WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |

Кук. Теория основывается на том, что гибельно на микроорганизмы действуют два фактора: температура нагрева и длительность выдержки при ней. При этом, чем выше температура, тем меньше нужна выдержка. Существует верхний порог температуры, до которого не происходит изменения физико-механических свойств молока. В связи с этим необходимо строго придерживаться границ между нижним и верхним пределами температур, чтобы обеспечить пастеризацию и не ухудшить качество молока. Эти границы можно представить в виде диаграммы (рис.2.13), из которой видно, что температура нагрева молока и длительность выдержки должны находиться в нейтральной зоне. При этом длительность выдержки является функцией температуры = f(t).

Для молока Г.А. Кук установил эту зависимость:

ln = 36,84 - 0,487t (2.21) В процессе нагревания молока до требуемой температуры уже происходит его частная пастеризация. Поэтому необходимо знать суммарный эффект пастеризации, учитывающий как время нагревания до заданной температуры, так и выдержку при ней. Г.А. Кук предложил эффективность пастеризации оценивать отношением суммарного времени ф воздействия на молоко различных температур к времени воздействия п определенной температуры, при которой происходит полная пастеризация продукта.

Рис. 2.13.

Диаграмма температур нагрева молока и длительности выдержки.

Это отношение Кук назвал критерием Пастера:

(2.22) Критерий Pа = 1 в том случае, если dфф = фn, т.е. фактическое суммарное время воздействия различных температур равно расчетному. В пастеризаторах длительного и кратковременного воздействия на молоко в качестве источника тепла используется горячая вода, в пастеризаторах мгновенного действия - насыщенный пар. Для любого типа пастеризаторов их тепловая производительность:

G = Qмсм(tкм - tнм) = kFtcp, (2.23) где, для водяных пастеризаторов:

(2.24) и для паровых:

(2.25) поскольку температура конденсации пара – постоянная величина и в начале и в конце аппарата.

Откуда полная теплообменная площадь пастеризатора:

(2.26) или для паровых пастеризаторов:

(2.27) где, для парового пастеризатора k 2500 ккал/м2.ч.град = 105 МДж/м2.ч.град.

Количество пластин в секции пластинчатого пастеризатора:

(2.28) где: fпл – рабочая поверхность одной пластины.

Расход горячей воды или пара на пастеризацию (нагрев) молока определяется из условия теплового баланса:

(2.29) где: i1 — теплосодержание горячей воды или пара, Дж/ кг;

i2 — теплосодержание отработавшей воды или конденсата, Дж/ кг;

- тепловой КПД пастеризатора.

В пастеризаторах мгновенного действия с вытеснительным барабаном молоко под действием составляющей центробежной силы поднимается снизу вверх по параболоидной поверхности барабана. В верхней части барабана имеются лопасти, под действием которых молоко нагнетается в трубопровод.

Напор, развиваемый лопастями:

(2.30) где: v – окружная скорость лопастей барабана.

Развиваемый напор может расходоваться на преодоление гидравлических сопротивлений молокопровода и геодезический подъем молока. Если учесть, что v = 2rn, где r — радиус лопастей барабана, потребную частоту вращения барабана для преодоления гидравлического сопротивления, равного Н, можно определить по формуле:

(2.31) Суммарная мощность на привод пастеризатора определится:

N = Nбар + Nсопр (2.32) где: Nсопр – мощность на преодоление гидравлического сопротивления, равная Nсопр = g Qм Н Вт, Nбар – мощность на привод барабана Nбар = P v Вт, где Р — окружное усилие на привод барабана, при установившемся движении предопределяется силами трения в подшипниках.

Обычно мощность на преодоление сил трения в подшипниках учитывается коэффициентом полезного действия.

(2.33) 2.6. Расчет регенеративных теплообменников После пастеризации молоко охлаждают до температуры, обеспечивающей его сохранность (5...8°С). Чтобы снизить расход холода, на первой ступени его охлаждают молоком, поступающим на пастеризацию. При этом одновременно снижается расход теплоты на пастеризацию, поскольку в пастеризатор поступает молоко уже предварительно подогретое. Процесс предварительного подогрева исходной жидкости теплотой охлаждаемой жидкости называется регенерацией теплоты.

