Ремонт гомогенизатора своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Направлением молочной промышленности служит выработка качественного продукта, отводится первостепенная роль в организации правильного питания населения. Молоко содержит все питательные вещества необходимые в жизни человека, животных в раннем возрасте, органические вещества: углеводы, белки, жиры, ферменты, витамины, гормоны; и не органические вещества: вода, минеральные соли, микроэлементы, которые при регулярном употреблении, обеспечивают полезное воздействие на организм человека или его отдельные функции.

Файлы: 1 файл

ДИПЛОМ.docx

Система ППР включает основные мероприятия: межремонтное профилактическое обслуживание технологического оборудования и его ремонт, применение при ремонте современной передовой технологии , обеспечивающей высокое качество и долговечность восстанавливаемых деталей и узлов, эстетику внешнего вида оборудования, проведение при ремонте оборудования модернизации отдельных узлов и механизмов, направленных на повышение производительности, улучшение качества продукции, условий труда и безопасности обслуживания, организацию снабжения предприятия запасными частями, деталями, узлами и техническими материалами, их хранения и учет, организация контроля качества ремонта оборудования и порядка обслуживания его в процессе эксплуатации.

Все виды работ по плановому техническому обслуживанию и ремонту выполняются в определенной последовательности, образуя повторяющиеся циклы.

Ремонтный цикл – это повторяющаяся совокупность различных видов планового ремонта, выполняемых в предусмотренной последовательности через установленные, равные между собой количества часов работы оборудования, называемый межремонтными периодами. Ремонтный цикл завершается капитальным ремонтом и определяется структурой и продолжительностью.

Структура ремонтного цикла – это перечень видов ремонта, расположенных в последовательности их выполнения.

Продолжительность ремонтного цикла – это число часов работы оборудования, на протяжении которого выполняется все виды ремонта, входящие в состав цикла.

В систему ППР входят капитальный, средний и малый ремонты и техническое обслуживание. При малом ремонте и ТО устраняют неисправности и отказы, возникающие в процессе работы машин и аппаратов; среднем и капитальном - восстанавливают частично или полностью израсходованный ресурс оборудования. Своевременные плановые ремонты и ТО - гарантия безаварийной работы оборудования.

Планирование ремонтов и ТО заключается в определении сроков их проведения, в соответствии с типовой структурой ремонтного цикла и нормативными данными системы ППР. Для правильного планирования составляется график ППР.

Цель построения графика - распределить по месяцам года плановые ремонты и ТО, а также определить их трудоемкость для выбранной единицы технологического оборудования.

Гомогенизатор ОГБ-М вводится в эксплуатацию в ноябре 2011 года.

Категория ремонтной сложности гомогенизатора ОГБ-М будет R= 1,6

Структура ремонтного цикла

К - капитальный ремонт, межремонтный цикл 48 месяцев.

С - средний ремонт, межремонтный цикл 12 месяцев.

М - малый ремонт, межремонтный цикл 6 месяцев.

ТО - техническое обслуживание, цикл 1 месяц.

Продолжительность ремонтного цикла:

Продолжительность межремонтного периода:

Продолжительность периода между То

Капитального Тк= 35*1,6= 56 (чел.-ч.)

Среднего Тс= 21*1,6= 33,6 (чел.-ч.)

Малого Тм= 7*1,6= 11,2 (чел.-ч.)

Категория сложности R=1,6

Определяем трудоемкость одного То

Определяем общую трудоемкость ремонтов и То.

Тобщ= 3Тс+4Тм+40 То (чел.-ч.) Тобщ= 3*33,6 + 4*11,6 + 40*1,6=211,2 (чел.-ч.)

Общая трудоемкость разбивается на операции: слесарные, станочные и прочие:

Тсл= 0,72 * Тобщ Тсл= 0,72*211,2= 152,3 (чел.-ч.)

Тст= 0,2* Тобщ Тст= 0,2*211,2= 42,2(чел.-ч.)

Тпр=0,08*Тобщ Тпр= 0,08*211,2= 16,9 (чел.-ч.)

И после расчетов, в график ППР заносят данные.

6.2 Дефектная ведомость на детали подверженные износу гомогенизатора ОГБ-М.

___ООО Алтайский МСЗ

Ведомость дефектов

На_____Капитальный__ремонт___ гомогенизатора ОГБ-М_________

инв.№_001____, установленного в______мороженом_________цехе

6.3 Метод ремонта, способ ремонта, материалы, инструменты, оборудование, приспособления применяемые при ремонте гомогенизатора ОГБ-М, таблица обеспечения ремонта.

1.Гомогенизирующий клапан – при продолжительной работе плоскости клапана рис. 12 (1) прилегающие к седлу клапана сбиваются, подвергаются деформации при неправильной регулировке давления гомогенизации и образованию молочного налета, не плотное прилегание посадочного места рис. 12 (2). Все эти не исправности могут привести к нарушению процесса гомогенизации и дальнейшей поломки гомогенизатора, что может привести к выводу его из эксплуатации полностью. Восстанавливаем плоскости клапана прилегающие к седлу клапана методом притирки с применением пасты ГОИ и шлифовальных материалов. При значительном износе клапана изготавливается новый: берем стальной прут диаметром 55 мм. Наносим разметку, устанавливаем в токарный станок, производим центрование заготовки, устанавливаем в токарный станок и токарный центр, обрабатываем по размерам токарными резцами сперва в черновую потом в чистовую, обрабатываем конусные поверхности подрезными резцами правым и левым, проверяем размеры заготовки на соответствие с чертежом, после производим отрезание заготовки с последующей притиркой , производим термообработку детали.

Рис. 12. Гомогенизирующий клапан.

