Amestecatoare

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE PROTECȚIA MEDIULUI

PROGRAMUL DE STUDIU: CONTROLUL ȘI EXPERTIZA PRODUSELOR ALIMENTARE

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: CU FRECVENȚĂ

AMESTECATOARE

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC:

ȘEF LUCR. Dr. IANCU CARMEN

ABSOLVENT:PANTI M.G. CRISTIAN MIHAI

Oradea 2016

CUPRINS

1.)INTRODUCERE

Amestecarea joacă un rol importa în procesul de fabricare a produselor alimentare.Rolul amestecării este acea de a combina elementele a unui produs pentru realizarea unui produs superior calitativ.Acesta are mai multe întrebuințari cum ar fi : obținere emulsii ,suspensii,separare faze ,reacții chimice,dizolvare etc,

Întelesul termenului de amestecare poartă multe denumiri acesta fiind influențat de tipul produsului care urmează să intre in procesul acesta de operațiune.Depinzând de starea a agregare a produselor care urmează sa fie încorparate unele în celelalte deosebim : operațiunea cand se realizează între un produs fluid cu unul solid se numește agitare, pentru combinare unor produse care au o consistență mai crescută se folosesc termenii următori de agitatoare sau malaxoare.Aceste aparate care realizează operațiunile amintite mai sus au încorporate in denumirea lor elementele care urmează să fie încorporate unele în altele: amestecătoare,agitatoare,malazoare.

În unele situații dacă amestecarea se realizează independent atunci atât aparatul respectiv cât și vasul poartă aceși denumire ca fiind amestecătoare , dar dacă operatiunea se realizează simultan atunci vasul v-a purta altă denumire decât aparatul folosit in acea operațiune tehnologică.

Noțiunea de amestecare se realizează pe două porțiuni a produsului:

-una care se realizează unde aparatul intră în contact cu produsul,unde se crează curenți cu ajutorul cărora se realizează operațiunea și provoacă formarea unor noi curenți ,

-și o altă porțiune care se realizează in întregul produs.

Prin aceste două porțiuni unde se realizează amestecarea, antrenează ca tot materialul din vas să fie pus în mișcare.Aceaste două porțiuni există la toate aparatele de amestecare dar acestea fiind variante de la un aparaat la altul în funcție de produsul care urmează să fie prelucrat.

În industria alimentară există aparate de amestecare pentru toate tipurile de agregare de produse care urmează sa fie amestecate:în fază lichidă se realizează la următoarea operațiune omogenizarea vinului , în fază gaz-lichid hidrogenarea uleiului ,în fază gaz-solid înmuierea orzului.

După tipul de produs care urmează sa fie amestecat se disting două mari categorii cum ar fi :

-amestecătoare pentru produse lichide

-amestecătoare pentru produse mai concentrate sau solide

După modul în care aparatul de amestecare acționează asupra produsului și dupa modelul acestuia exista două tipuri:

-amestecătoare cu elemente mobile

-amestecătoare fără elemente mobile

2.)Factori care au o influență asupra amestecarii

Amestecarea în principal variayă de doi factori importanți:

-primul factor constă în însușirile pe care le posedă produsul pe care urmează să fie amestecat

-al doilea factor îl reprezintă realizarea prelucrării produsului,pe scurt operațiunea pe care urmează să îi supună

Alte proprietăți care influențează operațiunea de amestecare este și proprietatea fluidelor de a fi newtonice sau nenewtonice.Cele mai importante prin care acești factori influențează operațiunea sunt:cele newtonice influențează densitatea, vâscozitatea ,difuzia, solubilitatea reciprocă; iar cele newnewtonice :densitatea și vâscoyitatea prin consistență și coeziune.De obicei amestecarea se realizează prin mișcarea întregului mase supuse amestecării.Mișcarea aparatului amestecătorului se poate cel mai bine descrie prin criteriul lui Reynolds modificată:

Re= sau m=

Și tot odată lungimea de amestecare se realizează printr-o altă ecuație cum ar fi al lui Prandtl.Pentru realizarea unui turbulențe optime în masa produsului trebuie ținut cont de următoarele aspecte: așezarea aparatului în produs,să formeze turbulențe în așa fel încât să atragă mesele din produs care nu au fost încă amestecate ,peretele vasului trebuie să fie conformă pentru a nu îngreuna procesul și de a nu mări consumul de energie necesar procesului,

3.)Eficacitatea procesului de amestecare

Un element greu de apreciat în procesul de amestecare o constituie aprecierea eficacității ,pentru că la fiecare produs care urmează să fie prelucrat îi corespunde diferite aparate ca mărime,forță,capacitate.

