Билет 11.Диспергирование. Виды диспергирования(эмульгирование, гомогенизация, распыливание). Аппараты.

Диспергирование – это процесс измельчения жидких или твердых газообразных веществ в жидкости, а также измельчение жидких и твердых веществ в газе с целью образования дисперсных систем.

Эмульгирование применяется для получения эмульсий типа жир в воде или вода в жире.В эмульсии жир-вода дисперсной средой является вода,в противном случае-жир.Для получения устойчивых эмульсий необходимо применять эмульгаторы: стабилизирующие поверхностно-активные вещества(ПАВ).

В кач. Эмульгаторов используют желатин, агар-агар, яичный белок, казеиин, казеинаты, крахмал и т.д.

Устойчивость эмульсии повышается с увеличением дисперсности жировой фазы(с уменьшением размеров частиц). Необходимо получать минимально возможные размеры частиц и как можно более равномерное распределение по размерам.

Используют аппараты мешалочные, циркуляционные, центробежные и коллоидные мельницы и ультразвуковые эмульсоры.

Цетробежные эмульсоры являются непрерывно действующими(рис.6.7)

а- схема кольцевого центробежного эмульсора: 1-крышка;2,3-неподжвижные кольца;4-патрубок для подачи исходной смеси5- патрубок для отвода эмульсии;6-вращающийся диск;7,9-кольца на вращ.диске;8-приводной вал;10-корпус. б-схема дискового эмульсора: 1-патрубок для отвода эмульсии;2-приемная камера;3-патрубок для подачи исх.смеси;4-диск.

Принцип действия центробежного эмульсора: смесь воды, жира, эмульгатора поступает в быстровращающееся устройство и под действием центробежной силы выбрасывается через узкие щели или отверстия, в результате чего происходит диспергирование. Смесь проходит через все кольца и выходит через выходной патрубок. Частота вращения 10-20

Для получения многих видов эмульсий используют коллоидные мельницы (рис.6.8)

1-патрубок для выхода эмульсии;2-камера;3-приемная воронка для исх.смеси;4-шнековая мешалка;5-конический ротор;6-приводной вал.

Зазор между коническим ротором и камерой 0,1/0,5мм, иногда 0, 025мм. Частота вращения ротора достигает 250/400.

Диспергирование обеспечивается за счет большого градиента скорости жидкости в зазоре между ротором и камерой. Форма ротора может быть конусная, цилиндрическая, зубчатая и т.д.

Гомогенезация пердназначена для дальнейшегодиспергирования эмульсий в целях получения продукта, размер дисперсной фазы которого не превышает 1/2мкм. Гомогенезации подвергают, например, молоко длительного хранения, сливки. Гомогенезацию осуществляют на гомогенезаторах. Клапанные гомогенезаторы(рис.6.9) самые распространенные в пищевой прмышленности. Процессы дробления в них происходит в клапанной щели. Под давлением 8/60 Мпа эмульсия продавливается через щель высотой от80до100мкм. В практике применяют одно-, двух- или даже трехступенчатые гомогенезаторы. После первой ступени образуются гроздья из частиц дисперсной фазы, которые разрушаются после второй ступени.

Размер частиц можно определить по эмпирической формуле , где -средний размер частиц,мкм; p-давление гомогенезации, Мпа.

Распыливание жидкости представляет собой процесс диспергирования жидкости в газовую(воздушную) среду и применяется при сушке жидких и вязких продуктов, а также используется в топочных устройствах. Способы распыливания: гидравлический, механический, пневматический, электрический, ультразвуковой, пульсационный.

В общем случае процесс диспергирования жид. В газовую среду заключается в дроблении струи или пленки жид. на большое число капель и распределении этих капель в пространстве.Наибольшее значение в промышленности и обществ. пит. Имеют гидравлический, механический и пневматический способы распыливания жидкости.

Гидравлический способ осуществляется с помощью форсунок (рис.6.10).

При механическом способе используется канальный центробежный диск(рис.6.11). Применяется обычно в распылительных сушильных установках. Частота вращения колеблется в пределах 100/300;окружная скорость должна быть не ниже 100/500м/с __

Эмпирическая формула для среднего диаметра частиц, получающихся в результате распыливания: = (0,475/n), где n- частота ;-поверхностное натяжение, Н/м; R –радиус диска,м.

Достоинство: возможнось дробления высоковязких и загрязненных жидкостей и получение частиц очень бизких размеров(почти монодисперсное распыливание).

При пневматическом способе используются пневматические форсунки(рис.6.12 ,1-патрубок для подачи сжатого воздуха;2-патрубок для подачи продукта;3-камера для продукта;4-направляющий диск), особенно эффективные при распыливании в сушильных камерах вязких продуктов. Применяются для распыливания молочно-растительных смесей, при сушке различных пюре и паст.

Размер получаемых частиц колеблется в переделах 100/200 мкм

При распыливании жидкости в результате образования большого количества мельчайших капель увеличивается площадь поверхности контакта фаз, что позволяет значительно интенсировать некоторые тепло-и массообменный прцессы.

Количество частиц можно вычислить по формуле: N = , где G- количество распыенного продукта, кг; p- плотность, кг/; - средний диаметр капель.

Поверхность контакта: S= N*=6G/p. Из полученной формулы следует, что чем меньше капли, тем больше получается поверхность контакта. При распыливании площадь поверхности контакта может возрастать в тысячи раз, соотв. Возрастает и скорость процесса.

При электрическом способе распыливания струю жидкости подают в область сильного электрического поля. Благодаря воздействию поля происходят деформация и распад струи с образованием мельчайших капель.

Ультарзвуковое распыливание может осуществляться двумя способами:1) Жидкость подается на колеблющийся элемент пьезоэлектрического или магнитного генератора; 2) акустический, когда ультразвуковым колебания подвергается газовая среда, в которой происходит диспергирование.

Пульсационный способ распыливания заключается в дроблении жидкости за счет пульсаций давления и изменения расхода жидкости. Пульсации давления и изменение путем переодического перекрытия проходных каналов в распылителях.