Конструкции электроплазмолизаторов

Конструкции электроплазмолизаторов разнообразны: с одной стороны, это вызвано тем, что они предназначены для различ­ных видов сырья, а с другой — это является следствием тех­нического поиска наиболее универсальных аппаратурных форм (рис. 4).

Самая простая конструкция — это валковый электроплазмолизатор (см. рис. 4, а). Основными рабочими органами ап­парата являются два металлических рифленых валка, вращающиеся навстречу друг другу в электрически изолированных подшипниках. К валкам подводится электрический ток промыш­ленной частоты. Попадая между валками, сырье сжимается и одновременно подвергается электрической обработке.

Следующие конструкции можно отнести к аппаратам камер­ного типа (см. рис. 4, б, в). Они могут быть одно- и много­ярусные. Основу конструкции составляет камера прямоуголь­ного типа с сетчатым дном — электродом. Вторым электродом является верхняя подвижная крышка, которая меняет давление на прессуемую массу.

Аппараты транспортерного типа (см. рис. 4, г) представ­ляют собой сочетание двух бесконечных транспортерных лент, сближающихся в зоне обработки. На транспортерной ленте рас­полагаются емкости, заполняемые исходным сырьем. В емкости в зоне обработки синхронно входят электроды второй транс­портерной ленты. Известны конструкции транспортерного типа с двумя металлическими лентами — электродами.

В аппаратах шнекового типа (см. рис. 4, д) шнек и внеш­ний перфорированный корпус составляют электродную систему.

Интересное конструктивное решение имеет электроплазмолизатор для семечковых плодов центробежного типа (рис. 4, е). Сырье под действием центробежной силы падает на вращаю­щийся барабан, который составлен из ножей треугольной фор­мы. Расстояние между острыми кромками ножей 5 мм. Кроме того, внутри ротора расположены три свободно вращающихся ролика диаметром 70 мм. Расстояние между боковой поверх­ностью ролика и острой кромкой ножей 2—3 мм. Барабан яв­ляется одним из электродов, ролики — другим. Попадая между роликами и ножевой стенкой, сырье измельчается и одновре­менно подвергается электрической обработке.

В ряде случаев требуется увеличение продолжительности воздействия электрического тока на продукт. Этой цели в значительной степени отвечает линейный электроплазмолизатор (см. рис. 4,ж), который представляет собой электрически изолированный канал с заделанными заподлицо со стенками графитовыми электродами. В начале канала расположен приемный бункер, а в конце — ковш для слива обработанной мезги. В таком аппарате обеспечивается одинаковая плотность I электрического тока по всей плоскости поперечного сечения потока мезги. Процесс электроплазмолиза протекает практиче­ски без перегрева обрабатываемого продукта.

В перфорированном цилиндре импульсного электроплазмоли-

затора (рис. 4, э) по образующей расположены два электрода,

с оединенные с генератором импульсов тока, который подает

импульсы в рабочий объем по заданной программе.

Одесским КТБ продовольственных машин разработан и изготовлен электроплазмолизатор двухвалкового типа А9-К.ЭД, предназначенный для электрической обработки измельченных плодов и ягод (яблок, винограда, вишен и др.) при производстве фруктовых соков. Производительность аппарата — 6 т/ч при зазоре между валками 5 мм. Аппарат работает от сети переменного тока (50 Гц) при напряжении 220 В. Общая электрическая мощность составляет 11 кВт, в том числе 10 кВт непосредственно приходится на электроплазмолиз.

Ниже рассмотрены отдельные конструкции электроплазмолизаторов. На рис. 5, а приведен однобарабанный аппарат.

Аппарат работает при градиенте напряжения 5—35 кВ/м, причем слой обрабатываемого сырья составляет всего десятки миллиметров. Несущей конструкцией аппарата является корпус, в котором находится барабан с тремя рядами подвижных ло­пастей и три электродные перфорированные пластины. В верх­ней части корпуса расположен бункер. Рабочая поверхность бункера и лотков покрыта изоляционным материалом. Ось ба­рабана электрически не связана с ним, так как между бокови­нами и фланцами проложены изоляционные прокладки. Ди.дектрические боковины перфорированных электродных пластин закреплены на оси, что позволяет регулировать величины за­боров между барабаном и пластинами с помощью регулиро­вочных болтов. Слева на оси установлен токосъемник, который соединен проводом, пропущенным внутри оси, с боковиной бара­бана. При помощи клеммной коробки электродные пластины подключаются к трехфазной сети переменного тока. Нулевой провод подводится к кольцевому токосъемнику, изолированному от оси изоляционной втулкой.

Рис. 5. Конструкции электроплазмолизаторов

а — однобарабанный: 1 – корпус; 2- барабан; 3- подвижные лопасти; 4 – бункер; 5 – диэлектрическая боковина;

б – для извлечения сока из мезги: 1 - барабан; 2 – лопасть; 3 – прижимные сита;

в – для резки и плазмолиза свеклы: 1 – корпус; 2 – ножи;

г – дискового типа: 1 –камера; 2 - диски;

д - с одновременным воздействием электрического тока и вакуума:

1 - уплотняющий контейнер; 2 – сырьевой контейнер; 3 – опорный контейнер

Конструктивные размеры электроплазмолизатора связаны с производительностью технологической линии. Поэтому диаметр барабана, ширина и высота лопастей являются основными вели­чинами, определяющими габаритные размеры и производитель­ность электроплазмолизатора :

где d — диаметр барабана, м, d — 0,4 м; b — ширина лопасти барабана, м, b= 0,08-3 = 0,24 м; h— высота лопасти барабана, м, h = 0,02 м; п — частота вращения барабана, об/мин; — плотность продукта, кг/м³, = 700 кг/м³; — коэффициент заполнения лопасти барабана, = 0,32.