2. Седло клапана - при продолжительной работе поверхность седла клапана рис. 13 (1) сбивается при процессе гомогенизации о гомогенизирующий клапан. В результате этого процесс гомогенизации нарушается и работа всей машины в целом. Плоскости седла клапана которые непосредственно соприкасаются с гомогенизирующим клапаном восстанавливаем методом притирки шлифовальным порошком и пастой ГОИ.

Рис. 13. Седло клапана.

3. Прижимная пружина - при продолжительной работе пружина испытывает высокие нагрузки на сжатие при создании высокого давления гомогенизации. Со временем в прижимных пружинах уменьшается коэффициент упругости. Их можно заменить на новые, а так же восстановить. При восстановлении пружину растягивают на одну треть от первоначальной длины. Если пружина не подлежит восстановлению ее заменяют на новую.

Рис. 14. Прижимная пружина.

4. Плунжер – производительность гомогенизатора молока из-за износа его плунжера и потери геометрической формы при эксплуатации в условиях

молочных заводов снижается на 10% через 750 часов, ухудшая качество гомогенизируемого продукта. Износ плунжеров клапанного гомогенизатора происходит из-за разупрочнения их поверхностей под воздействием электрохимической межкристаллитной коррозии стали 40X13, из которой они изготовлены, что нарушает сопряжение плунжер — манжетное уплотнение уже через 750 часов работы гомогенизатора . Плунжер и гильза представляют собой точную, прецизионную пару, в которой исключается замена одной из этих деталей.

5. Всасывающий клапан – при длительной работе клапан изнашивается по разгрузочному пояску, направляющей поверхности и конусной поверхности. Седло изнашивается по внутренней цилиндрической и конусной поверхностям. На конусе клапана и конусной фаске седла образуется кольцевая канавка. Недостаточная плотность конусных поверхностей деталей клапана вызывает нарушение закономерности процесса всасывания, и идет процесс нарушения процесса гомогенизации. Восстановление клапана идет притиркой клапана и седла.

Рис. 16. Всасывающий клапан.

6. Нагнетательный клапан - при длительной работе клапан изнашивается по разгрузочному пояску, направляющей поверхности и конусной поверхности. Седло - по внутренней цилиндрической и конусной поверхностям. Недостаточная плотность конусных поверхностей деталей клапана вызывает нарушение закономерности процесса впрыска, и идет процесс нарушения процесса гомогенизации. Восстановление клапана идет притиркой самого клапана и седла.

Рис. 17. Нагнетательный клапан

7. Прижимной винт – при работе гомогенизатора винтом производится регулировка давления процесса гомогенизации, основным износом является износ резьбового соединения прижимного винта, это может привести к не правильной регулировке рабочего давления и нарушения всего процесса гомогенизации. Резьбовое соединение не подлежит ремонту, только частичное восстановление. На ответственных узлах и механизмах не допустимо восстановление только замена новой деталью.

Состав молока включает в себя шарики жира (сливки). Чтобы получить однородную жидкость, в промышленности используют технику измельчения и распределения компонентов — гомогенизацию. С помощью этого процесса достигается равномерная консистенция молока. Метод необходим при изготовлении сметаны, сливок, сгущенки, йогуртов и других продуктов.

• 1. Необходимость оборудования
• 2. Разновидности устройств
  • 2.1. Техника клапанного типа (плунжерные)
  • 2.2. Центробежные устройства
  • 2.3. Электрогидравлические устройства
  • 2.4. Ультразвуковые гомогенизаторы
  • 4.1. А1-0Г2-С
  • 4.2. К5-ОГА-1,2
  • 4.3. A1-ОГМ
  • 4.4. К5-ОГА
  • 5.1. Погружные
  • 5.2. Проточные ультразвуковые диспергаторы

  Необходимость оборудования

  Переработка жидкости осуществляется специальными аппаратами — гомогенизаторами. Посредством оборудования увеличивается срок хранения, улучшаются вкусовые качества молока и можно использовать различные добавки.

  К функциям гомогенизаторов также относят:

  • однородное распределение жиров с жидкостью (при изготовлении масла, маргарина, майонеза и салатных заправок);
  • при долгом хранении не виднеется жировая фаза (сгущенка);
  • улучшение насыщенности белковых комочков, не формируются жировые пробки (сметана, кефир);
  • равномерные цвет, жирность и вкус (сливки, пастеризованное молоко);
  • хорошее изменение вкуса, появление осадка минимально (питательная жидкость в составе с наполнителями);
  • уменьшение жира, незащищенного оболочкой, нет быстрого окисления (сухое молоко).

  Процесс предотвращает отстаивание жидкости. Кроме того, обработка молочных продуктов позволяет фактически употребить весь молочный жир.

  Гомогенизаторы могут выполнять дробление и распределение жирных шариков по 1-ступенчатой обработке и разбивать непокорные компоненты на вторичной фазе. При этом в устройстве существует разница между давлениями.

  Плюсы гомогенизации омрачаются следующими недостатками:

  • в готовом продукте уже невозможно отделить одни части вещества от другого;
  • чувствительность к свету, потому что меняется вкус;
  • молоко негодно для производства твердых сыров.

  Важно предварительно ознакомиться с аппаратами и их функциями.

  Разновидности устройств

  Перед обработкой сырье должно пройти первичную фильтрацию, а далее остыть до 4-6 °С. Разный режим манипуляций подразумевает хорошее время сохранности сырья до и после гомогенизации (до 6 часов).

  Пастеризация проводится только после гомогенизации. В исключительных случаях процесс ведется на 60°С, чтобы создать обезжиренные заготовки, когда пециальные приборы с помощью ультразвука, механического давления и электричества воздействуют на продукт.

