НПО "Альтернатива"

Опубликовано: 02.09.2018

видео НПО

Альтернатива (1986)

В молочной промышленности используются различные типы насосов, причем их выбор зависит от назначения. Для простоты технологическая линия может быть разделена на следующие участки:



приемка молока и его подготовка;  получение сгустка и обработка;  смешивание фруктов с йогуртом и фасовка. 

Физические характеристики и консистенция материалов на каждом участке различаются, и при этом важно, чтобы тип насоса соответствовал выполняемой им функции. Особенно это важно после формирования сгустка, поскольку любое слишком интенсивное механическое воздействие может в конечном итоге повлиять на вязкость продукта. В больших установках по производству йогурта молочную основу перекачивают через длинные трубопроводы с многочисленными клапанами (задвижками), через теплообменники, фильтры и другое оборудование, что может привести к большим перепадам давления. Поэтому насосы монтируются в разных частях установок, и чтобы избежать проблем, важно правильно выбрать типы насосов и места установки. Следует обратить внимание на следующие аспекты: 


Органическое земледелие - экологичная альтернатива сельскому хозяйству | ВЕБИНАР

установка насоса;  линия всасывания и нагнетания; тип и размер насоса должны выбираться с учетом скорости потока, вида перекачиваемого продукта,  вязкости, плотности, температуры, давления в системе и/или материала, из которого изготовлен насос.

3.3.8.1 Центробежный насос

Основные части насоса — это электродвигатель, вращающаяся крыльчатка в кожухе и камера нагнетания. Жидкость поступает в камеру крыльчатки, где приобретает центробежное ускорение, достаточное для выхода наружу вдоль кромок крыльчатки. В результате жидкость поступает в камеру нагнетания и отводится через отверстие в кожухе насоса. 

Все центробежные насосы в принципе одинаковы, однако конструкция крыльчатки может быть различной. Необходимо также учитывать некоторые другие факторы:

давление на выходе насоса; скорость потока или скорость жидкости;

степень кавитации (являющейся результатом переноса жидкости с одной стороны насоса на другую, что создает вакуум; новая жидкость поступает в насос за счет всасывания);

на потери давления в насосе может влиять вязкость продукта, причем потери увеличиваются при перемещении вязких продуктов (вследствие увеличения трения);

если в технологической линии имеют место потери давления, скорость жидкости изменяется с помощью регулирующих клапанов/задвижек, контроля скорости или путем изменения диаметра крыльчатки.

Центробежное действие этих насосов может создавать в перекачиваемой жидкости значительные усилия сдвига, и поэтому в производстве йогурта их применяют на участке приемки и подготовки исходного молока и для перекачивания воды (горячей или холодной) через теплообменники.

 

3.3.8.2 Плунжерный (поршневой) насос

Плунжерный насос может быть описан как плунжер (поршень), совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре. Выходной и входной клапаны регулируют поток жидкости так, что она течет в нужном направлении. Обычно плунжерные насосы используются в молочных производствах в качестве дозирующих. Как разновидность плунжерного насоса может также рассматриваться гомогенизатор. Этот тип насоса используется для достижения высоких давлений при обработке молочной основы (см. главу 2 и раздел 3.3.4).

 

3.3.8.3 Объемные насосы 

Объемные насосы делятся на три различные группы: роторные, возвратно-поступательные и прочие. Принцип действия объемных насосов заключается в том, что при каждом обороте (у насосов роторного типа) или каждом возвратно-поступательном движении определенное количество жидкости или продукта перекачивается независимо

от напора (Н) [34]. При перекачивании маловязких продуктов (например, молока) при подъеме давления может, однако, происходить некоторое скольжение или внутренняя утечка, что уменьшает поток за оборот или такт (в насосе роторного или возвратно-поступательного типа соответственно). Степень скольжения уменьшается с увеличением вязкости (как в случае с йогуртом). 

