Оборудование для механической обработки молока и молочных продуктов

Рис. 2.10 Схема приводного механизма сепаратора.

1- электродвигатель, 2- ведущая часть  центробежной разгонной муфты, 3- ведомая часть муфты, 4- горизонтальный вал, 5- зубчатое колесо, 6- упругая горловая опора, 7- барабан, 8- вертикальный вал.

Движение в зубчатой паре привода сепаратора осуществляется по принципу винтовой пары, в которой вертикальный вал является винтом, а колесо — сектором. При движении винтовая нарезка вертикального вала с большой скоростью (до 25 м/с) скользит по зубьям колеса, поэтому для уменьшения их износа винтовую пару изготовляют из материалов с малым коэффициентом трения и хорошей износостойкостью. Не менее важное значение имеют точность изготовлении и чистота обработки поверхностей зацепления.

Винтовая передача приводного механизма сепаратора в процессе работы должна обязательно смазываться, для чего в картере станины сепаратора имеются пробки для заливки и слива смазки.

Важно отметить, что зубчатая пара привода сепаратора передает вращение в двух направлениях: от электродвигателя к барабану в процессе его разгона и работы, а также от барабана, обладающего большой инерцией, к электродвигателю при выключении сепаратора. Объясняется это многозаходной (11... 17 заходов) конструкцией винта и большим углом наклона его зуба. Передаточное отношение у винтовых пар сепараторов находится в пределах 3...6.

Одной из важнейших особенностей приводного механизма сепараторов является наличие так называемой упругой горловой опоры, т. е. установка верхнего подшипника вертикального вала с возможностью некоторой свободы перемещения в горизонтальной плоскости. Для этого между верхним подшипником, расположенным под основанием барабана, и его гнездом в станине сепаратора вводят упругий элемент. У малых сепараторов это может быть резиновая втулка. У более производительных - группа радиально расположенных пружин сжатия (обычно шесть под углом 60° друг к другу).

Неточности изготовления и взаимного расположения деталей барабана при сборке приводят к некоторому смещению оси вертикального вала, вращающегося в подшипниках, относительно оси вращения барабана. Возникновение в этом случае центробежной силы отрицательно влияет на работу сепаратора. Наличие упругого элемента в горловой опоре позволяет барабану в определенных пределах самобалансироваться (барабан наклоняет вертикальный вал таким образом, чтобы центр его тяжести совпадал с геометрической осью вращения барабана).

Для амортизации вертикальных колебаний барабана вертикальный вал сепаратора опирается на пружину, расположенную под нижним подшипником.

У сепараторов большой производительности вертикальные колебания барабана воспринимаются группой пружин, установленных в горловой опоре вертикального вала параллельно его оси. Сепараторы производительностью до 1000 л/ч таких пружин не имеют, так как масса их барабанов сравнительно невелика. Вместе с этим небольшие колебания вертикального вала могут привести к заклиниванию нижнего подшипника, и для того чтобы этого избежать, подшипник выполняют сферическим. Частоту вращения барабана сепаратора контролируют с помощью стрелочного тахометра и специального устройства — пульсатора. Особенность его работы заключается в том, что при нажатии кнопки пульсатора рукой при каждом обороте эксцентрикового вала ощущается один толчок. Эксцентриковый вал через червячную пару соединен с шестерней, служащей для привода тахометра и пульсатора и установленной на горизонтальном валу механизма привода сепаратора. В инструкции к сепаратору указано число толчковое минуту, которое должен иметь пульсатор при номинальной частоте вращения барабана. Тахометр показывает частоту вращения горизонтального вала привода сепаратора, значение которой также указано в инструкции.

Барабаны сепараторов обладают большой кинетической энергией, и при отключении двигателя сепаратор продолжает вращаться в течение довольно длительного времени. У высокопроизводительных сепараторов время падения оборотов до нуля занимает несколько десятков минут. Так как после окончания цикла работы сепараторы необходимо разобрать, очистить от осадка и промыть (за исключением саморазгружающихся с циркуляционной мойкой), с целью экономии времени обслуживающего персонала сепараторы оборудуют специальными тормозными устройствами. Такое устройство представляет собой две колодки с накладками из фрикционного материала. Через подпружиненный стержень они соединены с ручкой и расположены в чаше сепаратора под углом 180° друг к другу. В таком тормозном устройстве колодки воздействуют на наружную стенку барабана.

