Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Практична робота_7.doc
Скачиваний:
30
Добавлен:
16.02.2016
Размер:
638.98 Кб
Скачать

Розробили:

Богданов Євген Володимирович, доцент кафедри МВПТ

Рецензенти:

Брагінець М.В., д.т.н., професор, завідувач кафедрою механізації виробничих процесів у тваринництві.

Матийчак Г.А., к.т.н., доцент кафедри механізації виробничих процесів у тваринництві.

Методичні вказівки розглянуті і затверджені на засіданні кафедри механізації виробничих процесів у тваринництві «__» _______ 2009 р. (протокол № __)

Тема: МАШИНИ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ МЕХАНІЧНОЇ ТА ТЕПЛОВОЇ ОБРОБКИ МОЛОКА ТА МОЛОЧНИХ ПРОДУКТІВ

  1. Мета роботи: вивчити технологічний процес роботи та будову машин та обладнання для механічної та теплової обробки молока та молочних продуктів.

  2. Завдання роботи:

2.1. Вивчити технологічний процес роботи, будову та технічну характеристику машин та обладнання для сепарування молока.

2.2. Вивчити технологічний процес роботи, будову та технічну характеристику машин та обладнання для гомогенізації молока.

2.3. Вивчити технологічний процес роботи, будову та технічну характеристику машин та обладнання для пастеризації та стерилізації молока та молочних продуктів.

2.4. Виконати розрахункову частину роботи.

2.5. Підготувати звіт.

3. Обладнання робочого місця:

  1. Плакати.

  2. Методичні вказівки.

  3. Навчальна література.

  4. Конспект лекцій.

4. Методика виконання роботи.

4.1. Машини та обладнання для механічної обробки молока та молочних продуктів.

Сепаратор – машина для розділення неоднорідних рідких систем на більш однорідні фракції в полі дії гравітаційних або відцентрових сил.

Наприклад, швидкість підйому жирової кульки Ø3 мкм у молоці, що стоїть спокійно при 35 ˚С дорівнює 0,18 см/год, а швидкість підйому тієї ж кульки в барабані сепаратора при частоті обертання 7200 хв-1 на відстані 10 см від вісі обертання дорівнює 0,29 см/с.

Сепаратори розділяють на сепаратори для очищення молока або молочних продуктів (СМО) та сепаратори для виділення вершків (СВВ).

В барабан сепаратора для виділення вершків (Рис. 1 а) молоко потрапляє по центральній трубці, потім молоко підіймається по вертикальних каналах, які утворено завдяки отворам у тарілках 1 та за рахунок дії відцентрової сили розділюється на вершки та знежирене молоко. Вершки розташовуються ближче до вісі барабану та крізь канали у тримачі тарілок виходять у випускний канал для вершків 4. Знежирене молоко більш важке, воно підіймається по бічній стінці барабану, звільнюється від домішок та слизу 2, потім збирається першою тарілкою яка немає отворів та слугує кришкою барабану та виходить у канал для знежиреного молока 3.

В барабан сепаратора для очищення молока (Рис. 1 б) молоко потрапляє таким самим чином, але тарілки цього сепаратора не мають отворів. Тому молоко залишаючи домішки 2 у шламовому просторі сепаратора підіймається по каналам між тарілок та виходить у канал очищеного молока 5.

Сопловий сепаратор (Рис 1 в) призначений для розділення сироватки та сиру, він працює наступним чином: суміш сирної маси та сироватки подається в барабан сепаратора крізь центральну трубку. Під час обертання барабану сирна маса збирається у шламовому просторі барабану та викидається з нього крізь сопла 9. Сироватка, як більш легка фракція підіймається по тарілкам 1 та виходить у канал сирної сироватки 6.

Сепаратор з періодичним вивантаженням осаду (Рис. 1 в) відноситься до сепараторів для очищення молока. Його особливість полягає в тому, що при заповненні шламового простору сепараторним слизом 2 сепаратор не потрібно зупиняти для розвантаження. Розвантаження відбувається наступним чином: через клапан 14 з під поршня 13 випускають деякий об’єм буферної рідини, поршень опускається та відкриває вигрузні віконця 12 крізь які видаляється сепараторний слиз.

Рис. 1. - Технологічні схеми барабанів сепараторів різних типів.

