Производство пастеризованного молока 3,2

Пастеризационно-охладительная установка.cdw

Техническая характеристика
Теплообменник пластинчатый предназначен для пастеризации
и охлажденеия молока;
Производительность аппарата: 2000 л
Поверхность теплообмена: 9
Температура в аппарате
- максимальная: 79 С
- минимальная: -5 С;
Общее число пластин - 58 шт.
Максимальный вес аппарата
- заполненного водой: 18000 кг.
Технические требования
Аппарат подлежит действию правил Госгортехнадзора.
испытании и поставке аппарата должны
выполняться следующие требования:
а) ГОСТ 12.2.003-74 "Оборудование производственное.
Общие требования безопасности";
б) ОСТ26-291-79 "Сосуды и аппараты стальные сварные.
Технические требования".
Материал деталей аппарата
соприкасающихся с молоком - сталь Х18Н10Т ГОСТ 5632-79
прокладок и уплотнений - резина ГОСТ 7338-90
фторопласт-4 ГОСТ 10007-80
остальных - сталь 20 ГОСТ 1759-79
чугун СЧ 12-28 ГОСТ 1412-79.
Аппарат испытать на прочность и плотность гидравлически
под давлением 0.44 МПа.
Сварные швы должны соответствовать требованиям
ОСТ 26-01-82-77 Сварка в химическом машиностроении".
вход молока в секцию регенерации
выход пастеризованного молока
вход пастеризованного молока в секцию регенерации
выход охлаждённого молока
вход горячей воды в секцию пастеризации
выход горячей воды из секции пастеризации
вход рассола в секцию рассольного охлаждения
выход рассола из секции рассольного охлаждения
Пастеризационно-охладительная
установка для молока ОПУ-2М

производство пастеризованного молока 3,2.docx

1 Описание технологии производства пастеризованного молока 32%5
2 Технологические расчеты5
3 Разработка технологической линии получения пастеризованного молока 32%9
4 Конструктивные расчеты12
5 Описание устройства и работы оборудования15
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК31
Молочная промышленность – высокоразвитая отрасль оснащенная передовой современной техникой. В ее состав входят предприятия которые наряду с пастеризованным молоком выпускают сметану сыры масло животное брынзу молочные консервы творог молочный порошок кефир ряженку сливки йогурт и другие молочные продукты занимающие важное место в рационе питания населения.
Молочный является одним из важнейших элементом в продуктовой структуры агропромышленного комплекса России. Производство молока является традиционной отраслью сельского хозяйства. Молоко и молочные продукты в общем объеме производства пищевой промышленности занимают примерно 27 %.
В молоке содержится более 200 различных веществ. Усвояемость белка молока составляет 95% молочного жира и сахара - 98%. Молочный белок является самым дешевым белком животного происхождения. Его себестоимость в 3-4 раза ниже себестоимости белка содержащегося в мясе.
В целях восполнения белкового дефицита в питании людей разрабатывается и выпускается большое количество молочных продуктов с пониженным содержанием молочного жира и обезжиренных обогащенных молочным белком. Для повышения биологической ценности продуктов широко используются не только белковые обогатители но и витаминизированные добавки вкусовые и фруктово-ягодные наполнители молочный жир частично заменяется растительным маслом восполняющим дефицит в эссенциальных полиненасыщенных жирных кислотах.
Молоко и получаемые из него продукты содержат большинство необходимых организму пищевых веществ оптимально сбалансированных и хорошо усвояемых организмом. 30-40% общей калорийности пищи потребляемой человеком должны приходиться на молоко и молочные продукты.
Молоко по пищевым достоинствам занимает первое место среди всех животноводческих продуктов. Потребление молочных продуктов нельзя исключить или существенно сократить. Научно обоснованная норма потребления молока и молокопродуктов составляет 380 кг на душу населения в год из них цельного молока - 120 кг; обезжиренного - 68; творога - 8; сыра - 66; сметаны - 58; сливочного масла - 6 кг. На протяжении последних 10 лет потребление было ниже рекомендованного уровня.
