Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор научных исследований по изучаемому вопросу, цель и задачи исследований 11
1.1. Влияние технологических процессов производства маргарина на качество получаемой продукции 11
1.1.1. Влияние процесса набора рецептурных компонентов 12
1.1.2. Влияние процесса получения маргариновой эмульсии 18
1.1.3. Влияние процессов переохлаждения, кристаллизации и декристаллизации маргариновой эмульсии 23
1.1.4. Влияние процесса фасовки и упаковки маргарина 29
1.2. Способы получения вводно-жировых эмульсий 30
1.2.1. Методы и оборудование для эмульгирования немеханическим путем 31
1.2.2. Методы механического воздействия при эмульгировании 32
1.2.3. Методы эмульгирования с применением гомогенизаторов высокого давления 35
1.3. Цель и задачи исследований 43
Глава 2. Системные исследования маргаринового производства 45
2.1. Системный анализ процессов маргаринового производства 45
2.1.1. Характеристика и методы оценки качества фасованного маргарина 45
2.1.2. Построение графа целей и задач технологической системы производства маргариновой продукции 46
2.1.3. Разработка операторных моделей технологических линий производства маргариновой продукции 48
2.2. Классификация технологических систем маргаринового производства 53
2.3. Оценка целостности, стохастичности связей и чувствительности элементов технологических систем производства фасованного маргарина 55
2.3.1. Оценка целостности (стабильности работы) поточных линий по производству фасованного маргарина 55
2.3.2. Оценка стохастичности связей технологической системы 65
2.3.3. Анализ чувствительности процессов производства фасованного маргарина 72
Глава 3. Экспериментальные исследования процесса образования маргариновой эмульсии с помощью перемешивающих устройств 79
3.1. Исследование влияния типов и частоты вращения перемешивающих устройств на стойкость маргариновой эмульсии 80
3.2. Исследование влияния типов и частоты вращения перемешивающих устройств на мощность перемешивания 93
3.3. Исследование влияния типа перемешивающих устройств на реологические характеристики маргариновой эмульсии 97
Глава 4. Экспериментальные исследования влияния гидродина мического воздействия при проведении процесса образования маргариновой эмульсии на ее физико- механические свойства 106
4.1. Методики проведения исследований и описание экспериментальных установок для гидродинамического воздействия на маргариновую эмульсию 106
4.2. Исследование влияния гидродинамического контура в процессе образования маргариновой эмульсии на ее стойкость и дисперсное состояние 117
4.2.1. Исследование влияния диаметров трубопровода гидросистемы и расхода через него на стойкость маргариновой эмульсии 120
4.2.2. Исследование влияния диаметров трубопровода гидросистемы и расхода через него на дисперсное состояния маргариновой эмульсии 122
4.2.3. Исследование влияния диаметров трубопровода гидросистемы и расхода через него на продолжительность образования маргариновой эмульсии 124
4.2.4. Исследование совместного влияния всех факторов влияющих на процесс образования маргариновой эмульсии с помощью гидродинамического контура 126
4.2.5. Исследование влияния продолжительности образования маргариновой эмульсии на ее стойкость 130
4.2.6. Исследование влияния основных параметров гидродинамического контура на мощность затрачи ваемую при образовании маргариновой эмульсии 132
4.3. Исследование процесса приготовления маргариновой
эмульсии с применением гомогенизирующих устройств 134
4.3.1. Исследование влияния рабочего давления в гомогенизаторе на средний размер частиц дисперсной фазы и стойкость маргариновой эмульсии 135
4.3.2. Исследование влияния режимов приготовления грубой маргариновой смеси на размер частиц дисперсной фазы и стойкость тонко дисперсной эмульсии 140
4.3.3. Исследование влияния количества рециклов на средний размер частиц дисперсной фазы и стойкость
маргариновой эмульсии 148
4.3.4. Исследование реологических свойств тонкодисперсных маргариновых эмульсий повышенной стойкости 156
5. Экспериментальные исследования процессов переохлаждения, кристаллизации и декристаллизации маргариновой эмульсии 162
5.1. Методики проведения исследований и описание экспериментальных установок для исследования процессов переохлаждения, кристаллизации и декристаллизации маргариновой эмульсии 163
5.2. Исследование влияния технологических параметров обработки и физико-механических свойств маргариновой эмульсии при проведении процесса переохлаждения на качество
