Гомогенизаторы. Гомогенизатор против коллоидной мельницы Принцип работы гомогенизатора

Задумывались ли вы над тем, почему вкус домашнего молока, майонеза, кетчупа, сока, сливок или овощного пюре настолько отличается от магазинного? Думаете дело только в красителях, консервантах и других пищевых добавках, которые делают вкус данных продуктов более насыщенным? Ошибаетесь, все дело в технологии производства этих продуктов, которая не обходится без использования гомогенизатора.

В целом, гомогенизатор являет собой механический аппарат, предназначенный для перемешивания продуктов жидкой консистенции. Главная особенность заключается в том, что аппарат не просто перемешивает продукты как обычный миксер, а делает это настолько тщательно, что все компоненты, входящие в жидкую основу, образуют единую однородную массу. Это увеличивает срок годности пищи и делает ее более вкусной.

Если вы мечтаете о приобретении лабораторного гомогенизатора, вам будет полезно почитать подробности на сайте http://labfarma.ru о его технических возможностях. В домашних условиях такое устройство тоже будет полезным, и из этой статьи вы узнаете о том, каким может быть аппарат, идеально для этого подходящий.

Особенности работы

Для начала, хотелось бы немного рассказать об особенностях работы гомогенизатора:

1. Прибор состоит из поршневого насоса в который через штуцер подаются исходные компоненты.
2. Процесс измельчения происходит посредством выдавливания продукта через узкое сопло, диаметр которого можно контролировать вручную. При этом, контролируется и степень измельченности составляющих продукта.
3. Помимо измельчения происходит еще и равномерное смешивание, которое может происходить как в газовой, так и жидкой среде.

В технических условиях, после проведения этапа измельчения и перемешивания в гомогенизаторе, продукт пастеризуют.

Как выбрать прибор для дома

По принципу действия гомогенизаторы бывают двух видов: погружные и планетарные. При выборе прибора для домашнего использования следует знать следующее:

1. Погружной гомогенизатор подойдет идеально. Модели, работающие только в импульсном режиме являются самыми простыми, но их будет достаточно для того, чтобы измельчить небольшое количество пищи.
2. Желательно, чтобы модель прибора была дополнена антиразбрызгивающей насадкой. Наличие вариатора позволит контролировать скорость вращения насадки.
3. Модель с прорезиненной ручкой более удобна для использования. Важно также, чтобы вентиляционные отверстия были расположены в верхней части прибора.

И особое внимание следует уделить материалам. Насадки лучше выбирать из нержавейки, а корпус – из качественной стали.