В целях значительного увеличения производства продуктов питания намечены меры по увеличению объемов переработки молока улучшению ассортимента и повышению качества молочных продуктов. Осуществление этих мер связано с реализацией задач агропромышленного комплекса и техническим перевооружением отраслей пищевой промышленности в том числе молочной.
При техническом перевооружении молочной промышленности предусматривается использование высокопроизводительного технологического оборудования изготовление комплектов машин аппаратов и поточных технологических линий обеспечивающих повышение производительности труда.
В настоящее время машины и аппараты периодического действия все больше вытесняются оборудованием непрерывного действия что позволяет увеличить объем производства и значительно повысить эффективность использования техники.
Научно-технический прогресс в молочной промышленности способствует внедрению новых способов обработки и переработки молока на основе применения прогрессивного наиболее высокопроизводительного оборудования. При использовании такого оборудования очень важно максимально сохранить первоначальные свойства молока и его составных частей. Поэтому обязательным условием рационального технического оснащения предприятия является соблюдение технологических требований к вырабатываемому продукту.
1 Описание технологии производства пастеризованного молока 32%
Производство пастеризованного молока на конвейерных путях состоит из следующих последовательно выполняемых технологических стадий:
- нагревание и сепарирование молока;
- дозирование различных фракций молочной смеси и нормализация молока;
- очистка подогретого нормализованного молока и его гомогенизация;
- пастеризация и охлаждение молока и сливок;
- фасование молока в потребительскую и транспортную тару.
Подогрев и очистка молока
Цель - очистка молока от механических примесей.
После нормализации смесь из емкости подается в первую секцию регенерации молока пастеризационно-охладительной установки где нагревается до температуры 40-45 °С. Подогретое молоко поступает в сепаратор-молокоочиститель где очищается от механических примесей.
Способ центробежной очистки который осуществляют с использованием сепараторов-молокоочистителей. Во время работы в их сепарирующем устройстве развивается значительная центробежная сила а примеси молока как наиболее тяжелые отбрасываются к стенкам сепарирующего устройства и откладываются в периферийном пространстве в виде плотного слоя [2].
Очищенное молоко проходит к центру сепарирующего устройства и отводится из очистителя. Качество очистки молока в значительной степени зависит от его температуры. С подогревом молока вязкость его уменьшается и примеси легче удаляются из молока. На очистку направляют молоко подогретое до 35-40 °С. При таком режиме достигается высокая степень очистки. Более высокий подогрев вызывает растворение отдельных механических примесей до мельчайших частиц которые нельзя выделить из молока.
В процессе очистки выделившиеся примеси составляют 001-03% массы молока. Они постепенно заполняют все периферийное пространство и начинают откладываться на поверхности тарелок что вызывает необходимость остановки сепаратора - молокоочистителя для мойки. Продолжительность безостановочной работы молокоочистителей составляет 3-4 ч при обычной степени загрязненности молока и нормальной его кислотности.
При обработке молока с кислотностью более 20 °Т или со значительными механическими примесями продолжительность безостановочной очистки молока уменьшается. Для организации непрерывного процесса молоко очищают поочередно на двух сепараторах - молокоочистителях одинаковой производительности [2].
Во второй секции пастеризационно - охладительной установки молоко нагревается до температуры 60 °С а затем поступает в гомогенизатор. Для улучшения консистенции и вкуса молоко гомогенизируют.
Нормализация – направленное изменение состава молока в целях получения готового продукта отвечающего требованиям стандарта по массовой доле составных частей молока и немолочных компонентов.
На предприятия для производства молочных продуктов поступает молоко различной жирности тогда как вырабатываемый продукт должен содержать определенную массовую долю жира. В связи с этим при выработке большинства молочных продуктов исходное молоко нормализуют. В процессе нормализации приходится увеличивать или уменьшать в продуктах массовую долю жира.
Нормализация молока в потоке
Ее можно проводить при помощи сепараторов – нормализаторов. Они предназначены для непрерывной нормализации молока с одновременной очисткой его от механических и естественных примесей. Подогретое до 40-45 °С молоко поступает в сепаратор - нормализатор в котором происходит его разделение на нормализованную смесь заданной жирности и некоторое количество сливок.
