Аналіз конструкцій пристроїв перемішування рідин в апаратах харчових виробництв

У статті проаналізовано конструкції пристроїв перемішування в апаратах харчових виробництв з урахуванням реологічних властивостей середовищ. Значна частина харчових продуктів має високу в'язкість, неньютонівську поведінку, граничну напругу зсуву та складну структуровану будову. Такі властивості ускладнюють формування рівномірного потоку, сприяють появі застійних зон і знижують інтенсивність тепло- та масообміну. Дослідження виконано на основі аналізу джерел щодо пристроїв перемішування.

Показано, що окремі робочі органи не завжди забезпечують достатню інтенсивність перемішування у в'язких харчових середовищах. Турбінні робочі органи створюють локальні зсувні напруження і є ефективними для малов'язких рідин, однак зі зростанням в'язкості дія обмежується зоною біля мішалки. Пропелерні робочі органи формують осьову циркуляцію та покращують об'ємне перемішування, проте слабше впливають на пристінну зону. Якірні та рамні конструкції підвищують тепловіддачу біля стінок апарата, але недостатньо активізують центральну частину об'єму. За високої в'язкості це спричиняє нерівномірний температурний розподіл, неоднорідність продукту й зниження ефективності процесу.

Обґрунтовано доцільність використання комбінованих пристроїв перемішування, у яких різні робочі органи взаємно доповнюють один одного. Поєднання якірного елемента з внутрішнім пропелером посилює теплообмін у пристінній зоні, активізує осьовий потік і зменшує застійні ділянки в центральній частині апарата. CFD-моделювання розглянуто як інструмент оцінювання структури потоків, енергоспоживання та впливу геометрії робочих органів. Отримані результати можуть бути використані для підвищення ефективності процесів у харчовій промисловості та розроблення конструктивних рішень з урахуванням реологічних властивостей продуктів.