Разработка и исследование многосекционного роторно-пульсационного аппарата для производства аэрированных продуктов питания

• Автор: Светкина, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ И ДИСПЕРГИРОВАНИЯ АЭРИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ.
1.1 Конструкции аппаратов для получения аэрированных продуктов, используемых в пищевой промышленности

1.1.1. Устройство для насыщения жидкости газом.

1.1.2. Устройство для газонасыщения жидких сред.

1.1.3. Устройство для аэрации жидкостей.

1.1.4. Устройство для приготовления пены.

1.1.5 Устройство для гомогенизации

1.1.6 Центробежные гомогенизаторы.

1.2 Интенсификация процессов гомогенизации и диспергирования
в роторнопульсациоиных аппаратах.
1.2.2. Конструкции роторнопульсационных аппаратов
1.3 Методы математического моделирования процессов гомогенизации и диспергирования
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГОМОГЕНИЗАЦИИ АЭРИРОВАННЫХ КОМБИНИРОВАИЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ КИБЕРНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА.
2.1 Методы исследования непрерывнодействующих агрегатов на базе автоматизированного комплекса.
2.1.1 Формирование функциональноструктурной схемы многосекционного роторнопульсационного аппарата
2.2 Реализация системы моделирования
непрерывнодействующего агрегата на ЭВМ
2.3 Разработка многофакторных математических моделей в виде уравнений множественной регрессии по экспериментальным данным
2.3.1 Элементы теории факторного эксперимента
2.3.2. Полный факторный эксперимент
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. АППАРАТУРНОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Описание опытноисследовательского стенда и конструкции многосекционного роторнопульсационного аппарата
3.2 Описание дозатора для подачи воздушных масс
3.3 Методика проведения эксперимента.
3.4 Методика определения функций распределения времени пребывания частиц в МРПА по экспериментальным
3.5 Методика определения параметров передаточной функции ПФ многосекционного роторнопульсационного аппарата МРПА.
3.5.1 Определение параметров ГФ МРПА как
апериодического звена первого порядка без
запаздывания.
3.5.2 Определение параметров ПФ МРПА как
апериодического звена первого порядка с запаздыванием
3.5.3 Аппроксимация передаточной функции дифференциальным уравнением второго
порядка
3.6 Методика определения напорнорасходной и энергетической
характеристики.
3.7 Новая конструкция ротор нопульсационного аппарата с
направляющими лопастями.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Моделирование процесса гомогенизации в МРПА на основе кибернетического подхода.
4.1.1 Оценка сглаживающей способности агрегата с различными вариантами настройки аппарата.
4.2 Определение нанорнорасходных характеристик МРПА
4.3 Определение энергетической характеристики МРПА
4.4 Исследование пенообразующих свойств молока при обработки его в РПА
4.4.1 Влияние конструктивных параметров аппарата на пенообразующие свойства молока.
4.4.2 Влияние подсластителей на пенообразующие свойства молока.
4.5 Получение взбитого молочного продукта.
4.6 Исследование изменения характеристик растительного сырья при обработки в РПА
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Принцип действия устройства для насыщения жидкости газом заключается в том, что газожидкостная смесь под давлением поступает в устройство через сопло 5 герметичного корпуса 1 рис. В сопле 5 поток ускоряется и выбрасывается в приемную втулку 8, пробивая
установившийся слой толщина 3. В результате этого в верхней части втулки 8 формируется газожидкостная воронка, при этом интенсивное трение между падающей струей и потоком переливающейся жидкости обеспечивает эффективное диспергирование жидкой и газовой фаз, участвующих в контакте и частичном смешении. При этом газожидкостная струя, вытекающая из сопла, создает эффект эжекгирования, за счет чего обеспечивается интенсивный подсос жидкости, находящейся в объеме корпуса 1, в камеру смешения 6. Обратному выходу газа из верхней части камеры смешения 6 через втулку 8 препятствует поток газовоздушной смеси, истекающий из сопла 5, полностью перекрывающий сечение втулки 8. Наличие газовых зон в верхней части камеры смешения 6 обеспечивает эффективное использование всей газовой среды, поступающей под давлением через сопло 5, за счет постоянной подпитки газом газожидкостной струи, выходящей из втулки 8. Рис. После неоднократной циркуляции в объеме устройства насыщенная газом жидкость направляется потребителю. При этом наличие небольшой кольцевой полости между корпусом 1 и камерой смешения 6 способствует интенсивной циркуляции газожидкостной среды в объеме устройства. Таким образом, в условиях фиксированной подачи ограниченного количества газовой среды в объем устройства последнее обеспечивает эффективное ее использование за счет не только циркуляции обрабатываемой газожидкостной среды, но и циркуляции газовой среды, поскольку процесс перемешивания сред сопровождается постоянной подпиткой избыточным газом, покидающим камеру смешения 6 и вновь подаваемым на смешение. Однако в таком устройстве относительно невысокая степень циркуляции жидкости снижает интенсивность процесса массообмена в системе газжидкость. На рис. Корпус 2 устройства заполняется жидкостью, которую необходимо насыщать газом, нагнетаемым компрессором по трубопроводу 1. При этом жидкость не может попасть в пневмокамеру 6, так как она опрокинута отверстием к днищу корпуса и заполнена газом, поэтому при истечении газа из сопел пневмопривода 7 турбины, корпус турбины получит вращение, а так как ома жестко соединена с гиперболическим рабочим органом 8, то и он получит вращение. V большого основания рабочего органа 8. Такой способ контакта газового потока с жидкостным потоком резко увеличивает скорость вращения торообразной зоны газожидкостного грибовидного вихря, так как газовый поток, находясь под давлением и под воздействием рабочего органа 8, с высокой скоростью вылетает из пневмокамеры 6 по касательной к наружной поверхности тора жидкостного потока и увеличивает скорость вращения жидкости, что способствует интенсивному дроблению жидкости и газа, увеличивая поверхность контакта фаз. При вращении рабочего органа 8 в жидкости образуется газовая воронка, в результате этого открывается верхний конец циркуляционного трубопровода 5 и газ под воздействием тяги рабочих лопаток 9 из воронки поступает в рабочий орган 8, которым нагнетается в жидкость. Часть газа, не поглощенная жидкостью, через зазор между трубопроводом 1 и перегородкой 4 выводится из устройства через патрубок 3. После прекращения подачи газа под давлением по трубопроводу 1 турбина 7 вместе с рабочим органом 8 останавливается, воронка в жидкости затухает и жидкость перекрывает верхний конец циркуляционного трубопровода 5, в результате этого перекрывается выход газа из полости рабочего органа 8, трубопровода 5, образуется газовая подушка, т. Рассматриваемая конструкция и способ соединения пневмокамеры, рабочего органа и циркуляционной трубы позволяют располагать их под уровнем жидкости у днища устройства, что позволяет выходящими потоками газа интенсивно перемешивать жидкость по всей высоте ее столба, а циркуляционный контур возвращает часть непоглощенного газа на диспергирование в жидкость. Это значительно повышает интенсивность массообмена между жидкой и газовой фазами. Рис.