Нормализовать молоко в потоке можно при помощи сепараторов-сливкоотделителей полузакрытого и закрытого типов.
Для этого подлежащее нормализации молоко подогревается до 40-45 °С и большая его часть направляется в сепаратор - молокоочиститель а меньшая — в сепаратор-сливкоотделитель. Если необходимо уменьшить содержание массовой доли жира в исходном молоке то полученное при сепарировании обезжиренное молоко смешивается с цельным очищенным молоком. Смешивание происходит непрерывно в трубопроводе для молока при выходе его из сепаратора-молокоочистителя.
Если необходимо увеличить массовую долю жира в нормализованном молоке то в трубопроводе будет происходить смешивание молока и полученных при сепарировании сливок.
Гомогенизация молока
Гомогенизация – это процесс дробления (диспергирования) жировых шариков при воздействии на молоко внешних усилий вызванных перепадом давления. В исходном молоке диаметр жировых шариков колеблется от 05 до 18 мкм в среднем он равен 2-4 мкм. В гомогенизированном молоке диаметр жировых шариков составляет около 1 мкм. При этом снижается возможность отстаивания жира при хранении молока.
С уменьшением радиуса жировых шариков и увеличением вязкости молока скорость отстаивания сливок будет уменьшаться. Эти условия и достигаются при гомогенизации. Средний размер жировых шариков после гомогенизации составляет 07-08 мкм.
В результате равномерного распределения жира по всей массе в гомогенизированном молоке несколько повышается вязкость. Уменьшение размера жировых шариков способствует снижению скорости подъема жировых шариков на поверхность почти в 100 раз.
Некоторые сывороточные белки в охлажденном молоке адсорбируются на поверхности жировых шариков и при их помощи происходит агрегация жировых шариков т. е. склеивание их друг с другом и образование скоплений. Такие скопления значительно быстрее чем одиночные шарики всплывают на поверхность [1].
Для гомогенизации молока применяют специальные аппараты-гомогенизаторы. Наибольшее распространение получили гомогенизаторы клапанного типа в которых жировые шарики дробятся в результате проталкивания продукта плунжерным насосом высокого давления через гомогенизирующую головку. Эффективность гомогенизации зависит от давления создаваемого в ходе процесса.
В интервале от 14 до 20 МПа этот процесс протекает уже значительно медленнее. Дальнейшее повышение давления почти не повышает степени дисперсности. С увеличением в продукте содержания жира давление гомогенизации необходимо уменьшить иначе может произойти дестабилизация молочного жира. В связи с этим молоко гомогенизируют обычно при давлении 15±25 МПа а сливки с массовой долей жира 35% гомогенизируют при давлении 5-75 МПа.
На процесс гомогенизации оказывает влияние также и температурный режим. Молоко можно гомогенизировать при различных температурах начиная с точки плавления молочного жира. При температуре ниже 30 °С удовлетворительных результатов получить нельзя так как молочный жир при этом находится не в жидком состоянии. С увеличением температуры от 30 до 65 °С эффект гомогенизации возрастает. Лучшие результаты получают при 60-65 °С.
В целях повышения эффективности гомогенизацию можно проводить в два этапа на двухступенчатых гомогенизаторах. В этом случае молоко или сливки нагнетаются сначала через клапан под давлением до 20 МПа а затем через клапан при более низком давлении до 2-5 МПа.
Из гомогенизатора молоко снова поступает в пастеризационно-охладительную установку где пастеризуется при температуре 76 °С с выдержкой 20 с.
2 Технологические расчеты
Масса готового продукта (Мгп) равна 5 000 кг.
Молоко поступает жирностью 35%
По массе готового продукта определяем массу нормализованного молока (Мн) с учетом предельно допустимых потерь молока при приемке обработке и фасовке:
Где: Мн – масса нормализованного молока кг;
Мгп – масса готового продукта кг
Р – норма расхода нормализованного молока на 1 т продукта кгт
Массовую долю жира в нормализованном молоке рассчитываем по формуле:
где Жн – жир нормализованного молока %
Жгп – жир готового продукта %
Определяем вариант нормализации:
Нормализацию путем смешивания Жн Жц.
