во многих эмульсиях после гомогенизации в первой ступени наблюдается на выходе обратное слипание диспергированных частиц и образование «гроздьев», которые ухудшают эффект диспергирования.

Задача второй ступени состоит в раздроблении, рассеиваний таких сравнительно неустойчивых образований.

Для этого требуется уже ни столь значительное механическое воздействие, поэтому перепад давлений во второй вспомогательной ступени гомогенизатора значительно меньше, чем в первой, от работы которой в основном и зависит степень гомогенизации.

Рисунок 4 - Схема двухступенчатой гомогенизации

В общем конструктивном оформлении современных гомогенизаторов находит применение основные принципы и положения технической эстетики, санитарии и гигиены. Следуя новым тенденциям в развитиям оборудования молочных предприятий, новые конструкции гомогенизаторов выполняют обтекаемой формы, облицовывают и закрывают кожухами из нержавеющей сталью с полированной поверхностью.

Исходя из производительности гомогенизатора и конструктивных соображений, за прототип выбираем гомогенизатор марки А1 - ОГМ - 2,5.

Гомогенизаций называется механическая обработка прошедшего через молочные фильтры сырья, в результате которой шарики жира диспергируют (измельчаются) под действием внешней силы - давления, тока высокой частоты, ультразвука и прочее.

Зачем нужна гомогенизация?

При хранении налитого в молочные бидоны продукта, жир всплывает на поверхность за счет того, что он легче плазмы (обрата). Сырье отстаивается. Крупный комочек жира, поднимаясь в верхние слои, сталкивается с ему подобными. Под влиянием иммуноглобулинов, происходит агглютинация (склеивание отдельных элементов и выпадение их в осадок из однородной смеси). В результате, меняется консистенция и снижается качество, что не желательно. Если жировые шарики разбить на мелкие части, они не будут слипаться в пленку на поверхности.

Скорость всплытия жирового шарика зависит от его размеров – чем больше, тем быстрее. По формуле Стокса, она прямо пропорциональна квадрату радиуса комочка. Величина шариков жира лежит в пределах от 0,5 до 18 мкм. После гомогенизации, она уменьшается приблизительно в 10 раз (средний размер на выходе – 0,85 мкм). Это значит, что всплывать они будут в 100 раз медленнее. К тому же, у небольших комочков, размером меньше 1 мкм, силы взаимного отталкивания больше, чем притяжения.

Во время дробления жира, вещество его оболочки перераспределяется. Часть фосфатидов переходит в плазму, а на внешний покров мелких шариков идут плазменные белки. Благодаря перечисленным факторам, в молоке стабилизируется жировая эмульсия. При высокой степени дисперсности, процесс отстаивания не наблюдается, жир не всплывает, фляги для молока наполняются более качественным продуктом. Сливки, творог, масло и прочее, сделанные из гомогенизированного (однородного) сырья, имеют лучшие органолептические показатели и консистенцию, питательные вещества быстрее и полнее усваиваются организмом.

Гомогенизация способствует тому, чтобы:

• Пастеризованные молоко или сливки, разлитые по емкостям из нержавеющей стали , приобрели однородную жирность, цвет и вкус.
• Стерилизованные молоко и сливки – лучше хранились.
• На кисломолочных продуктах не образовывалась жировая пленка, а белковые сгустки были прочнее и с лучшей консистенцией.
• В молочных сгущенных консервах, при длительном хранении, не выделялась жировая фаза.
• В цельном сухом молоке оказалось меньше свободного жира, без оболочек из белка – это приводит к окислению.
• У восстановленных кисломолочных напитков, сливок и молока не появился водянистый привкус, а вкус продукта стал более насыщенным.
• Молоко с наполнителем (например, какао), получилось более вязким, без осадка, с лучшим вкусом.

Механизм гомогенизации

Гомогенизацию рекомендуется делать после того, как молоко прошло через ванну длительной пастеризации .

Для этого применяются разные виды устройств. Самые распространенные – агрегаты клапанного типа. По своей сути они являются плунжерными насосами высокого давления. Жидкость пропускается сквозь очень маленькие отверстия. При этом резко увеличивается скорость потока. Жировые шарики дробятся, образовавшиеся мелкие комочки сразу покрываются белковой оболочкой. О том, почему так происходит, будет рассказано во второй части статьи.