Массовый баланс

Наименование	Количество, кг	Сухие вещества, %	Жировые единицы, %
Молоко, Жм=3,5%, СВ = 12,45%	2906,1	36180,9	10471
Сливки, Жс = 30%, СВ = 38%	6,9	262,2	207
Закваска СВ = 8%	150	1200	3,5
Сухое молоко СВ = 95%	111	10545	301,1
ИТОГО	3,000	48188	3682,98

Сухие вещества продукта 48.18 % (48 %);

Жировые единицы продукта 3,68 (3,5%).

2.2 Расчет гидродинамических параметров потока жидкости и технических характеристик гомогенизатора

В смену производится 3000 кг йогурта. Производительность выбранного гомогенизатора 4000 дм³/ч, следовательно для данного производства это оборудование необходимо в единичном количестве.

Рассчитаем параметры и характеристики для йогурта, изготовляемого из нормализованного молока жирностью не выше 3,2%. Молоко 3,2% - ной жирности гомогенизируют при температуре 50⁰С и давлении гомогенизации ∆р= 15МПа.

Пусть производительность гомогенизатора составляет 4000 дм³/ч.

Плотность молока 3,5%-ной жирности при температуре 50°С ρ - 1015,9 кг/м³.

Массовая теплоемкость молока 3,5%-ной жирности при температуре 50 °С С=3966,5 Дж/ (кг∙град).

Наибольшая теоретическая скорость сливок, подвергающихся гомогенизации может быть вычислена по формуле Торричелли и составит:

= 2g = = 171.8м/с

где ∆р = Ро- Р2 - давление гомогенизации, т.е. перепад давления до клапана и после него, Н/м²;

γ-объемный вес жидкости, Н/м , y= p∙ g=1015,9∙ 9,81 = 9,966 ∙10³Н/м³;

Высота клапанной щели h при работе гомогенизатора нестабильна, а изменяется в широких пределах и зависит от многих параметров. Для сливок 25%-ной жирности и заданным расходом она будет равной

= = 0.3 м

где V= 40000 л/ч= 4 м³/ч = 0,00041 м³/с - расход сливок через клапан;

µ = 0,8 - коэффициент расхода при истечении через клапан;

d- 10 мм =10^-2 м - внутренний диаметр клапанной щели.

Число Рейнольдса для потока гомогенизируемых сливок не зависит от давления гомогенизации и при работе с данным продуктом остается постоянным при любых режимах работы:

Re =

где v= 1,74 ∙10⁶м²/с - кинематическая вязкость потока .

Мощность N, необходимую для работы гомогенизатора, определяют по формуле для расчета мощности насосов

N =

Где р₀=150кгс/см² = 147, 15∙10⁵ Па;

η= 0, 75 — механический к.п.д. гомогенизатора.

Повышение температуры ∆tпродукта в гомогенизаторе получается равным

∆t =

где С = 3966,5 Дж/(кг ∙ град) - массовая теплоемкость молока.

Пружина гомогенизирующей головки должна быть достаточно жесткой, чтобы обеспечить необходимое давление гомогенизации.

Зададим индекс пружины С_П = 5. Рассчитаем поправочный коэффициент

К =

Усилие затяжки определяют по формуле Р где f = π∙d²=3.14∙0.001=3.14∙10^-6м²- площадь сечения канала перед клапаном.

Р = 3,14∙10⁶∙15∙10⁶ = 47,1 Н

Из основании рассчитанных значений, возможно определить диаметр проволоки пружины:

d = =1,255∙10^-3 м,

где [τ] — допускаемое напряжение на кручение принимаем равным 50 МН/м².

Средний диаметр витков пружины:

D= d-C_П =1,255∙10³∙5 = 6,3∙10^-3м