Расчет масс компонентов нормализации (цельное молоко и .обезжиренное молоко) выполняем по следующим формулам.
Определяем сколько требуется цельного молока:
где Мц – масса цельного молока кг;
Жц – жир цельного молока %
Жо – жир обезжиренного молока.
Проверка: Мн= Мц+ Мс
9158+36543= 455701 (кг)
Массу обезжиренного молока получаем сепарированием цельного молока. Расчеты выполняем по формулам:
где Жс – жир сливок (30%) %;
П3 – потери обезжиренного молока при получении на заводе (П3 =04).
где П2 – потери обезжиренного молока при его получении на заводе
42 кг– остаток сливок от производства питьевого молока с м.д.ж. 32%.
Результаты продуктового расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1. Таблица продуктового расчета
Нормализованное молоко
При производстве пастеризованного молока у нас осталось:
Сливки с м.д.ж.30% - 4744 кг
Оставшуюся продукцию целесообразней отдавать хозяйствам поставляющим молоко-сырье. А они используют в своих целях для выпойки животных. Между хозяйством и заводом происходит обмен.
3 Разработка технологической линии получения пастеризованного молока 32%
На рисунке 1 изображена технологическая линия производства пастеризованного молока.
– центробежный самовсасывающий электронасос; 2 – счетчик-расходометр; 3 –фильтр; 4 –пластинчатая охладительная установка; 5 – резервуар; 6 – насос; 7 – производственный резервуар; 8 – насос-дозатор; 9 – уравнительный бак; 10 – пастеризационно-охладительная установка; 11 – пульт управления; 12 – сепаратор-нормализатор; 13 – гомогенизатор;
Рисунок 1 – Аппаратурно-технологическая схема производства пастеризованного молока
Устройство и принцип действия линии
Доставка молока поступающего на предприятия молочной промышленности для переработки осуществляется с помощью молочных автомобильных цистерн. После проверки качества молоко с помощью центробежных самовсасывающих электронасосов 1 отбирается через трубопровод с установленным на нем счетчиком-расходомером 2 и фильтром 3. В отличие от других центробежных насосов самовсасывающий снабжен воздухоотделителем обеспечивающим работу насосов без залива всасывающего трубопровода [5].
Счетчик-расходомер 2 предназначен для измерения объема и массы молока и молочных продуктов. По результатам измерения производится вычисление объемного расхода и объема а при наличии информации о плотности среды – массового расхода и массы. Учет принимаемого молока проводят в весовых единицах измерения (кг). При приемке молока по объему делают перерасчет объемных единиц в весовые в зависимости от его плотности.
Масса принимаемого молока может измеряться также с помощью емкостей с тензометрическим устройством или путем использования тарированных емкостей.
Молоко очищается от механических примесей фильтром 3. Сразу после очистки сырое молоко охлаждают на пластинчатой охладительной установке 4. Она предназначена для охлаждения молока в непрерывном тонкослойном потоке при автоматическом регулировании процесса что исключает выход недоохлажденного молока [5].
Пластинчатый аппарат установки 4 состоит из двух теплообменных секций. В первой секции циркулирует вода с температурой 8 13 С а во второй – рассол с температурой – 5 С. Молоко после прохождения через секции охлаждается до температуры 4 6 С и поступает в резервуар 5. В нем сырое молоко может храниться не более 12 ч.
Производство питьевого молока начинается с загрузки сырого молока насосом 6 в производственный резервуар 7. В последний для приготовления белкового молока могут дозировать сухое молоко или другие добавки. Затем молоко подают насосами – дозаторами 8 через уравнительный бачок 9 на тепловую и механическую обработку.
В линиях производительность 10 и 15 тч проводят нормализацию молока в потоке. Для этого в секции рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки 10 сырое молоко нагревают до температуры 40 45 С и подают в сепаратор-нормализатор 12 в котором непрерывная нормализация молока совмещается с очисткой его от механических примесей. В сепараторе 12 натуральное молоко разделяется на две фракции: нормализованное молоко и сливки [5].
