Разработка и анализ работы электрогидравлического

Проект
Разработка и анализ работы
электрогидравлического гомогенизатора
2010 г.
Гомогенизация – это процесс обработки молока (сливок),
заключающийся в раздроблении (диспергировании) жировых шариков
путем воздействия на молоко значительных внешних усилий.
Гомогенизация сырья способствует:






при производстве пастеризованного молока и сливок – приобретению
однородности (вкуса, цвета, жирности);
стерилизованного молока и сливок – повышению стойкости при
хранении;
кисломолочных продуктов – повышению прочности и улучшении
консистенции белковых сгустков и исключения образования жировой
пробки на поверхности продукта;
сгущенных молочных консервов – предотвращения выделения жировой
фазы при длительном хранении;
восстановленных молока, сливок и кисломолочных напитков – созданию
наполненности вкуса продукта и предупреждению появлению
водянистого привкуса;
молока с наполнителями (какао и др.) – улучшению вкуса, повышению
вязкости и снижению вероятности образования осадка.
Микрофотографии молока
Оборудование для гомогенизации
В
настоящее
время
наибольшее распространение в
молочной
отрасли
получили
клапанные гомогенизаторы, в
которых гомогенизация молока
осуществляется
при
продавливании
его
через
кольцевую
клапанную
щель
гомогенизирующей
головки
машины.
Недостатки клапанных гомогенизаторов
Гомогенизаторы клапанного типа эффективны, но работают при
высоких давлениях и поглощают много электроэнергии. Например,
гомогенизатор, имеющий производительность 18000 л/час и
работающий при давлении 200 атм., обладает энергоемкостью 123
кВт/ч, при этом на гомогенизацию затрачивается менее 1% всей этой
энергии
Также к недостаткам данного типа гомогенизаторов можно
отнести сложность и дороговизну конструкции, громоздкость,
возможность вибрации и шума, наличие износа деталей.
Эти недостатки стали причиной для поиска принципиально
новых методов гомогенизации молока, основанных на других
физических процессах и явлениях. В качестве такого «инструмента»
для обработки молока нами был выбран электрогидравлический
эффект.
Электрогидравлический эффект
Схема кавитационных явлений при
Электрогидравлическом эффекте:
/ — электроды;
2 — кавитационная полость;
3 — кавитирующее кольцо;
4 — пузырьки кавитации;
5— растянутые пузырьки
Сущность эффекта состоит в том, что
вокруг
зоны
специально
сформированного
импульсного
электрического разряда внутри объема
жидкости, возникают сверхвысокие
гидравлические давления, способные
совершать механическую работу.
Ударные перемещения жидкости,
возникающие
при
развитии
и
схлопывании кавитационных полостей,
способны разрушать неметаллические
материалы и вызывать пластические
деформации металлических объектов,
помещенных вблизи зоны разряда.
Мощные инфра- и ультразвуковые
колебания,
сопровождающие
электрогидравлический
эффект,
дополнительно
диспергируют
уже
измельченные материалы, вызывают
резонансное
разрушение
крупных
объектов
на
отдельные
кристаллические частицы.
Электрическая схема
электрогидравлического гомогенизатора





РП – рабочий искровой
промежуток
Тр – трансформатор
С – конденсатор
V – выпрямитель
ФП – формирующий
искровой промежуток
Фотография электрогидравлического
гомогенизатора
План проведения опытов
Номер
опыта
Схема опыта
Vмолока,
см3
ΔLвозд,
мм
ΔLраб,
мм
T, мин Наличие
насадки
Опыт №1
800
4
1
3
+
Опыт №2
800
6
1,6
3
+
Опыт №3
800
7
1
5
̶
Динамика изменения кислотности
70
60
50
контроль
40
опыт 1
опыт 2
30
опыт 3
20
10
0
12
24
36
48
60
72
Заключение
Преимущества применения электрогидравлического гомогенизатора:







возможность совместить две операции (стерилизацию и гомогенизацию) в
одну;
исключается нагрев молока перед гомогенизацией и охлаждение после
пастеризации;
простота и дешевизна конструкции;
отсутствие высоких давлений, вращающихся деталей;
отсутствие износа деталей;
низкая энергоемкость;
простота обслуживания и мойки.
Таким образом, вероятностная оценка и технико-экономический расчет
показывают высокую инвестиционную привлекательность данной технологии.
Поэтому, можно сделать однозначный вывод о значительном инновационном
потенциале электрогидравлического гомогенизатора, реализация которого во
многом зависит от совершенства технического обеспечения данной технологии.