  Бывает несколько видов гомогенизаторов для молока. Каждое устройство имеет разные схемы, а их принципы работы отличаются. Наиболее распространенные такие варианты:

  Техника клапанного типа (плунжерные)

  Принцип работы заключается в следующем: жидкость оказывается на головке гомогенизатора под клапаном и седлом. Специальный насос создает необходимое давление. Жировые шарики дробятся, и их становится больше в сотни раз. Зачастую в процессе используется 2-ступенчатая гомогенизация. Во второй части разрушаются шарики, получившиеся на начальном этапе.

  Аппараты завоевали популярность из-за своей эффективности (больше жирных шариков). В результате клапанного устройства продукт получается очень качественным.

  К минусам оборудования относят:

  • быстрый износ деталей;
  • большой расход электроэнергии (примерно от 40 до 140 кВт/ч);
  • нерациональные габариты для небольшого производства;
  • сложная конструкция.

  Центробежные устройства

  В них молоко отводится с помощью полого ротора, а дробится двумя вкладышами, представляющих конус.

  Жидкость льется в кольцевую камеру, далее продавливается сквозь щель. Шарики становятся меньше методом дробления.

  
  

  В последней камере комочки выходят еще в одно отверстие. Затем молоко попадает в конусообразную емкость. Щели уменьшаются с каждым протоком жидкости.

  К плюсам аппарата относят:

  • низкое потребление электроэнергии, в отличие от клапанных;
  • уменьшенные масса и габариты техники;
  • упрощенная конструкция.

  Недостатки: хуже измельчает компоненты и имеет низкую производительность.

  Электрогидравлические устройства

  В них вокруг разряда в жидкости происходят нажимы. В результате выполняется механическая обработка.

  Шарики в молоке дробятся примерно в 8 раз лучше с помощью ударных волн. Вкус итогового продукта надолго меняется.

  • низкая потребляемость энергии;
  • дешевая и простая конструкция;
  • удобство в обслуживании;
  • совмещение стерилизации и гомогенизации.

  Минусом такого метода считается неравномерное дробление жировых шариков. Для получения однородности увеличивают силу удара, но это ведет к увеличению потребления энергии.

  Ультразвуковые гомогенизаторы

  Они соединяют в себе гидродинамические и электромеханические свойства. Через свисток проходит жидкость, попадая в зону с волнами. Поток дробится на мелкие пересекающиеся струйки.

  Положительные качества аппаратов:

  • хорошая производительность;
  • возможность подобрать частоту работы;
  • меньший износ движущихся деталей;
  • снижение времени очистки.

  Недостатком ультразвукового устройства называют функциональные свойства. Усиление колебаний становится ниже при отдалении от излучателя.

  Базисной деталью оборудований выступает клапанная щель с головкой. Через нее проходят жировые компоненты. Немаловажную роль играют насос с мощностью 20 МПа. В результате его работы шарики становятся меньше до 0,7 мкм. Однако в основном используется режим с 10 МПа, и частички распадаются до 1-2 мкм.

  Ступени конструкции позволяют получить продукт с разным уровнем жирности.

  Общие принципы обработки

  • смешивание компонентов;
  • молоко двигается под давлением через головки;
  • жировая фаза измельчается;
  • тонкая операция: маленькие шарики мешаются в смесителях;
  • однократное нагревание;
  • остывание сырья.

  Между указанными этапами могут производиться вспомогательные процедуры.

  Выбор промышленного гомогенизатора

  Молочная продукция улучшает обмен веществ, и ослабляет аммонифицирующую (гнилостную) микрофлору. После механических процедур повышается усвояемость организмом полезных веществ.

  Для обработки молока в производстве используются специальные устройства. Основные аппараты: А1-0Г2-С, К5-ОГА-1,2, A1-ОГМ и К5-ОГА.

  Эти гомогенизаторы для молочной промышленности обеспечивают качество продукции. При их использовании улучшается консистенция и вкус жидкости.

  А1-0Г2-С

  Это плунжерный прибор, который обрабатывает вязкие продукты и равномерно распределяет жир. Эффективность техники зависит от нажима (от ≈500 до 600 кг/ч). Мощность также меняется (от ≈2 до 4 кВт).

  Для охлаждения трех плунжеров используется 13 л/ч воды. Примерные размеры оборудования: 1300×800×1500×645 (длина, ширина, высота, масса). Температура при гомогенизации — 70-90 °C.

  
  

  Аппарат включает в себя механизм с возвратно-поступательными движениями. Также в устройстве есть плунжерный блок, привод и дробильная конструкция. Прибор оснастили предохранительным клапаном.

  Технику применяют для плавленых, сливочных и пластичных сыров. С целью выполнения этой работы поверхность клапана больше в несколько раз, из-за этого происходит отличная гомогенизация.

  Недостаток заключается в том, что в загрузочном бункере нужно поддерживать один и тот же уровень продукции. Если за этим не уследить, то давление падает, и гомогенизатор может поломаться.

  К5-ОГА-1,2

  Плунжерный аппарат для переработки молока и продуктов из него. Давление составляет 20 МПа, число поршней — 3, температура сырья — 60-80 °C. Габариты прибора: 965×930×1400×850 (длина, ширина, высота, масса). В отличие от А1-0Г2-С, К5-ОГА-1,2 выполняет 2-ступенчатую гомогенизацию.

  Устройство разбивает и равномерно распределяет сливки.

  Гомогенизатор используется на линиях при производстве мороженого, кефира, сметаны и молока.

  Он состоит из механизмов, включающих поступательные конструкции со смазкой. Также есть система охлаждения, предохранительный клапан и станина с приводом.

  Работу осуществляют электродвигатели. В конструкции корпуса предусмотрено охлаждение масла.

  Плунжер крепится к ползуну, что исключает износ обеих деталей. Задвижка удлиненная, а ее передняя часть выходит за границы гильзы. Плюс такой конструкции в том, что не возникает сжатия обоих элементов при работе установки. Гомогенизатор имеет низкую производительность на фоне высокой энергоемкости.