Нормализованное молоко поступает во вторую секцию рекуперации установки 10. Последняя снабжена пультом управления 11 со стабилизатором потока обеспечивающим равномерность подачи молока в пластинчатый аппарат. Из установки 10 нормализованное молоко нагнетается в гомогенизатор 13. При получении питьевого молока нормализованное молоко гомогенизируют при температуре 45 65 С и давлении в клапане гомогенизатора 10 15 МПа. Из гомогенизатора 13 молоко возвращается в пастеризационно-охладительную установку 10 для пастеризации при температуре 74 78 С с продолжительностью выдержки 20 с и последующим охлаждением до 4 8 С.
Охлажденное пастеризованное молоко подается в промежуточный резервуар 14 хранение в котором допускается не более 6 ч. Из резервуара 14 молоко перекачивают в приемный бункер фасовочной машины 15 и упаковывают в потребительскую тару [5].
4 Конструктивные расчеты
Расчет пастеризационно - охладительной установки
Исходные данные для расчета:
Производительность G1 = 416кгс (15000 кгч)
Начальная температура молока t1 = 4 °С
Температура пастеризации . ..t3= 95 °С
Конечная температура молока . ..t5.= 32° С
Температура молока в конце секции рекуперации t = 60° С
Коэффициент рекуперации тепла .. = 084
Начальная температура горячей воды . ..t’г= 97 °С
Кратность горячей воды .. ..nг = 4
Начальная температура ледяной воды ..t’л= +1 °С
Кратность ледяной воды n л = 4
Общее допустимое гидравлическое сопротивление .. ΔP = 500 кПа (5 кгссм2)
Средняя удельная теплоемкость молока .cM = 3880 Дж (кг.°С)
Плотность молока ..ρM.= 1033 кгм3
Удельная теплоемкость холодной и горячей воды св = сг = сл = 4186 Дж(кг.°С)
Аппарат намечено изготовлять на базе пластин типа П-2 с горизонтальными гофрами ленточно-поточного вида
Основные данные пластины:
рабочая поверхность F1= 021 м2
рабочая ширина b= 0315 м
приведенная высота Ln= 0800 м
площадь поперечного сечения одного канала f 1= 000075 м2
эквивалентный диаметр потока d= 0006 м
толщина пластины = 000125 м
коэффициент теплопроводности пластины λCT=16Вт(м.°С)
Для пластины данного типа действительны уравнения теплоотдачи и потерь энергии:
Nu = 01 Rе07 Рг043 (Рг Ргст)025 (1)
Еu = 760 Rе-025 ; = 112 Re-025 (2)
Определение начальных и конечных температур вычисление температурных напоров и параметров S:
а. Секция рекуперации тепла :
Температура сырого молока в конце секции рекуперации тепла (перед подачей на гомогенизатор):
t2 = t1 + ( t - t1 ) = 4 + ( 60 – 4 ) 084 = 5104 51°С (3)
Температура пастеризованного молока после секции рекуперации (при входе в секцию охлаждения ледяной водой) :
t4 = t1 + ( t3 – t2 ) = 4 + ( 95 – 51 ) =48°С (4)
Средний температурный напор в секции рекуперации при характерной для нее постоянной разности температур :
= t3 – t2 = 95 – 51 = 44°С (5)
б. Секция пастеризации:
Температура горячей воды при выходе из секции пастеризации молока из условий баланса тепла:
t’’г = t’г – ( t3 – t2 ) = 97 – ( 95 – 51 ) = 88°С (7)
Средний температурный напор при:
Δtб = t’’г – t2 = 88 – 51 = 37 °С
Δtм = t’г – t3 = 97 – 95 = 2 °С
определим по формуле:
в. Секция охлаждения ледяной водой :
Температура ледяной воды выходящей из водяной секции:
t’’в = t’в + ( t4 – t5 ) = 1 + ( 48 – 32 ) = 47°С (9)
Δtб = t4 – t’’в = 48 – 47 = 433°С
Δtм = t5 – t’в = 32 – 1 = 31°С
найдем из уравнения:
Отношение рабочих поверхностей и допустимые гидравлические сопротивления по секциям
Выбираем ориентировочно следующие значения коэффициентов теплопередачи по секциям (в Вт(м2.°С):
секция рекуперацииkрек = 2900
секция пастеризацииkп = 2900
секция охлаждения ледяной водойkл = 2100
Отношение рабочих поверхностей секции составляет
Принимая меньшее из этих отношений за единицу можем написать
Fрек : Fп : Fл = 178 : 61 : 1
Принимая распределение допустимых гидравлических сопротивлений соответствующим распределению рабочих поверхностей и допуская небольшое округление получим ΔPрек : ΔPп : ΔPл = 178 :61 : 1
Так как общее допустимое гидравлическое сопротивление согласно заданию ΔP=5.105 Па то можем написать :
ΔPрек + ΔPп + ΔPл = 5.105 Па (12)
Так как отношение сопротивлений уже известно то в соответствии с ним распределим сопротивления по секциям следующим образом :
Определение максимально допустимых скоростей продукта в межпластинных каналах по секциям:
Для условий работы данного аппарата целесообразно определить лишь максимально допустимые скорости в секциях для движения продукта. Гидравлические сопротивления по стороне движения рабочих сред малы так как мала длина соответствующих трактов.
