УСТРОЙСТВО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЖИРА В МОЛОКЕ

Предлагаемое изделие относится к пищевой промышленности, а именно, к устройствам диспергирования жира в молоке.
Известен диспергатор, содержащий корпус с каналом для движения жидкой пищевой смеси, устройства, вызывающие кавитацию при обтекании их жидкой пищевой смесью. В канале для движения жидкой пищевой смеси расположена, по меньшей мере, одна перегородка для разделения потока жидкой пищевой смеси, и на поверхности перегородки, соприкасающейся с потоком жидкой пищевой смеси, расположены поперечные рифли или чередующиеся выступы и углубления, при расположении одной, двух и более перегородок. В канале между перегородкой и корпусом диспергатора расположены профилированные боковые стенки каналов, перегородки и боковые стеки каналов скреплены между собой шпонками, поперечные рифли или чередующиеся выступы и углубления расположены на перегородке по движению смеси перед устройствами, вызывающими кавитацию при обтекании их жидкой пищевой смесью, на перегородке расположены два или более рядов устройств, вызывающих кавитацию при обтекании их жидкой пищевой смесью, поперечные рифли или чередующиеся выступы и углубления расположены на перегородке между рядами устройств, вызывающих кавитацию при обтекании их жидкой пищевой смесью. [1]
Данный диспергатор сокращает время диспергации до требуемой дисперсии смеси на 15-20% или на такую же величину может быть сокращена потребляемая энергия (насосами для перекачивания смеси) на диспергирование смеси.
Недостатком данной конструкции является большая неравномерность диспергирования в поперечном сечении потока жидкой пищевой смеси. Качественное диспергирование осуществляется только вблизи поверхности устройств, вызывающих кавитацию при обтекании их жидкой пищевой смесью. Поток жидкой пищевой смеси, проходящий в отдалении от стержней, не подвергается диспергированию. Для повышения качества диспергирования требуется увеличение числа устройств, вызывающих кавитацию при обтекании их жидкой пищевой смесью, что приводит к увеличению габаритов и массы (материалоемкости) диспергатора.
Известен гидродинамический диспергатор, содержащий корпус с каналом для движения топливной смеси, сопло для подачи топливной смеси в канал и подвижную в осевом направлении, вибрирующую в поперечном направлении перегородку, острой кромкой направленную к соплу, разделяющую поток топливной смеси на два потока. [2]
Недостатком гидродинамического диспергатора является, большие габариты и материалоемкость. В качестве устройства, вызывающего кавитацию при обтекании его топливной смесью, применяется подвижная вибрирующая перегородка, выполненная в виде консольно закрепленной пластины. Устройство, обеспечивающее крепление перегородки в корпусе и передвижение ее в осевом направлении, занимает в гидродинамическом диспергаторе достаточно большой объем, а масса этого устройства соизмерима с массой корпуса диспергатора. Еще одним недостатком известного решения является большая неравномерность диспергирования в поперечном сечении потока топливной смеси. Качественное диспергирование осуществляется только вблизи острой кромки перегородки. Поток топливной смеси, проходящий вдали от перегородки, не подвергается диспергированию.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является диспергатор, содержащий корпус и установленный на нем приемный откидывающейся в сторону бункер, лопастную загрузочную крыльчатку, закрепленную на роторе, на котором установлены также кольцевые подвижные пластины, выполненные в виде кольцеобразных дисков с зубьями, имеющими наклон рабочих граней зуба в сторону вращения ротора. Подвижные пластины чередуются с неподвижными пластинами, размещенными в корпусе, плоскости подвижных пластин и неподвижных пластин образуют кольцевой зазор, величина которого регулируется толщиной промежуточных шайб на роторе и шайб. В корпусе с целью повышения производительности и степени гомогенизации в каждой неподвижной пластине выполнены конусообразные отверстия, а зубья подвижных пластин выполнены с наклоном их рабочих граней в сторону вращения ротора и размещены напротив отверстий неподвижных пластин. Диспергация происходит за счет продавливания продукта гранями зубьев подвижных пластин через конусные отверстия, выполненные в неподвижных кольцах, в результате разного перепада давлений и скоростей на входе в конусное отверстие и на выходе из него, а также резкого изменения направления движения продукта. Продукт выводится из устройства разгрузочными лопастями через разгрузочный канал. Устройство гомогенизатора позволяет повысить интенсивность процесса диспергации вязких молочных продуктов. [3]
Недостатком такой конструкции является низкая производительность из-за большого сопротивления трассы и сложности регулирования величины степени гомогенизации, большие размеры устройства, необходимость стационарной установки, отсутствие мобильности.