  A1-ОГМ

  Это плунжерный прибор для обработки молока, который изменяет рассеянность белковых частиц.

  Давление — 20 МПа, производительность — 5000 кг/ч, температура жидкости — от 60 до 80 °C. Количество плунжеров — 3.

  Прибор выполняет 2-ступенчатую гомогенизацию. Размеры аппарата: 1430×1110×1640×1710 (длина, ширина, высота, масса).

  В A1-ОГМ вмонтированы:

  • манометр для измерения смазки;
  • клапан, который служит предохранителем;
  • амперметр;
  • плунжерный блок.

  
  

  Прибор неподвижен из-за оборудованной станины. В последней есть плита с двигателем, заставляющим работать все механизмы. Техника предназначена для промышленного производства кисломолочных продуктов.

  К плюсам относят высокую производительность. После обработки у продукции раскрывается вкус, и улучшается консистенция.

  Из минусов: прибор достаточно габаритный. Также за его работой следует тщательно следить, регулируя давление.

  К5-ОГА

  В отличие от предыдущих аппаратов, в нем установлено 5 поршней. Это плунжерное устройство.

  • кривошипно-шатунный механизм;
  • привод;
  • специальные головки для дробления;
  • корпус и станина;
  • плунжерный блок;
  • предохранительный клапан.

  Также К5-ОГА оборудован системами охлаждения и смазки.

  Производительность — 10000 кг/ч при давлении 20 МПа. Температура обрабатываемого сырья — от 60 до 80 °C. Ступени гомогенизации — 2. Габариты: 1800×1500×1650×3600 (длина, ширина, высота, масса).

  В результате обработки выходит густой продукт и продлевается срок годности. Дробление частиц зависит от применяемого давления, что увеличивает энергопотребление.

  Высокая эффективность — основное достоинство аппарата.

  Он имеет свои недостатки в работе: у гомогенизатора бывают заклинивания плунжеров, портятся прокладки блока, происходит износ уплотнений и засоряется трубопровод.

  Плюсы и минусы в устройствах в основном сходятся. За состоянием оборудования следует следить, прочитав инструкцию. Чистота играет особую роль при запуске оборудования.

  Наиболее распространенным способом гомогенизации является полная обработка. При этом методе исключается фазное разделение веществ. Другими словами — дробится все сырье без предшествующего разделения.

  Благодаря такой обработке получается обезжиренный нормализованный сухой остаток. Последний используется во время производства йогуртов.

  При раздельной гомогенизации можно работать с долей массы, которую загрузили в аппарат.

  
  

  По одной из оптимальных схем часть обезжиренного молока отделяется и при конкретных режимах можно выделить необходимую меру жира. В этом случае готовый продукт выходит более качественным. После разделительного процесса на 1 г жира должно быть более 0,2 г белкового вещества (казеина).

  Варианты бытовых гомогенизаторов

  Вкус домашнего молока, сливок и майонеза улучшают бытовые гомогенизаторы. Приборы измельчают и перемешивают все компоненты. В результате срок годности продукции увеличивается.

  Зачастую вместе с гомогенизацией происходит диспергация. Последнее понятие представляет собой именно процесс дробления и измельчения компонентов. А гомогенизация только равномерно распределяет комочки. Аппараты-диспергаторы могут выполнять обе операции.

  Вследствие работы приборов можно получить густые жидкости (эмульсии, суспензии).

  По принципу действия диспергаторы делятся на: ротор-статор, ультразвуковые и плунжерные.

  Первый тип состоит из двух частей:

  • статор, который не двигается;
  • вращающийся ротор.

  Он дробит комочки в жидкости механическим воздействием. У статора есть зубчики, форма которых подбирается в зависимости от конечного продукта.

  Прибор работает, используя ультразвук. Есть возможность переработать до нескольких десятков литров молока.

  Преимущества ротор-статор аппаратов:

  • простота в использовании;
  • технологичность;
  • имеются приборы с разной производительностью;
  • небольшая металлоемкость.

  Названная техника делится на погружную и проточную. Обе применяются в технологиях создания эмульсий.

  Погружные

  В большинстве случаев применяются в лабораториях. Внешний вид устройств напоминает мешалку. Приборы рассчитаны дробить частички и в небольшом количестве (в пробирках) и до нескольких литров в быту. Крупные агрегаты используются в промышленных масштабах.

  Специалисты предлагают покупать приборы, рассчитанные на несколько литров. Одновременно с этим нельзя использовать модели на 50 л для работы с пробирками.

  Доказательством качества прибора служит сталь: из-за серебристого металла в сырье отсутствуют вкусовые примеси.

  Выбирая погружные устройства, нужно определиться с объемами и сравнить мощности. Последняя должна быть высокой при выработке сметаны и масла. Установка необходима также для изготовления майонезов и йогуртов.

  Во время производства между статором и ротором происходит гидравлический сдвиг при центробежном давлении. Качественный продукт получается благодаря циклическому повторению.

  Преимущества погружных устройств:

  • после обработки смесь не делится на части, из которых она состоит;
  • есть приборы разного объема;
  • продукция получается качественной.

  Главный минус — состав все же получается недостаточно однородным.

  Проточные ультразвуковые диспергаторы

  Внутри устройства происходит дробление частиц в потоке либо при движении по кругу. В последнем случае жидкость отбирается из кольца и многократно попадает в дробилку.

  Молоко по патрубку движется в камеру, где перемещается по краям. Процесс обработки жидкости проходит по многоступенчатой схеме. Во многих моделях она вращается в обратную сторону, в результате увеличиваются затраты энергии и нагрев частиц.

  Большинство установок работают с горизонтальным валом.

  Проточная часть сделана из нержавейки: такие диспергаторы используются при создании йогуртов, майонезов и мягкого творога.