В некоторых конструкциях привода, в том числе у саморазгружающихся сепараторов, тормоз устанавливают в корпусе разгонной центробежной муфты. В этом случае колодка тормоза прижимается к наружной поверхности чаши муфты, жестко соединенной с горизонтальным валом привода. У сепараторов средней производительности в чаше станины имеются стопорные болты для фиксации барабана при его чистке и мойке. Для этого при заворачивании они входят в гнездо корпуса барабана.

 

2.3. Оборудование для гомогенизации молока и молочных продуктов

 

Гомогенизация — это раздробление (диспергирование) жировых шариков путем воздействия на молоко или сливки значительных внешних усилий. В процессе обработки уменьшаются размеры жировых шариков и скорость всплывания. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается.

Гомогенизаторы клапанного типа служат для обработки молока и сливок с целью предотвращения их расслаивания при хранении.

Гомогенизаторы-пластификаторы роторного типа применяют для изменения консистенции таких молочных продуктов, как плавленые сыры и сливочное масло. В обработанном с их помощью сливочном масле водная фаза диспергируется, в результате чего продукт лучше хранится.

Принцип действия гомогенизаторов клапанного типа, получивших наибольшее распространение, заключается в следующем. В цилиндре гомогенизатора на молоко оказывается механическое воздействие при давлении 15...20 МПа. При подъеме клапана, приоткрывающем узкую щель, молоко выходит из цилиндра. Это возможно при достижении в цилиндре рабочего давления. При проходе через узкую круговую щель между седлом и клапаном скорость молока возрастает от нулевой до величины, превышающей 100 м/с. Давление в потоке резко падает, и капля жира, попавшая в такой поток, вытягивается, а затем в результате действия сил поверхностного натяжения дробится на мелкие капельки-частицы.

При работе гомогенизатора на выходе из клапанной щели часто наблюдаются слипание раздробленных частичек и образование «гроздьев», снижающих эффективность гомогенизации. Во избежание этого применяют двухступенчатую гомогенизацию (рис. 2.11). На первой ступени создается давление, равное 75 % рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление. Для проведения гомогенизации температура молочного сырья должна быть 60...65°С. При более низкой температуре усиливается отстаивание жира, при более высокой могут осаждаться сывороточные белки.

Рис.2.11. Гомогенизирующая головка.

I- первая ступень, II- вторая ступень, 1- седло клапана, 2- клапан, 3- шток, 4- нажимной винт, 5- стакан, 6- пружина, 7 ,8- корпуса.

Гомогенизатор с двухступенчатой гомогенизирующей головкой (рис. 2.12) состоит из станины, корпуса, плунжерного блока, гомогенизирующей головки, привода и кривошипно-шатунного механизма.

 

Рис. .2.12. Гомогенизатор А1-ОГМ-5

1- электродвигатель, 2- станина с  приводом, 3- кривошипно-шатунный механизм с системами смазки и охлаждения, 4- блок плунжерный с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном, 5- манометрическая головка, 6- гомогенизирующая головка, 7- клиноременная передача.

Станина изготовлена из швеллеров и снаружи обшита листовой сталью. Внутри ее установлен электродвигатель на плите, которая крепится к станине шарнирно на двух кронштейнах.

Плунжерный блок состоит из корпуса плунжера, манжетных уплотнений, всасывающих и нагнетательных клапанов и седел клапанов. При работе одной плунжерной пары жидкость поступает к гомогенизирующей головке пульсирующим потоком. С целью его выравнивания в гомогенизаторах обычно применяют трехплунжерные насосы, приводимые в действие

коленчатым валом, у которого колена смещены на 120° относительно друг друга. 

К плунжерному блоку болтами крепятся двухступенчатая гомогенизирующая головка, манометрическая головка и предохранительный клапан, расположенный с противоположной стороны гомогенизирующей головки. Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство, позволяющее уменьшить амплитуду колебаний стрелки манометра во время работы гомогенизатора. Привод гомогенизатора включает в себя электродвигатель и ременную передачу.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из коленчатого вала, установленного на двух конических роликовых подшипниках, шатунов и ведомого шкива. Шатуны соединены с ползунами шарнирно.

Промышленность выпускает гомогенизаторы различной производительности (табл. 2.2).

 

Табл.2.2. Техническая характеристика гомогенизаторов для молока и жидких молочных продуктов

Показатель	К5-ОГА 1,2	А1-ОГМ-2,5	А1-ОГМ-5
Производительность, м3/ч	1,2	2,5	5
Рабочее давление, МПа	20	20	20
Температура обрабатываемого продукта, ºС	45…85	45…85	45…85
Число плунжеров	3	3	3
Ход плунжеров, мм	40	40	60
Частота вращения коленчатого вала, с-1	5,65	4,33	5,65
Число ступеней гомогенизатора	2	2	2
Мощность электродвигателя, кВт	16,7	18,5	37
Габаритные размеры, мм	965×930×1400	1430×1110×1640	1480×1110×1640
Масса, кг	850	1610	1710

В том случае, когда при гомогенизации необходимо исключить доступ микроорганизмов к обрабатываемому продукту, применяют специальные асептические гомогенизирующие головки. В таких головках в пространство, ограниченное двумя уплотнительными элементами, подается горячий пар под давлением 30...60 кПа. Эта высокотемпературная зона служит барьером, препятствующим попаданию бактерий в цилиндр гомогенизатора.

Гомогенизаторы-пластификаторы по принципу действия и устройству отличаются от гомогенизаторов клапанного типа. Рабочим органом в них является ротор, который может иметь различное число лопастей — 12, 16 или 24.

Гомогенизатор-пластификатор (рис. 2.13) состоит из станины, корпуса со шнеками, приемного бункера и привода. Привод позволяет регулировать частоту вращения подающих шнеков (с помощью вариатора) в пределах 0,2,..0,387 с-1. Частота вращения ротора с лопастями не регулируется и составляет 11,86 с-1 . Принцип работы машины заключается в следующем. Сливочное масло подается в бункер, откуда с помощью двух шнеков, вращающихся в противоположных направлениях, продавливается через ротор и из насадки с диафрагмой выходит в бункер фасовочного аппарата.

 

 

Рис. 2.13. Гомогенизатор М6-ОГА для сливочного масла:

1- колесо, 2- станина, 3- корпус, 4- крепление  насадки,  5- насадка, 6- замок, 7- шнековая камера, 8- бункер, 9- пульт управления, 10- шнеки.

Для предотвращения налипания масла рабочие органы гомогенизатора смазывают перед началом работы специальным шрячим раствором. Производительность гомогенизатора зависит от частоты вращения подающих шнеков и составляет 0,76... 1,52 м3/ч. Мощность привода машины 18,3 кВт.

Гомогенизатор ЯЗ-ОГЗ предназначен для обработки расплавленной сырной массы при производстве плавленых сыров и состоит из следующих частей: основания, корпуса, комплекта гомогенизирующего инструмента, бункера, выгрузного устройства и привода.

Основание служит для крепления на нем составных частей гомогенизатора. В корпусе размещены рабочие узлы и уплотняющие устройства.

Гомогенизирующий инструмент (рис. 2.14) для подачи, измельчения и перемешивания расплавленной сырной массы выполнен в виде подвижных и неподвижных ножей, разделенных распорными кольцами, а также загрузочного лопастного колеса и выгрузного ротора. Подвижные ножи имеют специальные пазы, выполненные под определенным углом к торцевой поверхности, что способствует перемещению измельчаемого продукта к выгрузному устройству. Вал гомогенизирующего инструмента вращается с частотой 49 с-1.

Бункер для приема и накопления сырной массы имеет теплоизоляционную рубашку.

Выгрузное устройство в виде двух труб, соединенных между собой с помощью крана, служит для отвода гомогенизированной массы в дозатор фасовочного автомата.

Рис. 2.14. Комплект гомогенизирующего инструмента гомогенизатора:

1- неподвижное кольцо, 2- подвижное  кольцо, 3- лопастное кольцо, 4- бункер, 5- подвижной нож, 6- корпус, 7- неподвижный нож, 8- выгрузной ротор, 9- вал гомогенизатора.

 

Привод состоит из двигателя мощностью 11 кВт, предназначенного для передачи вращения от вала к подвижной части гомогенизирующего инструмента.

Обработка продукта на гомогенизаторе ЯЗ-ОГЗ осуществляется следующим образом. Расплавленная сырная масса периодически или непрерывно подается в бункер гомогенизатора. Под действием разрежения, создаваемого загрузочным лопастным колесом, продукт поступает в гомогенизирующий инструмент, в котором, проходя последовательно через подвижные и неподвижные ножи, гомогенизируется и подается к выгрузному устройству.