Количество теплоты, полученной молоком, идущим на пастеризацию:

Gp = Qмcм(tp м - tн м) (2.34) Количество теплоты, необходимой для пастеризации молока, определяется уравнением (2.23).

Отношение количества теплоты, полученной в регенераторе, к количеству теплоты, потребной для пастеризации, называется коэффициентом регенерации:

(2.35) Рис. 2.14. Схема напора в противоточном теплообменнике Поскольку расход молока, идущего на пастеризацию и охлаждаемого после пастеризатора, одинаков, в противоточном регенеративном теплообменнике температурный напор постоянен (см. рис. 2.14) на всем пути движения молока:

&Delata;t = tкм - tрм = tcp (2.36) Откуда tрм = tкм - tcp.

Подставим это значение в коэффициент регенерации:

(2.37) Откуда:

&Delata;tcp = (1- )(tк м - Tн м) (2.38) Площадь теплообменной поверхности регенератора определяется по ранее приведенным формулам, исходя из уравнения баланса теплоты:

(2.39) Подставляя значение tcp:

(2.40) Анализ формулы показывает, что с увеличением коэффициента регенерации площадь теплообменной поверхности увеличивается по гиперболе.

Пастеризационные установки, как правило, снабжены теплообменниками, в которых, кроме пастеризации молока, т.е. доведения его до нужной температуры с последующей выдержкой, предусмотрены регенерация теплоты в одной-двух секциях и охлаждение молока в двух секциях водой и рассолом или ледяной водой. Для расчета таких многосекционных теплообменных устройств строят график изменения температуры в каждой секции и расчет по вышеприведенным формулам также производят для каждой секции.



2.7. Типы сепараторов, принцип работы и конструкции Операциями первичной обработки молока являются очистка от посторонних примесей и отделение сливок от молока.

Молоко, как известно, представляет смесь жира плотностью 877...961 кг/м3 и плазмы (белки, вода, минеральные вещества) плотностью 1006...1036 кг/м3. Такую дисперсную смесь, включающую также посторонние твердые включения различной плотности, можно разделить двумя способами:

отстоем в поле земного тяготения: более тяжелые составляющие с течением времени осядут, более легкие всплывут;

сепарированием на механических центрифугах в поле центробежных сил:

более тяжелые составляющие смеси перемещаются к периферии вращающегося ротора, более легкие — вытесняются ими к центру.

Для отделения механических включений применяются различные фильтры, через которые под давлением пропускается молоко.

Способ естественного отстоя малопроизводителен. При этом нет четкой границы разделения компонентов смеси. Разделение в поле центробежных сил интенсифицирует процесс. При этом появляется возможность регулирования качества разделения путем изменения силового поля. В связи с этим механическое разделение молока получило преимущественное применение при его обработке.

Сепараторы по своему назначению подразделяются на сливкоотделители, очистители, нормализаторы и универсальные агрегаты. По конструктивным особенностям они могут быть открытыми, полузакрытыми и герметичными.

В открытых сепараторах поступление молока и отвод продуктов сепарации осуществляется в соприкосновении с окружающим воздухом. Подача их небольшая и не превышает 0,3 кг/с.

В полузакрытых сепараторах подвод молока осуществляется в соприкосновении с воздухом, а отвод — без соприкосновения. Подача 0,5...1,кг/с.

Герметические сепараторы отличаются тем, что подача молока и отвод продуктов сепарации происходят без доступа воздуха под давлением.

Применяются они в пастеризационно-охладительных установках. Подача превышает 1 кг/с.

Принцип работы очистителей сепараторов основан на следующем.

Молоко поступает в центральную часть барабана сепаратора и растекается тонким слоем по межтарелочным пространствам от оси барабана к периферии.

Тяжелые составные части молока (плотность сахаров — 1,6, белков — 1,39, солей — 2,85, сомо — 1,6, воды — 1 г/см3, под действием центробежной силы устремляются к периферии барабана. Жир молока, как более легкая составная часть (0,92 г/см3), вытесняется к центру барабана и по отверстиям в тарелках удаляется из сепаратора. Обезжиренное молоко из периферийной части сепаратора выводится через другое отверстие.

Регулированием сечения выходного отверстия обезжиренного молока регулируют его остаточную жирность и жирность сливок.

Очистители молока отличаются только тем, что в тарелках нет отверстий для удаления сливок, а примеси собираются в специальных сборниках, которые периодически очищаются.