Изобретение предназначено для получения коллойдно-монодисперсных систем в химической, нефтехимической, пищевой, микробиологической, фармацевтической, косметической и других отраслях промышленности. Гомогенизатор содержит приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой. Гомогенизирующая головка снабжена дросселирующим узлом, гидроакустическими соплами, резонансными камерами. Вихревая камера расположена соосно между гидроакустическими соплами, направленными во взаимно противоположные стороны. Дросселирующий узел снабжен конусом, выполненным с возможностью осевого перемещения. Эффект заключается в улучшении качества конечного продукта за счет интенсификации процесса воздействия гидроакустической энергии, разделения потока в вихревой камере и дополнительной обработке продукта в резонансных колерах, работающих в автоколебательном режиме и улучшающих амплитудно-частотную характеристику генерируемых волн. Кроме того, исключается кавитационный износ элементов гомогенизирующей головки. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к пищевой, микробиологической, химической, нефтехимической, фармацевтической, косметической и другим отраслям промышленности и может быть использовано для получения коллоидно-монодисперсных систем. Аналогом изобретения является гомогенизатор для жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую (см. а.с. СССР N 793507, кл. A 01 J 11/16,; B 01 F 3/00, 1976). Недостатком аналога является низкое качество гомогенизации жидких продуктов из-за отсутствия волнового воздействия на обрабатываемые продукты. Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является гомогенизатор для многокомпонентных жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую головку, состоящую из двух конических вихревых камер с падающими тангенциальными каналами и соплами, расположенными одно против другого. Между соплами вихревых камер выполнена кольцевая камера с тангенциальным выходным патрубком (а.с. СССР N 1839613, кл. B 01 F 3/00, 1990). Недостатком прототипа является неудовлетворительное качество гомогенизации конечного продукта из-за слабого волнового воздействия на обрабатываемую среду и кавитационный износ внутренней поверхности вихревых камер. Цель изобретения - повышение долговечности устройства и качество конечного продукта за счет интенсификации воздействия волновой энергии на обрабатываемую среду. Поставленная цель достигается тем, что гомогенизатор, содержащий приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой, снабженной тангенциальным входным и центральным выходным каналами, гомогенизирующая головка снабжена дросселирующим узлом, гидроакустическими соплами, резонансными камерами, а вихревая камера расположена соосно между гидроакустическими соплами, направленными во взаимно противоположные стороны и сообщенными с резонансными камерами, причем торцевая поверхность гидроакустического сопла выполнена закругленной по радиусу. Кроме того, дросселирующий узел снабжен конусом, выполненным с возможностью осевого перемещения. В предложенном гомогенизаторе дросселирующий узел служит для регулирования давления в гомогенизирующей головке. От величины создаваемого противодавления зависят геометрические размеры ядра разрежения в кавитационной зоне и энергия схлопования кавитационных пузырьков. Кроме того, регулируя давлением, процесс гомогенизации можно вывести на резонансный режим работы, при котором будут минимальные энергозатраты. Вихревые камеры при определенных соотношениях геометрических размеров являются мощными гидродинамическими излучателями волн с широким спектром частот. Снабжение вихревой камеры гидроакустическими соплами обусловлено тем, что при уменьшении диаметра канала на выходе из вихревой камеры увеличивается частота вращения жидкого продукта пропорционально соотношению диаметров вихревой камеры и гидроакустического сопла и соответственно увеличивается частота излучения гидроакустических волн. Гидроакустические сопла служат для формирования амплитудно-частотной характеристики генерируемых волн, которая зависит, в основном, от соотношения диаметра и длины выходного канала гидроакустического сопла. Выполнение торцевой поверхности гидроакустического сопла закругленной по радиусу обусловлено необходимостью создания и увеличения разрежения путем резкого расширения вращательного потока на выходе из гидроакустического сопла, а разряжение способствует раннему возникновению кавитации. Резонансные камеры служат для усиления амплитуды генерируемых гидроакустических волн в резонансном режиме. Конус, расположенный в дросселирующем узле, служит для дросселирования проходного канала и регулирования давления в гомогенизирующей головке. На фиг. 1 изображена принципиальная схема гомогенизатора, на фиг. 2 изображен общий вид гомогенизирующей головки в разрезе, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. Гомогенизатор включает (см. фиг. 1) приемную емкость 1, насос с приводом 2, гомогенизирующую головку 3, сливную емкость 4. Приемная емкость 1 соединена с приемным патрубком 5 насоса 2. Нагнетательная линия 6 насоса 2 соединена с входным патрубком гомогенизирующей головки 3. Выходной патрубок 7 соединен со сливной емкостью 4. Гомогенизирующая головка 3 включает вихревую камеру 8 с тангенциальным входным каналом 9. Вихревая камера 8 расположена соосно между двумя гидроакустическими соплами 10. Торцевая поверхность 11 гидроакустических сопл выполнена закругленной по радиусу. Гидроакустические сопла 10 сообщаются с резонансными камерами 12. Выходные каналы 13 из резонансных камер сообщены с дросселирующим узлом 14. Дросселирующий узел 14 снабжен конусом 15, который выполнен с возможностью осевого перемещения при помощи винта 16. Гомогенизатор работает следующим образом. Многокомпонентный жидкий продукт (далее - продукт) из приемной емкости 1 через приемный патрубок 5 насосом через нагревательную линию 6 подается в гомогенизирующую головку 3 (см. фиг. 1). Продукт через нагнетательный трубопровод 6 по тангенциальному каналу 9 поступает в вихревую камеру 8. В вихревой камере 8 жидкий продукт приобретает частоту вращения (в пределах 210 3 ... 310 3 с -1). При этом по оси вихревой камеры 8 образуется ядро разрежения, которое способствует возникновению гидроакустических волн. Далее, вращательно-волновой поток жидкого продукта разделяется на два потока и поступает в гидроакустическое сопло 10, где частота вращения продукта возрастает пропорционально соотношению диаметров вихревой камеры и гидроакустического сопла и доходит до 510 3 ...610 3 с -1 . При этом в канале и на выходе из сопла 10 образуется кавитационное ядро и высокочастотные гидроакустические волны. На выходе из гидроакустического сопла 10 продукт направляется в радиально-тангенциальном направлении и поступает в резонансные камеры 12, как показано на фиг. 2. Из резонансных камер 12 продукт по каналам 13 поступает в дросселирующий узел 14, далее по патрубку 7 в сливную емкость 4. В процессе прохождения продукта через гидроакустическое сопло генерируются высокочастотные гидроакустические волны с частотой до 210 4 Гц. Создание противодавления в гомогенизирующей головке дросселирующим узлом способствует усилению энергии схлопования кавитационного ядра и увеличению амплитуды генерируемых волн. Это, в свою очередь, приводит к активации многофазного продукта, к возникновению различных нелинейных эффектов гидроакустической и гидродинамической кавитации и повышению степени гомогенизации обрабатываемого продукта. Таким образом, использование гомогенизирующей головки с вихревой камерой, снабженной гидроакустическими соплами, резонансными камерами и дросселирующим узлом, позволяет повысить степень гомогенизации продукта и износостойкость гомогенизирующей головки. Кроме того, гомогенизирующая головка имеет простую конструкцию по сравнению с существующими, технологична в изготовлении, обладает высокой надежностью и работоспособностью, малой энергоемкостью.

