Аналіз ефективності способів вдосконалення клапанних гомогенізаторів

Abstract

UA: В статті проведено аналіз факторів, які впливають на ефективність та енергетичні витрати диспергування в клапанному гомогенізаторі молока. Отримані результати свідчать, що основним фактором, який визначає та поєднує обидва показники є надлишковий тиск диспергування, оптимальне значення якого не повинно перевищувати 10–20 МПа. Встановлено, що 15% економію енергетичних витрат при диспергуванні в клапанному гомогенізаторі можливо забезпечити при використанні багатоступінчастої головки, обладнаної роторним клапаном. Іншим шляхом зниження енерговитрат процесу може бути використання модернізованого способу роздільної подачі вершків. Результати аналізу свідчать, що досягти підвищення ефективності диспергування можливо шляхом встановлення пружних пластин в напрямку, перпендикулярному до вісі клапану. Зроблено висновок, що збільшення ефективності відбувається при встановленні клапану та сідла з можливістю обертання у протилежних напрямках або при використанні конструкції, в якій зазор між цими елементами має змінний перетин. EN: Homogenization is a technological process that is performed for most dairy products. Its purpose is to reduce the average diameter of fat globules and ensure their uniform distribution in the volume of milk plasma. However, to obtain a milk emulsion, the dispersion indicators of which are within the limits of technologically determined values (0.8–1.2 μm), the specific energy consumption for the valve homogenizers most common in the industry can reach more than 8 kWh/t of homogenized milk. The designs of homogenizers that exist and are used in practice either provide a low degree of dispersion of the fatty phase or are very energy intensive. One of the unsolved problems of homogenization is the lack of a general theory of the process. Therefore, the development of new designs of homogenizers aimed at further studying the process of homogenization and reducing the energy intensity of the process is a priority area of activity of scientists. The article analyzes the factors that affect the efficiency and energy costs of dispersion in a valve milk homogenizer. The obtained results indicate that the main factor that determines and combines both indicators is the excess dispersion pressure, the optimal value of which should not exceed 10–20 MPa. It was established that a 15% saving in energy costs during dispersing in a valve homogenizer can be provided when using a multi-stage head equipped with a rotary valve. Another way to reduce the energy consumption of the process can be the use of a modernized method of separate feeding of cream. The results of the analysis show that it is possible to achieve an increase in dispersion efficiency by installing elastic plates in the direction perpendicular to the axis of the valve. It was concluded that the increase in efficiency occurs when installing the valve and the seat with the possibility of rotation in opposite directions or when using a design in which the gap between these elements has a variable cross-section.