 

Регулирование потока на выходе объемного насоса резко увеличивает давление. Поэтому важно, чтобы после насоса не было закрытых клапанов/задвижек и чтобы насос был снабжен предохранительным клапаном (встроенным или байпасным). При использовании насосов таких типов поток обычно регулируется путем изменения скорости ротора или настройки такта возвратно-поступательного насоса. При перекачке продуктов с высокой вязкостью (например, йогурта) следует рассмотреть следующие меры безопасности. Во-первых, насос должен быть расположен как мож

но ближе к питающему резервуару продукта и, во-вторых, диаметр труб должен быть достаточно большим (об этом см. ниже). Такие предосторожности обеспечивают небольшие перепады давления, а в противном случае (при больших перепадах давления) возможно возникновение кавитации. Эти условия не ходимо соблюдать также на выходе насоса, где при использовании длинных труб малого диаметра может возникнуть высокое давление. 

 

Насос, классифицируемый как возвратно-поступательный объемный насос (вытесняющий), представляет собой поршневой (плунжерный) насос низкого давления. Хотя такие насосы не используются непосредственно для перемещения йогуртового сгустка, его модификации применяются в фасовочных агрегатах. Таким образом, хотя этот вид насоса и может оказывать слабое сдвигающее действие, повреждение сгустка сводится к минимуму благодаря малому времени контакта йогурта с насосом. низкой температуре наполнения (не более 20 °С) и отсутствию противодавления. 

 

Коловратные насосы. Эти объемные роторные насосы наиболее широко применяются в производстве йогурта, потому что продукт движется через полость насоса между двумя роторами, каждый из которых имеет два, три или более кулачков («лепестков»). Конструкция кулачков позволяет им перекачивать йогурт с нежными кусочками фруктов и т. п. При вращении роторов на входе насоса создается вакуум, благодаря которому йогурт поступает в насос. Затем йогурт течет по периферии корпуса насоса к выходу, где йогурт сжимается и создается сила, выталкивающая его из насоса. Обычно роторы вращаются независимо с помощью распределительной шестерни, расположенной в задней части насоса: Роторы не касаются друг друга и корпуса насоса, хотя зазоры между всеми частями насоса очень малы [34].

 

Объемные насосы по сравнению с поршневыми (возвратно-поступательными) обладают рядом преимуществ, а именно:

• более дешевая трансмиссия;

• возможность работать на более высоких скоростях (эти насосы дешевле и меньше, чем поршневые (плунжерные) насосы со сравнимыми коэффициентами подачи), однако поскольку скорость перекачивания влияет на вязкость

йогурта, применение высокоскростных насосов не рекомендуется;

• малая пульсация потока;

• насос является самовсасывающим;

• пригодность для применения при больших напорах;

• высокие коэффициенты подачи;

• пригодность для перекачивания вязких продуктов (например, йогурта) или смесей твердых веществ и жидкостей (взвешенные твердые частицы не должны быть острыми или абразивными);

• незначительное уменьшение коэффициента подачи с увеличением противодавления.

 

Лопастный роторный насос. В других конструкциях объемных насосов используется ротор с одной или двумя лопастями. Однолопастной ротор обеспечивает минимальное разрушение и лучшее заполнение жидкостями с включенными частицами, например, йогуртами с фруктами, фруктовыми пресервами, начинкой для пирогов и творогом с крупными частицами сгустка.

 

Винтовой насос. Другой тип объемного насоса, известный как эксцентриковый, винтовой или одновинтовой, широко применяется для перекачивания фруктового йогурта. Он состоит из одного винтового ротора, вращающегося внутри упругого статора. Йогурте фруктами перемещается по непрерывному спиральному пути, не изменяя своего объема, и таким образом обращение со сгустком йогурта происходит очень осторожно, так что кусочки фруктов остаются неповрежденными. Насос этого типа должен быть заполнен йогуртом до запуска, однако основная цель первоначального заполнения — не прокачка, а обеспечение необходимого смазывания статора до того, как насос будет заполняться сам. Поэтому такой насос нельзя запускать в сухом виде, так как это повредит статор. Некоторые винтовые насосы  снабжены гибким валом, который связывает ведущий вал с винтовым ротором. В других насосах

привод вала обратимый, так, что он может двигаться в любом направлении.

 

3.3.8.4 Насос с гибким колесом

Действие такого насоса основано на том, что лопатка колеса насоса, проходя через выступающую кромку, создает вакуум, так что при запуске воздух из заливного патрубка удаляется, и йогурт всасывается в насос, а затем прокачивается через него и отводится на выходе с постоянной скоростью потока. Когда гибкие лопасти колеса вступают в контакт с кромкой, они сгибаются, и сила сжатия непрерывно выталкивает продукт. Такое колесо может быть изготовлено из различных материалов (например, неопрена), широко применяемых в молочной промышленности для непрерывной работы при температуре до 65 оСи при 95 о С (для системы СIР). 