а - барабан сепаратора для відокремлення вершків; б - барабан сепаратора для очищення молока; в - барабан соплового сепаратора (для виробництва сиру); г - барабан сепаратора з періодичним вивантаженням осаду; 1 - тарілки; 2 - осад (сепараторний слиз); 3 - знежирене молоко; 4 - вершки; 5 - очищене молоко; 6 - сирна сироватка; 7 - корпус для приймання сиру; 8 - сирний згусток; 9 - сопло; 10 - напірний диск вершків; 11 - напірний диск знежиреного молока; 12 - вигрузні віконця; 13 - рухоме дно (поршень); 14 - клапан керування рухом поршня; 15 - приймальний патрубок осаду.

Принципова різниця сепараторів СВВ и СМО:

  1. В міжтарілочний простір СМО рідина входить з периферії тарілок, а не крізь отвори у тарілках, як в СВВ.

  2. Отвори у тарілках СМО відсутні.

  3. Периферійний простір у СМО більше ніж у СВВ.

  4. Зазор між тарілками у СВВ дорівнює 0,6 - 0,8 мм, а у СМО 2 - 4 мм.

  5. У барабані СМО значно менше тарілок, ніж у СВВ

Таблиця 1.

Технічна характеристика сепараторів для відокремлювання вершків

Марка

сепаратора

Показники

Продук-тивність

л/год

Температура

сепарації, °С

Частота обертання барабана, хв-1

Кількість

тарілок

Потужність приводу, кВт

ОСП-3

3000

35 - 40

6500

80 - 90

4.5

«Плава-Э»

50

35 - 40

1000

11

0.65

ОСТ-3

5000

35 - 40

6500

112 - 120

4.5

СПМФ-2000

2000

35 - 40

7100

78 - 81

3.0

ОСН

9000-10000

35 - 40

5580

126 - 135

10

Таблиця 2.

Технічна характеристика сепараторів для очищення молока.

Марка

сепаратора

Показники

Продук-тивність

л/год

Температура

сепарації, °С

Частота обертання барабана, хв-1

Кількість

тарілок

Потужність приводу, кВт

ОМБ-3

10000

40 - 60

6500

40 - 43

7.5

ОМА-3М

5000

35 - 40

6500

27

4.0

Г9-ОМ4-А

5000

40 - 45

6500

-

4.5

Сепаратори-нормалізатори призначені для доведення молока до стандартного вмісту жиру. З цією метою в приймально-відвідному пристрої сепаратора для виділенні вершків встановлюється додатковий пристрій, що дозволяє частину вершків, що виводяться з апарату, направляти в потік знежиреного молока. Точність нормалізації питного молока зазвичай складає ±0,1% жирності.

Сепаратори виготовляють по трьом конструктивним виконанням.

1. Відкриті - молоко поступає та відводиться по жолобах стикаючись з повітрям. Це призводить до спінювання молока та погіршує дотримання санітарних норм. Такі сепаратори випускають для населення та лабораторій.

2. Напівгерметичні - молоко поступає з відкритої чаші, а продукти сепарації видаляють по трубопроводах під тиском.

3. Герметичні - надходження молока та відведення фракцій здійснюється по закритих молокопроводах. Ці сепаратори найбільш прогресивні.

При зберіганні цільного молока під дією гравітаційних сил відбувається розділення молока на вершки та знежирену частину. Цей процес проявляє себе як зміна кольору молока з жовтого в верхній частині ємності до біло-блакитного в її нижній частині. Для запобігання цьому явищу молоко піддають гомогенізації, під час якої жирові кульки послідовно дроблять до розміру на який практично не діє сила гравітації.

Гомогенізація - це примусове дроблення жирових кульок молока з одночасним рівномірним розподілом їх за всім обсягом молока.

Молоко, що пройшло гомогенізацію, має ряд переваг:

1. виключається відділення вершків у верхній частині ємності навіть при тривалому зберіганні молока;

2. поліпшується засвоюваність та смакові якості молока;

3. консистенція молока стає більш рівномірною (особливо при низьких температурах).