получаемого маргарина 167
5.2.1. Исследование влияния температуры хладоагента на качество получаемого маргарина 167
5.2.2. Исследование влияния продолжительности нахождения эмульсии в переохладителе на качество получаемого маргарина 170
5.2.3. Исследование влияния стойкости маргариновой эмульсии на качество получаемого маргарина 172
5.2.4. Исследование совместного влияния всех факторов, влияющих на процесс переохлаждения, на качество получаемого маргарина 174
5.3. Исследование влияния технологических параметров обработки и физико-механических свойств маргариновой эмульсии при проведении процесса кристаллизации на качество получаемого маргарина 178
5.3.1. Исследование влияния температуры полуфабриката на выходе из переохладителя на качество получаемого маргарина 179
5.3.2. Исследование влияния продолжительности прохождения полуфабриката через кристаллизатор на качество получаемого маргарина 181
5.3.3. Исследование влияния стойкости маргариновой эмульсии на качество маргарина, выходящего из кристаллизатора 183
5.3.4. Исследование совместного влияния всех факторов, влияющих на процесс кристаллизации, на качество получаемого маргарина 185
5.4. Исследование влияния технологических, кинематических параметров обработки и физико-механических свойств маргариновой эмульсии при проведении процесса декристаллизации на качество получаемого маргарина 189
5.4.1. Исследование влияния температуры полуфабриката на выходе из переохладителя на качество маргарина 189
5.4.2. Исследование влияния продолжительности нахождения полуфабриката в декристаллизаторе на качество маргарина 192
5.4.3. Исследование влияния частоты вращения вала декристаллизатора на качество маргарина 194
5.4.4. Исследование влияния стойкости маргариновой эмульсии на качество маргарина 196
5.4.5. Исследование совместного влияния всех факторов, влияющих на процесс декристаллизации, на качество получаемого маргарина 198
Глава 6. Практические результаты исследований по разработке высокоэффективных процессов и расчету технологического оборудования 202
6.1. Новый способ производства фасованного маргарина 202
6.2. Высокоэффективный смеситель для производства маргариновой эмульсии 204
6.3. Методика расчета оборудования для образования маргариновой эмульсии 205
6.3.1. Методика расчета смесителей для механического перемешивания маргариновой эмульсии 206
6.3.2. Методика расчета гидродинамической системы для получения маргариновой эмульсии 208
6.4. Высокоэффективное гомогенизирующее устройство для получения высокостойких маргариновых эмульсий 214
6.5. Методика расчета гомогенизирующих устройств 217
6.6. Высокоэффективный кристаллизатор и декристаллизатор для производства фасованного маргарина 221
6.7. Определение местных коэффициентов сопротивления движения маргариновой эмульсии в трубопроводах 224
Общие выводы по результатам работы 230
Список использованной литературы
- Влияние процесса получения маргариновой эмульсии
- Построение графа целей и задач технологической системы производства маргариновой продукции
- Исследование влияния типов и частоты вращения перемешивающих устройств на мощность перемешивания
- Исследование влияния гидродинамического контура в процессе образования маргариновой эмульсии на ее стойкость и дисперсное состояние
Введение к работе
Масложировая отрасль, на долю которой приходится около 13 % общего объема реализуемой продукции всей пищевой промышленности, считается одной из важнейших и сложнейших. В структуре отрасли имеются: прессовые, экстракционные и комбинированные маслозаводы, а также жи-роперерабатывающие комбинаты, в составе которых могут быть: гидроге-низационные, маргариновые, мыловаренные, предприятия и заводы по производству синтетических моющих средств.
За последние десятилетие произошло значительное техническое перевооружение предприятий жироперерабатывающей промышленности. Большая часть их оснащена комплексными линиями и установками, в которых достигнута непрерывность процессов. Внедрены новые технологические операции, более совершенное оборудование, осуществляются комплексная механизация и автоматизация процессов. Применение современной техники и технологии невозможно без научно-обоснованного подхода к ведению всех технологических процессов протекающих в технологическом оборудовании, входящим в поточно-механизированные линии жиро-перерабатывающих производств. Одной из важнейших частей жиропере-работки является производство маргариновой продукции. Изделия маргаринового производства являются ценным пищевым продуктом.