Ca să existe metode de apreciere a eficacității oameni au încercat diferite metode cum arfi:

-Mohle care a introdus unitatea Thomson prin care se încerca să se exprime prin calcule cât ar fi acțiunea întregulu produs din vasul supus amestecării.Acesta nu poate fi considerat o apreciere a eficienței deoarece mulți factori o influențează si prin acesta se modifică și rezultatul operațiunii.

-Kafarov a avut o altă idee prin care să calculeze eficiența: să se recolteze diferite probe din produs în diferite locuri și înălțimi,distanțe și la momente diferite,după care să testeze concentrația probelor luate din produs și să fie determinat cu următoarea formulă:

sau nbi=

Iar gradul de amestecare:

I=

unde:

ca-concentrația probei în faza inișială

100-ca –concentrția fazei b in proba inițială

Cai-concentrația probei în faza a luată în punctul i

Nai,nbl –concentrația fazei b și fazei b in punctul i

m-numărul de probe

l- grad de omogenizare

În procesul de fabricare este bine de știut când produsul a ajuns la faza finală deoarece acesta are o deosebită importanță din mai multe motive tehnice,energetice,economice.

Durata pe care o necesită operațiunea de amestecare

Pentru a se cunoaște cu exactitate durate pe care o necesită operațiunea de amestecare trebuie să facem niște teste deoarece cu cât durata de amestecare nu este optimizat mai bine cu acestea la fiecare materie primă trebuie făcute experimente ce vizează atât materia primă, aparatul la care este prelucrat acesta și vasul în care este prelucrat aceta.

Factori care influențează amestecarea:

-formele pe care le posedă aparatul:diametru , turația pe care o exercită asupra produsului

-caracteristicile pe care le are însuși produsul care urmează să fie amestecat

-al factor ar fi accelerația gravitațională care este exercitată asupra produsului

4.)Clasificarea amestecătoarelor,Amestecătoare fără elemente mobile.

4.1)Amestecătoare cu barbotare

Acestă amestecare se realizează pe baza circulației unei mase de aer care circulă în produs și care totodată antrenează acesta spre a circula într-o anumită direcție.Aerul sau gazul utilizat la acest gen de amestecare este introdus în fundul recipientului unde se realizează operatiunea și în acest fel gazul sau aerul tinde să se înalțe în produs așa antrenând cu produsul să fie mișcat odată cu acesta, în momentul dat în sus.Aparatul care efectuază injectarea aerului sau elementuli gazos se numește barbotor de unde îi vine și numele operațiunii.

Prin bulele pe care le formează aparatul de barbotare prin acțiunea sa antrenează întreaga masă de produs spre mișcare,trebuie avut în vedere că presiunea cu care este introdus gazul trebuie să fie mai mare decât prisiunea pe care o are însuși produsul care urmează să fie amestecat.Cantitaea pe care o exercită gazul se poate exprima prin:

N=

N este puterea pe care o transmite gazul in W:

P1-presiunea gazului la suprafață

P2-presiunea gazului la barbotare

Qv1-debitul de volum al gazului

De obicei acest gen de amestecare cu barbotare sunt utilizare la produse vor să fie modificate prin acesta întelegând adaosul a unor susbstanțe gazoase în masa produsului.

Operațiunea de barbotare se poate realiza și cu o simplă conductă de țeavă prin care este introdus agentul gazos.În mod normal acesta este situat in partea inferioară a vasului unde este introdus și nu se situază la depărtare de vas.Tipuri de barbotoare:

4.2)Amestecătoare cu injectare

Acest tip de amestecare se realzează cu ajutorul unui injector după cum îi spune și numele, cu ajutorul injectorului este recirculat produsul supus amestecării.Amestecarea se relizează prin injectarea acelui produs care se află în vas prin acesta antrenând amestecarea care se realizează prin straturile care sunt injectate în celelalte straturi și așa creânduse o mișcare în întregul produs.Viteza pe care o are produsul injectat este mai mare decât produsul în care este injectat.Viteza cu care iese produsul injectat scade proporțional în timp ce înaintează în produs și prin acesta masele care sunt mai departe sunt atrase înspre locul unde se realizează locul injectării astfel toată masa produsului este pusă în mișcare.

