Разработка гомогенизатора для молочных продуктов питания

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Тольяттинский филиал Московского  государственного университета

пищевых производств

 

Кафедра «Технология продуктов  питания и технологическое оборудование пищевых предприятий»

 

 

 

Курсовая проект

по дисциплине «Технологическое оборудование для механической обработки  продуктов питания»

на тему: «Разработка гомогенизатора для молочных продуктов питания»

 

 

 

 

Студент группы П-501:	Замятина С.С.
Преподаватель:	Дружинкин В.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тольятти 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………………3

1. Анализ современного оборудования (гомогенизатор)…........................5
2. Расчет гомогенизатора…………………………………….……………...13
3. Монтаж, эксплуатация и ремонт…………………………………………..16
4. Охрана труда, окружающей среды………………………………………..19

Список используемой литературы……………………………………………...21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Гомогенизатор предназначен: для многокомпонентной гомогенизации нерастворимых сред (которым недопустим перегрев), с целью получения 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. 
• Компактность, возможность вертикального расположения. 
• Имеет возможность подключения к однофазной или трехфазной сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Анализ современного оборудования (гомогенизатор)

В наше время, 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.

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

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.

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

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.

У гомогенизатора А1-ОГМ-5 модернизирована  головка, которая состоит из корпуса, в котором жестко закреплено седло  со свободно лежащим клапаном. Между  седлом и клапаном образуется кольцевая  щель для прохода молока в клапане  выполнено осевое отверстие, соединяющее  ряд, радиальных каналов. В верхней части размещены винт, пружина и шток. Осевое отверстие соединяет радиальные каналы с каналом 9 для подвода молока.

При работе устройства молоко поступает  через кольцевую щель в корпус, после заполнения которого гомогенизирующая головка настраивается на рабочий  режим, для чего с помощью винта  клапан плавно опускается на седло, перекрывая при этом кольцевую щель. В рабочем  режиме молоко пропускается со скоростью 150...250 м/с.

Гомогенизатор А1-ОГМ-5 (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-ОГМ-5

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.