Определение степени дробления Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Определение степени дробления

А.К. Курманов, д.т.н., Т.И. Исинтаев, к.т.н., Костанайский ГУ; К.С. Рыспаев, соискатель, Костанайский ИнЭУ

Установлено, что при скармливании телятам заменителя молока с жировыми шариками меньше 2 мкм прирост массы животных составлял 758—826 г, при увеличении размера жировых частиц до 20 мкм прирост снижается до 580—600 г в сутки. В жидких заменителях не допускается наличия свободного жира на поверхности заменителей молока. Средний размер жировых шариков в заменителях составляет 3—4 мкм [1]. Добиться этого можно гомогенизацией и дис-пергацией смеси заменителей [2].

Цель гомогенизации и диспергации — обеспечение такого распределения жировых шариков по размерам, чтобы подавляющее большинство их имело диаметр, не превышающий определённой, наперёд заданной величины (ё0), что обеспечит необходимую стабильность жировой фазы в заменителе цельного молока (ЗЦМ). Для достижения этой цели достаточно измельчить все жировые шарики, у которых ё>ё0. Если из-

мельчению будет подвергаться и остальная часть жировых шариков, то это приведёт к лишним затратам энергии. Эффективность процесса гомогенизации можно оценить, подвергнув образец ЗЦМ гомогенизации и замерив жирность полученных фракций.

Для проверки указанного предположения была разработана методика эксперимента, собрана экспериментальная установка и проведён оптимизационный эксперимент. Были выбраны факторы: частота вращения ротора, продолжительность обработки смеси ЗЦМ, количество окон внутреннего статора и количество ЗЦМ в смеси. Для оценки качества гомогенизации разработан оценочный показатель — степень дробления — £. Теоретический расчёт степени дробления проводился по формуле:

а • «2 • і • кс • к±’

где а — количество окон ротора, шт.;

п — частота вращения ротора, об/мин; ґ—продолжительность обработки смеси, мин.; ксм — коэффициент соотношения смеси;

Рис. 1 - Г рафики сравнения теоретических и экспериментальных данных зависимости степени дробления от частоты вращения ротора

Рис. 2 - Графики сравнения теоретических и экспериментальных данных зависимости степени дробления от продолжительности обработки смеси

Рис. 3 - Графики сравнения теоретических и экспериментальных данных зависимости степени дробления от количества окон внутреннего статора

Рис. 4 - Графики сравнения теоретических и экспериментальных данных зависимости степени дробления от количества ЗЦМ в смеси

кI — коэффициент пропорциональности, кг • м, где (&! = V- р • а ■ г • я2).

Для проведения экспериментов выбран и реализован некомпозионный план Бокса-Бенки-на [3], установлены факторы и интервалы их варьирования. В качестве поверхности отклика выбрана степень дробления. Доверительные интервалы приняты по табличному значению критерия Стьюдента, адекватность модели проверена по табличному значению критерия Фишера. Адекватность модели подтверждается с вероятностью 0,99 при Р| > (при Р| = 19,42;

Рк= 1,32).

В результате эксперимента получено уравнение регрессии.

Проведённый эксперимент, адекватность полученного уравнения регрессии подтвердили работоспособность выбранных параметров измельчения материала, т.е. создания однородной смеси ЗЦМ с заданными параметрами обработки. Точность, надёжность и достоверность результатов достигалась многократным дублированием опытов.

В результате проведённых исследований установлены минимальные конструктивнорежимные параметры роторного дисперга-тора.

Экспериментальные исследования подтвердили теоретические исследования. На рисунках 1—4 — графиках теоретических и экспериментальных значений коэффициенты корреляции составили 0,99; 0,98; 0,80 и 0,98 соответственно.

В результате сравнения теоретических и экспериментальных данных можно сделать вывод о том, что наши исследования обеспечили подтверждение теоретических расчётов.

Выводы. 1. Исследование ЗЦМ, обработанного в данном устройстве, показало, что частицы жира дробятся в 2 раза больше, чем до гомогенизации. Если средний размер частиц жира до гомогенизации 3—4 мм, то после гомогенизации составляет 1,5—2 мм.

2. Пробы ЗЦМ, прошедшие гомогенизацию, в течение 3 суток не имели отстоя жира на поверхности. Другие же пробы, не прошедшие гомогенизацию, такой отстой имели через сутки. Таким образом, исследования роторного гомогенизатора подтвердили возможность его применения для гомогенизации ЗЦМ.

3. Сравнительный анализ характеристик роторного диспергатора показал, что он позволяет не только получать продукты с размерами частиц дисперсной фазы менее 1—2 мкм, но и характеризуется сравнительно меньшим удельным энергопотреблением.

4. Исследование ЗЦМ, обработанного в данном устройстве, показало, что частицы жира дробятся до размеров, значительно меньше 2 мкм.

Литература

1. Стабников В.Н., Лысяцкий В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Агропромиздат, 1985. 503 с.

2. Кукта Г. М. Технология переработки и приготовления кормов. М.: Колос, 1978. С, 286-240.

3. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, 1980. София: Техника. С. 237.