52 / 98
50
ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
12/2008
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
В последнее время диспергирован!
ные продукты приобрели широкую по!
пулярность благодаря улучшению ус!
вояемости измельченных частиц орга!
низмом человека, повышению сроков
хранения таких продуктов из!за увели!
чения стойкости эмульсий и суспензий,
улучшения органолептических показа!
телей и возможности создания широ!
кого спектра новых дисперсных компо!
зиций с заданными свойствами. В на!
стоящее время разработчики оборудо!
вания для диспергирования эмульсий
и суспензий стремятся создавать конст!
рукции, позволяющие с меньшими
энергетическими затратами достигать
заданного качества продуктов.
Однако общий подход к разработке
аппаратов для диспергирования пока
не сформулирован. Общая тенденция в
совершенствовании оборудования для
диспергирования – изменение пара!
метров конструктивных элементов,
обеспечивающее уменьшение разме!
Разработка оборудования
для диспергирования с использованием
системного анализа
Г.В. Семенов, М.Н. Орешина
Московский государственный университет прикладной биотехнологии
ров частиц дисперсной фазы. Однако
технические и технологические реше!
ния по совершенствованию дисперга!
торов традиционных известных конст!
рукций практически исчерпаны. Вы!
полненный нами анализ процессов
диспергирования показывает, что су!
щественное улучшение уровня диспер!
сности может быть достигнуто на осно!
ве применения управляемых импульс!
ных и волновых воздействий.
Необходимо решить задачу созда!
ния оборудования с использованием
этих воздействий на диспергируемую
среду с параметрами, обеспечивающи!
ми качественно более высокий эффект
дробления. Для разработки методоло!
гии создания оборудования нами при!
менен принцип системного подхода в
изучении рассматриваемого процесса.
Первый этап системного подхода –
качественный анализ объекта, цель ко!
торого – определение основных харак!
терных параметров. Далее выделяются
подсистемы объекта и их целевые фун!
кции. Затем определяются взаимосвязь
функций объекта, его параметры и
требования, обусловливающие необ!
ходимость соответствующих исследо!
ваний, направленных на решение за!
дачи. Выполненный качественный ана!
лиз позволяет предположить структур!
ную схему, с помощью которой можно
установить основные параметры про!
цесса диспергирования, а также инже!
нерные характеристики технических
устройств.
На основе классификационного ана!
лиза всех известных конструкций дис!
пергаторов, анализа патентных и лите!
ратурных источников по этому вопросу
установлено, что каждый из них вклю!
чает камеру диспергирования, привод,
блок управления. С позиции системно!
го анализа эти элементы конструкции
являются подсистемами рассматривае!
мого объекта.
Выделенные подсистемы выполняют
основные целевые функции: в камере
диспергирования создаются условия
для дробления частиц дисперсных фаз
эмульсий и суспензий; привод обеспе!
чивает необходимые силовые воздей!
ствия на обрабатываемую среду; блок
управления необходим для выполне!
ния технологического процесса в за!
данной последовательности и с требу!
емой точностью.
Выполнение целевых функций под!
системами объекта должно обеспечи!
вать диспергирование с заданными
размерами частиц дисперсных фаз.
Анализ целевых функций элементов
оборудования для диспергирования
позволяет предложить систему пара!
метров. Основные из них для камеры
диспергирования – давление жидко!
сти, расход жидкости, геометрические
размеры камеры; для привода – тип
устройства и мощность; для блока уп!
равления – контроль и регулирование
температуры продукта, перепадов дав!
лений в рабочих камерах аппаратов,
массовых расходов и размеров частиц
ингредиентов.
Проведенный выше качественный
анализ позволяет разработать струк!
турную схему количественного этапа
общих подходов к созданию дисперга!
торов, которая представлена на рисун!
ке. Для полноты картины отметим, что
в ходе реализации каждого из этапов
согласно структурной схеме эффектив!
ны использование метода микрофо!
тографирования дисперсных сред с по!
мощью микроскопа, применение мето!
дов скоростной киносъемки и ви!
деосъемки. При этом диспергирование
частиц эмульсий и суспензий, имею!
щих размеры порядка нескольких мик!
рометров, удобно моделировать дроб!
лением капель минерального масла.
Для выбора принципов конструкций
диспергатора и определения режим!
ных параметров работы устройства
нами проведены предворительные экс!
перименты, в ходе которых была опре!
делена взаимосвязь уровня дисперги!
рования с амплитудой и частотой им!
пульсных воздействий.
При обработке результатов наибо!
лее эффективно использование крите!
риев подобия. При этом в теоретичес!
ких исследованиях рационально при!
менять метод численного моделирова!
ния явления и статистической обработ!
ки результатов измерений.
Использование рассмотренного
выше подхода на основе системного
анализа применительно к разработке
Структурная схема количественного этапа общих
подходов к созданию диспергаторов
➤
➤
➤
➤
➤
➤
➤
➤
Определение численных параметров
диспергирования: размеров частиц и их
относительной концентрации
Теоретическое исследование процесса
дробления частиц
Построение физической и математической
модели дробления
Исследование модели
Разработка конструкции экспериментальной
установки для реализации исследуемого
механизма дробления
Исследование обработанных пищевых систем
Разработка вариантов конструкций
экспериментальных образцов диспергатора
Исследование обработанных пищевых систем
Установление эксплуатационных параметров
диспергатора
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библи тека