Учебно-методическое пособие для студентов специальности 110305 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» icon

Учебно-методическое пособие для студентов специальности 110305 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции»



Смотрите также:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   25
^

6.4. Оборудование для механической и тепловой обработки молока


Сепараторы

Сливкоотделители, классификаторы, молокоочистители, саморазгружающие сепараторы подбирают по часовой производительности, с учетом производительно другого подобранного оборудования, например, пластинчатой пастеризационно-охладительной установки. Количество всех сепараторов рассчитывают в зависимости количества сырья, производительности сепаратора с учетом непрерывной работы сепаратора в течение 1,5…2 часов, сепаратора-молокочистителя – 3.. .4 часов.

Согласно нормам производительности оборудования сепаратор должен работать 4…5 ч в смену. Продолжительность работы сеператоров-молокоочистителей с центробежной выгрузкой осадка может быть 5...6 часов в течение смены.

Производительность сепараторов ( Qv, м3/с) для высокожирных сливок определяют по формулам:

, (6.26)

где Qv0 – производительность сепаратора, по молоку, м3/с;

Жм – максимально достижимая жирность сливок, %(90%)

ЖН, ЖК массовая доля жира в исходных и высокожирных сливках, %.

или

, (6.27)

где η – К.П.Д сепаратора (0,6...0,7);

n – частота вращения ротора, с;

z – количество тарелок;

α – угол наклона образующей тарелки, град (45–60°);

RБ – больший радиус тарелки, м;

RM – меньший радиус тарелки, м;

ρП – плотность дисперсионной среды (плазмы) кг/м3;

ρ^ Ж – плотность дисперсионной фазы (жира) кг/м3;

μ – динамическая вязкость дисперсионной среды, Па∙с;

dЖ – предельный диаметр жирового шарика, м.

Сепаратора-молокоочисотителя

, (6.28)

где ^ Н – высота тарелки, м;

h – расстояние между тарелками по вертикали, м;

δ – толщина тарелки, м;

ω – угловая скорость вращения барабана, рад/с ;

Δρ – разность плотности частицы и молока, кг/м3;

r – радиус отделяемой частицы, м.

Сепаратора с пульсирующей выгрузкой осадка

, (6.29)

где τ - время прерывания сепарирования для выгрузки осадка, с (60…120 с);

П - частота разгрузок, с-1.

Объем осадка, удаляемого из сепарируемого устройства, находят по формуле:

, (6.30)

где ^ R – радиус барабана, м;

r – радиус частиц загрязнения, м.

Давление, создаваемое напорными дисками, (при установке сепараторов в технологическую линию) рассчитывают по формуле:

, (6.31)

где Р – давление, Па;

ρ – плотность жидкости, выходящей из сепаратора, кг/м3;

RD- максимальный радиус диска, м;

RК – внутренний радиус кольца, жидкости, м.

Объем пространства для сбора осадка при ручной загрузке принимают из расчета 1л на 1000 л/ч производительности. Сепаратор-молокоочиститель может непрерывно работать 3…4 ч, при этом отложения в периферийном пространстве составляют 0,03% объема сепарируемого молока.

Мощность электродвигателя для привода сепаратора (N, кВт) определяют по формуле

, (6.32)

где m – масса ротора (барабана), кг;

RЦ – радиус инерции ротора, м;

ω – угловая скорость ротора, рад/с;

t – продолжительность разгона, с;

k – коэффициент, учитывающий радиальную скорость струи (1,0...1,2);

^ R – расстояние от оси вращения до выходных отверстий, м;

γ – удельный вес жидкости, Н/м2;

SО – общая поверхность трения ротора, м;

Si – площадь поверхности трения, i -го участка ротора, м2;

Ri, – средний радиус i -го участка поверхности, м;

ρВ - плотность воздуха, кг/м3;

ηА – коэффициент запаса мощности в период разгона (1,5);

η – к. п. д. привода (0,6…0,7).

Для упрощения расчетов третье слагаемое в формуле (6.32) можно принять равным 0,25…0,4 суммы первых двух слагаемых.