 

3.3.8.5 Мембранный (диафрагменный) насос

Пневматические мембранные насосы используются в производстве йогурта (включая кусочки фруктов) для транспортировки продукта без повреждений. Насос изготовлен из отполированной до зеркального блеска нержавеющей стали и предназначен для мойки и дезинфекции. Механический мембранный насос больше пригоден в качестве дозировочного насоса, так как в пневматическом насосе на выходе имеются пульсации давления, и мощность меняется с изменением давления продукта, поскольку давление воздуха поддерживается постоянным. 

 

В принципе пневматический мембранный насос является объемным насосом двухкратного действия с двумя насосными камерами.

Требуемый для работы устройства сжатый воздух поступает поочередно через распределительный клапан за мембранами; мембрана отделяет йогурт от воздуха. Когда мембрана возвращается, в насосе создается вакуум, и продукт поступает в камеру. Одновременно с этим объем противоположной камеры уменьшается, и йогурт

выпускается через верхний шаровой клапан (см. рис. 3.46). Общий шток поршня (плунжера) (см. большие стрелки на рис. 3.46) соединяет две мембраны вместе. Поскольку давление в секции сжатого воздуха и в насосных камерах одинаково в течение каждого такта, сами мембраны не подвергаются действию большого перепада давлений и служат в течение длительного времени.

 

3.3.8.6 Перистальтический насос

Насос этого типа состоит из трех частей — гибкой пластмассовой трубы, изогнутого канала, в котором находится эта труба, и двигателя, приводящего в движение ролики, которые, в свою очередь, пережимают трубу, проталкивая по ней жидкость. Действие ролика создает также мощное всасывание или вакуум в трубе, и в результате жидкость втягивается на место среды, продвинутой по трубе. Скорость потока определяется скоростью ролика и внутренним диаметром гибкой пластмассовой трубы. Объем между роликами равен половине объема, перемещаемого за оборот. Таким образом, продукт поступает на выход при обороте, и в то же время такое же количество всасывается на стороне впуска насоса. 

 

Этот тип насоса также называют шланговым насосом, и, хотя он может быть использован для транспортировки продукта, в производстве йогурта он чаще применяется в ходе производства густого (с ненарушенным сгустком) ароматизированного йогурта и/или питьевого (жидкого) йогурта для точного измерения в потоке содержания в перерабатываемом молоке красителей и/или жидких (ароматизирующих) экстрактов. Поскольку этот тип насоса является самовсасывающим, он пригоден также для опорожнения резервуаров.

 

В линии производства йогурта можно использовать различные типы насосов, причем для правильного выбора насоса, предназнченного для выполнения определенной функции, необходимо учитывать ряд взаимосвязанных факторов, а именно:

• длину и диаметр труб, соединяемых с насосом на сторонах всасывания и нагнетания;

• количество и типы установленных фитингов (колен, тройников и клапанов);

• типы используемых измерительных/смешивающих устройств;

• данные фирмы-изготовителя по пластинчатым/трубчатым охладителям, прежназначенным для охлаждения сгустка;

• ограничения, накладываемые технологической линией, например, наличие встроенных мешалок, фильтров или структуризаторов;

• параметры продукта. которые могут включать а) содержание в молоке/йогурте СВ; б) влияние на продукт эффекта сдвига; в) конечная вязкость йогурта; г) способность продукта выдерживать перекачивание под высоким давлением; д) вид продукта, например уровень кислотности, присутствие твердых частиц (кусочков фруктов) и е) тип потока жидкости в системе (например, для йогугта — ламинарный поток, R < 2000); 

• общие потери давления в системе.

 

Несмотря на все меры предосторожности, механическая транспортировка сгустка в конечном счете снижает его вязкость, в связи с этим рекомендуется:

• обогащение молока для йогурта для повышения СМО;

• добавление стабилизаторов (в некоторых странах это запрещено);

• использование экзополисахаридных (ЭПС) культур заквасок;

• исключение перемешивания сгустка в резервуарах для сквашивания;

• частичное охлаждение йогурта перед смешиванием с фруктами и фасовкой.

 

rss