Техническая характеристика пастеризационной ванны ипкс-072-02

Вместимость, м³

полная 0,240

рабочая 0,200

Диаметр сливного патрубка, мм 50

Максимальная температура нагревания, С 95

Продолжительность нагрева

до температуры пастеризации, мин 60

Частота вращения мешалки, мин^-1 70

Установленная мощность электрооборудования, кВт 24,4

Габаритные размеры, мм 105012501500

Масса, кг 170.

Установка ПФ-М для обработки молочных фляг паром (рис. 2.5) предназначена для стерилизации фляг паром перед фасованием в них молока и других молочных продуктов. Состоит из чаши 1, станины 2, распределителя 3, деревянной подставки 4 и рычага 5 для открывания/закрывания парового вентиля.

Рис. 2.5. Установка ПФ-М

Перевернутая вверх дном молочная фляга, устанавливается оператором на деревянную подставку 4, неподвижно установленную внутри чаши 1. Затем при помощи рычага 5 открывается вентиль для подачи пара, который через трубку с сужающимся отверстием – распределитель 3 подается во внутреннее пространство. Скапливающийся на дне чаши 1 конденсат, периодически удаляется при помощи крана (не показан).

Установка «КРУИФ» (рис. 2.6) предназначена для фасования молочных продуктов в тару из ламинированного картона типа «Пюр-Пак» или «Тетра-Рекс». Состоит из мерного цилиндра 1 вместимостью 0,25, 0,5 или 1 л в зависимости от вида используемой тары, подпружиненного наполнительного устройства 3, приспособления 4 для установки тары и регулируемых по высоте опор 5.

Цилиндр 1 неподвижно установлен на угловом кронштейне, закрепленном на стойке 6. Центровку мерного цилиндра 1 и подпружиненного наполнительного устройства 3 проводят посредством регулировочного винта 2.

В процессе работы оператор вручную устанавливает предварительно изготовленную тару из ламинированного картона в приспособление 4 непосредственно под наливным устройством 3 и осуществляет фасование. Затем оператор извлекает наполненную тару и передает ее на позицию заварки верхнего шва тары, после чего цикл работы повторяется. Скапливающийся в приемном пластиковом стакане продукт периодически освобождают от содержимого.

Рис. 2.6. Установка «КРУИФ»

Техническая характеристика установки «круиф»

Производительность, л/ч, не более 450

Погрешность дозы, % не более ±1

Продолжительность наполнения тары вместимостью 1 л, с 4,5

Продолжительность наполнения мерного цилиндра в 1 л, с 3,5

Диапазон регулирования паузы между дозами, с 2,5…10

Габаритные размеры, мм 240200750

Масса, кг 16

Инженерные расчеты

При расчете цистерн и емкостей хранения определяют вместимость и пропускную способность, температуру молока в начале и в конце транспортировки, эффективность перемешивания и мощность, потребляемую при перемешивании.

Вместимость V (м³) цистерн и емкостей хранения молока определяется по формуле

V = (πD²_вн/4)L,

где D_вн – внутренний диаметр, м; L – средняя внутренняя длина в горизонтальных или высота в вертикальных емкостях, м.

Для горизонтальных емкостей, имеющих глубину выпуклости днищ h (м), внутренняя длина l (м) принимается равной

l = l_ц + h,

где l_ц – длина цилиндрической части емкости, м.

Для вертикальных емкостей с вогнутым дном общую высоту принимают равной высоте цилиндрической части.

Пропускная способность цистерн и емкостей хранения молока зависит от продолжительности технологического цикла τ_ц (ч), которая складывается из продолжительности резервирования или доставки τ_рез (устанавливается, исходя из технологических условий или дальности перевозки), продолжительности наполнения τ_нап и продолжительности опорожнения τ_оп

τ_ц = τ_рез + τ_нап + τ_оп.

Исходя из технологического цикла и продолжительности смены τ_см (ч), выявляется пропускная способность М (м³/ч) цистерн и емкостей хранения

М = Vτ_см/τ_ц = Vτ_см/(τ_рез + τ_нап + τ_оп).

Если необходимо устанавливать несколько емкостей хранения молока (блок), то общую вместимость блока определяют для каждого часа работы по разности между количеством продукта, поступающего за весь период работы и израсходованного за этот период.