По калорийности они не уступают сливочному маслу, а по усвояемости организмом человека значительно превосходят его за счет большего содержания полиненасыщенных жирных кислот. Таким образом, производство и использование маргариновой продукции позволяет решить проблему направленного и сбалансированного жирового питания людей различного возраста, а также диетического питания, за счет применения низкожирных маргаринов (с содержанием жира 60 %), в первую очередь, с целью нормализации проблемы широко распространенных нарушений ли-
пидного обмена (атеросклероз, ишемическая болезнь, ожирение, гепатит и др.), особенно остро вставшей в последнее время.
Маргарин представляет собой высококонцентрированную водно-жировую эмульсию обратного типа, в состав которой входят кроме твердых и жидких жиров молоко, сахар, соль, эмульгаторы, витамины и другие пищевые добавки.
Маргариновую продукцию подразделяют на маргарины и жиры - кондитерские, хлебопекарные и кулинарные, представляющие собой безводные и безмолочные продукты.
Маргарины классифицируют по консистенции на брусковые (твердые) и мягкие (наливные); кроме того, по массовой доле жира маргарины могут быть: высокожирные (82 %), пониженной жирности (70 %) и низкожирные (60 %).
В связи с ростом потребления маргариновой продукции важной задачей становится улучшение ассортимента и качества продукции.
Большой вклад в изучение различных технологических процессов маргаринового производства внесли ученые нашей страны: Азнаурьян М.П., Аскинази А.И., Варибрус В.И., Восканян О.С., Гринь Т.В., Дорож-кина Т.П., Козин Н.И., Паронян В.Х., Ребиндер П.А., Рогов Б.А., Стеценко А.В., Тер-Минасян Р.И., Товбин И.М., Урум Г.В., Фаниев Г.Г., Хагуров А.А., Чекмарева И.Б., Шмидт А.А. и многие другие.
В пищевой промышленности за основной критерий оценки функционирования поточных линий принимается качество готового продукта. Качество маргариновой продукции, согласно действующему в нашей стране стандарту (ГОСТ 976-81), рассматривается как комплекс различных характеристик, определяемых органолептически (цвет, запах, вкус, консистенция) и физико-химическими методами (твердость, кислотность, массовая доля жира, содержание соли, содержание влаги и летучих веществ и др.).
Качество готового продукта формируется на различных стадиях технологического процесса маргаринового производства и зависит как от фи-
зико-химических свойств рецептурных компонентов, так и от применяемого оборудования и технологических режимов обработки полуфабрикатов.
В связи с этим необходимо тщательное изучение каждого участка производства маргариновой продукции с целью выяснения степени их влияния на качество готового продукта с применением методов системного анализа поточных линий.
Влияние процесса получения маргариновой эмульсии
Одним из основных процессов в производстве маргариновой продукции является процесс получения маргариновой эмульсии из жировой и вводно-молочной фаз. Жировая и вводно-молочная фазы готовятся и дозируются отдельно. Затем смешиванием их получают водно-жировую эмульсию обратного типа.
Маргариновые эмульсии агрегативно неустойчивы из-за избытка свободной энергии на межфазной поверхности, что проявляется в самопроизвольной коалесценции отдельных капель воды друг с другом. Для повышения агрегативной устойчивости используют специальные стабилизаторы-эмульгаторы (ПАВ) [162].
От технологических режимов и оборудования, применяемого при проведении процесса эмульгирования маргариновой эмульсии, во многом зависит качество готовой продукции. На тип и свойства маргариновой эмульсии, как показывают проведенные исследования, большое влияние оказывают характер механического воздействия и температура эмульгирования [63].
Учеными нашей страны проводились исследования с целью выяснения условий эмульгирования на консистенцию фасованных маргаринов [149, 201].
