ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ Лекция 5 Перемешивание

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ Лекция 5 Перемешивание пищевых сред к. т. н. доц. Погребняк Андрей Владимирович

План 1. Теоретические основы процесса перемешивания 1. 1. Термины и определения 1. 2. Степень однородности 1. 3. Способы смешивания 2. Классификация смесителей и рабочих органов 3. Расчет механических мешалок 2

Термины и определения Перемешивание в жидкой среде применяется для получения суспензий, эмульсий и гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации тепловых, диффузионных и биохимических процессов. Смешиванием называется процесс соединения объемов различных веществ с целью получения однородной смеси, т. е. создания равномерного распределения частиц каждого компонента во всем объеме под действием внешних сил. Устройства, с помощью которых осуществляется этот процесс, называют смесителями, а их рабочие органы – мешалками. В зависимости от агрегатного состояния смешиваемых веществ (компонентов) требуется различное аппаратурное оформление. Наиболее просто получить систему «жидкость – жидкость» в виде раствора или однородной эмульсии. С помощью насоса эмульгатора готовят заменители цельного молока. Несколько труднее получить устойчивую взвесь (суспензию), представляющую собой смесь жидкой фазы с твердой. Так, для свиней готовят «болтушку» – смесь комбикорма с водой. Трудности встречаются при смешивании твердых веществ; среди них легче смешиваются сыпучие и зернистые материалы. Практически не смешиваются длинноволокнистые материалы. В технологических процессах приготовления кормов применяют механическое смешивание. Смеси (кроме жидких) представляют собой механические системы из сыпучих (зернистых или волокнистых) материалов, крайними состояниями являются полное смешивание или полное распределение. 3 Для перемешивания используются смесители различных конструкций.

Процесс смешивания материалов зависит от конструкции смесителя и заключается в выравнивании концентраций каждого из компонентов смеси по всему объему рабочей камеры с образованием однородной смеси. Степень однородности смеси Идеальный случай полного смешивания частиц двух компонентов представлен на рисунке. Все пробы, взятые из полностью смешанного слоя, должны иметь одинаковый состав. Однако такого состояния нельзя достигнуть в результате механического смешивания, а можно получить только попеременным укладыванием частиц двух компонентов (упорядоченное состояние). а б Состояние полного смешения двухкомпонентной смеси: а – упорядоченное состояние (укладка); б – неупорядоченное состояние (смесь)

Способы смешивания Перемешивание производят разными способами. Наиболее распространено перемешивание при помощи: – движущихся лопастей; – вращения камеры (резервуара) смесителя; – пропускания массы через сопла; – сжатого воздуха, пара или жидкости; – вибраций, ультразвука, электрогидравлического эффекта и др. Первые три способа называют механическими, четвертый – пневматическим, последние – кавитационными или импульсными. Смешивание может быть основным или сопутствующим технологическим процессом. Процесс смешивания складывается из элементарных процессов: – образование в массе слоя скользящих друг по другу плоскостей – срезающее смешивание; – перемешивание групп частиц из одного положения в другое – конвективное смешивание; – перемена позиции единичными частицами слоя – диффузионное смешивание; – рассеяние единичных частиц под влиянием их столкновений или ударов о стенки аппарата – ударное смешивание; – деформация и растирание частиц – измельчение. 6

Классификация смесителей и рабочих органов Смешивание осуществляется в смесителях следующих типов: шнековых, лопастных, барабанных, пневматических (сжатым воздухом) и комбинированных. Смесители классифицируются: – по расположению аппарата: вертикальные, горизонтальные, наклонные, специальные; – по виду среды: для жидких, сыпучих, высоковязких и пенообразных материалов; – по принципу действия: механические, пневматические, инжекторные, циркуляционные и специальные; – по конструктивному признаку: рамные, шнековые, лопастные, пропеллерные (винтовые), турбинные, якорные. Для тонкого измельчения и перемешивания мясного сырья используют куттер-мешалку. Кусковые вязкие и вязкопластичные продукты (мука, мясо, мясной фарш, творожно - сырковая масса) перемешивают шнеками, лопастями в барабанных и других смесителях. Жидкие продукты (молоко, сливки, сметана и др. ) перемешивают в емкостях с лопастными, пропеллерными и турбинными мешалками.

Для смесителя конфигурацию и форму лопастей выбирают, учитывая состояние перемешиваемой массы, ее объем, толщину слоя, производительность, соотношение смешиваемых компонентов, степень однородности, способ загрузки и выгрузки продукта. Все перемешивающие устройства можно разделить на две группы: в первую входят лопастные, турбинные и пропеллерные, во вторую – специальные – винтовые, шнековые, ленточные, рамные, ножевые и др. , предназначенные для перемешивания пластичных и сыпучих масс. По частоте рабочего органа перемешивающие устройства подразделяют на тихо- и быстроходные. Применяемые мешалки разделяются на быстроходные, используемые для перемешивания жидких сред при турбулентном и переходном режимах движения жидкости, тихоходные, используемые для перемешивания жидких сред при ламинарном режиме движения жидкости, и специальные.

Характеристики мешалок