4.3)Amestecătoare prin curgerea fluidelor

Acestă amestecare este una simplă deoarece se realizează cu ajutorul unui pompe prin care este recirculat întregul produs și prin acesta este antrenat amestecarea în întreaga masă.Amestecarea are loc odată în interiorul tubul prin care este tras produsl și in a doua parte când este circulat înapoi în produs.Un astfel de instalație se poate observa în imaginea de mai jos

5.)Amestecătoare cu brațe

5.1)Amestecătoare cu brațe derpte și în formă de ancoră

Acest tip de amestecare se realizează cu ajutorul unor elemente mobile care pot fi brațe , palete sau orice tip de formă care intră în contact direct cu produsul și îl pune în mișcare.Cu aceste tip de amestecare se poate realiza și malaxarea.Un factor important de care trebuie ținut cont este coeziunea pe care o exercită produsul față de elementele amestecătorului sau față de vasul în sine și un alt factor o are și consistența pe care o prezintă produsul sau vâscozitatea acesta fiind prezent mai ales la produsele lichide care urmează să fie amestecate.Există două tipuri de amestecătoare cum ar fi:

-agitatoare în care amestecarea produsului se realizează prin mișcare aparatului antrenând întregul produs

-agitatoare care cu ajutorul elementelor amplasate în produs fac ca acesta să se pună în mișcare

Agitatoarele cu elemente mobile sunt cele mai des întâlnite și utilizate.Prin folosirea acestui agitator se realizează mai multe curgeri cum ar fi:

-curgere tangențială la care produsul se află în mișcare cu paleta

-curgere radială la care produsul se îndepărtează de paletă

-curgere axială la care produsl intră la paletă și o părăsește în direcție paralelă cu axa.

Un astfel de amestecător cu brațe se poate observa în imaginea de mai jos

În acest aparat 1 este vasul în care se realizează operațiunea de amestecare,2 este axa pe care sunt situate cele touă palte,3 sunt palete cu ajutorul cărora se realizează operațiunea de amestecare,4 este suportul pe care este fixat axa împreună cu cei doi paleți,5 este motorul cu care sunt puse în mișcare axa împreună cu paleți.Acest gen de amestecător poate să varieze în funcție de cerințele pe care le are mateia primă în sine,pot să existe mai multe palete totodată sau mai multe axe suspendate cu palete.Mai multe modele se pot observa în imaginea de mai jos:

Un alt tip de amestecătoare sunt cele cu ancoră care sunt folosite pentru amestecarea susbtanțelor lichide și care sunt încălzite sau au o temperatură mai mare pentru a nu se prinde de pereți vasului, un amestecător care realizează acestă etapă este și amestecătoarele planetare la care mișcarea produsul se realizează în mai multe sensuri.Nu numai o mișcare cu axa pe care sunt aceste palete ci și cu a vasului unde se realizează amestecarea, acesta este foarte util deorece au o mișcarea foarte mare în întregul produs.De obicei amestecătoarele planetare se folosesc la produse foarte vâscoase sau la grăsimi.

5.2)Amestecarea cu elice și spirală

Acest gen de amestecătoare realizează a amestecare mult mai bună pentru că se crează o curgere axială.Și pe acesta se pot fixa mai multe elice dacă este nevoie de acesta.Amestecătorul cu elice are și ea prin care se poate calcula amestecarea și se numește pasul elice care este descris în formula:

S=2

Unde:

s-pasul elice

r-raza cilindrului

-unghiu de înclinare al paletei

Descrierea unui amesctecător simplu cu elice

Unde 1 este axa ,2 elicele ,3 butucul,4 pana cu care se fixează butucul,5 cuiul spintecat,6 piulițele înfundate.

Cele mai mari avantaje a amestecătorului cu elice îl constituie se realizează la viteze foarte mai ,timpul es amestecare este redus în comparație cu celelate amestecătoare și se pot folosi și la cantități mai mari.Mai multe tipuri de amestecătoare

5.3)Amestecătoare cu diferite construcții

În industrai alimentară întâlnim mai multe tipuri de amestecătoare pe lângă cele care au fost descrise mai sus.Pentru fiecare tip de produs este folosit un anume amesctecător pentru satisfacerea care se realizează atât la nivel economic ,energetic cât și produsul să fie optim amestecat.