Установлено, что при одинаковых температурных режимах процесса эмульгирования на степень дисперсности готовых маргаринов влияют интенсивность смешивания и конструкция мешалки в смесителях (табл. 1.2) [199,201]. При использовании мешалки рамного типа (частота вращения 60 - 70 об/мин) дисперсность (размер жировых шариков) получаемых эмульсий маргаринов «Экстра» и «Особый» выше, чем дисперсность эмульсий при перемешивании мешалкой винтового типа (30-40 об/мин).
Из данных проведенных исследований следует, что значения прочности маргаринов (которые определялись сразу после фасования и при хранении в течение 25 суток), имеющих более высокую степень дисперсности, немножко ниже, чем значения прочности у маргаринов с меньшей дисперсностью при равном температурном режиме переохлаждения (кривые 1 и 2 рис. 1.2), что позволяет сделать вывод о более качественной консистенции первых.
В результате исследований образцов маргаринов «Столовый молочный», «Особый» и «Солнечный» [149] выяснено, что степень дисперсности маргаринов, выработанных на линии с насосом-эмульсатором, на 15 - 20% выше, чем у образцов, изготовленных на линии без насоса-эмульсатора.
Характеристика степени дисперсности и физико-химические показатели маргаринов, полученных по обеим схемам, приведены в таблице 1.3. Рм, г/см2
Изменение предельного напряжения сдвига маргарина при 20 С в зависимости от условий диспергирования и режима охлаждения: 1 - «Экстра», полученный из эмульсии с меньшей степенью дисперсности и температуры на выходе из переохладителя 17-18 С; 2 - «Экстра», полученный из эмульсии с более высокой степенью дисперсности и с той же tBWX; 3 - «Экстра», полученный из эмульсии с более высокой степенью дисперсности и температурой на выходе из переохладителя 14-15С;4- «Особый» с той же дисперсностью и температурой на выходе из переохладителя 14-15 С.
Различие в схемах приготовления эмульсии отражается на твердости и прочности готового маргарина: чем выше дисперсность эмульсии, тем ниже значения твердости и предельного напряжения сдвига.
В последние годы все большую актуальность приобретает производство мягких (наливных) маргаринов.
На Московском жиркомбинате проводились работы по исследованию влияния различного аппаратурного оформления участка эмульгирования на качество исходной эмульсии наливного маргарина [34, 47]. Опытные образцы эмульсии приготавливались в экспериментальном смесителе с модельной лопастной мешалкой по рецептуре в соответствии с ТУ 18-17/55-80. В ходе исследований определялась вязкость получаемой эмульсии при различной температуре: 30 С, 35 С и 45 С.
При исследовании опытных образцов эмульсии наливных маргаринов, приготовленных в аппарате электромагнитного поля с ферромагнитными элементами, отмечено снижение вязкости эмульсии после ее обработки в данном аппарате.
Качество эмульсии, получаемой при производстве маргариновой продукции, зависит не только от температурного режима приготовления эмульсии, геометрических характеристик смесителя, формы мешалки, но и от типа применяемых эмульгаторов.
Во ВЗИППе проведена работа по исследованию устойчивости и реологических свойств жироводных эмульсий, приготовленных по рецептуре маргарина «Столовый», в зависимости от концентрации малорастворимого (дистеарат полиглицерина ДСПГ) и водорастворимого (желатин) эмульгаторов, а также от содержания водной фазы [23, 24].
Построение графа целей и задач технологической системы производства маргариновой продукции
В заключении можно отметить что в последние годы во многих отраслях науки и пищевого производства все более возрастает использование гомогенизаторов с целью получения тонких эмульсий, что объясняется определенными преимуществами ГВД: - более острая фокусировка диссипирования энергии; - отсутствие вращающихся деталей в основных рабочих узлах; - отсутствие звуковой и ультра звуковой радиации в зоне оператора, обслуживающего агрегат; - меньшее влияние кавитационной эррозии деталей клапанного узла на стабильность процесса дисперсирования; - относительная простота в изготовлении важнейших узлов гомогенизатора.
Анализируя пути развития и современный уровень методов и оборудования, используемых для изготовления эмульсий прямого и обратного типов, можно сделать следующие выводы:
1. Развитие и оптимизация методов диспергирования вследствие сложности гидродинамических процессов, сопутствующих эмульгирова нию, опиралось в основном не на теорию, а на экспериментальную базу.