Формула изобретения

1. Гомогенизатор, содержащий приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой, снабженной тангенциальным входным и центральным выходным каналами, отличающийся тем, что гомогенизирующая головка снабжена дросселирующим узлом, гидроакустическими соплами, резонансными камерами, а вихревая камера расположена соосно между гидроакустическими соплами, направленными во взаимно противоположные стороны и сообщенными с резонансными камерами, причем торцевая поверхность гидроакустического сопла выполнена закругленной по радиусу. 2. Гомогенизатор по п. 1, отличающийся тем, что дросселирующий узел снабжен конусом, выполненным с возможностью осевого перемещения.

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для аэрации жидкости, в частности к пневматической аэрации, и может быть использовано для насыщения кислородом с целью очистки загрязненных природных водоемов, бытовых и сточных вод, аквариумов, а также в любых устройствах для перемешивания и насыщения жидкостей газами

Очень широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей (гомогенизации). Все началось с экспериментов ученых Лумиса и Вуда над жидкими средами и ультразвуком, они обнаружили, что две несмешивающиеся жидкости, налитые в одну емкость, образуют эмульсию, если их подвергнуть в этой емкости ультразвуковому облучению. Приготовление коллоидных растворов , то есть мелкая взвесь масла в воде, имеет большую роль в современной промышленности, таким образом изготавливают товары широкого потребления (краски, косметика, майонез) . Это по своей структуре эмульсии. Практически повсеместно в промышленности используют ультразвуковой способ приготовления смесей. В то время когда Лумис и Вуд проводили свои первые опыты, использование ультразвукового смешивания несмешиваемых смесей в промышленности казались недостижимым будущем. Основной проблемой тогда было создание подходящих преобразователей (источников звука). Только 1951 года, благодаря английским ученым Коттелю и Гудмену, разработавшим конструкцию жидкостного свистка, началось «перевооружение» всех производств мира на новый экономичный ультразвуковой гомогенизатор.

До появления ультразвуковых гомогенизаторов, физики и промышленники готовили эмульсии очень трудоемкими способами - размешивание и взбалтывание смесей, чаще всего с помощью высоких давлений, что требовало больших затратах энергии. Так, гомогенизатор, работающий при высо­ких давлениях и производящий 1000 л эмульсии в час потреблял около 12 л. с. мощности . Ультразвуковой же гомогенизатор , состоящий из камеры для смеши­вания, жидкостного ультразвукового свистка, мотора и насоса, выдает такое же количество продукции при затрате мощности в 2 л. с. И при этом по качеству эмульгации смесь приготовленная по второму способу нечем не отличалась от смеси приготовленной вторым способом. Из фо­тографии, прикрепленной с боку, видно преимущество ультразвуко­вых гомогенизаторов (вид с права) по сравнению с быстровращающимися винтами для приготовления эмульсий под высоким давлением (вид с лева).

Товары народного приготовления, которые изготавливают с помощью гомогенизаторов: продукты детского питания, косметика, мази, приправы, лаки, соусы, плавленые сыры, мар­гарин, майонез, ореховое масло, зубную пасту, тома­ты, коктейли и, конечно, эмульсионные краски.

Если расматривать устройство для процесса ультразвуковой гомогенизации, то наиболее эффективно себя конечно показали ультразвуковые жидкостные свистки, хоть по сравне­нию с электрическими источниками ультразвука жидкостные ультразвуковые свистки маломощны. И все же для гомогенизации они обладают существен­ным преимуществом: ультразвуковые волны возникают непосредственно в жидкой среде, и не происходит потери энергии ультразвуковых волн при их переходе из одной среды в другую.

