5. Способы сепарации молока. Определение скорости сепарации. Фактор разделения молока.

Молоко представляет собой смесь жира и молочной плазмы. Такую дисперсную систему можно разделить двумя способами:

1. Отстоя взвесей, отличающихся по своей плотности от окружающей жидкой среды. Этот процесс протекает в поле земного тяготения.

2. Сепарированием. Сепарирование интенсифицирует процесс естественного отстоя заменой поля земного тяготения центробежным полем.

Скорость выделения жировых шариков из плазмы молока при отстое по Стоксу определяется по формуле

,

Где r – радиус жировых шариков, см;

ρ_п, ρ_ж – плотность плазмы и жира молока, г/см³;

μ– вязкость плазмы, г/см·сек;

q– ускорение свободного падения, см/сек².

При сепарировании так же происходит процесс отстаивания только в поле центростремительного ускорения.

Следовательно, скорость выделения жировых шариков при сепарировании

,

где a – центростремительное ускорение

где n и R – частота вращения и радиус барабана сепаратора.

Тогда

Для оценки эффективности осаждения сливок сравним центробежную силу с силой тяжести

Отношение

Отношение Бремер назвал фактором разделения, т. к. она показывает во сколько раз действие центробежной силы эффективнее силы тяжести

6. Режимы термической пастеризации и определение расхода пара на пастеризацию

Целью всякой пастеризации является уничтожение в молоке находящихся микроорганизмов и повышение стойкости молока против его порчи при хранении и транспортировке. Возможны два способа пастеризации: термический и холодный (радиацией, ультрафиолетовым облучением и т. д.).

Наиболее распространенная пастеризация это термическая. На практике применяют три режима термической пастеризации:

1 – длительная – нагревание до t = 63 - 65 °C с выдержкой при этой температуре в течение 30 мин.

2 – кратковременная – нагревание молока до t = 72 - 76 °C с выдержкой при этой температуре 10…30 сек.

3 – мгновенная – нагревание молока до t = 85 - 95 °C без выдержки.

Длительная пастеризация оказывает наибольшее воздействие на физико-химические свойства молока, в то же время обеспечивает надежный прогрев всей массы молока и уничтожение всех видов микроорганизмов, за исключением термостойких бактерий.

Расход пара на пастеризацию определяется из баланса теплообмена по формуле

где М – массовый расход молока, кг/с;

Р – расход пара, кг/с;

С_М – удельная теплоемкость молока,

η – тепловой КПД пастеризатора 0,8 - 0,9;

i_H, i_K – теплосодержание пара, конденсата, Дж/кг;

t_K, t_H – конечная и начальная температура нагрева молока.

Откуда расход пара определяется

кг/с.

7. Регенеративный теплообменник и элементы его расчета

Процесс предварительного подогрева исходной жидкости теплой охлаждаемой жидкости называется регенерацией теплоты. Графически этот процесс можно представить следующим образом.

Количество теплоты, получаемой молоком, идущим на пастеризацию

Количество теплоты, необходимой для пастеризации молока

.

Отношение количества теплоты, получаемой в регенераторе к количеству теплоты, потребной для пастеризации, называют коэффициентом регенерации

Поскольку в противоточном регенеративном теплообменнике количество молока, идущего на пастеризацию и охлаждение после пастеризации одинаково, т.к. постоянен температурный напор «h» на всем пути движения молока, то

Δt = t_км – t_ркм = Δt_ср

откуда t_рег.к.м = t_км – Δt_ср.

Подставив значение, получим

,

откуда Δt_ср = (1 – ε)(t_км – t_нм).

Площадь теплообменной поверхности регенератора определяется из уравнения теплового баланса

М_м · С_м (t_рм – t_нм) = F ·к · Δt_ср,

Подставив значение Δt_ср получим

.

Из анализа формулы следует, что с увеличением коэффициента регенерации площадь теплообменной поверхности увеличивается на гиперболе.