Это позволяет выбрать скорости рабочих сред из условий соблюдения приемлемой кратности по отношению к молоку причем при наличии условий циркуляции и повторного использования можно выбирать большие значения.
Предварительно задаемся вспомогательными величинами: ожидаемый коэффициент теплоотдачи молока ориентировочно – αм = 5000 Вт(м2.°С).
Средняя температура стенки:
в секции рекуперации
в секции пастеризации
в секции охлаждения ледяной водой
Коэффициент общего гидравлического сопротивления:
в секции рекуперации р = 16
в секции пастеризации п = 14
в секции охлаждения ледяной водой л = 22
Используя эти данные определим максимально допустимые скорости движения молока:
а) в секции рекуперации
б) в секции пастеризации
в) в секции охлаждения ледяной водой
Полученные значения скорости для секций почти совпадают между собой. Наличие значительной разницы свидетельствовало бы об ошибке в вычислении или неправильном распределении допустимых гидравлических сопротивлений.
Объемная производительность аппарата:
Определяем число каналов в пакете приняв м = 081 мс:
Так как число каналов в пакете не может быть дробным округляем до т = 7
Уточняем в связи с этим величину скорости потока молока:
Скорость циркулирующей горячей воды и ледяной воды принимаем:
Средняя температура число Рг вязкость и теплопроводность продукта и рабочих жидкостей:
Число Рг кинематическую вязкость v и теплопроводность продукта и рабочих жидкостей определяем при средних температурах жидкостей пользуясь справочными данными.
а . Секция рекуперации тепла:
Средняя температура сырого молока (сторона нагревания):
Для молока при этой температуре
Pr = 96 ; λм = 0524 Вт(м.°С)
Средняя температура пастеризованного молока (сторона охлаждения):
Этой температуре молока соответствуют
Pr = 57 ; λм = 0575 Вт(м.°С)
Средняя температура горячей воды (сторона охлаждения):
Pr = 19 ; λм = 0681 Вт(м.°С)
Средняя температура молока (сторона нагревания)
Этой температуре молока соответствуют
Pr = 40 ; λм = 0611 Вт(м.°С)
в. Секция охлаждения молока ледяной водой:
Средняя температура ледяной воды (сторона нагревания)
Этой температуре воды соответствуют
Pr = 125; λм = 0555 Вт(м.°С)
Средняя температура молока (сторона охлаждения)
Pr = 8; λм = 053 Вт(м.°С)
Вычисление числа Рейнольдса:
Число Рейнольдса вычисляем по вязкости при средних температурах жидкостей в каждой секции
Для холодного молока:
Для горячего молока;
Определение коэффициента теплопередачи:
Для определения коэффициентов теплоотдачи α1 и α2 пользуемся формулой для пластин типа П-2:
Nu = 01 Rе07 Рг043 (Рг Ргст)025 (19)
Отношение (РгРгСт)025 может быть принято в среднем для всех секций:
по стороне нагревания 105
по стороне охлаждения 095
Для стороны нагревания сырого молока:
Для стороны охлаждения пастеризованного молока:
Коэффициент теплопередачи с учетом термического сопротивления стенки толщиной 125 мм:
Для стороны нагревания молока:
Для стороны охлаждения горячей воды:
Коэффициент теплопередачи:
Для стороны нагревания воды:
Для стороны охлаждения молока:
Расчет рабочих поверхностей секции числа пластин и числа пакетов:
Рабочая поверхность секции:
Число пластин в секции:
Число пакетов X определяем зная число каналов в пакетах m = 7:
Принимаем Хрек = 2 пакета
б. Секция пастеризации молока:
Рабочая поверхность секции равна:
Число пластин в секции:
Число пакетов в секции на стороне молока :
Принимаем Xп = 5 пакетов.
