2.2 Особенности работы и основные характеристики гомогенизаторов

Гомогенизаторы состоят из насоса, создающего высокое дав­ление обрабатываемой жидкости, и гомогенизирующей головки с одной или с несколькими ступенями.

Основой гомогенизаторов в зависимости от величины давления, необходимого для получения определенной дисперсности жировых шариков, служат плунжерные или шестеренные насосы, хотя мож­но использовать винтовые и центробежные насосы или другие устройства. Поскольку конструкции современных гомогенизирую­щих головок и особенности процесса позволяют получить высо­кую степень гомогенизации продукта только с использованием значительных давлений, широкое распространение в промышленности получили машины, работающие на основе плунжерных насосов высокого давления с несколькими плунжерами. Они позволяют обрабатывать продукт в любом диа­пазоне давлений — от 0 до 25 МПа.

Рис. 2. Гомогенизатор клапанного типа: 1 — корпус; 2 — плунжерный блок; 3 — предохранительный клапан; 4 — маномет­рическое устройство; 5 — двухступенчатая гомогенизирующая головка; 6 — ампер­метр

Таким образом, кроме своего прямого технологического назна­чения, гомогенизатор может рассматриваться как машина, основ­ные конструктивные элементы которой аналогичны насосам, вы­полненным в соответствии с санитарно-гигиеническими требова­ниями, предъявляемыми к маши­нам для пищевой промышленно­сти.

Гомогенизатор (рис. 2) состоит из корпуса, включающего в себя кривошипно-шатунный ме­ханизм и системы смазки и ох­лаждения; плунжерный блок со всасывающими и нагнетательны­ми клапанами;- гомогенизирую­щую головку с одной или с дву­мя ступенями; приборы контро­ля давления и нагрузки на элек­тродвигатель; предохранитель­ный клапан.

Кривошипно-шатунный меха­низм предназначен для преобра­зования вращательного движе­ния электродвигателя в возвратно-поступательное движение плунжеров, которые посредством уплотнений входят в рабочие ка­меры плунжерного блока и, со­вершая всасывающие и нагнета­тельные ходы, создают в нем не­обходимое давление гомогениза­ции.

Плунжерный блок является гидравлическим узлом гомогениза­тора для получения высокого давления гомогенизируемой жидко­сти и подачи ее в гомогенизирующую головку. Он состоит из ра­бочих камер со всасывающими и нагнетательными клапанами, служащими для перекрытия полостей низкого и высокого давлений, и всасывающих и нагнетательных коллекторов, связывающих рабочие камеры по линии всасывания и нагнетания.

Гомогенизирующая головка герметично присоединена к нагне­тательному коллектору плунжерного блока и предназначена для задания необходимого рабочего давления и осуществления гомо­генизации. Головка состоит из одной ступени или аналогично вы­полненных двух ступеней гомогенизирующих клапанов с седлами и нажимных устройств с рукоятками для поджатая пружин, пере­дающих усилие гомогенизирующим клапанам.

Остальные узлы являются вспомогательными и служат для обеспечения нормальной работы машины и осуществления техно­логического процесса.

Основным фактором, определяющим конструкцию гомогениза­торов, является количество плунжеров. По этому признаку выпу­скаемые гомогенизаторы можно подразделить на одно-, трех и пя­типлунжерные. Одноплунжерные машины применяют главным об­разом в лабораторных установках малой производительности ввиду значительной пульсации жидкости. Промышленное использо­вание получили трех и пятиплунжерные гомогенизаторы.

По типу гомогенизирующей головки гомогенизаторы можно подразделить на одно-, двух- и многоступенчатые. На практике применяют только одно- и двухступенчатые, так как многоступен­чатые не оправдывают себя, поскольку приводят к громоздкости конструкции, неудобству в эксплуатации и незначительному улуч­шению эффекта гомогенизации по сравнению с двухступенчатыми.

Основными показателями работы гомогенизаторов являются универсальная рабочая и кавитационная характеристики.

Универсальная характеристика гомогенизатора (рисунок 2.2, а) подставляет зависимость между его производительностью, затра­чиваемой мощностью и кпд. Она дает представление об уровне совершенства конструкции гомогенизатора и его техническом со­стоянии. Поэтому для контроля за работой машины полезно снять характеристику машины в производственных условиях. Это не представляет собой сложности и не требует значительной осна­щенности измерительными приборами, поскольку расход мощности можно пересчитать по показаниям амперметра, которым ком­плектуются все новые отечественные машины. Производительность гомогенизатора определяют по заполнению мерной емкости или любого резервуара известной емкости за определенное время.

а	б
Рисунок 2.2. Универсальная (а) и кавитационная (б) характери­стики гомогенизатора: 1 — производительность; 2 — расход мощности; 3 — механический кпд

Снятие кавитационной характеристики (рисунок 2.2, б) требует уста­новления мановакуумметра на всасывающей стороне гомогениза­тора. Начало кавитации определяют по началу падения подачи более чем на 2%. Из рис. 3,б следует, что вакуумметрическая вы­сота всасывания Н_вак, равная 6,5 м, является критической Н_вак.кр При повышении Н_вак.кр наступают явления кавитации, приводящие к снижению производительности гомогенизатора.

То есть, для нормальной работы гомогенизатора на конкретном продукте и при определенной температуре гидравли­ческие сопротивления на всасывающей стороне в виде труб, поворотов, кранов не должны превышать Н_вак.кр. Кавитационная кривая показывает особенности работы гомоге­низатора на его всасывающей стороне и позволяет решить вопрос об улучшении условий работы в конкретном случае.