Сводный расчет рецептуры на суточную и годовую производительности

Ингредиент	Расчет на 1 т готовой продукции		Расчет на суточную производительность		Расчет на годовую производительность
	Масса без потерь, кг	Масса учитывая потери, кг	Масса без потерь, кг	Масса учитывая потери, кг	Масса без потерь, кг	Масса учитывая потери, кг
Сливки м.д.ж. - 35%, м.д.б. - 2,17%	42,857	43,714	2571,42	2622,84	370284,48	377688,96
Обезжиренное молоко м.д.ж.- 0,05%, м.д.б. - 3,32%	827,143	843,686	49628,58	50621,16	7146515,52	7289447,04
Сухое обезжиренное молоко м.д.ж.- 0,6%, м.д.б. - 32%	20	20,4	1200	1224	172800	176256
Сахар	10	10,2	600	612	86400	88128

Окончание табл. 11

1	2	3	4	5	6	7
Фруктово-ягодный наполнитель	100	102	6000	6120	864000	881280
Итого	1000	1020	60000	61200	8640000	8812800

4. Расчет и подбор оборудования

4.1 Расчет и подбор резервуара для сквашивания при производстве питьевого биойогурта

Осуществим расчет мощности потребления энергии и производительности резервуара для сквашивания 17, который в результате предварительного анализа требует замены на более совершенное оборудование, отвечающее уровню современных технологий.

Расчитаем производительность П резервуара для сквашивания периодически действующего с перемешивающими устройствами по формуле:

, м/с³, (30)

где G – количество продукта, загруженного в резервуар, G = 10 м³;

τ – продолжительность цикла смешивания (с учетом загрузки), τ = 1 ч;

м³/ч;

Мощность, потребляемая мешалкой, определяется по формуле:

, кВт, (31)

где k_N – критерий мощности (зависит от типа перемешивающего устройства и характера движения среды);

ρ – плотность жидкости, кг/м³;

n_опт – частота вращения мешалки, с^-1;

d_м – диаметр мешалки, м;

Находим диаметр мешалки по формуле:

, м, (32)

где d_вн – внутренний диаметр, d_вн = 2,2 м;

м,

Оптимальную частоту вращения n_опт определяем по формуле:

, с^-1, (33)

где v – оптимальная окружная скорость концов мешалки, v = 12 м/с;

с^-1,

Критерий мощности k_N определяют на графике (рис.1), в зависимости от значения критерия Re, которое находим по формуле (34), и конструкции мешалки. Резервуар для сквашивания снабжен пропеллерной мешалкой, имеющей три лопасти.

, (34)

где Re – критерий Рейнольдса;

μ – коэффициент динамической вязкости продукта, μ = 1,8·10^-3 Па·с;

,

Р ис.1. График зависимости критерия мощности от критерия Рейнольдса для аппаратов с различными перемешивающими устройствами:

1 -для пропеллерных; 2 — для якорных и рамных; 3 — для турбинных

По графику находим, что . Для пропеллерных мешалок при , вместе k_N подставляют , которое расчитываем по формуле:

, (35)

где – модифицированный критерий мощности;

g – скорость свободного падения, g = 9,81 м/с²;

Эмпирический коэффициент m находим по формуле [12]:

, (36)

где а – эмпирический коэффициент, для пропеллерных мешалок а = 2,1;

b – эмпирический коэффициент, для пропеллерных мешалок b = 18;

,

,

Определив все недостающиеся значения, расчитываем мощность, потребляемую мешалкой:

кВт,

Расчитываем мощность электропривода N_э по формуле:

, кВт, (37)

где k_n – коэффициент, учитывающий наличие перегородок

(для аппаратов без перегородок k_n = 1,25);

k_i – коэффициент, учитывающий наличие в сосуде внут-

ренних устройств (при наличии уровнемера k_i = 1,1);

N_упл – мощность, затрачиваемая на преодоление трения в уплотнениях вала, кВт;

η – к.п.д. привода, η = 0,9;

k_н – коэффициент наполнения аппарата определяем по формуле:

, (38)

где Н_ж – высота столба жидкости, м;

,

Расчет мощности, затрачиваемой на преодоление трения в манжетных уплотнениях вала производим по формуле:

, Вт, (39)

где Р – избыточное давление в аппарате, Р = 0,069·10⁶ Па;

f_тр – коэффициент трения f_тр = 0,1;

d_в – диаметр вала расчитываем по формуле:

, м, (40)

с – коэффициент, зависящий от типа мешалки - для трехлопастной с = 0,166;

м,

Вт,

Определив все недостающиеся значения расчитываем мощность электропривода:

кВт.

В рассматриваемом резервуаре имеется манжетное уплотнение вала, его дизайн прост и цена невелика, но имеется ряд недостатков, связанных с конструктивными отличительными особенностями: ограниченный рабочий диапазон перепадов давления (для манжет обычно не более 1 атм), ограниченная скорость вращения вала, низкая надежность и т.д. После чего уже в процессе эксплуатации оборудования возникают проблемы с обеспечением надежного уплотнения вала, что отрицательно сказывается на эксплуатационных затратах оборудования.

Если использовать резервуар с такими же техническими характеристиками, но поменять манжетное уплотнение вала на торцевое, ожидается снижение расхода на обслуживание и ремонт оборудования, т. к. манжетное уплотнение быстро изнашивается и подлежит замене. Также будет снижение потребление электроэнергии, т. к. аппарат будет иметь меньшую мощность, для доказательства этого суждения воспользуемся формулой [13]:

, Вт, (41)

Вт,

Получается, что мощность, затрачиваемая на преодоление трения в манжетных уплотнениях вала N_упл = 199,9 Вт, а в торцевых уплотнениях N_упл = 171,32 Вт. Если снизится мощность, затрачиваемая на преодоление трения в уплотнениях вала, тогда снизится и общая мощность электропривода, которую расчитаем по уже приведенной формуле (37):

кВт.

Рассматриваемый резервуар мы можем заменить на резервуар для хранения и перемешивания молока ОМВ10.

Устройства и принцип работы: резервуар вертикального типа, цилиндрический сосуд состоит из внутреннего корпуса, изготовленного из нержавеющей стали и наружного - из листовой стали, мешалка пропеллерного типа, торцевое уплотнение вала мешалки. Пространство между корпусами заполнено термоизоляционным материалом. В верхней части резервуара расположены моечное устройство, датчик верхнего уровня, воздушный клапан и смотровое окно. Для выхода воздуха при заполнении резервуара молоком и поступления его при опорожнении резервуара имеется воздушный клапан. В нижней части резервуара - перемешивающее циркуляционно-струйное устройство, датчик нижнего уровня молока, опоры. Резервуар наполняется и опорожняется через нижний патрубок. Молоко перемешивается автоматически или путем включения вручную через каждые 4 ч после интенсивного перемешивания в течение 15 мин. Основные характеристика резервуара представлены в табл. 12.

Таблица 12