^

6.5. Оборудование для производства сливочного масла.


При проектировании и расчете оборудования для производства сливочного масла необходимо учитывать специфику продукта и его технологию. Оборудование для выработки сливочного масла должно обеспечивать необходимые санитарно-гигиенические условия. Узлы и поверхности оборудования, соприкасающиеся с продуктом должны быть доступны для очистки и мойки, не иметь застойных зон.

Перемешивающие устройства не должны снижать качества сырья и готового продукта. При охлаждении и нагреве сливок следует исключить попадание теплоносителя или хладоносителя в продукт. При очистке и мойке маслоизготовителей надо обеспечивать блокировку, исключающую попадание моющей жидкости в продукт. Оборудование необходимо изготовлять из материалов, не подверженных коррозии.

Оборудование для получения сливочного масла подразделяют на основное и вспомогательное. К основному относят маслоизготовители непрерывного и периодического действия для получения масла способом, сбивания сливок, и маслообразователи для получения масла способом охлаждения и преобразования высокожирных сливок. Вспомогательное оборудование, включает различного рода емкости для хранения сливок и заквасочники, ванны для созревания и нормализации высокожирных сливок.
^

6.5.1. Расчет заквасочников и ванн для созревания сливок.


Для производства кислосливочного масла в маслоизготовителях периодического действия закваску готовят в заквасочниках. Перед получением масла в маслоизготовителях сливки проходят обработку (нагрев, охлаждение, выдержку) в ваннах для созревания.

Заквасочники и ванны снабжены тепловыми рубашками для нагрева и охлаждения продукта, и мешалками.

При расчете заквасочников и ванн определяют их вместимость и пропускную способность, продолжительность процесса, тепловой баланс и количество тепло- и хладоносителя, мощность двигателя для привода мешалки.

Вместимость емкостей (в м3) для обработки сливок определяют по формулам:

Ванны для созревания сливок с качающейся трубчатой мешалкой

, (6.33)

где dВ – внутренний диаметр ванны, м;

L – внутренняя длина ванны, м;

VМ – объем, занимаемый мешалкой, м3 ;

, (6.34)

здесь dТ , dК - диаметры труб и коллектора мешалки, м;

n – число труб в мешалке;

lТ, lК – длины труб мешалки и коллектора, м.


ванн для созревания сливок, нормализации высокожирных сливок, заквасочников:

, (6.35)

где Н – высота ванны, м.

Пропускную способность ванны (кг/смену) находят по формуле:

, (6.36)

где ρ - плотность продукта, кг/м3;

τСМ, τ -продолжительность смены и цикла обработки, ч.

Количество теплоты, расходуемой на нагрев и охлаждение сливок в ваннах (Дж), определяют из уравнений теплового баланса:

, (6.37)

где m, mТ масса продукта и теплоносителя, кг;

c, cT – теплоемкость продукта и теплоносителя, Дж/(кг∙К);

tКП, tНП – конечная и начальная температура продукта, °С;

tКТ, tНТ – конечная и начальная температура теплоносителя, °С.

Расход теплоносителя (в кг/с)

, (6.38)

где τ – продолжительность нагрева, с.

Мощность двигателей перемешивающих устройств (кВт), установленных на ваннах, рассчитывают по формуле (6.1).
^

6.5.2. Расчет маслообразователей для переработки высокожирных сливок в масло


В зависимости от конструкции и вида теплопередающих поверхностей маслообразователи изготовляют трехцилиндровые и пластинчатые.

В вакуум-маслообразователях охлаждение высокожирных сливок осуществляется при кипении в вакууме. При расчете определяют производительность, поверхность охлаждения, частоту вращения вытеснителя, мощность двигателя привода маслообразователей.

