ПЕРЕМІШУВАННЯ СИПУЧИХ МАТЕРІАЛІВ

Для перемішування сипучих матеріалів в харчових виробництвах використовують змішувачі, що працюють в інших галузях промисловості, або змішувачі, спеціально сконструйовані для змішування матеріалів, що розрізняються гранулометричним складом, щільністю, міцністю, фізичним станом і іншими фізичними властивостями.

Як правило, змішувачі класифікують за принципом дії, швидкісним характеристикам і конструктивним ознаками. За принципом дії всі змішувачі можуть бути розділені на змішувачі безперервної та періодичної дії. Змішувачі періодичної дії можна розділити на барабанні, стрічкові, бігунцеві, відцентрові, з обертовим ротором, червячно-лопатеві, плунжерні, пневмосмесітелі та змішувачі з псевдозрідженим шаром; змішувачі безперервної дії - на барабанні, червячно-лопатеві, роторні та ін

За швидкісними характеристиками змішувачі діляться на швидкісні і тихохідні.

Швидкісні змішувачі бувають одно-і двоступінчатими. Одна сходинка може бути обігрівається, а інша - охлаждаемой. Залежно від конструкції ротора змішувачі діляться на лопатеві (турбінні), волчкові, дискові та шнекові.

Загальний вигляд двоступеневого відцентрового турбозмішувачів показаний на рис. 7.10. Такий змішувач застосовують при змішуванні порошкоподібних, в'язких і рідких матеріалів. Перший ступінь служить для гомогенізації суміші, а друга - для її охолодження. Для уловлювання пилу на кришці змішувача встановлений рукавний фільтр. У змішувачі обертається швидкісний комбінований ротор, що складається з трилопатевої мішалки і комбінації ножів (рис. 7.11).

Рис. 7.10. Комбінований турбозмішувачів:

1 - електродвигун, 2 - ротор; 3 - обігрівається сорочка; 4 - дефлектор; 5 - фільтр; 6 - поворотна кришка; 7 - переточні пристрій; 8 - охолоджувані сегменти; 9 - щоперемішує пристрій

Рис. 7.11. Робочий орган турбозмішувачів

Готова охолоджена суміш вивантажується через нижній затвор, керований пневмоциліндром. Змішувальні ротори приводяться в обертання від електродвигунів через ремінну передачу.

Принцип дії змішувачів з псевдозрідженим шаром заснований на псевдозріджених змішуються матеріалів бистровращающейся ротором. Частота обертання робочого органу змішувачів різних моделей та обсягів змінюється від 300 до 3000 хв ^-1.

При обертанні робочого органу матеріал відкидається до стінки змішувача і переміщується вгору, при цьому утворюється циркуляційний контур. Висхідний потік матеріалу уздовж стінок перешкоджає налипання вологого матеріалу на стінку. Робочий орган виконаний таким чином, щоб не утворювалися застійні зони.

Його конструкція забезпечує самоочищення лопаток ротора. Як правило, робочий орган складається з 2 - або 3 - рядних ножових лопатей, горизонтальних або загнутих вгору.

Тихохідні змішувачі (стрічкові, лопатеві, шнекові та з псевдозрідженим шаром) для змішування сипучих і вологих матеріалів мають циліндричну або коритоподібного форму і закриваються з торців і зверху кришками. Усередині корпусу змішувача розташований вал з плоскими стрічковими спіральними лопатями. Для інтенсивного перемішування матеріалів лопаті виконані з лівого і правого навивкою. У стрічкових змішувачах великої місткості змішувальний елемент складається з чотирьох стрічок. Окружна швидкість зовнішньої стрічки становить 1,2 м / с. Привід вала здійснюється через клиноременную передачу.

На рис. 7.12 показаний спарений планетарно-черв'ячний змішувач, призначений для змішування зернистих матеріалів з ​​діаметром часток не більше 10 мм. Змішувач складається з конічного корпусу, всередині якого розташований похилий черв'як, що обертається одночасно навколо власної осі і навколо конічного корпусу змішувача за допомогою водила. Змішуються матеріали черв'яком переміщаються вгору, а потім падають під дією гравітаційної сили. Змішувач забезпечує хороше змішування при невеликій витраті енергії. Частота обертання черв'яка 60 хв ^-1, водила 1,58 хв ^-1. Корпус змішувача закритий загальною кришкою, на якій встановлені приводи черв'яків і водила.

Рис. 7.12. Загальний вид змішувача-усереднювача з планетарним шнековим пристроєм, що перемішує:

1 - привід; 2 - конічний корпус, 3 - щоперемішує пристрій

Змішувачі, засновані на псевдозріджених зернистих матеріалів газовим потоком, застосовують для усереднення великих партій. Змішувач являє собою вертикальний циліндричний корпус з конічним днищем і кришкою. У нижню частину днища вмонтовані сопла, які з'єднуються з колектором подачі стисненого газу. Матеріал завантажується через завантажувальні клапани, розташовані на кришці, а вивантажується через розвантажувальний клапан, розташований в нижній частині днища.

Змішування відбувається за рахунок імпульсної подачі стисненого газу при тиску до 3 МПа в камеру змішування. При подачі стисненого газу утворюються турбулентні пилогазові потоки, спрямовані по висхідній спіралі в периферійній кільцевої зоні змішувача і по низхідній - у центральній циліндричної зоні. У результаті руху частинок матеріалу по пересічних траєкторіях відбувається його перемішування. Технологічний газ, очищений від пилу в циклоні або фільтрі, надходить на компримування.