Гомогенізатор складається з поршневого насосу та гомогенізуючої голівки (Рис. 2). Поршневий насос подає молоко до гомогенізуючої голівки, де воно проходить крізь кільцевий отвір між сідлом клапану 1 та клапаном 2. Потім молоко подається до другого ступеню гомогенізуючої голівки, де також проходить між сідлом та клапаном. Тиск гомогенізації регулюють гвинтом 4, який стискає пружину 6, яка в свою чергу тисне через шток 3 на клапан 2. Багатоступеневу гомогенізацію виконують тому, що при одноступінчатій гомогенізації жирові кульки розриваються на багато дрібних часток, які налипають на сідло та клапан і знижують ефективність процесу. При багатоступеневій гомогенізації тиск першого ступеню складає 75% від робочого, а другого ступеню дорівнює робочому, і через те жирова кулька послідовно зменшується та не налипає на робочі органи гомогенізуючої голівки.

Рис. 2 - Гомогенізуюча голівка.

І - перший ступінь; ІІ - другий ступінь; 1 - сідло клапана; 2 - клапан; 3 - шток; 4 - нажимний гвинт; 5 - стакан; 6 - пружина; 7, 8 - корпуса ступенів.

Параметри гомогенізації в сполученні «сідло - клапан»

  1. Діаметр отвору сідла: 5 - 10 мм;

  2. Висота клапанної щілини: 0,1 мм;

  3. Швидкість руху молока в клапанній щілині: 150 - 200 м/с;

  4. Температура молока при гомогенізації: 60 - 65 °С;

  5. Тиск гомогенізації: 30 - 450·105 Па;

  6. Зміна діаметра жирових кульок: з 3 - 4 мкм до 0,7 - 0,8 мкм.

Таблиця 3.

Технічна характеристика гомогенізаторів.

Марка

гомогенізатора

Показники

Продуктив-ність, л/год

Робочій тиск, МПа

Потужність

приводу, кВт

ОГБ-М

1200

12,5

10

А1-ОГА

10000

23 - 25

100

А1-ОГМ

5000

20

40

4.2. Машини та обладнання для теплової обробки молока та молочних продуктів.

На практиці застосовують три способи пастеризації, кожен з яких проводять на певному устаткуванні. Так при тривалій пастеризації використовують ванни тривалої пастеризації ВДП-300, ВДП-600, ВДП-1000, універсальні танки ТУМ-1200.

При короткочасній пастеризації використовують пластинчасті та трубчасті пастеризаційні установки.

При миттєвій пастеризації застосовують ультразвукові пастеризатори та пастеризатори ОПД-1М.

Пластинчаста пастеризаційна установка ОПФ-1 (Рис 3) складається з пластинчастого апарату 1, який має п’ять секцій, сепаратора для очищення молока 2, вирівнюючого баку 4, пульта керування 5, видержувача 6 та обладнання для підігрівання води 7, 8, 9, 10. Працює пастеризаційна установка наступним чином: молоко з вирівнюючого баку 4 насосом 3 подається до секції регенерації тепла І пластинчастого апарату. Після підігріву до 35 - 40 ˚С молоко подається до сепаратора для очищення молока 2, після очищення молоко повертається до пластинчастого апарата, секція ІІ де нагрівається до 63 ˚С. Потім молоко поступає до секції пастеризації ІІІ, де за рахунок теплообміну з гарячою водою підігрівається до 78 ˚С та пастеризується. З секції ІІІ пастеризоване молоко крізь клапан 11 поступає до видержувача 6, де відбувається остаточне знищення мікрофлори. Якщо режим пастеризації не дотримано, то молоко замість видержувача іде до вирівнюючого баку 4. З видержувача молоко послідовно поступає до секцій ІІ та І пластинчастого апарата, де віддає накопичене тепло молоку, що іде на очищення та пастеризацію. Потім молоко послідовно проходить секції ІV водяного охолодження та V охолодження крижаною водою та відводиться з пастеризатора. Для підігріву води пастеризаційну установку обладнано інжекторним нагрівачем води 9 та конвекційним баком 8. Циркуляцію гарячої води забезпечує насос 7.

Рис. 3. - Схема пластинчатої пастеризаційно-охолоджувальної установки ОПФ-1.

1 - пластинчатий апарат; 2 - сепаратор для очищення молока; 3 - молочний насос; 4 - вирівнюючий бак; 5 - пульт керування; 6 - видержувач; 7 - водяний насос; 8 - конвекційний бак; 9 - інжектор; 10 - клапан, який керує подачею пари; 11 - перепускний електрогідравлічний клапан; І - перший ступінь секції регенерації тепла; ІІ - другий ступінь секції регенерації тепла; ІІІ - секція пастеризації; ІV - секція водяного охолодження; V - секція охолодження крижаною водою.