Продолжительность опорожнения τ_оп (с) емкости определяют по формулам:

вертикальной

горизонтальной

где f – площадь поперечного сечения сливного патрубка, м, Н_max – наибольшая высота уровня жидкости, м; μ – коэффициент расхода, зависящий от вязкости вытекающей жидкости (для молока μ = 0,7…0,75); g – ускорение свободного падения, м/с².

При опорожнении емкости самотеком автомобильных цистерн, горизонтальных емкостей хранения продолжительность определяется как

где l – длина цистерны (емкости для хранения), м; r – внутренний радиус, м.

При заполнении с помощью вакуумной системы или вытеснении жидкости под давлением сжатого воздуха скорость v (м/c) наполнения (вакуумное) или опорожнения (пневматическое) определяют по формуле

,

где р_изб – перепад давления, Па; ρ – плотность жидкости, кг/м³.

Производительность П_ц (м³/ч) фильтров для молока определяют при известной рабочей поверхности

П_ц = 3600qF/∑τ,

где q – нагрузка на фильтрующую поверхность, м³/м²; F – фильтрующая поверхность, м²; ∑τ – продолжительность одного рабочего цикла, с.

Продолжительность цикла ∑τ включает длительность фильтрации, промывки осадка, разгрузки и подготовки фильтра к следующему циклу.

При выборе насоса, подающего исходный продукт в фильтр, необходимо учитывать сопротивление перегородки R (Пас).

R = 1,5R₀μ,

где R₀ – коэффициент сопротивления (для плотного холста R₀ = (2…3)10¹⁰, для холста средней плотности R₀ = (1…2)10¹⁰, для редкого R₀ = (0,6…1,0)10¹⁰, для металлического сита густого плетения R₀ = (0,7…1,2)10¹⁰, для штампованного сита R₀ = 0,510¹⁰; μ – коэффициент динамической вязкости фильтруемого продукта, Пас.

Важнейшими показателями, характеризующими работу гомогенизаторов, являются производительность и степень раздробления жировых частиц при гомогенизации. Поскольку гомогенизаторы потребляют механическую энергию, и притом значительную, расчет энергетических затрат приобретает особую необходимость. Кроме того, при расчете гомогенизатора определяют основные размеры пружины, необходимые для ее выбора, а также его мощность.

Производительность гомогенизатора П (м³/ч) обусловливается пропускной способностью гомогенизирующего клапана. Исходя из такого сопоставления, производительность гомогенизатора рассчитывают как зависящую от диаметра плунжера d (м), их количества z, длины хода плунжера S (м) и частоты вращения вала n (мин^–1)

П = (πd²/4)Snzφ60,

где  – объемный КПД насоса (при работе на молоке φ = 0,8).

Степень дробления жировых частиц при гомогенизации характеризуется диаметром жирового шарика. В пределах давления гомогенизации (30…200)10⁵ Па (температура продукта 60 С) диаметр жирового шарика d_ср (мкм) после гомогенизации можно рассчитать по формуле

d_ср = 3,8/ ,

где ∆p – перепад давления в гомогенизаторе, МПа.

По этой формуле можно ориентировочно определить давление гомогенизации, необходимое для получения заданной степени дробления жировых шариков. В пределах давления (300…600)10⁵ Па при тех же условиях существует зависимость

lgd_ср = 0,9 – Кlg(p_Σ·10^-5),

где К – коэффициент (для одноступенчатого гомогенизатора 0,30, двух- и трехступенчатого – 0,39 и 0,40); p_Σ – суммарное давление гомогенизации, Па.

При гомогенизации в результате перехода механической энергии в тепловую температура молока повышается. Существует линейная зависимость изменения температуры молока ∆t (С) от давления р (Па)

∆t = .

Высокое давление гомогенизации является причиной того, что гомогенизаторы клапанного типа поглощают много электроэнергии. У большинства гомогенизаторов высокое давление клапана на седло компенсируется пружиной, которая должна быть достаточно жесткой, чтобы обеспечить необходимое давление гомогенизации.

Мощность N (Вт), необходимую для работы гомогенизаторов, определяют по формуле для расчета мощности насоса

N = Пp₀/η,

где П – производительность гомогенизатора, м³/с; р₀ – давление, развиваемое плунжерами гомогенизатора, Па; η – механический КПД гомогенизатора (η = 0,75).

В основу расчетов производительности сепараторов и эффекта разделения положено соотношение физических свойств продукта и конструктивно-механических факторов.