  Желающие начать производство для старта покупают маленькую модель аппарата. После отработки навыков приобретается большой агрегат, на котором в дальнейшем изготавливают продукцию. Некоторые используют первую модель для производства пилотной партии.

  Преимущества большинства приборов:

  • низкое потребление электроэнергии;
  • бережная обработка;
  • возможность попробовать прибор в работе перед покупкой большого агрегата.

  Минусы: нужно следить за содержанием твердой фазы в суспензии. Если не заметить нарушения, то не получатся концентрированные растворы. Также твердые материалы могут повредить детали аппарата и ухудшить характеристики готового продукта.

  Особенности применяемых насадок

  В каждом диспергаторе имеются зубцы разной формы. В зависимости от того, какой результат ожидается получить, такую модель и приобретают.

  С помощью представленных форм зубцов нельзя сделать суспензию в очень вязкой области. Резцы не рассчитаны для работы при большой турбулентности. А преимущества таких ножей заключается в высокой эффективности.

  Гомогенизация существует для отделения и равномерного распределения жировых компонентов. Обработка улучшает вкус и увеличивает срок годности. Готовое вещество используется для создания кисломолочных продуктов. Перед процессом нужно ознакомиться с правилами.

  Принцип работы гомогенизаторов для молока имеет общие положения. Он включает в себя смешивания и нагревания сырья.

  Частным случаем бытовых гомогенизаторов называют диспергаторы. Данные приборы могут выполнять ряд операций. Устройства славятся невысокой ценой и безопасностью.

  С понижением температуры окружающего воздуха пусковые качества автомобильных бензиновых двигателей ухудшаются. Это обусловлено одновременно, но в разной мере действующим ухудшением рабочего процесса и возрастанием вязкости моторного масла. Поскольку современные вязкостно-температурные характеристики моторных масел не ограничивают пуск бензиновых двигателей до температур минус 20-25 о С, то на первое место выступают вопросы протекания рабочего процесса и, особенно, образование рабочей смеси во впускном коллекторе.

  Это относится в первую очередь к условиям работы холодного, еще не прогретого двигателя, как перед пуском, так и после осуществления пуска.

  При работающем двигателе обычно предусмотрен обогрев каналов впускного коллектора двигателя, где движется рабочая смесь. Это для подавляющего большинства конструкций двигателей осуществляется охлаждающей жидкостью из системы охлаждения. Однако, на режимах пуска и после него, неблагоприятные явления конденсации и пленкообразования бензина на стенках коллектора присутствуют вплоть до прогрева охлаждающей жидкости до температуры 60-80 о С.

  Электрический подогрев рабочей смеси в коллекторе от бортовой сети автомобиля позволяет гомогенизировать — придать однородность рабочей смеси как при пуске, так и после него до достижения охлаждающей жидкостью требуемой температуры. Такая система внедрена на большинстве зарубежных бензиновых двигателей (как карбюраторных, так и с впрыском бензина).

  В общем случае гомогенизаторы могут быть двух типов — встроенные и накладные.

  Накладные гомогенизаторы предназначены для установки в существующие конструкции коллекторов без выполнения каких-либо переделок. Установка накладного гомогенизатора на автомобиле дает:

  • Улучшение пуска двигателя, особенно в реальных условиях его технического состояния и состояния АКБ после определенного пробега автомобиля;
  • Снижение износа двигателя за счет исключения попадания бензина на стенки цилиндропоршневой группы;
  • Повышение топливной экономичности за счет улучшения испарения бензина и смесеобразования;
  • Повышение экологических показателей автомобиля, обусловленного лучшим сгоранием рабочей смеси.

  Оценка интенсивности прогрева

  С целью оценки показателей интенсивности прогрева гомогенизатора определялось изменение температуры его характерной точки в зависимости от времени включения гомогенизатора в электрическую цепь автомобиля. В качестве характерной точки гомогенизатора была принята точка в центральной зоне верхней испарительной пластины.

  Полученные зависимости показывают, что разность температур между характерной точкой гомогенизатора и начальной температуры окружающей среды практически не зависит от величины последней.

  Оценка топливно-экологических показателей

  Установлено, что обогрев полостей впускного коллектора охлаждающей жидкостью, предусмотренный практически на всех автомобильных двигателях, создает возможность для исключения интенсивной конденсации и пленкообразования бензина на стенках коллектора при достижении температуры охлаждающей жидкости свыше +55 о С. Ниже этой температуры конденсация и пленкообразование значительно снижают топливную экономичность и экологические показатели автомобилей и сказываются на износе двигателей. Применение регулируемого электроподогрева рабочей смеси, обеспечивая ее гомогенизацию (однородность состава), исключает наличие в потоке воздуха капель бензина диаметром свыше 12 мкм и переводит большую часть бензина в паровую фазу. Это достигается введением во впускной коллектор электроподогревателя, теплоизлучающая пластина которого прогрета до температуры 150-160 о С.

  Экономические показатели автомобилей с применением гомогенизаторов улучшаются за счет исключения времени работы двигателя с непрогретым впускным коллектором и ухудшенным смесеобразованием из общего баланса времени движения автомобиля. Исследования показывают, что это особенно проявляется при относительно короткой протяженности маршрутов (до 10 км) и относительно небольшого времени движения автомобилей (до 15 мин), что наиболее характерно для городских условий эксплуатации автомобилей. В таких условиях улучшение топливной экономичности автомобилей, двигатели которых снабжены гомогенизаторами, может быть оценено до 20%. Применение гомогенизатора исключает попадание конденсата бензина в виде пленки на стенки цилиндров двигателей, что снижает износ и повышает ресурс двигателей.