Число пакетов в секции:
Если число пакетов в результате расчета оказывается дробным то следует решить вопрос или об увеличении числа пакетов до ближайшего большего числа или об уменьшении числа каналов в пакетах данной секции.
При уменьшении числа каналов скорость потока увеличится что следует учесть при определении потребного напора. На теплопередаче уменьшение числа каналов скажется незначительно в сторону увеличения и его можно не учитывать.
В нашем случае сохраним компоновку пакетов и округлим полученное значение до Хв = 1 пакета.
Небольшой запас рабочей поверхности полученный вследствие округления числа пакетов до ближайшего большего числа компенсирует снижение среднего температурного напора при смешанном потоке.
Зная для всех секций значения X и т принимаем следующую компоновку секций аппарата:
секция пастеризации
секция охлаждения ледяной водой
Контрольный расчет общего гидравлического сопротивления аппарата:
Так как приведенный расчет пластинчатого аппарата включает определение на начальной стадии наибольшей скорости продукта по допустимому гидравлическому сопротивлению то общее гидравлическое сопротивление аппарата должно быть близким по величине к принятому допустимому значению.
Для проверки этого отклонения и соответствия фактического гидравлического сопротивления допустимому в заключение следует сделать контрольный расчет общих гидравлических сопротивлений по тракту движения продукта. Кроме того необходимо вычислить гидравлические сопротивления для рабочих жидкостей.
Гидравлическое сопротивление для каждой секции определяют по формуле
Сделаем такой расчет для всех секций учитывая что для принятого типа пластин коэффициент сопротивления единицы относительной длины канала определяется:
а . Секция рекуперации тепла: (X = 2)
Для потока холодного нагреваемого молока при = 2551:
Гидравлическое сопротивление секции рекуперации на стороне холодного молока:
Для потока горячего охлаждаемого молока при = 3724
Гидравлическое сопротивление секции рекуперации на стороне горячего молока:
б. Секция пастеризации молока: (X = 5)
Для потока пастеризуемого молока при Rеп = 7333 находим :
Сопротивление секции
в. Секция охлаждения молока ледяной водой: (X = 1)
Для потока охлаждаемого молока при Rев = 3554 получим:
Сопротивление секции составит:
Общее гидравлическое сопротивление аппарата по линии движения молока составит:
Расчет показывает что распределение сопротивлений по секциям несколько отличается от полученного предварительно в первом приближении однако общее сопротивление близко к исходному допустимому гидравлическому сопротивлению 05 МПа.
Расчет выдерживателя
Время выдерживания . 10 с
Скорость движения молока в трубе ..0.77 мс
L = м*t = 0.77*10 = 10 м (26)
5 Описание устройства и работы оборудования
Пластинчатый аппарат состоит из группы теплообменных пластин подвешенных на горизонтальных штангах концы которых заделаны в стойках. Нажимной плитой и нажимным механизмом пластины сжимаются в пакет.
Система уплотнительных прокладок пластинчатого аппарата построена так что после сборки и сжатия пластин в аппарате образуются две изолированные одна от другой системы каналов для молока и теплонасителя. Одна из этих систем состоит из нечетных проходов между пластинами а другая из четных благодоря чему патоки греющей и обогреваемой жидкости чередуются между сабой.