Диспергування

Диспергування застосовують для подрібнення рідких, твердих речовин в рідині або рідких і твердих речовин в газі для одержання дисперсних систем.

Диспергування включає емульгування, гомогенізацію і розпорошення рідин в газовому середовищі.

Емульгірованіе застосовують для отримання емульсій жир у воді і навпаки. У першому випадку жир є дисперсною фазою, а вода - дисперсійним, у другому - жир є дисперсионной фазою, а вода - дисперсної.

При емульгуванні для отримання стійких, не розшаровуються, емульсій в суміш додають поверхнево-активні речовини (ПАР): желатин, казеїнати, казеїн, крохмаль, яєчний білок, агар-агар та інші речовини, які утворюють на поверхні тонку оболонку, придающую емульсіям стійкість і перешкоджає їх розкладанню.

Стійкість емульсії до розшаровування залежить від розмірів дисперсионной фази і розподілу жирових частинок за розмірами.

Так, наприклад, при отриманні емульсії жир в знежиреному молоці розмір жирових кульок не повинен перевищувати 5 мкм. Таку емульсію застосовують для вигодовування молодняка великої рогатої худоби. При цьому емульгування має відбуватися при температурах на 15... 20 ° С вище температури плавлення жиру. У високоякісному майонезі розмір основної маси жирових часток не повинен перевищувати 8... 10 мкм.

Емульгування виробляють в апаратах, званих емульсорамі.

На рис. 7.1 був показаний статичний емульсор, а на рис. 7.13 - емульсор з обертовим диском. І в тому і в іншому апараті диспергування відбувається під дією відцентрової сили. Суміш води, жиру і емульгатора подається по осі емульсора в диск, що обертається з частотою 10... 20 з ^-1. Під дією відцентрової сили суміш багаторазово викидається через вузькі щілини, утворені обертовими і нерухомими кільцями, з першого обертового кільця в друге і т. д. При проходженні отворів у кільцях відбувається емульгування суміші. З останнього кільця, розташованого в обертовому диску, суміш надходить в патрубок для виведення емульсії.

Рис. 7.13. Відцентровий емульсор:

1 - корпус, 2 - обертовий диск; 3 - кільця на диску; 4 - кільця на корпусі

Продуктивність такого емульсора залежить від частоти обертання диска і числа отворів у кільцях.

Для емульгування використовують також колоїдні млини, в яких подрібнення відбувається в результаті тертя або ударів сухим або мокрим способом. На рис. 7.14 показана колоїдна млин, в якій подрібнення здійснюється мокрим способом. Млин складається з циліндричного корпусу 1, в якому з великою швидкістю обертається диск 2 з розташованими по обидва боки ударними пальцями 3. На корпусі млина також є пальці 4. При обертанні диска пальці, розташовані на ньому, проходять між пальцями корпусу. При цьому за рахунок ударів пальців суспензія подрібнюється. Подрібнена суспензія віддаляється через патрубок 6.

Рис. 7.14. Колоїдний млин для мокрого помелу:

1 - корпус, 2 - обертовий диск; 3 - пальці диска; 4 - пальці корпусу; 5 - штуцер для входу суспензії; 6 - вихідний патрубок

Для емульгування застосовують також ультразвук. Ультразвукові емульсори працюють на принципі порушення коливань пластини з частотою до 22 кГц, що виникають при ударі суміші, що надходить через сопло в емульсор з великою швидкістю. У результаті коливань пластини, які передаються рідини, відбувається подрібнення дисперсної фази. Такі емульсори називають гідродинамічними свистками.

Гомогенізацію застосовують для отримання емульсій, н яких діаметр дисперсної фази не перевищує 1... 2 мм. Процес гомогенізації проводять в гомогенизаторах. Поширення набули клапанні гомогенізатори. На рис. 7.15 показаний елемент щілини клапанного гомогенізатора. Процес дроблення відбувається в щілини при тиску 8... 60 МПа. Розмір щілини в просвіті 80... 100 мкм. Нею регулюють за допомогою пружини, що впливає на клапан.

Рис. 7.15. Клапанна щілину:

1 - корпус; 2 - щілина

Як правило, гомогенізований продукт проходить дві або три щілини. Розмір дисперсної фази залежить від тиску в щілини гомогенізатора. Зв'язок діаметра частинок (м) з тиском у щілини гомогенізатора описується рівнянням

де p - тиск гомогенізації, МПа.

При гомогенізації емульсія нагрівається на 4... 5 ° С.

Розпилення рідини в газову фазу. При диспергуванні рідини відбувається дроблення струменя на краплі. Найбільшого поширення в техніці отримало гідравлічне і механічне розпилювання рідин в результаті розпаду струменя (рис. 7.16), яка витікає з великою швидкістю із сопла або розпилювальних дисків, а також пневматичне розпилення за допомогою пневматичних форсунок. Розпилення в пневматичних форсунках відбувається під дією подається в форсунку газу. Механічне розпорошення здійснюється за допомогою обертових дисків. При цьому рідина набуває кінетичну енергію під дією відцентрових сил. Ці методи розпилення суспензій застосовують в розпилювальних сушарках.

Рис. 7.16. Відцентрова механічна форсунка:

1 - патрубок для підведення продукту; 2 - корпус, 3 - завихритель; 4 - сопло

Середній розмір крапель (м) при дисковому розпиленні можна визначити за формулою

де n - частота обертання диска, з ^-1; σ - поверхневий натяг, Н / м; R - радіус диска, м; ρ - щільність суспензії, кг / м ³.

Поиск по сайту: