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.