Самый широко распространенный вид свистка был изготовлен Коттелем и Гудменом в начале 50 годов 20 столетия, и с тех пор конструкция не изменилась. Суть работы такого свистка проста, в нем поток жидкости под большим давлением выходит из эллиптического сопла и направляется на стальную пластинку, которая и является генератор ультразвуковых волн. Благодаря простоте и устойчивости своей конструкции (разрушается только колеблющаяся пластинка) такие системы долговечны и недороги.

Зависимость характеристик

Характеристики гомогенизатора, такие как:

• Пропускная способность — производительность литров в час. Зависит от насоса и пропускной способности самого свистка. Стоит отметить, что в зависимости расхода зависит скорость потока и соответственно и частота вибрации пластины, об которую ударяет жидкость.
• Частота работы — для разных сред наиболее оптимальные определенные частоты, поэтому для наиболее эффективной работы свистка подбирается своя жидкость (плотность, вязкость) и определенный расход жидкости. Ультразвуковые гомогенизаторы для молока работают при частотах 25 кГц и соответственно настройка вибрационной пластинки делают для этих частот (углы пластины направленной к потоку, толщина и длина пластины).
• Мощность — показатель насоса, характеристика зависима от пропускной способности свистка.

Все цены указаны с учетом шкафа управления гомогенизатором.

Условия оплаты:

50% аванс после подписания договора поставки,

50% доплата по факту готовности оборудования к отгрузке.

Срок изготовления - 45 рабочих дней.

Гарантия - 12 месяцев.

Гомогенизатор для молока - это установка, которая позволяет дробить жировые шарики молока, молочной продукции и смесей, предназначенных для производства мороженного. Их используют в разнообразных молочных производственных линиях. Также гомогенизировать молочные смеси можно с помощью других установок (эмульгаторов, эмульсоров, вибраторов и т.п.), но они не так эффективны.

В наше время чаще всего производители молочной продукции применяют гомогенизатор для молока клапанного типа , который является многоплунжерным насосом высокого давления, оснащенным гомогенизирующими головками. В состав гомогенизаторов входят: кривошипно-шатунные устройства с системами смазывания и охлаждения; плунжерные устройства, имеющие гомогенизирующую головку и несколько манометрических; предохранительные клапаны; станина. Работает установка от электрического двигателя при помощи клиноременных передач.

Работа кривошипно-шатунного механизма позволяет преобразовывать вращательные движения от клиноременной передачи и электрического двигателя, в возвратно-поступательные движения плунжера. Плунжеры, благодаря манжетным уплотнителям, входят в рабочую камеру и совершают всасывающее и нагнетающее влияние, создавая, тем самым, определенное давление, позволяющее гомогенизировать молочную смесь. В состав кривошипно-шатунного механизма гомогенизатора для молока входит коленчатый вал (имеющий два конусных роликоподшипника), крышка подшипников, шатун (оснащенный крышкой вкладышами), ползун (который соединяется шарнирами с шатуном), стаканы, уплотнители, крышка корпуса и ведомый шкив (закрепленный на конце коленовала). Внутренней полостью кривошипно-шатунных механизмов являются масляные ванны, оснащенные маслоуказателем и сливными пробками. В молочных гомогенизаторах смазывание трущихся частей кривошипно-шатунных механизмов происходит благодаря разбрызгиванию масла в процессе вращения коленовала. Масло, находящееся во внутренней полости, охлаждается с помощью теплового обмена с окружающей средой. Водопроводная вода идет для охлаждения плунжеров.

Некоторые гомогенизаторы для молока оснащают принудительной системой смазывания некоторых, более подверженных воздействию трения, частей. Охлаждающие агрегаты таких гомогенизаторов имеют змеевик, в который поступает теплопроводная вода, охлаждающая масло. Они укладываются на дно корпуса. В таких установках обязательно наличие специального реле протока, обеспечивающего контроль подачи воды. Плунжерный блок гомогенизатора прикреплен двумя шпильками к корпусу кривошипно-шатунного механизма. Он обеспечивает всасывание молочной смеси из направляющей магистрали и нагнетает ее под давлением к гомогенизирующей головке.

Плунжерные блоки состоят из корпуса, плунжерных манжетных уплотнителей, крышек (нижней, верхней и передней), всасывающих и нагнетательных клапанов, седел клапанов, прокладок, втулок, пружин, фланца, штуцера, фильтровального устройства. Торцевая плоскость плунжерных блоков имеет гомогенизирующую головку, предназначенную для двухступенчатого процесса гомогенизации молочной смеси, который происходит благодаря прохождению смеси через отверстие между клапанами и седлами клапанов под высоким давлением.

