Обґрунтування параметрів струминно-щілинного гомогенізатора молока з роздільною подачею вершків: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.05.11

Abstract

UK: Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва (13 - механічна інженерія). Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Мелітополь, 2021. Дисертацію присвячено вирішенню наукової задачі зниження витрат енергії на процес гомогенізації молока шляхом визначення раціональних значень технологічних, гідравлічних і конструктивних параметрів малодослідженого струминно-щілинного гомогенізатора молока з роздільною подачею вершків. В результаті теоретичних та експериментальних досліджень отримані залежності, що пов’язують основні геометричні, гідравлічні та конструктивні параметри роботи струминно-щілинного гомогенізатора. Отримані критичні значення чисел Вебера, як базового критерію, що пов’язує швидкість знежиреного молока, жирність вершків, діаметр каналу подавання жирової фази, відстань у місці найбільшого звуження і подачу дисперсної фази. Знайдені залежності між продуктивністю гомогенізатора, питомими витратами енергії і середнім розміром жирових кульок після гомогенізації. Розроблено методику розрахунку параметрів струминно-щілинного гомогенізатора молока. Запропоновано промисловий зразок струминно-щілинного гомогенізатора молока. Результати досліджень впроваджені у виробництво. RU: Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства (13 - механическая инженерия). - Таврический государственный агротехнологический университет имени Дмитрия Моторного, Мелитополь, 2021. Работа посвящена решению научной задачи снижения энергетических затрат на проведение гомогенизации молока, выполняемой путем оптимизации конструктивных, гидравлических параметров работы струйно-щелевого гомогенизатора молока с раздельной подачей сливок. Обоснована актуальность темы. На основе анализа механизмов, по которым происходит уменьшение размеров жировых шариков, обозначены направления, позволяющие обеспечить диспергирование жировой фазы до нормативов, определённых в технических условиях при обеспечении существенного снижения энергозатрат процесса. Проведенный анализ позволил выделить в качестве основного фактора гомогенизации разницу скоростей дисперсионной и дисперсной фаз молока. Для проведения струйно-щелевой гомогенизации молока была создана установка, обеспечивающая максимальную разницу скоростей фаз при подаче дисперсной фазы перпендикулярно потоку обезжиренного молока в месте наибольшего сужения камеры гомогенизатора. Сформулирована гипотеза исследований, выполнена постановка задач, изложены основные положения, которые составляют научную новизну и практическое значение работы. Основой для проведения аналитических исследований являлся критерий Вебера. В результате исследований получены зависимости, связывающие основные параметры работы струйно-щелевого гомогенизатора молока: давление обезжиренного молока, производительность гомогенизатора, удельные затраты энергии, расстояние в месте наибольшего сужения камеры, диаметр канала подачи сливок, жирность сливок с критическими значениями критерия Вебера и средним размером жировых шариков после гомогенизации. Установлено, что для обеспечения работы гомогенизатора при одновременном проведении нормализации молока в диапазоне жирности питьевого молока 3,5% и ширине кольцевой щели 0,6-0,8 мм, следует использовать сливки жирностью 3343%, которые необходимо подавать со скоростью 7-11 м/с. Определено, что оптимальной является коническая форма внутренних поверхностей камеры в месте наибольшего сужения, длина кольцевой щели не оказывает существенного влияния на показатели дисперсности, а оптимальное значение длины кольцевой щели составляет 8,7-8,9 мм. Найдено критическое значения критерия Вебера, который для струйно-щелевой гомогенизации молока составляет 29. Разработан промышленный образец струйно-щелевого гомогенизатора молока и рекомендации для расчета его технологических и конструктивных параметров и осуществлено внедрение разработок в производство. Сравнительная характеристика перспективных конструкций диспергаторов показывает, что разработанный гомогенизатор обеспечивает уменьшение среднего размера жировых шариков до 0,75-0,80 мкм при многократном снижении удельных энергозатрат. Анализ экономической эффективности подтверждает необходимость внедрения струйнощелевых гомогенизаторов молока вместо клапанных. Годовая прибыль при этом составляет 238350 грн, а срок окупаемости капиталовложений-0,36 г. EN: Dissertation on the receipt of scientific degree of candidate of engineering sciences on the specialty 05.05.11 - Machines and mechanization of agricultural production (13 - mechanical engineering). Dmytro Motornyi tavria state agrotechnological university, Melitopol, 2021. The dissertation is devoted to solving the scientific problem of reducing energy consumption for the process of milk dispersion by determining the rational values of technological, hydraulic and design parameters of the little - studied jet - slit homogenizer of milk with separate cream supply. As a result of theoretical and experimental researches the dependences connecting the basic geometrical, hydraulic and constructive parameters of work of the jet-slit homogenizer are received. Critical values of Weber numbers were obtained as a basic criterion linking the rate of skim milk, fat content of cream, diameter of the fat phase feed channel, distance at the site of greatest narrowing and feed of the dispersed phase. The relationships between the performance of the dispersant, the specific energy consumption and the average size of fat globules after homogenization. A method for calculating the parameters of the jet-slit homogenizer of milk has been developed. An industrial design of a jet-slit homogenizer of milk is proposed. The industrial prototype of jet-mixing homogenizer of milk is offered. The results of researches are applied in industry.