В практических расчетах должна быть задана массовая доля жира в обезжиренном молоке. Между массовой долей жира m в обезжиренном молоке и размерами оставшихся в нем жировых шариков d, если размеры жировых шариков менее 2 мкм, установлена следующая зависимость

m = 0,04(d – 0,5),

или

d = (m/0,04) + 0,5.

Определив d и подставив в следующую формулу, находят производительность П (м³/ч)

П = [(ρ₁ – ρ₂/μ)]r₁[(z₁n²H/S)( )].

где ₁, ₂ – плотность жидкости и частиц, кг/м³; μ – коэффициент динамической вязкости, Пас; r₁ – радиус частиц, которые могут проникнуть через толщу жидкости в межтарелочном пространстве за время пребывания продукта в элементарном объеме, м; n – частота вращения вала, мин^–1; Н – высота тарелки, м; R_б, R_м – больший и меньший диаметры тарелки, м; z – количество межтарелочных промежутков; S – расстояние, на которое должна переместиться расчетная частица в потоке плазмы, м.

В расчетах производительности и эффекта разделения возможны некоторые упрощения. Так, при температуре 20…70 С практически достаточная точность обеспечивается при замене

= 2900t,

где t – температура сепарирования, С.

Тогда формулы для расчета производительности сепаратора и эффекта разделения принимают вид

μ = 4810⁶Вzn²tg( )t[(m/0,04)+0,5],

где В – коэффициент, учитывающий степень использования рабочего сепарирующего устройства (В = 0,5…0,7); z – количество тарелок; n – частота вращения вала, мин^–1;  – угол наклона образующей тарелки;

d = .

Производительность сепараторов высокожирных сливок можно определить по формуле

П = 0,2V₀/lgЖ_наиб – Ж_пот/Ж_наиб – Ж_конеч,

где V₀ – производительность сепаратора по молоку, л/с; Ж_наиб – достижимая наибольшая жирность сливок, % (Ж_наиб = 90 %); Ж_пот, Ж_конеч – массовая доля жира в исходных сливках и полученных высокожирных сливках, %.

Производительность сепаратора высокожирных сливок можно рассчитать по формуле

П = 16,55Вn²ztg( )(ρ_п – ρ_ж/П)d²,

где В – коэффициент, учитывающий степень использования рабочего сепарирующего устройства (В = 0,5…0,7); z – количество тарелок;  – угол наклона образующей тарелки; ρ_п – массовая доля плазмы, г/см³.

Расчеты сепараторов-молокоочистителей в принципе повторяют соответствующие расчеты сепараторов-сливкоотделителей.

Для расчета производительности сепаратора или предельного размера частиц, выделяемых при очистке молока, можно воспользоваться соответствующими формулами, полученными для аналогичного же расчета сепараторов-сливкоотделителей.

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

Р = (/50000)( ),

где  – плотность жидкости, выходящей из сепаратора, кг/см³; R_д – максимальный радиус диска, м; r_к – внутренний радиус кольца жидкости, м.

Производительность сепаратора-молокоочистителя можно определить по формуле

П = 2πН_бR_бR_м(R_б – R₀)ω²Δρsinφ r²/(h + f)µ,

где Н_б – высота сепарирующего устройства, м; h – расстояние между тарелками, м; f – нормальная толщина тарелок, м.

Существуют упрощенные формулы для определения производительности сепараторов-молокоочистителей:

при расстоянии между тарелками 1…2 мм

П₁ = z_тV_р n²/10⁹,

где z_т – количество тарелок; V_р – расчетный объем, см³;

V_р = (2/3)( )tg;

при расстоянии между тарелками 8…10 мм

П₁₀ = z_тV_р n²/310⁸.

Объем периферийного пространства у сепараторов-молокоочис-тителей без выгрузки осадка на ходу принимают из расчета 1 л на 1000 л/ч производительности. Сепаратор-молокоочиститель может работать непрерывно в течение 3…4 ч, и отложения в периферийном пространстве составляют 0,03 % от объема молока.

Сопловая выгрузка белкового осадка (творога) обеспечивается в том случае, когда влажность творога не превышает 70…75 % (осадок должен обладать свойствами текучести).

Объем осадка, выходящего через сопловое устройство из сепарирующего устройства, определяют по формуле истечения

V_ос = µzfωR .