  Экологические показатели автомобилей, непосредственно связанные с их экономическими показателями, улучшаются так же за счет повышения однородности рабочей смеси при применении гомогенизаторов. Так, установлено, что содержание в выхлопных газах монооксида углерода (СО — угарный газ) снижантся до 50% и гидрокарбона (СН) до 38%.

  Эффективность вышеописанной конструкции гомогенизатора может быть определена методом экспертной оценки и составит в сопоставимых условиях по улучшению экономичности до 5% и экологических показателей до 30%.

  
  

  Сначала гомогенизация приводит к расщеплению жировых шариков на гораздо более мелкие (см. рис.1). В результате уменьшается образование сливок и может также быть снижена тенденция шариков к слипанию или образованию крупных агломератов. В основном гомогенизированное молоко производится механическим способом. Оно на высокой скорости прогоняется сквозь узкий канал.

  Разрушение жировых шариков достигается сочетанием таких факторов, как турбулентность и кавитация. В результате диаметр шариков уменьшается до 1 мкм, и эго сопровождается четырех — шестикратным увеличением площади промежуточной поверхности между жиром и плазмой. В результате перераспределения оболочечного вещества, полностью покрывавшего жировые шарики до их разрушения, вновь образованные шарики имеют недостаточно прочные и толстые оболочки. В состав этих оболочек также входят адсорбированные белки плазмы молока.

  Фокс вместе со своими коллегами исследовал жиропротеиновый комплекс, полученный в результате гомогенизации молока. Он доказал, что казеин является протеиновым слагаемым комплекса и что он, возможно, связан с жировой фракцией через полярные силы притяжения. Он также установил, что казеиновые мицеллы активизируются в момент прохождения сквозь клапан гомогенизатора, вызывая предрасположенность к взаимодействию с жировой фазой.

  Рис.1. В процессе гомогенизации шарики жира разбиваются на гораздо более мелкие.

  Требования к процессу

  Физическое состояние и концентрация жировой фракции во время гомогенизации влияют на размеры жировых шариков. Гомогенизация холодного молока, в котором жир в основном присутствует в затвердевшем состоянии, практически неосуществима. Обработка молока при температуре 30 — 35°С приводит к неполной дисперсии жировой фракции. Гомогенизация по-настоящему эффективна, когда вся жировая фаза находится в жидком состоянии, причем в концентрациях, нормальных для молока. Продукты с повышенной массовой долей жира имеют тенденцию к образованию крупных скоплений жировых шариков, особенно при низкой концентрации протеинов сыворотки на фоне высокого содержания жира. Сливки с жирностью выше 12% не могут быть успешно гомогенизированы при стандартном повышенном давлении, потому что из-за недостатка мембранного материала (казеина) шарики жира слипаются в гроздья. Для достаточно эффективной гомогенизации на один грамм жира должно приходиться 0,2 грамма казеина.

  Процессы гомогенизации, проводящиеся под высоким давлением, приводят к образованию маленьких жировых шариков. С ростом температуры гомогенизации возрастает дисперсность жировой фазы — соразмерно с уменьшением вязкости молока при повышенных температурах.

  Обычно гомогенизацию проводят при температуре от 55 до 80°С, под давлением от 10 до 25 МПа (100-250 бар), в зависимости от типа обрабатываемого продукта.

  Характеристики потока

  При прохождении потока по узкому каналу его скорость возрастает (см. рис.2). Скорость будет расти до тех пор, пока статическое давление не снизится до такого уровня, при котором жидкость закипает. Максимальная скорость главным образом зависит от давления на входе. Когда жидкость покидает щель, скорость снижается, а давление начинает расти. Кипение жидкости прекращается, и паровые пузырьки взрываются.

  Рис.2. В процессе гомогенизации молоко проталкивается через узкую щель, в которой происходит разрушение жировых шариков.

  Теории гомогенизации

  За годы применения процесса гомогенизации возникло много теорий, объясняющих механизм гомогенизации при высоком
  давлении. Две теории, объясняющие дисперсную систему нефть -вода по аналогии с молоком, где диаметр большинства капель составляет меньше 1 мкм, не устарели до настоящего момента.
  Они дают объяснение влияния различных параметров на эффективность гомогенизации.

  Если турбулентный микропоток сталкивается с соразмерной ему каплей, последняя разрушается. Данная теория позволяет предвидеть изменения результатов гомогенизации при изменении применяемого давления. Эта связь была обнаружена во многих исследованиях.

  С другой стороны, теория кавитации гласит, что капельки жира разрушаются ударными волнами, возникающими при взрывах паровых пузырьков. Согласно этой теории, гомогенизация происходит при покидании жидкостью щели. Таким образом, противодавление, необходимое для кавитации, имеет в этом случае большую значимость. Это было подтверждено на практике. Однако гомогенизация возможна и без кавитации, но в таком случае она менее эффективна.

  Рис.3 Разрушение жировых шариков на первой и второй ступенях гомогенизации.
  1 После первой ступени
  2 После второй ступени
  

  Одноступенчатая и двухступенчатая гомогенизация

  Гомогенизаторы могут быть оснащены одной гомогенизирующей головкой или двумя, последовательно соединенными. Отсюда название: одноступенчатая гомогенизация и двухступенчатая гомогенизация. Обе системы показаны на рис.5 и 6. При одноступенчатой гомогенизации весь перепад давления используется
  в единственной ступени. При двухступенчатой гомогенизации суммарное
  давление замеряется перед первой ступенью Р_1, и перед второй ступенью Р₂.

  Для достижения оптимальной эффективности гомогенизации обычно используется двухступенчатый вариант. Но желаемые результаты удается получить, если соотношение Р₂ : Р₁ равняется примерно 0,2. Одноступенчатый вариант используется для гомогенизации

  • продукции с низкой жирностью,
  • продукции, требующей высокой вязкости (образования определенных агломератов).
  • в продуктах, для которых требуется низкая вязкость
  • для достижения максимальной эффективности гомогенизации (микронизации).