2. В современном пищевом производстве и в научных исследованиях наибольшее распространение получили механические и акустические методы эмульгирования.
3. Для производства устойчивых эмульсий используют гомогенизаторы высокого давления. Это направление развития принципов эмульгирования и разработки диспергирующего оборудования с целью создания тонких (dcp 1 мкм) эмульсий на данный момент времени можно считать приоритетным.
4. Представляет значительный научно-практический интерес организация выпуска малых серий лабораторных диспергаторов-гомогенизаторов для выполнения различных научно-исследовательских работ с использованием мелкодисперсных структур, например, приготовление тонкодисперсных маргариновых эмульсий с целью получения высококачественной маргариновой продукции.
На основе анализа проведенных ранее исследований в области влияния различных процессов производства маргариновой продукции на ее качество, можно сформулировать цель и задачи данной работы.
Целью данных исследований является разработка высокоэффективных процессов производства маргариновой продукции, позволяющих создавать не только высокопроизводительное технологическое оборудование, но и новые технологические схемы производства с получением продуктов с заранее заданными свойствами.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие основные задачи: - проведение системных исследований и классификация технологических систем производства маргариновой продукции; - оценка целостности, стохастичности связей элементов технологических систем производства маргариновой продукции, методом определения стабильности работы поточных линий; - анализ чувствительности производства маргариновой продукции путем построения математических моделей процессов эмульгирования, переохлаждения, кристаллизации и декристаллизации маргариновой эмульсии; - исследование процесса приготовления маргариновой эмульсии при изменении конструктивных, кинематических и технологических параметров работы перемешивающего оборудования; - исследование процесса приготовления маргариновой эмульсии при изменении конструктивных и технологических параметров работы гомогенизирующего устройства; - на базе фундаментальных исследований механики деформированных сред и реологии разработать научно-технические основы процесса перемешивания и гомогенизации маргариновой эмульсии; - изучить закономерности изменения реологических свойств маргариновой продукции в процессе их переработки; - исследовать процессы переохлаждения, кристаллизации и декри-сталлизапии маргариновых эмульсий с целью уменьшения энергозатрат; - разработать математические модели процессов приготовления маргариновых эмульсий, их переохлаждения, кристаллизации и декри-сталлизации; - разработать высокоэффективное технологическое оборудование для проведения процессов эмульгирования и гомогенизации маргариновых эмульсий, кристаллизации и декристаллизации маргарина; - разработать инженерные методы расчета высокоэффективного технологического оборудования для приготовления маргариновых эмульсий и ее движения в трубопроводах.
Исследование влияния типов и частоты вращения перемешивающих устройств на мощность перемешивания
Экспериментальные исследования стойкости маргариновой эмульсии проводились на модельной установке в лаборатории Московского маргаринового завода [93]. В экспериментах по исследованию процесса образования маргариновой эмульсии использовались пять наиболее применяемых типов мешалок: двухлопастные с прямой и наклонной лопастью, листовые, рамные и ленточные.
Факторное пространство эксперимента, определенное по результатам проведенных ранее исследований, представлено в таблице 3.1.
Исследование процесса приготовления эмульсии проводилось для следующих типов мешалок - двухлопастной одно- и двухрядной с прямой и наклонной лопастями; листовой с шестью и десятью отверстиями; рамной с двумя и четырьмя полосами и ленточной с одним и двумя витками.
Маргариновую эмульсию приготавливали на экспериментальной установке по рецептуре маргарина «Сливочный» фасовка в пачки из жировой и водно-молочной фаз, отобранных непосредственно с линии № 2 «Джонсон» в соответствующей пропорции к общему количеству маргариновой смеси: 82 % - жировая фаза; 18 % - водно-молочная фаза.
В качестве контрольных отбирали образцы маргариновой эмульсии из уравнительного бачка после смесителя на линии № 2 «Джонсон» по производству фасованного в пачках маргарина. Наблюдалось практически полное расслоение эмульсии, приготовленной на производственных смесителях, величина стойкости колебалась в интервале 75—90% выделившегося жира. С каждой конфигурацией мешалок (всего 10 типов) проводили факторный эксперимент, состоящий из 8 опытов в соответствии с методикой, описанной в главе 2, п. 2.4.