Задачей заявляемого технического решения является расширение арсенала устройств диспергирования жира в молоке, характеризующихся мобильностью, энергоемкостью и материалоемкостью производства.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение степени диспергирования жира в молоке.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве диспергирования жира в молоке, состоящем из корпуса, корпус оснащен крышкой с горловой опорой и опорным подшипником в днище корпуса, внутри корпуса установлен вертикальный вал с горизонтальными планками и натянутыми между ними стальными струнами.
Вертикальный вал с горизонтальными планками и натянутыми между ними стальными струнами при вращении вызывает обтекание его молоком и за стальными струнами образуется вынужденное уменьшение давления молока, которое приводит к кавитации. Поскольку молоко стремится в сторону большего объема, давление падает и происходит нарушение целостности среды, молоко закипает, затем, когда молоко попадает в область с более высоким давлением, происходит схлопывание пузырьков пара, что сопровождается появлением микроскопических областей с очень высоким давлением (при соударении стенок пузырьков). Это приводит к разрушению поверхности жировых шариков. Их как бы «разъедает» и они начинают делиться на более мелкие. За счет наличия стальных струн, проходящих через весь объем молока, происходит равномерное диспергирование и, следовательно, повышается степень диспергирования жира в молоке.
Вертикальный вал устройства диспергирования жира в молоке установлен в корпусе устройства в нижней части опирается на опорный подшипник, а в верхней части установлен в горловую опору. Опора выполнена из фторопласта, что обеспечивает свободное вращение и позволяет установить привод невысокой мощности, что, в свою очередь, позволит снизить энергоемкость в производстве.
При обтекании молоком стальных струн круглой формы в поперечном сечении, лобовое сопротивление будет минимальным, что снижает энергоемкость производства.
В устройстве диспергирования жира в молоке отсутствуют насосы для перекачивания молока, что сокращает потребляемую электрическую энергию.
Простая конструкция устройства диспергирования жира в молоке и изготовление деталей находящиеся в контакте с обрабатываемым продуктом из специальной стали с применением стальных струн имеют малую массу.
Устройство диспергирования жира в молоке иллюстрируется чертежом, где на фиг. представлен общий вид устройства.
Устройство диспергирования жира в молоке содержит корпус 1 (фиг.), корпус 1 оснащен крышкой 2 с горловой опорой 3 и опорным подшипником 4 в днище 5 корпуса 1, внутри корпуса 1 установлен вертикальный вал 6 с горизонтальными планками 7 и натянутыми между ними стальными струнами 8.
Устройство диспергирования жира в молоке работает следующим образом. Подлежащее обработке молоко помещают в корпус 1, который является рабочей емкостью. С помощью электропривода (на фигуре не показано) приводят во вращение вертикальный вал 6, установленный в опорном подшипнике 4 и горловой опоре 3. Вместе с валом 6 вращаются горизонтальные планки 7 с натянутыми между ними стальными струнами 8. Термодинамический эффект - кавитация - явление кипения жидкостей при нормальной температуре и пониженном давлении, возникает в течении жидкости по каналам переменного сечения, которые создают, вращаясь, стальные струны 8 при обтекании их молоком. Попадая в кавитационную зону, вследствие разности давлений, жировые шарики молока разрушаются на несколько более мелких. Уменьшение размеров жировых шариков в молоке повышает стабильность жировой эмульсии молока, улучшает его консистентность, вкус, способствует лучшей переваримости молочного жира организмом человека. В таком молоке не происходит скопление жира и отстоя сливок.
Для достижения требуемого качества диспергирования возможно изменение числа стальных струн в устройстве диспергирования жира в молоке.
Устройство диспергирования жира в молоке позволяет осуществлять несколько технологических процессов (нагрев, охлаждение, гомогенизацию, сквашивание) в рабочей емкости, входящей в состав устройства, что повышает его эффективность.
Источники информации:
1. Патент РФ на изобретение №2293599 (Дудко А.И., Радаев В.В.), 03.08.2005 г., «Диспергатор».
2. Авторское свидетельство SU на изобретение №618528 (Алехин С.А., Ольгин А.Е., Резниченко И.Н., Мезенцев Н.Ф., Кофтунов Е.Г.), 05.08.1978 г., «Устройство для приготовления растворов».
3. Авторское свидетельство SU на изобретение №1329698 (Кудлаев В.А., Турбасов В.Г., Аверьков С.Я.)