  На рис.3 показано образование и разрушение скоплений жировых шариков на второй ступени гомогенизации.

  Влияние гомогенизации на структуру и свойства молока

  Эффект гомогенизации оказывает положительное воздействие на физическую структуру
  и свойства молока и проявляется в следующем:

  • Уменьшение размеров жировых шариков, что предотвращает отстой сливок
  • Более белый и аппетитный цвет
  • Повышенная сопротивляемость окислению жира
  • Улучшенные аромат и вкус
  • Повышенная сохранность кисломолочных продуктов, изготовленных из гомогенизированного молока.

  Однако гомогенизации свойственны и определенные недостатки. В их числе:

  • Невозможность сепарирования гомогенизированного молока
  • Несколько повышенная чувствительность к воздействию света — как солнечного, так и от люминесцентных ламп — может привести к возникновению так называемого солнечного привкуса
  • Пониженная термоустойчивость — особенно выражена при испытании первой ступени гомогенизации, гомогенизации обезжиренного молока и в других случаях, способствующих образованию скоплений жировых шариков
  • Непригодность молока для производства полутвердых и твердых сыров, так как сгусток будет плохо отделять сыворотку.

  Гомогенизатор

  Для обеспечения максимальной эффективности гомогенизации обычно требуются гомогенизаторы высокого давления.

  Продукт поступает в насосный блок, где его давление повышается поршневым насосом. Уровень возникшего давления зависит от противодавления, определяемого расстоянием между поршнем и седлом в гомогенизирующей головке. Давление Р₁ всегда означает давление гомогенизации. Р₂ — это противодавление первой ступени гомогенизации или давление на входе во вторую ступень.

  Рис.4 Гомогенизатор — это большой насос высокого давления с устройством противодавления.
  1 Главный двигатель привода
  2 Клиноременная передача
  3 Указатель давления
  4 Кривошипношатунный механизм
  5 Поршень
  6 Уплотнение поршня
  7 Литой насосный блок из нержавеющей стали
  8 Клапаны
  9 Гомогенизирующая головка
  10 Гидравлическая система
  

  Рис.5 Одноступенчатая гомогенизация. Схема гомогенизирующей головки:
  1 Клапан
  2 Ударное кольцо
  3 Седло
  4 Гидравлический привод
  

  Насос высокого давления

  Поршневой насос приводится в движение мощным электродвигателем (поз. 1 на рис.4) через коленчатый вал и шатуны — эта передача преобразует вращение двигателя в возвратно-поступательное движение поршней насоса.

  Поршни (поз. 5) перемещаются в блоке цилиндров высокого давления.
  Они изготовлены из высокопрочного материала. Поршни оснащены двойными уплотнениями. В пространство между уплотнениями подается вода для охлаждения поршней. Туда же может подаваться горячий конденсат для предотвращения повторного обсеменения микроорганизмами продукта при работе гомогенизатора. Также возможно использование горячего конденсата для сохранения условий асептического производства продукта при работе гомогенизатора.

  Гомогенизирующая головка

  На рис.5 и 6 показаны гомогенизирующая головка и ее гидравлическая система. Поршневой насос поднимает давление молока с 300 кПа (3 бара) на входе до давления гомогенизации 10-15 МПа (100-240 бар), в зависимости от вида продукции. Давление на входе в первую ступень перед механизмом (давление гомогенизации) автоматически поддерживается неизменным. Давление масла на гидравлический поршень и давление гомогенизации на клапан уравновешивают друг друга. Гомогенизатор оборудован одним общим масляным баком, независимо от того, одноступенчатый это вариант или двухступенчатый. Однако в двухступенчатом гомогенизаторе есть две гидросистемы, и у каждой свой насос. Новое давление гомогенизации устанавливается изменением давления масла. Давление гомогенизации указывается на манометре высокого давления.

  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 (см. рис.3).

  Обратите внимание, что давление гомогенизации — это давление перед первой ступенью, а не перепад давлений.

  Детали гомогенизирующей головки обработаны на прецизионном шлифовальном станке. Ударное кольцо посажено на свое место таким образом, что его внутренняя поверхность перпендикулярна выходу из щели. Седло скошено под углом 5 градусов, чтобы продукт получал контролируемое ускорение, предотвращая таким образом ускоренный износ, неизбежный в ином случае.

  Молоко под высоким давлением проникает между седлом и клапаном. Ширина щели составляет примерно 0,1 мм, что в 100 раз превышает диаметр жировых давления, произведенного поршневым насосом, преобразуется в кинетическую энергию. Часть этой энергии после прохождения через механизм снова преобразуется в давление. Другая часть высвобождается в виде тепла; каждые 40 бар падения давления после прохождения через механизм поднимают температуру на 1°С. На гомогенизацию затрачивается менее 1% всей этой энергии, и все же гомогенизация с помощью высокого давления пока остается наиболее эффективным методом из всех имеющихся на сегодняшний день.

  Рис.6
  Двухступенчатая гомогенизация.
  1 Первая ступень
  2 Вторая ступень
  

  Эффективность гомогенизации

  Цель гомогенизации зависит от способа её применения. Соответственно меняются и методы оценки эффективности.

  В соответствии с законом Стокса, растущая скорость частицы определяется по следующей формуле, где: v — скорость

  q — ускорение свободного падения p — размер частицы η_hp — плотность жидкости η_ip — плотность частицы t — вязкость

  Или v = константа х р 2

  Из формулы следует, что уменьшение размера частицы является эффективным способом уменьшения возрастания скорости. Следовательно, уменьшение размера частиц в молоке приводит к замедлению скорости отстаивания сливок.

  Рис.7 Анализ частиц методом лазерной дифракции.