Экспериментальные исследования вначале проводились без отражательных перегородок, однако при увеличении частоты вращения мешалок свыше 400 об/мин наблюдается образование воронки на поверхности приготавливаемой смеси. С увеличением частоты вращения мешалок центральная вихревая воронка становилась глубже, эффективность перемешивания снижалась, что наблюдалось для всех типов мешалок. Поэтому, при увеличении частоты вращения мешалок более 400 об/мин необходимо применение отражательных перегородок, дальнейшие экспериментальные исследования проводились с их использованием.
Значения стойкости маргариновой эмульсии, полученные в результате многофакторных экспериментов, представлены в таблицах 1-10 приложения 6.
При обработке результатов экспериментов в ходе анализа однородности оценок дисперсий сравнивали полученные значения критерия Кохрена (G) с табличными, на основании чего можно сделать вывод об однородности оценок для показателя стойкости маргариновой эмульсии при/=2, N=8 - G Отабл = 0,5157 для всех конфигураций мешалок (табл. 3.2).
Расчетные значения критерия Стьюдента во всех экспериментах меньше табличного, t 1 = 2,12 (табл. 3.2), следовательно, для доверительной вероятности Р = 90% значение стойкости получаемой в опытах маргариновой эмульсии находится в пределах доверительного интервала.
По результатам проведенных факторных экспериментов построены математические модели процесса образования грубой маргариновой эмульсии по каждому типу мешалок, которые представлены уравнениями регрессии, отражающими зависимость параметра стойкости Сэ (% выделившегося жира) от частоты вращения мешалки пы (об/мин), продолжительности приготовления эмульсии Тэ (мин) и температуры образования эмульсии и (С) по формуле 2.2. Коэффициенты данных уравнений представлены в таблице 3.3.
В натуральном выражении полученные уравнения регрессии имеют вид: Сэ = Со + CinM + с2Тэ + с31э + С12пмТэ + сізіЦз + c23T3t3 + Ci23nMT3t3 (3.15) где Со - свободный член уравнения; Ci, С2, Сз, ... - коэффициенты уравнения регрессии. Коэффициенты уравнений в натуральном выражении представлены в таблице 3.4, расчет коэффициентов с применением компьютерной программы приведен в приложении 6. Завершая статистический анализ полученных математических моделей, сравниваем табличные значения Fma6n. (для всех экспериментов при fi=3; /2=16 - Fma6n, = 3.24) с расчетным Fpac4. (табл. 3.2). Во всех случаях Ррасч Ртабл, что позволяет сделать выводы об адекватности полученных уравнений регрессии данным экспериментов.
Исследование влияния гидродинамического контура в процессе образования маргариновой эмульсии на ее стойкость и дисперсное состояние
Принцип работы гомогенизатора для получения тонкодисперсной маргариновой эмульсии следующий.
Работа устройства предусмотрена в двух режимах - в режиме автоматического и ручного управления выдачей эмульсии.
В автоматическом режиме управления на вход гомогенизатора подается сжатый воздух (0,4-0,6 МПа), тумблеры на пульте управления 15 располагают в положении «автоматическое управление». При этом включается электромагнит «всасывание» воздухораспределителя 10, полость А мультипликатора 5 (преобразователь низкого давления воздушной сети в высокое гидравлическое) соединяется с атмосферой. Воздух через воздухораспределитель поступает в полости Б мультипликатора 5 и полость В гидроцилиндра 13, перегоняя масло из основной пресс-системы 13 в мультипликатор 5, а плунжер гидроцилиндра 13, перемещаясь вниз, создает в гомогенизирующей головке 2 разрежение и через открытый отсечный клапан 3 из расходной емкости 4 грубая маргариновая эмульсия поступает в камеру высокого давления 1 гомогенизирующей головки 2. В конце хода замьпсается нижний микропереключатель, электромагнит «всасывание» обесточивается и включается электромагнит «выдавливание» воздухораспределителя 10, который соединяет полости Б, В мультипликатора 5 и гидроцилиндра 13 с атмосферой, а воздух через воздухораспределитель 10 поступает в полость А мультипликатора 5, при этом отсечной клапан 3 прекращает подачу эмульсии из расходной емкости 4, а поршень мультипликатора 5 перемещается вверх, подавая масло из мультипликатора в основную пресс-систему 13, поршень которой, перемещаясь вверх совместно с плунжером, сжимает в камере высокого давления 1 грубую эмульсию.