Качество и эффективность сепарирования зависят от следующих факторов:

Чистоты и свежести молока. Чем ниже кислотность и загрязненность, тем дольше может работать сепаратор без остановок для промывки. Предельная кислотность молока — 220Т.

Крупности жировых шариков. Чем крупнее шарики, тем быстрее происходит сепарирование.

Жирности молока и сливок. С увеличением жирности молока подача его должна быть уменьшена. Максимальная жирность сливок ограничивается 30...35%, при этом остаточная жирность обезжиренного молока не превышает 0,05%.

Частоты вращения барабана.

Температуры молока. Оптимальная температура молока 45...50°С.

На молочнотоварных фермах применяют сепараторы открытого (СОМ-31000М; 5-ОСБ) и полузакрытого (ОМА-3М) типов. На молокоприемных пунктах используются и другие типы сепараторов.

Схемы работы барабанов сепаратора открытого типа молокоочистителя и сливкоотделителя показаны на рисунках 2.15 и 2.16. Поток молока в барабанах разделен тарельчатыми вставками, чем обеспечивается тонкослойность разделения молока, способствующая лучшему качеству процесса. Зазор между тарельчатыми вставками молокоочистительного барабана всегда больше, чем у сливкоотделителя.

Молокоочистительный барабан обычно состоит из луженного пищевым оловом корпуса с центральной трубкой, тарелкодержателя, тарельчатых вставок, верхней тарелки, крышки, затяжной гайки и уплотнительного резинового кольца. Центральная трубка корпуса закрыта снизу и имеет ребро для установки в прорезь вала барабана (веретена). Зазор между тарелками в разных конструкциях может составлять 0,8...2 мм.

Рабочий процесс сепаратора-молокоочистителя (рис. 2.15) протекает в следующем порядке. Через открытый кран молокоприемника молоко поступает в приемную поплавковую камеру, обеспечивающую постоянство расхода (постоянный напор), откуда через калиброванную трубку идет в центральную трубку барабана. Проходя в отверстия и каналы тарелкодержателя, оно поступает в грязевое пространство барабана, где оседает основная часть механических примесей. Далее молоко, проходя через пространство пакета тарелок, дополнительно очищается и, собираясь к центральной части барабана, выходит через боковые отверстия в крышке барабана в сборник.

Рис. 2.15. Схема работы барабана сепараторамолокоочистителя:





1 - дно; 2 - резиновое кольцо; 3 тарелкодержатель; 4 - пакет разделительных тарелок; 5 - корпус; 6 - окно; 7 - накидная гайка.

Рис. 2.16. Схема работы барабана сепаратора сливкоотделителя:

1 - дно; 2 - пакет тарелок, 3 - тарелкодержатель; 4 - калиброванная трубка поплавковой камеры; 5 - накидная гайка; 6 - винт регулировки жирности сливок, 7 - верхняя разделяющая тарелка; 8 - резиновое кольцо.

Сливкоотделительный барабан (рис. 2.16) состоит из корпуса, пакета разделительных тарельчатых вставок, тарелкодержателя, крышки, уплотнительного кольца и затяжной гайки. Верхняя разделительная тарелка имеет в центральной части цилиндрическую вытяжку, в которой сбоку помещена впайки с отверстием для регулировочного винта. Разделительные тарелки имеют отверстия, образующие в пакете три канала для прохода молока. Свободное пространство между пакетом тарелок и крышкой корпуса образует грязевик.

Зазор между парами тарелок в разных конструкциях находится в пределах 0,35...

0,5 мм.

Рабочий процесс происходит так. Из поплавковой камеры молоко через центральную трубку и каналы тарелкодержателя поступает к каналам пакета тарелок и движется от центра барабана к его периферии по межтарелочным Рис. 2.17. Сепаратор СОМ-3-1000:

а - общий вид; б – детали барабана; - станина; 2 - вертикальный вал (веретено); 3 - посуда; 4 - накидная гайка; 5 - винт регулировки жирности сливок; 6 - корпус; 7 – верхняя тарелка; 8 - пакет разделительных тарелок; 9 - тарелкодержатель; 10 - уплотнительное кольцо; 11 - основание барабана с центральном трубкой пространствам. Более легкая фракция (жир) выделяется из молока в межтарелочных пространствах и всплывает в направлении оси барабана. Снятое молоко идет к периферии барабана, где в грязевике из него выделяются механические примеси. Очищенное молоко (обрат) проходит над разделяющей тарелкой к отверстиям для выброса. Обрат выбрасывается в молочную посуду и собирается в емкость. Сливки поднимаются вокруг центральной трубки, проходя под разделительной верхней тарелкой, и выбрасываются через отверстие регулировочного винта в сборник для сливок сепаратора. Поворотами винта изменяют выход и жирность сливок.