  Аналитические методы

  Аналитические методы определения эффективности гомогенизации можно
  разделить на две группы:

  I. Определение скорости отстаивания сливок

  Самый старый способ определения времени отстаивания сливок — это взять образец, выдержать его определенное время и затем проанализировать содержание жира в различных его слоях. На этом принципе построен метод USPH. Например, образец объемом в один литр выдерживается 48 часов, после чего определяется содержание жира в верхнем слое (100 мл), а также и во всем остальном молоке. Гомогенизация считается удовлетворительной, если массовой доли жира в нижнем слое в 0,9 раза меньше, чем в верхнем слое.

  На этом же принципе построен метод NIZO. В соответствии с этим методом образец объемом, скажем, в 25 мл подвергается центрифугированию в течение 30 минут на скорости 1000 об/мин при температуре 40°С и радиусе 250 мм. После этого жирность 20 мл нижнего слоя делится на жирность всего образца и полученный результат умножается на 100. Это соотношение называется значением NIZO. Для пастеризованного молока оно обычно составляет 50-80%.

  II. Фракционный анализ

  Распределение размеров частиц или капель в образце можно определить хорошо разработанным методом с применением установки лазерной дифракции (см. рис.7), которая посылает лазерный луч в образец, находящийся в кювете. Степень рассеивания света будет находиться в зависимости от размеров и количества частиц, содержащихся в исследуемом молоке.

  Результат приведен в виде графиков гранулометрического состава. Процент массовой доли жира представлен как функция размера частицы (размер жирового шарика). На рис.8 показаны три типовых графика распределения размеров жировых шариков. Обратите внимание на то, что при повышении давления гомогенизации график смещается влево.

  Рис.9 Пример параметров гомогенизации (энергия, температура, давление).

  Расход энергии и его влияние на температуру

  Подводимая электрическая мощность, необходимая для гомогенизации, выражается следующей формулой:

  Гомогенизатор в технологической линии

  Обычно гомогенизатор устанавливается в начале линии, то есть до секции окончательного нагрева в теплообменнике. В большинстве пастеризационных установок по производству питьевого молока для потребительского рынка гомогенизатор стоит после первой регенеративной секции.

  При производстве стерилизованного молока гомогенизатор обычно помещается в начале процесса высокотемпературной обработки, протекающей в системе с косвенным нагревом продукта, и всегда в конце процесса, проходящего в системе с прямым нагревом продукта, т.е. в асептической части установки после участка стерилизации продукта. В таком случае используется асептический вариант гомогенизатора, оснащенный специальными поршневыми уплотнениями, прокладками, стерильным конденсатором и специальными асептическими демпферами.

  Асептический гомогенизатор устанавливается после секции стерилизации установок с прямым обогревом продукта в случаях производства молочных продуктов с массовой долей жира более 6 10% и/или с повышенным содержанием белка. Дело в том, что при очень высоких температурах обработки в молоке с высоким содержанием жира и/или протеинов образуются скопления жировых шариков и мицелл казеина. Расположенный после секции стерилизации асептический гомогенизатор разрушает эти агломерированные частицы.

  Полная гомогенизация

  Полная гомогенизация — наиболее распространенный способ гомогенизации питьевого молока и молока, предназначенного для производства кисломолочных продуктов. Жирность молока, а иногда и содержание
  сухого обезжиренного остатка (при производстве йогурта, например) нормализуются до гомогенизации.

  Раздельная гомогенизация

  Раздельная гомогенизация означает, что основная часть обезжиренного молока ей не подвергается. Гомогенизируются сливки и небольшое количество обезжиренного молока. Этот способ гомогенизации обычно используется для пастеризованного питьевого молока. Основное достоинство раздельной гомогенизации — ее относительная экономичность. Общий расход энергии снижается примерно до 65% вследствие меньшего количества молока, проходящего через гомогенизатор.

  Поскольку наибольшая эффективность гомогенизации может быть достигнута в случае, если в молоке содержится не менее 0,2 г казеина на 1 г жира, рекомендуемая максимальная жирность составляет 12%. Часовая производительность установки, в которой проводится раздельная гомогенизация, может быть определена по далее приведенной формуле.

  Производство пастеризованною нормализованного молока (Q_sm) в час составит приблизительно 9690 л. Если мы подставим эту цифру в формулу 2, то получим,
  что часовая производительность гомогенизатора равняется примерно 2900 л.,
  то есть около трети его полной производительности.

  Схема потоков в установке для частично гомогенизированного молока приведена на рис.10.

  Влияние гомогенизированных молочных продуктов на организм человека

  В начале 1970-х годов американский ученый К. Остер (К. Oster) выступил с гипотезой о том, что гомогенизация молока позволяет ферменту ксантиноксидаза проникать через кишечник в кровеносную систему. (Оксидаза — это фермент, который катализирует присоединение кислорода к субстрату вещества или отщепление от него водорода.) По утверждению Остера, оксидаза ксантина способствует процессу повреждения кровеносных сосудов и ведет к атеросклерозу.

  Эта гипотеза была отвергнута учеными на том основании, что человеческий организм сам вырабатывает в тысячи раз большие количества этого фермента, чем теоретически могло бы привнести в него гомогенизированное молоко.

  Итак, никакого вреда от гомогенизации молока быть не может. С точки зрения питательности гомогенизация никаких особых изменений не привносит, за исключением, пожалуй, того, что в гомогенизированных продуктах жир и протеин расщепляются быстрее и легче.

  Тем не менее Остер прав в том, что процессы окисления могут приносить вред человеческому организму и что диета важна для здоровья.

  Читайте также:

    
  • Шведский прыщ на судака своими руками
    
  • Февка для пайки своими руками
    
  • Эсп на ваз своими руками
    
  • Как сделать чтобы уши стояли у стаффа
    
  • Спиртовые чернила своими руками