С помощью регулирующего винта гомогенизирующей головки в выходном отверстии устанавливают микро-щель, через которую продавливается грубая смесь, при этом образуется стойкая тонкодисперсная маргариновая эмульсия, которая поступает в приемную емкость 16. Гомогенизи рующая головка снабжена рубашкой для подвода охлаждающей жидкости от внешней системы охлаждения.
В конце хода плунжера гидроцилиндра 13 замыкается верхний микропереключатель, электромагнит «выдавливание» обесточивается, включается электромагнит «всасывание», и вновь начинается процесс всасывания новой порции грубой эмульсии в гомогенизирующую головку. Циклы «всасывание - выдавливание» автоматически повторяются, и, таким образом, гомогенизатор производит обработку порций грубой эмульсии каждые 30-40 сек.
Для контроля температуры эмульсии гомогенизирующая головка 2 снабжена встроенным датчиком температуры 14, связанным через усилитель со стрелочным прибором, расположенным на пульте управления 15.
В целях снижения уровня шума в пневмосистему гомогенизатора введен глушитель 1, а на входе воздушной сети поставлены фильтр-влагоотделитель 7, редуктор 8 и маслораспылитель 9. Необходимое для гомогенизации давление (от 10,0 до 250,0 МПа) наблюдают по датчику давления 12 и устанавливают размером микро-щели с помощью регулировочного винта на первом и втором циклах работы гомогенизатора. В процессе гомогенизации, вследствие изменения вязкости эмульсии, возможно изменение сопротивления продавливанию эмульсии через установленную микро-щель, в связи с этим возникает потребность в подрегулировке щели вращением маховика.
В ручном режиме управления работой гомогенизатора на его вход подают сжатый воздух, подключают электрическую сеть, тумблеры на пульте управления ставят в положение «ручное управление», при включении электромагнитных клапанов «всасывание» и «выдавливание» в электро- и пневмосистемах гомогенизатора будут идти соответствующие процессы, уже описанные в автоматическом режиме работы. Поршни мультипликатора и гидроцилиндра совместно с плунжером перемещаются из одного крайнего положения в другое, где и останавливаются, то есть осуществляются операции всасывания и выдавливания.
При необходимости проведения нескольких прогонов эмульсии через гомогенизирующую головку предусмотрена схема «Рецикла» (см. рис. 4.1).
В основу разработки гомогенизатора высокого давления для лабораторных исследований процесса приготовления тонкодисперсных маргариновых эмульсий (dcp 0,6 мкм) была положена гомогенизирующая головка с подпружинным клапаном типа «шарик-седло», представленная на рис. 4.4.
Принцип работы гомогенизирующей головки с запорным клапаном «шарик-седло» (рис. 4.4) следующий: шарик 1 и седло 2 в цилиндрическом канале 3 образуют микро-щель, причем шарик через гильзу 4 пружиной 5 прижимается к седлу 2 и таким образом обеспечивается плавное раскрытие микро-щели под действием давления эмульсии, вытекающей под шарик из гомогенизирующей головки. Усилие поджатия шарика к седлу и создание давления гомогенизации осуществляется поджатием пружины винтом 6 с помощью маховика 7. Грубая эмульсия через кольцевой канал, образованный гильзой 4 и корпусом 8 через выходной штуцер 9 поступает в приемную емкость, температура обрабатываемой эмульсии фиксируется на пульте управления гомогенизатором датчиком температуры 10. Для отвода тепла, выделяющегося при дросселировании грубой эмульсии через микро-щель, корпус клапана снабжен рубашкой 11 для охлаждающей жидкости. Седло 2 уплотнено относительно штуцера 12 резиновым кольцом 13. В нерабочем состоянии с пружины 5 снимается нагрузка (поджатие) и при этом гильза 4 дополнительной пружиной 14 отводится в верхнее положение, увеличивая микро-щель и обеспечивая тем самым свободное протекание промывающей жидкости через клапан и гомогенизирующий узел.
