5.3. Обладнання для перемішування компонентів з метою одержання рідких напівфабрикатів, емульсій і піни

Це обладнання широко застосовується в хлібопекарській, кондитерській, макаронній, пивоварній й інших областях харчової промисловості.

Рідкі харчові продукти перемішуються як механічно, так і іншими методами, наприклад, у трубопроводах, циркуляцією, стисненим повітрям.

5.3.1. Перемішування в трубопроводах

При перемішуванні в трубопроводах найбільш простим пристроєм є

V-подібні з'єднання двох труб, по кожній з яких тече рідина. Перемішування поліпшується при установці турбулізуючих вставок.

Можливе використання інжекторів, у яких продукти перемішуються шляхом підсмоктування рідини струменем, що випливає із сопла.

Ефективність перемішування в інжекторних змішувачах підвищується при установці спіральних насадок (мал. 5.9). Цим способом змішуються маловʼязкі рідини, які добре змішуються між собою.

Рис. 5.9. Схема інжекторного змішувача:

1 – сопло; 2 – патрубок подачі компонента суміші; 3 – спіральні насадки.

5.3.2. Циркуляційне перемішування

Циркуляційне перемішування виконують шляхом багаторазового переміщення рідини в посудині з утворенням турбулентного плину. Можливі різні методи циркуляційного перемішування (мал. 5.10 а, б).

При циркуляційному перемішуванні доцільне застосування сопла, яке створює в посудині інтенсивний потік рідини (мал. 5.10 б).

Рис. 5.10. Схеми циркуляційного змішування харчових продуктів

5.3.3. Пневматичне перемішування

Використання стисненого повітря (пневматичне перемішування) найбільш ефективне для перемішування рідини в більших ємностях, коли аерація або окиснення рідини є необхідними або можливими складовими частинами технологічного процесу, наприклад, шумування.

Рис. 5.11. Схема пневматичного змішувача: 1 – барботер (трубки з отвором); 2 - пустотілий вал.

Пневматичне перемішування здійснюється за допомогою повітряних мішалок (мал. 5.11),що представляють собою трубки з отворами - барботери, які розташовані по осі посудини або решітки,які установллені у вертикальному або горизонтальному положенні, щоб забезпечити найбільш довгий шлях руху пухирців повітря в рідині.

Недолік пневматичного перемішування – можливість застосування тільки для рідин з малою динамічною в'язкістю (μ < 0,2 Па∙с).

Можливе сполучення пневматичного й механічного перемішування в одному апараті.

5.3.4. Механічні змішуючи пристрої.

Найбільше поширення для перемішування рідких харчових продуктів одержали механічні пристрої, які містять у собі мішалку з валом (робочий орган) і привод.

Мішалки класифікуються по:

• швидкості обертання;

• характеру створюваного ними потоку рідини;

• по конструкції і т.д.

Рис. 5.12. Види руху рідин в мішалках.

За ознакою швидкості мішалки діляться на:

• тихохідні (якірні, рамні) – у цих мішалках окружна швидкість по зовнішньому діаметру лопаті не перевищує 1 м/с;

• швидкохідні (лопатеві, турбінні, пропелерні) – окружна швидкість становить більш 3 м/с.

Залежно від створюваного потоку мішалки можуть бути з тангенційним, радіальним, осьовим і змішаним плином рідини.

При тангенціальному плині (мал. 5.12 а) рідина в посудині рухається відповідно до траєкторії руху мішалки. Перемішування рідини уздовж осі мінімальне. Перемішування відбувається внаслідок завихрень, що виникають по контуру лопатей. Якість перемішування невисока. Тангенціальний плин властивий лопатевим мішалкам із прямими лопатями при малому числі обертів, при яких не виникають радіальні потоки, викликані відцентрової силою.

При радіальному плині (мал. 5.12, б) рідина в посудині рухається від мішалки в радіальному напрямку. Для забезпечення радіального плину рідини необхідно, щоб відцентрова сила була більша опору навколишньої рідини. Відцентрова сила, що розвивається мішалкою, залежить від діаметра мішалки й швидкості обертання.

До мішалок, що створюють радіальний плин рідини, відносяться турбінні мішалки зі статором.

При осьовому (аксіальному) плині (мал. 5.12 в) рідина в посудині рухається паралельно осі обертання. Це властиво пропелерним мішалкам.

У більшості мішалок існує змішаний плин рідини, який є результатом змішування декількох зазначених вище типів плинів. Змішаний потік створюють лопатеві мішалки з похилими лопатями (тангенціальний і осьовий потік) турбінні мішалки з нахиленими лопатями (радіальний і осьовий потоки).

Характер плину рідини в ємності (тангенціальний, радіальний, аксіальний) визначається величиною:

(5.5)

де: ωρ - кутова швидкість рідини в ємності, рад/с;

ω - кутова швидкість мішалки, рад/с.

При q = 1 - плин чисто тангенціальне; при q = 0 - радіальне.

Залежно від конструкції механічної мішалки для перемішування рідких харчових продуктів діляться на лопатеві, пропелерні, турбінні, шнекові, спеціальні.

Лопатеві мішалки (табл. 5.1). Ці мішалки являють собою перемішуючі пристрої з лопатями прямокутного перетину, перпендикулярні або нахилені до осі обертання.

Кількість лопатей може бути від 3 до 6. Лопаті можуть розміщуватися перпендикулярно осі обертання, або під кутом до неї.

При перемішуванні рідини в глибоких посудинах для збільшення турбулентності на валу встановлюється кілька рядів лопатей. Залежно від в'язкості рідини відстань між рядами вибирається від 0,3 до 0,8 D.

На стінках ємностей змішуючих машин установлюють гальмові перегородки, які сприяють підвищенню турбулентності.

Для змішування високов'язких продуктів, а також продуктів, які прилипають і створюють осад на днищі й стінках апарата, використовують якірні мішалки (лопать має форму якоря), і рамні. У рамних мішалках лопаті виготовлені у вигляді звареної конструкції - рами, яка повторює форму стінок ємності; на рамі додатково закріплюють горизонтальні й вертикальні лопаті для інтенсифікації перемішування.

Недоліком лопатевих мішалок є незначне осьове переміщення рідини.

Таблиця 5.1