Пластины аппарата тонкие металлические штампованные из нержавеющей стали. Они обеспечивают достаточно высокий теплообмен между соседними потоками жидкостей.
Молоко входит в аппарат через патрубок и через угловое отверстие попадает в продольный канал аппарата образованный угловыми отверстиями пластин при их сжатии. По этому каналу молоко доходит до граничной пластины имеющей глухой угол (без отверстия). Из продольного канала молоко распределяется по нечетным зазорам и пластинам благодаря соответствующему расположению кольцевых прокладок исключающих возможность проникновения в четные зазоры.
При движении в зазорах вниз молоко обтекает рифленые поверхности пластин которые с обратной стороны обогреваются теплоносителем. Внизу молоко выходит из зазоров в нижний продольный канал образованный угловыми отверстиями и выходит из аппарата через патрубок. Теплоноситель (хладагент) движется через аппарат противотоком к молоку. Она поступает через патрубок проходит через нижний продольный канал распределяется по четным зазорам между пластинами и движется по ним вверх. Через верхний продольный канал и патрубок теплоноситель (хладагент) выходит из аппарата.
В пластинчатом аппарате происходит теплообмен между: пастеризованным молоком и не пастеризованным молоком гомогенизированным не пастеризованным молоком и горячей водой и частично охлажденным пастеризованным молоком и ледяной водой.
Пластинчатые аппараты обладают большими достоинствами. В отношении компактности производительности и эффективности они превосходят аппараты других систем. В их конструкции нашел полное выражение принцип стандартизации и нормализации узлов и деталей а технология изготовления их основных частей базируется на штамповке что в совокупности создает предпосылки экономичного массового изготовления их при наименьшей металлоемкости.
Благодаря разборности конструкции составленной в основном из одинаковых пластин выполнимы оперативные перекомпоновки аппаратов и имеется возможности осуществления любых схем работы.
Техническая характеристика ПОУ
Производительность 416кгс (15000 кгч)
Начальная температура молока 4 °С
Температура пастеризации . .. 95 °С
Конечная температура молока . . .32° С
Температура молока в конце секции рекуперации 60° С
Коэффициент рекуперации тепла . .084
Начальная температура горячей воды . .. 97 °С
Кратность горячей воды .. .. 4
Начальная температура ледяной воды .. 1 °С
Кратность ледяной воды .. . 4
Общее допустимое гидравлическое сопротивление .. .. .. .. .. .. .. 500 кПа (5 кгссм2).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Сурков В.Д. Липатов Н.Н. Золотин Ю.П. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности.- М.: Легкая и Пищевая промышленность. 1983.
Соколов В.И. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования.- М.: Машиностроение1970.
Томбаев Н.И. Справочник по оборудованию предприятий молочной промышленности М.: Пищевая промышленность1972.
Машины и аппараты пищевых производств в 2 кн. Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова.- М.: Высш. шк.2001.
Курочкин А.А. Ляшенко В.В. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства.- М.: Колос2001.
Аболмасов Г.Ф. и др. Примеры и задачи по курсу технологического оборудования предприятий молочной промышленности. – Л.: Машиностроение 1966.
Ананьин А.Д. Юхин Г.П. Нешитая Г.Ф. Бизнес-планирование в дипломных проектах по агроинженерии. – М.: КолосС 2007. - 183с.

Схема производства молока.cdw

Молоко гомогенизированное
Молоко пастеризованное
Центробежный самовсасывающий электронасос
Пластинчатая охладительная установка
Производственный резервуар
Пастеризационно-охладительная установка
Сепаратор-нормализатор
Машинно-аппаратурная линия
пастеризованного молока
молоко из автомобиля

спецификация.docx

Наименование оборудования
Центробежный самовсасывающий электронасос
Пластинчатая охладительная установка
Производственный резервуар
Пастеризационно-охладительная установка
Сепаратор-нормализатор
Приемочный бункер фасовочной машины
Трубчатая пастеризационная установка
Пластинчатый охладитель
Загрузочная воронка фасовочной машины
Пластичная пастеризационно-охладительная установка
Аппаратурно-технологическая линия производства пастеризованного молока
Спецификация оборудования