Манометрическую головку, обеспечивающую контроль давления при гомогенизации, закрепляют на верхнюю плоскость плунжерных блоков. Манометрические головки включают в себя дросселирующие устройства, которые позволяют уменьшить колебания стрелки. Они состоят из корпуса, игл, уплотнителей, поджимающих гаек, шайб и манометров, оснащаемых мембранными разделителями. Предохранительные клапаны, располагаемые напротив гомогенизирующих головок, исключают резкое повышение давления выше необходимого. Предохранительные клапаны состоят из винта, контргайки, пяты, пружины, клапана и седла клапана. Для настройки номинального давления используют прижимные винты предохранительного клапана. Станины гомогенизаторов для молока - это литые или сварные конструкции из швеллеров или из облитых листовых сталей. Кривошипно-шатунный механизм располагается в верхней части станины, а внутри двумя кронштейнами с шарнирными креплениями прикреплена плита с электродвигателем. Эту плиту поддерживают винты, которые регулируют клиновые ремни. Станину оснащают четырьмя регулируемыми по высоте опорами. Бока станины можно закрыть съемной крышкой.

Молочная смесь направляется насосом во всасывающие каналы плунжерных блоков. Далее продукция под высоким давлением через нагнетательные клапана направляется к гомогенизирующим головкам и на большой скорости проходит через отверстие между поверхностью гомогенизирующих клапанов и их седел. В процессе такого воздействия происходит гомогенизация смеси и она становится однородной. Далее молочная смесь поступает на хранение или для переработки.

Гомогенизатор А1-ОГМ предназначен для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах, а также смесях дли мороженого. Применяются на предприятиях молочной промышленности в различных технологических линиях для обработки молока и производства молочных продуктов (сметаны, сливок, кефира, питьевого молока и др.). Габаритный чертеж представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 -Габаритный чертеж гомогенизатора А1-ОГМ

1--станина; 2--предохранительный клапан; 3--манометрическая головка; 4--плунжерный блок; 5--манометр системы смазки; 6--амперметр; 7--гомогенизирующая головка

Техническая характеристика гомогенизатора отражена в таблице 2.

Таблица 2 - Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГМ

Гомогенизатор состоит из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном, станины с приводом. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи (рис. 6).

Рисунок 6 - Общий вид гомогенизатора А1-ОГМ:

1--станина; 2--сливная пробка; 3--маслоуказатель; 4--кривошипно-шатунный механизм; 5--шатун; 6--вкладыш; 7--палец; 8--ползун; 9--плунжер; 10--гомогенизирующая головка; 11--плунжерный блок; 12--змеевик; 13--электродвигатель; 14--плита; 15--устройство для натяжения ремней; 16--опора; 17--шкив ведущий; 18--шкив ведомый; 19--коленчатый вал; 20--клиновой ремень; 21--маслонасос

Кривошипно-шатунный механизм гомогенизатора предназначен для преобразования вращательного движения, передаваемого клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров, которые посредством манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока и, совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают в нем необходимое давление гомогенизирующей жидкости.

Гомогенизатор имеет принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса, что увеличивает теплоотдачу. Охлаждение масла у этих гомогенизаторов производится водопроводной водой посредством змеевика, охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры охлаждаются водопроводной водой, попадающей на них через отверстия в трубе.

К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок, который предназначен для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. К торцовой плоскости плунжерного блока крепится гомогенизирующая головка, предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет прохода его под высоким давлением через щель между клапаном и седлом клапана в каждой ступени.

Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки аналогичной конструкции, соединенные вместе и связанные каналом, позволяющим продукту переходить последовательно от первой ступени ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки состоит из корпуса, клапана, седла клапана и нажимного устройства, включающего стакан, шток, пружину и нажимной винт с рукояткой.

Регулировка давления гомогенизации производится вращением винтов. При установлении режима гомогенизации продукта на первой ступени устанавливают 3/4 необходимого давления гомогенизации, а затем на второй ступени вращением нажимного винта повышают давление до рабочего.

Станина представляет собой сварную конструкцию из швеллеров, обшитых листовой сталью. На верхней плоскости станины устанавливается кривошипно-шатунный механизм. Внутри станины на двух кронштейнах шарнирно крепится плита, на которой устанавливается электродвигатель. С другой стороны плита поддерживается винтами, регулирующими натяжение клиновых ремней. Верхняя часть станины закрыта кожухом, предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы.

Молоко или молочный продукт подается при помощи насоса во всасывающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующую головку и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор, образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седла. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта.

В дальнейшем продукт из гомогенизирующей головки направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку или хранение ; ; ; .