Смешивание компонентов. Смесители непрерывного действия

 

  Вся электронная библиотека >>>

 Мука и крупа >>>

   

 

Технология муки, крупы и комбикормов


Раздел: Производство

   

§ 4. Смешивание компонентов. Смесители непрерывного действия

  

При производстве комбикормов недостаточно ввести в их состав компоненты в требуемых количествах. Необходимо, чтобы все они были равномерно распределены во всем объеме комбикорма, т. е. последний должен быть однородным по составу. Однородность состава смеси обеспечивает одинаковые показатели качества. При неоднородном составе питательная ценность комбикормов будет различна. Особенно важно хорошо распределить компоненты, имеющие высокую биологическую активность, т. е. витамины, соли микроэлементов и др.

Равномерность распределения компонентов обеспечивается их смешиванием. Под смешиванием понимают процесс, при котором компоненты после распределения образуют однородную смесь.

Критерии эффективности процесса смешивания. Различные компоненты перемешиваются в смесителе, причем в идеальном случае должна быть получена- смесь, в которой в любой ее точке к каждой частице одного компонента примыкают частицы других компонентов в количествах, которые определены заданным их соотношением. В действительности такого идеального расположения частиц практически не бывает, так как на их перемешивание влияет огромное число различных, факторов. Возможно бесконечное разнообразие взаимного расположения частиц, поэтому соотношение компонентов в любых точках смеси будет величиной случайной. Вследствие4 этого современные методы оценки качества смеси (эффективности смешивания) основаны на методах статистического анализа. Поскольку законы его для систем со многими случайными величинами весьма сложны, на практике статистический материал анализируют по одной случайной величине, т. е. по распределению одного из компонентов. Определить распределение нескольких компонентов невозможно из-за методических трудностей.

Для оценки качества смешивания одной случайной величиной смесь условно считают двухкомпонентной. Обычно выделяют один компонент (ключевой), остальные объединяют во второй (условный). Таким образом, в двухкомпонентной смеси случайной величиной является содержание ключевого компонента в микрообъеме. К ключевому компоненту предъявляют такие требования: сравнительная простота определения его содержания в пробе; .небольшое количество; физические свойства должны отличаться от свойств остальных компонентов. Такими компонентами будут поваренная соль и мел. Кроме того, можно в качестве ключевого компонента использовать соли микроэлементов, например в премиксах или белково-витаминных добавках, где их количество достаточно велико.

Одной из важнейших проблем является разработка методик определения количества соли и мела в комбикормах. Количество соли можно определить химическим (например аргентометрическим), кондукто- метрическим, потенциометрическим и другими методами. Разработан также комплексометрический метод определения мела. Однако химические методы достаточно трудоемки, видимо, предпочтение следует отдать методам физико-химическим. Показатели однородности комбикорма в стандарты не включены. Следует полагать, что вполне удовлетворительное смешивание достигается в случае, когда Ус<10%, и удовлетворительное при Ус <20 %.

Элементы теории смешивания. Компоненты смешивают в смесителях периодического и непрерывного действия. Выбор смесителей зависит от способов дозирования. При использовании дозаторов периодического действия применяют и смесители периодического действия. При непрерывном дозировании смешивание проводят в смесителях непрерывного действия.

В смесителях периодического действия смешивается подготовленная порция компонентов, в. смесителях непрерывного действия все компоненты поступают постоянно и так же выводится готовая смесь. Процесс смешивания в тех и других смесителях имеет особенности.

Периодическое смешивание происходит в течение определенного времени и складывается из следующих элементарных процессов: перемещения группы смежных частиц из одного места смеси в другое внедрением, скольжением слоев (конвективное смешивание);

постепенного перераспределения частиц через свежеобразованную границу их раздела (диффузионное смешивание);

сосредоточения частиц, имеющих близкую характеристику (массу, размеры, форму и т.д.), в соответствующих местах смесителя под действием инерционных, гравитационных сил (сегрегация частиц).

Первые два процесса направлены на равномерное распределение частиц в смеси, т.е. способствуют улучшению ее качества, последний — препятствует образованию такой смеси. Все три процесса в смесителе протекают одновременно, но их роль в различные периоды смешивания различна.

В начале процесса преобладает конвективное смешивание на уровне макрообъемов смеси (). На данном этапе скорость процесса смешивания не зависит от физико-химических свойств частиц компонентов. Основ

ное значение имеет характер движения рабочих органов смесителя и соответственно смеси, объем смесителя, его параметры и конструкция.

Диффузионное смешивание в этом периоде несущественно, так как граница раздела между компонентами смеси невелика. В этом периоде скорость смешивания достаточно высока.

После распределения компонентов по всему объему смесителя основное значение имеет диффузионное смешивание (зона II), протекающее на уровне микрообъемов. Далее наряду с диффузионным смешиванием начинает существенно влиять на процесс смешивания сегрегация частиц.