Пластинчасті пастеризаційні установки мають низку переваг:

1. компактність та висока продуктивність;

2. економне витрачання тепла;

3. висока ступінь автоматизації процесу пастеризації.

Таблиця 4.

Технічна характеристика пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установок.

Марка

пастеризатора

Показники

Продуктивність, л/год

Час

витримки, с

Встановлена потужність, кВт

Коефіцієнт регенерації тепла

Маса, кг

ПТ-500

500

25

18

0,85

500

ПТ-1000

1000

25

24

0,9

550

ПТ-3000

3000

25

50

0,9

1050

Трубчастий пастеризаційний апарат складається з двох горизонтальних труб, які утворюють дві секції. У кожній секції знаходиться 30 трубок діаметром 25 мм з неіржавіючої сталі, які завальцьовано в торцеві фланці. Їх конструкція забезпечує послідовний перехід молока з трубки в трубку. Зовні трубки обігріваються парою.

Трубчасті апарати мають вищу швидкість та тиск молока, що покращує умови теплопередачі, але через відсутність секції регенерації мають підвищену витрату тепла.

Марки трубчастих пастеризаційних установок: ПТУ-5М, ПТУ-10.

Стерилізація молока пов'язана з його нагрівом до 135 - 140˚С з подальшим асептичним розливом. Таке молоко повністю звільнене від мікрофлори та може зберігатися до 30 діб без охолоджування.

Пластинчаста стерилізаційна установка має декілька відмінностей від пастеризаційної:

1. наявність гомогенізатора;

2. застосування пластин типу П-3 (більш товстих);

3. застосування сепараторів високої продуктивності для очищення молока.

Марки стерилізаційних установок: А1-ОПЖ, А1-ОПЖ-10.

Пароконтактний нагрівач молока фірми «Альфа-Лаваль» (Рис. 4) призначений для нагрівання молочних продуктів до 135 - 140 ˚С. Він працює наступним чином: молоко, яке потрібно підігріти подається патрубком 6 до верхньої частини корпуса 5. Далі молоко поступає в кільцевий канал 4 та далі у змішувальну камеру 11. Сюди ж з патрубку 9 подається очищена гостра пара. Вона змішується з молоком, конденсується і таким чином підігріває молоко.

Рис. 4. Пароконтактний нагрівач молока.

1 - нижня частина корпуса; 2 - отвір для молока; 3 - ущільнююче кільце; 4 - кільцевий канал для молока; 5 - верхня частина корпуса; 6 - патрубок для входу молока; 7 - центральний стрижень; 8 - гайка-регулятор; 9 - патрубок для входу пари; 10 - канал для пари; 11 - змішувальна камера.

4.3. Розрахункова частина роботи.

Кількість пластин в кожній секції пластинчастого апарата визначають за формулою:

, (1)

де F - площа поверхні теплопередачі, м2;

- площа однієї пластини, м2.

Площа поверхні теплопередачі секції пластинчастого апарата визначають за формулою:

, м2, (2)

де - масові витрати продукту, кг/с;

- питома теплоємність продукту, Дж/(кг·˚С);

- відповідно кінцева та початкова температури молока, ˚С;

- коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2·˚С);

- середній температурний напір, ˚С.

Середній температурний напір визначають за формулою:

, ˚С, (3)

де - відповідно кінцева та початкова температура води, ˚С.

Необхідно розрахувати кількість пластин секції пластинчастого пастеризатора згідно з індивідуальним варіантом завдання (Таблиця 5).

Таблиця 5.

Вихідні данні для розрахунку кількості пластин в секції апарату.

Показники

Варіанти

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

, м2

0,043

0,145

0,2

0,043

0,145

0,2

0,043

0,145

0,2

0,043

,кг/с

0,15

0,75

1,2

0,18

0,8

1,3

0,2

0,85

1,4

0,25

, Дж/(кг·˚С)

2956

, Вт/(м2·˚С)

2100

2150

2550

2200

2250

2600

2300

2350

2620

2400

, ˚С

8

40

63

10

35

60

8

35

63

10

, ˚С

40

63

78

35

60

76

35

63

76

40

, ˚С

56

76

86

48

78

88

50

75

90

55

, ˚С

20

65

78

20

68

78

20

66

80

20

Зміст звіту

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]