Un exemplu ar fi malaxorul pentru unt,acesta este folosit în industria alimentară pentru următoarea operațiune baterea smântânii și la omogenizarea untului.Acest aparat are mai multe viteze adaptate pentru materialul în lucru și pentru a satisface nevoilor produsulu în lucru.Turați aparatului trebuie să îndeplinească următoarele:

-forța acțiunii gravitaționale să fie egală cu G=mg

-forța centrifugă care ia naștere să fie Fc=mω2 R

La malaxarea untului unghiul de înclinare a aparatului care realizează operațiunea este recomandat este de 50-70 pentru ca să se realizeze în condiții optime.

Un alt aparat care este folosit în industrai alimentară o constituie amestecătoare cu brațe care sunt folosite în industrai de panificație sau în industria cărnii.

6)Modelarea și alegerea amestecătorului

6.1)Medelarea operațiuni de amestecare

În acest domeniu nu existând o regulă pentru proiectarea aparatelor oameni recurg la experimente în ceac ce privește amestecarea.Ei testează mai întâi pe cantități mici de produse ca apoi rezultatele să fie puse în practică pe scară industrială unde produsele ce vor urma să fie amestecate sunt în cantități mult mai mari.Dar totuși există o serie decondiții pe care trebuie să le aibă un amestecător în ce privește similtitudinea geometrică:

S1= ; S2=; S3= ; S4=

O a doua cerință ar fi simittitudinea hidrodinamică,prin acesta se întelege că produsul pe care urmăm să o amestecă trebuie să realizeze o mișcare în jurul unui ax:

VωS=VωM

Cel mai recomandat criteriu pe care se lucrează este cel al lui Reynolds modificat care spune:

(ReM)M=(ReM)A

Din care rezultă:

=(

Dacă se lucrează cu lichid se consideră ecuațiile lui Reynold și Weber:

-Reynold =

-Weber =

Oameni care contruiesc aceste aparate trebuie să aibă în vedere atât aceste formule care se aplică la aparat cât și la produslui la care este supusă operațiunea dorită de acesta.

Alegerea amestecătorului ideal pentru operațiunea de amestecare la care se aplică la produs

În acest domeniu nu există o anumită regulă pe care omul poate să o respecte deoarece varietatea de produse la care se supune operațiunea de amestecare este foarte vastă și totodată pot să existe și consecințe negative dacă aparatul nu este bine ales pentru operașiune și de aici pot urma doar influențe negative care se răspoândesc nu numai asupra produsului în sine ci și a aparatului.

Dar există anumite cereri pe care îl au toate operațiunile care să se desfășoare în mod optim:

Aparatul să aibă puterea necesăre să acționeze asupra produsului

Aparatul trebuie să realizez amestecarea în întregul produs

Aparatul să amestece tot produsul uniform fără să lase locuri unde nu s-a reușit operațiunea

7.)Calcularea eficienței amestecării:

Într-un amestecător se urmărește realizarea unei emulsii de tip apă în ulei.Amestecul inițial a avut =27% ulei.După un timp de amestecare sau luat 10 probe de emulsii din diferite poziții din aparat și s-au supus analizei determinându-se conținutul de ulei.S-au găsit:

Ca1=17%;Ca2=19%;Ca3=21%;Ca4=25,5%;Ca5=26%;Ca6=25%;Ca7=29%;Ca8=31%;Ca9=32%;Ca10=34%.

Să se determine eficacitatea amestecării.

REZOLVARE

Se va ține seama de propunere lui Kafarov pentru determinarea eficacității amestecării rezolvânduse pe baza :

=x100 =

I=

Se stabilesc valori pentru < și pentru >

=*100=31,55%

=*100=35,1%

=*100=38,95%

=*100=42,65%

=*100=96,29%

=*100=92,59%

=*100=96,4%

=*100=97,81%

=*100=98,51%

=*100=99.92%

=*100=97% ;

=*100=97,2% ;

=*100=97,3%;

=*100=97,4% ;

=*100=97,6% ;

=*100=97,5%;

=*100=97,8%

=*100=98%

=*100=98,2%;

=*100=98,4%

I===50,3%

8.)Bibliografie:

http://cadredidactice.ub.ro/gavrilalucian/files/2012/10/ou-1-c4-amestecarea.pdf

http://www.vitan.ro/Ingineria_Proceselor_II/V.3-V.3.2.2.pdf

Bratu A.Em Operații și utilaje în industria chimică,București,Editura Tehnică 1969

Brown G G Unitoperation ,New York ,John Willez ,1965

Charm,St.The fundamentals of Food Engineering,Westport;conecticut,The AVI Publisching Companz 1963