В какой-то момент времени эти процессы уравновешивают друг друга, и дальнейшее смешивание теряет смысл.

Длительность диффузионного смешивания зависит не только от параметров смесителя, но и от физико-механических свойств компонентов, из которых наибольшее значение имеют гранулометрический состав, плотность, форма, состояние поверхности частиц, их влажность, сыпучесть.

Смешивание происходит эффективнее в том случае, когда указанные свойства достаточно близки друг к другу. Большее различие в размерах, плотности способствует сегрегации частиц. Существенно также количество компонентов и их соотношение. С увеличением числа компонентов их доля уменьшается, процесс смешивания затрудняется. Особенно увеличивается продолжительность смешивания при наличии компонентов, входящих в состав смеси в малых количествах.

Компоненты, имеющие большую дисперсность, распределяются лучше, так как в единице объема содержание частиц более значительно.

Существует большое число смесителей различных конструкций. Их вместимость колеблется от нескольких килограммов до десятков тонн. Наиболее распространены вертикальные смесители и горизонтальные барабанные смесители.

В вертикальных смесителях вал с перемешивающим шнеком установлен вертикально или под некоторым уклоном. В некоторых смесителях шнек не только вращается, но и перемещается внутри смесителя, главным образом около стенок бункера. В этих смесителях целесообразно смешивать сыпучие продукты; продукты плохо сыпучие или с жидкими компонентами смешиваются менее эффективно.

Смесители горизонтального типа представляют собой горизонтально расположенный барабан, внутри которого вращается вал с лопастями или шнеками. Обычно на валу крепят внешний и внутренний шнеки, которые перемещают продукты в противоположных направлениях. В таких смесителях хорошо смешиваются и малосыпучие компоненты, сыпучие компоненты с жидкими.

Кинетика процесса смешивания в смесителях показана на рисунке XXIII-5. Быстрее всего смешиваются компоненты в смесителях горизонтального типа с двумя шнеками, несколько медленнее — в вертикальных смесителях с планетарным движением шнека, барабанных смесителях с лопастями, медленнее всего — в вертикальных смесителях с неподвижной осью шнека.

Непрерывное смешивание. Не все дозаторы непрерывного действия могут обеспечить поступление постоянно одинакового количества компонента в любой момент времени. Многие дозаторы дозируют продукты пульсирующим методом. Это характерно для барабанных дозаторов, особенно при дозировании относительно малого количества компонентов.

При выборе конструкции смесителя и его параметров необходимо учитывать, что смеситель наряду с хорошим перемешиванием должен  обеспечивать сглаживание пульсаций подаваемых дозаторами потоков продуктов.

В процессе смешивания в смесителях непрерывного действия одновременно происходят конвективное и диффузионное смешивание и сегрегация частиц. Для этого смеситель должен иметь определенную длину рабочей зоны и конструкцию рабочих органов.

Смесители непрерывного действия условно можно разделить на три группы:

1-        я          группа — смесители, в которых компоненты перемещаются вдоль оси и одновременно в поперечном направлении. Относительного продольного перемещения продуктов в этих смесителях практически нет.

2-        я          группа — смесители, в которых компоненты также перемещаются вдоль оси в поперечном направлении, но частицы имеют относительное продольное перемещение.

3-        я          группа — смесители, в которых компоненты перемещаются хаотично по всему объему смесителя.

Смесители первой группы можно применять лишь при идеальном непрерывном дозировании компонентов без их пульсации, так как эти смесители практически безынерционны и не могут сглаживать пульсации.

Подобные смесители могут представлять собой вертикальные трубы, в которых вращаются радиальные мешалки. Эти мешалки перемещают продукт в поперечном направлении, в продольном продукт перемещается под действием силы тяжести.

Смесители второй группы вследствие продольного относительного перемещения частиц обладают определенной инерционностью и способны сглаживать пульсации подачи компонентов. Примером таких смесителей могут быть широко применяемые в практике комбикормового производства горизонтальные лопастные смесители 2СМ-1. В этих смесителях вследствие разного наклона лопастей создаются противотоки продукта, поэтому возможно сглаживание небольших пульсаций подачи компонентов.

Смесители третьей группы отличаются наиболее высокой эффективностью, так как обладают более продолжительной инерционностью и малочувствительны к пульсации подачи компонентов. Эти смесители имеют сравнительно большие размеры и по конструкции приближаются к смесителям периодического действия.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Технология муки, крупы и комбикормов

 

Смотрите также:

 

Смесители. Конструкции смесителей. Производство комбикормов...

Смесители непрерывною действия используют для смешивания сухих ингредиентов на старых комбикормовых заводах в комплексе с объемными дозаторами.