На рис. 5,б показан электроплазмолизатор для извлече­ния сока из мезги . Рабочий орган электроплазмолизатора выполнен в виде барабана с расположенными на его поверх­ности по окружности несколькими рядами подвижных лопастей, корпус — секционный. Каждая секция установлена напротив соответствующего ряда лопастей на барабане, частично охваты­вая его.

Электроплазмолизатор состоит из барабана, на цилиндри­ческой поверхности которого расположены три ряда лопастей, и секционного корпуса, выполненного в виде прижимных сит, конфигурация которых предусматривает постепенное уменьшение снизу зазора между ситом и барабаном. Каждое прижимное сито изолировано от соседнего диэлектрическими кольцами, что обеспечивает подключение электроплазмолизатора к трехфазной сети переменного тока (производится е помощью токосъемника, который так же, как и барабан, изолирован от общей сети и электрически соединяется с барабаном). Станина электро­плазмолизатора должна быть заземлена.

Плазмолиз можно совмещать с измельчением сырья. Аппа­рат такого типа для обработки свеклы и других овощей при­веден на рис. 5,в. Особенность данного аппарата состоит в том, что под ножами дисковой резки установлены изолирован­ные от корпуса пружинные контакты, к которым подведен потен­циал одного знака, а в качестве второго контакта использова­ны ножи.

Электроплазмолизатор выполнен в виде горизонтальной резки с бункером, в котором под колпаком расположен электродвига­тель. В корпусе электроплазмолизатора установлен диск с ножами, выступающими из его щелей. Под ножами установлены изолированные от корпуса пружинные контакты.

В ряде случаев, например для обработки виноградной мезги, необходимо увеличить продолжительность процесса.

Аппарат, удовлетворяющий этому требованию (рис. 5, г), состоит из загрузочного бункера, размещенной под ним камеры с электродами, которые представляют собой диски, укрепленные на параллельных вращающихся валах. С внешней стороны диски с валами закрыты кожухом. Они установлены на валах таким образом, что диски одного вала входят в промежутки между дисками другого. Стенки камеры выполнены с прорезями для прохода дисков и изготовлены из диэлектрического материала. К валам при помощи скользящих контактов подведено напря­жение. Продолжительность обработки сырья регулируют путем изменения скорости вращения валов с дисками.

При необходимости в злектроплазмолизаторе на продукт од­новременно могут воздействовать электрический ток и разреже­ние (см. рис. 5,д).

Основными частями такого электроплазмолизатора являются сырьевой, уплотняющий и опорный конвейеры. Сырьевой кон­вейер выполнен с ячейками для сырья. На уплотняющем кон­вейере шарнирно закреплены вакуумные колпаки, соединенные с вакуумной системой. Внутри колпаков установлены подпру­жиненные уплотняющие плиты. Каждый колпак имеет четыре ролика, с помощью которых он катится по направляющим.

Опорный контейнер выполнен в виде бесконечной тяговой цепи с шарнирно укреплен­ными на ней опорными плита­ми, каждая из которых также имеет четыре ролика.

Электродами, через которые подводится электрический ток, являются уплотняющие плиты и прикрепленная снизу к сырьевому конвейеру стальная лента. Она одновременно служит и дном ячеек сырьевого конвейера. Уплотняющие плиты могут быть выполнены из нержавеющей стали или графита. От колпака они отделены изоляторами.

Представляют интерес разработанные в Институте приклад­ной физики АН МССР установки «Плазмолиз 2М» и «Плазмо­лиз ЗМ» для импульсной электрической обработки растительного сырья, в том числе из трав для получения белковых концентра­тов (рис.6). Установка состоит из унифицированного тиристорного блока питания и трубчатых электроплазмолизаторов цилиндрической (2М) и прямоугольной (ЗМ) формы. Установка «Плазмолиз 2М», монтируемая в трубопроводах, оснащена насо­сами, а «Плазмолиз ЗМ» устанавливается непосредственно на выходе дробилок для сырья. Установки полностью автоматизи­рованы (табл. 1х) и позволяют увеличить дополнительно выход сока из 1 т сырья: винограда — 20 кг; яблок — 6; томатов — 100; ягод — 120, свеклы столовой — 150 кг.

Знакопеременные импульсы вызывают трансляторные колеба­ния ионов, приводящие к разогреву вязкой мезоплазмы. За счет этого происходит коагуляция белка плазмолеммы и тонопласта с образованием белковых сгустков и межегустковых каналов, обеспечивающих удаление сока в процессе обработки. Благодаря такому избирательному нагреву общая температура мезги воз­растает не более чем на 3—5°С, что благоприятным образом сказывается на качестве готовой продукции.

В результате было установлено, что лучшей средой для импульсного плазмолиза является собственный растительный сок.

Диапазон параметров обработки следующий: плотность тока 0,01—0,5 А/см²; продолжительность обработки 0,05—10 с; со­отношение мезга — сок 0,1 (0,5—5); величина измельчения частиц 0,1 — 1 см; скорость перемещения сырья в зоне электрической обработки 0,1—3 м/с и температура 60°С [2]. Качество сока, полученного на злектроплазмолизаторе, хорошее.

Общий вид электроплазмолизаторов

а - «Плазмолиз2М»:

в - «Плазмолиза ЗМ»:

1— тиристорный блок питания; 2, 3—соответственно трубчатые электроплазмолиэаторы цилиндрической и прямоугольной формы.

Показатель	Плазмолиз2М	Плазмолиз3М
Напряжение сети, В	380/220
Частота, Гц	50
Потребляемая мощность, Вт	40	17
Производительность, т/ч	30	12
Масса установки, кг	150	150