Сепаратор открытого типа СОМ-3-1000 показан на рисунке 2.17. Его корпус установлен на одном основании с электродвигателем. Вращение от двигателя через клиноременную передачу, фрикционную муфту и червячную пару передается барабану, свободно посаженному на вертикальный вал (веретено). Вал сепаратора помешается в станине на двух опорах. Верхняя упругая опора вертикального вала обеспечивает самоустановку барабана на высоких оборотах.

Упругая опора веретена представляет собой шариковый подшипник, заключенный в обойму.

Рис. 2.18. Сепаратор-молокоочиститель ОМА- Рис. 2.19. Фрикционная муфта: 1 - крышка;

ЗМ: 2 -станина; 3 - шарикоподшипник; 4 - стопорное кольцо; 5 - вал; 6 - шестерня 1 -болт; 2 - пробка; 3 - указатель уровня тахометра;7 - шпонка; 8 - колесо; 9 - масла; 4 - горизонтальный вал; 5 - тахометр, втулка; 10 - кольцо; 11 - прокладка; 12 - фланец;

6 - блокирующее устройство; 7 - крышка 13 - шпонка: 14 - бандаж; 15 - гайка; 16-диск;

сепаратора; 8 - манометр, 9 - пермемно17-палец; 18 -колодка; 19 - накладка; 20 - отводящее устройство; 10 -барабан; 11 - вертикальный вал.

тормоз; 12 - вертикальный вал: 13 - станина.

Обойма зафиксирована в корпусе упругой опоры шестью пружинами с регулировочными винтами, расположенными по окружности корпуса через 60.

Нижняя опора состоит из двухрядного радиального и однорядного упорного шарикоподшипников, шайбы, подпятника и крепления. С помощью регулировочною винта подпятника веретено можно перемещать по высоте, добиваясь правильного расположения сливных отверстий барабана относительно молочной посуды. Неправильность в установке ведет к попаданию части сливок в обрат.

В пастеризационных установках пластинчатого типа применяют закрытые (герметические) сепараторы-молокоочистители. Такой сепаратор (рис. 2.18) состоит из станины 13, в горловине которой на веретене находится барабан 10. Сверху барабан закрыт крышкой 7. Привод барабана осуществляется от электродвигателя через фрикционную муфту и червячную пару. Для смазки червячной пары внутри станины имеется масляная ванна.

Наличие смазочного масла контролируют по окну с указателем уровня 3.

Фрикционная муфта состоит из диска 16 (рис. 2.19), укрепленного на шпонке на валу двигателя, и бандажа (ведомого барабана) 14, посаженного на горизонтальный вал 5 червячного колеса 8. На пальцах 17 диска шарнирно закреплены три колодки 18 с фрикционными накладками из ферродо. При вращении диска под действием центробежных сил происходят постепенное прижатие колодок к ведомому барабану и плавный сто разгон. Длительность разгона 3...6 мин в зависимости от типа сепаратора.

Веретено 10 (рис. 2.20) сепаратора в верхней части имеет конус и резьбу с левой нарезкой. Основание сепараторного барабана крепится на веретене колпачковой гайкой 9 (рис. 2.21). Верхняя упругая опора веретена состоит из корпуса, укрепленного на станине. В нем находится обойма с шарикоподшипником, зажатая стаканами шести пружинных амортизаторов. Для защиты подшипника упругой опоры от загрязнений сверху имеется крышка (рис. 2.20). Нижняя опора установлена в однорядном радиально-упорном подшипнике, который опирается на пружину 6 через упор 27, имеющий паз. В паз входит штифт 7, предохраняющий упор от проворачивания. Подшипник, упор и пружина находятся в стакане 4, размещенном в отверстии станины.

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.