Производительность маслообразователей (кг/с)

, (6.39)

где ^ V – рабочий объем кольцевых зазоров, м3;

α0 – коэффициент заполнения рабочего объема (0,80…0,81);

ρплотность высокожирных сливок, кг/м3;

τ0 – продолжительность обработки сливок в маслообразователе, с (240…360);

Общая поверхность охлаждения маслообразователя (м2):

, (6.40)

где mC – масса сливок, обрабатываемых в аппарате, кг;

С1, С2 – удельная теплоемкость сливок перед кристаллизацией жира и в период кристаллизации, Дж/(кг∙К);

tН, tK начальная и конечная температура сливок, °С;

tЖ – температура жира перед кристаллизацией, °С;

αН, αВ – коэффициенты теплоотдачи нижней и верхней секций, Вт/(м2∙К);

ΔtCP.H, ΔtCP.B – средняя разность температур продукта и хладоносителя в нижней и верхней секциях, °С.

Коэффициенты теплоотдачи [Вт/(м2∙К)]могут быть приняты следующие: в цилиндрическом маслообразователи 410…660 Вт/(м2∙К) (1 цилиндр) и 300…370 Вт/(м2∙К) (2 и 3 цилиндры); в пластинчатом маслообразователе 500 Вт/(м2∙К) (при противоточном охлаждении) и 400 Вт/(м2∙К) (при прямоточном охлаждении).

Частоту вращения вытеснителя (с-1) можно найти, зная радиус вытеснения (r, м):

, (6.41)

Мощность двигателя привода маслообразователя (кВт) определяют по формуле:

, (6.42)

где К – коэффициент (определяется экспериментально);

n – частота вращения вытеснителя, с;

dвнутренний диаметр б£_ забана, м;

ρплотность сливок, кг/м3;

Rе, Pr – критерии Рейнольдса и Прандтля;

ηА – коэффициент запаса мощности привода (1,2…1,3);

τ – продолжительность нахождения продукта, в аппарате, с (для одной секции 100…200 с),

6^ .5.3. Расчет маслоизготовителей непрерывного действия

В маслоизготовителях непрерывного действия сливки сбивают, получают масляное зерно, обрабатывают его с превращением в пласт масла. Масляное зерно образуется в сбивателях, а его обработка проводится в текстураторах, состоящих из камер с вращающимися шнеками. Там отделяют пахту, и перемешивают масляное зерно. Сбиватель и текстуратор в процессе работы охлаждаются ледяной водой через теплообменную рубашку.


, (6.43)

где rЦ – внутренний радиус цилиндра, м;

δ – толщина слоя сливок в цилиндре, м;

lдлина цилиндра, м;

ρ – плотность сливок, кг/м3;

τС – продолжительность нахождения сливок в сбивателе, с.

Производительность текстуратора (кг/с):

, (6.44)

где ^ К – экспериментальный коэффициент (0,5…0,6);

nчастота вращения шнека, с;

m – число, заходов шнека;

rH, rB наружный и внутренний радиусы шнека, м;

λ – шаг винтовой лопасти шнека, м;

вН, вВ – ширина винтовой лопасти по наружнему и внутреннему радиусам шнека, м;

α – угол подъема винтовой лопасти, град.

Для обеспечения нормальной работы маслообразователя необходимо соблюдать условие:

QMC=QMT

Мощность двигателей приводов маслоизготовителя (кВт):

, (6.45)

где N1 – мощность, потребляемая мешалкой сбивателя, кВт;

N2мощность, потребляемая шнеком текстуратора, кВт;

ηА, η1, η2 – коэффициент запаса мощности и КПД передач от двигателя к мешалке и шнеку (ηА=1,1…1,25, η1=0,95, η2=0,7…0,85).

Численные значения N1 и N2 определяют по формулам:

, (6.46)

где dB - внутренний диаметр цилиндра сбивателя, м;

l длина цилиндра сбивателя, м;

ρ – плотность сливок, кг/м3;

υ1 - окружная скорость вращения лопастей, м/с.

, (6.47)

где d0 – диаметр отверстий вставки, м;

n0 – количество отверстий в перфорированных вставках;

υ2– скорость продавливания продукта через отверстия перфорированной вставки, м/с;

Р – потери давления, Па [Р=(150…200) кПа] .

Площадь теплообмена и расход хладоносителя определяют по формулам для теплообменных аппаратов.




страница10/25
Дата конвертации24.10.2013
Размер1,9 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   25
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы