2. Порядок проведения работы

Общая жесткость воды

В результате этого анализа, состоящего из четырех фаз, определяется общая жесткость воды. Концентрация CaCO₃ измеряется в мг/мл. Подбор и дозировка моющих средств в большой степени зависит от общей жесткости воды. Этот тест предназначен для простого определения общей жесткости воды.

Порядок проведения теста

Наполните пробирку до маркировочной линии „1 gpg“ (гран на галлон). Убедитесь, что проба воды взята из питающего трубопровода доильной системы или моющей установки. Используйте только холодную воду, еще не использованную в системе.

Добавьте 5 капель из пробирки R-5 в пробу воды и перемешайте.

Добавьте 5 капель из пробирки R-6 и взболтайте пробу до готового раствора.

Добавляйте во время перемешивания из пробирки R-7 по капле в раствор до тех пор, пока он из красного не превратиться в явный синий. Считайте каждую каплю, добавленную в раствор R-7. Каждая капля R-7 соответствует 1 грану на галлон жесткости воды. На основании таблицы Вы можете пересчитать, сколько ppm (частей на миллион) содержится в воде и таким образом определить жесткость воды (рисунок 11.3).

Рисунок 11.3 – Пересчет жесткости воды

Демонстрация теста на выпадение осадка

Эта простая демонстрация наглядно показывает, как влияют на жесткость воды такие факторы как кальций и магний.

Порядок проведения теста

Заполните пробирку мягкой водой наполовину. Для приготовления мягкой воды воспользуйтесь переносным водоумягчителем.

Заполните пробирку для жесткой воды неподготовленной водой до половины.

Добавьте 5 капель осаждающего раствора R-A в каждую пробу воды и перемешайте обе пробирки.

Добавьте 5 капель осаждающего раствора R-B в каждую пробу воды и перемешайте обе пробирки.

Поставьте пробирки на стойку и оставьте на несколько минут. Затем Вы сможете увидеть, что мягкая вода останется прозрачной, а в неподготовленной воде образуются отложения кальция и магния. Эти отложения также можно найти в водопроводных трубах и проточных нагревателях. Они снижают эффективность применяемого моющего средства или снижают в долгосрочном плане срок их службы.

Демонстрация мыла

Цель: Если необходимо определить степень жесткости воды и с помощью теста на выпадение осадка объяснить последствия отложений, то очень важно будет показать влияние жесткой воды на каждодневный процесс мойки. После этой демонстрации станет ясно, почему исключение жесткой воды ведет к снижению производственных расходов.

Порядок проведения теста

1. Налейте в пробирку примерно 100 мл мягкой воды. Для приготовления мягкой воды воспользуйтесь переносным водоумягчителем.

2. Налейте в пробирку для жесткой воды неподготовленную воду до того же уровня, что и в пробирку для мягкой воды.

3. Добавьте 4 капли мыльного раствора R-4 в каждую пробу воды, и взболтайте пробирки. Отметьте уровень мыльной пены в мягкой воде.

4. Повторите этот процесс с неподготовленной водой, добавьте еще мыльный раствор R-4 и взболтайте пробирку. Пометьте различное количество мыльного раствора, необходимое для одинакового результата. Вы увидите явное различие: мыльный раствор с мягкой водой прозрачный и свежий. Мыльный раствор в жесткой воде мутный и неопределенный.

Тест на осаждение / контрольный тест

Цель: Демонстрация мыла выявляет разницу между мягкой и жесткой водой и наглядно показывает влияние мыла на жесткую воду.

Этот тест показывает, как осаждающие вещества, которые добавляются в жесткую воду, блокируют действие жестких веществ в воде и тем самым значительно повышают эффективность моющих средств.

Порядок проведения теста

Налейте в пробирку примерно 100 мл мягкой воды. Для приготовления мягкой воды воспользуйтесь переносным водоумягчителем.

Налейте в пробирку для жесткой воды неподготовленную воду до того же уровня, что и в пробирку для мягкой воды.

Добавьте осаждающий раствор A в соответствии с таблицей 11.1 в пробирку для жесткой воды.

Таблица 11.1 – Количество осаждающего раствора в зависимости от градуса жесткости

Градус жесткости	Количество капель Осаждающий раствор А
1 – 3 gpg	4 капли
4 – 6 gpg	6 капель
7 – 10 gpg	8 капель
11 – 15 gpg	10 капель
16 – 20 gpg	12 капель
21 – 25 gpg	14 капель
26 – 30 gpg	16 капель
30 + gpg	18 + капель

Добавьте 4 капли мыльного раствора R-4 в каждую пробирку и взболтайте обе пробирки. Отметьте уровень мыльной пены в обоих случаях – он должен быть примерно одинаковым - и проверьте чистоту воды.

Содержание железа

Цель: С помощью этого теста, состоящего из четырех фаз, определяется количество частиц железа (частиц на миллион) в воде с помощью теста на контроль цвета. Содержание железа необходимо устанавливать по следующим причинам:

- красновато-коричневые пятна на оборудовании и системах могут быть вызваны наличием частиц железа в воде;

- чтобы согласовать или изменить предписанное количество моющего средства. На каждую 1 ppm содержания железа в воде прибавлять общую жесткость воды 4 gpg (68 ppm).

- в случае необходимости рекомендуется использовать установку подготовки воды.

Порядок проведения теста

Налейте в пробирку тестируемую воду до черной линии. Главное, чтобы Вы использовали холодную воду.

Добавьте 5 капель раствора железа № 1 в воду и взболтайте.

Добавьте 1 мерную ложку (0,05 г) из пробирки с железом 2. Закройте пробирку и сильно встряхните ее.

Поставьте пробирку в тест на контроль цвета и подождите примерно 5 минут. Затем сравните цвет контрольного раствора со стандартными цветами теста. Наиболее близкий цвет говорит о содержании железа в воде. Если цвет находится между двумя стандартными цветами, возьмите промежуточное значение.

Определение буферного действия

Цель: Этот тест позволяет определить буферное действие воды (в ppm) и гарантировать, таким образом, оптимальную рабочую концентрацию рекомендованных моющих средств. Чем выше буферное действие воды, тем сложнее щелочному или кислотному моющему средству изменить значение pH.

Порядок проведения теста

1. Ополосните сосуд тестируемой водой.

2. Наполните сосуд как можно точнее до отметки 10 мл. Измерение воды осуществляется по нижней стороне мениска/отметки.

3. Добавьте 3 капли бромфеноловый синий. В результате получится синеватый цвет.

4. Добавляйте по капле соляную кислоту 0.1N и считайте капли, пока тестируемый раствор не окрасится в явный желтый цвет. Обеспечьте постоянное перемешивание раствора.

5. Умножьте количество капель (из пункта 4) на 37 (рисунок 11.4). Произведение является буферным действием воды (рисунок 11.5).

Рисунок 11.4 – Таблица умножения для буферного действия воды

Рисунок 11.5 – Буферное действие воды

Соблюдение санитарно-гигиенических требований

Цифровое измерение температуры

Этот цифровой термометр позволяет измерять температуру всех жидкостей, необходимых в процессе промывки. Благодаря специальной технологии отсутствует контакт с кожей, а термометр не нужно калибрировать.

Цель: Документировать температуру воды во время каждого процесса промывки. Рекомендованная температура воды представлена в таблице 11.2. Технические характеристики цифрового термометра представлены в таблице 11.3.

Таблица 11.2 – Рекомендованная температура воды

Температура воды	Пуск	Завершение
Процесс предварительной промывки	40 0С
Процесс основной промывки	70 0С	Выше 70 0С

Таблица 11.3 – Технические характеристики цифрового термометра

Характеристика	Значение
Диапазон измерений	от - 20° до 220°F / от - 28° до 105°C
Градация	1°F, 1°C
Точность измерений	+ 1°F от 20° до 160°F, отклонение 1% + 1°C во время начальной температуры
Рабочая температура	от 0° до 50°C / от 32° до 122°F
Элемент питания/срок службы	3 x 1,4 В/прим. 70 часов работы
Вес	Термометр - 90 г Штырек - 7 г

Порядок проведения теста

1. Установите отдельный испытательный щуп. Включите термометр кнопкой ВКЛ./ВЫКЛ (рисунок 11.6).

2. Опустите испытательный щуп в проверяемую жидкость. Подождите, пока индикация на дисплее не устоится, и считайте значение.

3. Нажмите на кнопку «Сохранение», чтобы сохранить значение. Для его удаления нужно еще раз нажать на эту кнопку.

4. Если хотите завершить измерение, нажмите на кнопку ВКЛ./ВЫКЛ.

Рисунок 11.6 – Цифровой термометр

Цифровое измерение pH

Измерительный прибор прост в обслуживании и измеряет значение pH в диапазоне от 0 до 14. Он имеет простую калибровку. Измеренные значения можно быстро увидеть на цифровом дисплее.

Цель: Измерить значение pH неподготовленной воды.

Анализ значения pH моющего раствора на способность эмульгировать отложения молочных жиров в системе молокопроводов или в системе охлаждения молочных танков. После разбавления моющий раствор должен иметь как минимум значение pH от 10,0 до 11,5.

Анализ значения pH моющего кислотного раствора, чтобы установить, достаточно ли имеется кислоты для нейтрализации хлора, для удаления минералов и для создания микроклимата, в котором большинство бактерий не выживает.

Технические характеристики измерительного прибора представлены в таблице 11.4.

Таблица 11.4 – Технические характеристики измерительного прибора

Характеристика	Значение
Диапазон измерений	от -1,0 до 15,0 pH
Градация	0,1 pH
Точность измерений	+ 0,2 pH
Рабочая температура	от 0° до 50°C / от 32° до 122°F
Элемент питания/срок службы	3 x 1,4 В / прим. 100 часов работы

Активная щелочность и общая щелочность

Чтобы успешно удалить молоко из трубопровода, нужно расщепить жиры («эмульгировать» или «омылить»). За это во время цикла промывки отвечают активные щелочные реагенты. Однако в большинстве моющих средств обнаруживается большая общая, чем активная щелочность. Разницу составляет неэффективная щелочность, которая, например, находится и в воде. Эта «неактивная» щелочность присутствует в моющих средствах в различных пропорциях. С помощью этого теста определяется количество (в ppm) титрируемой активной щелочности, а также общей щелочности в имеющемся моющем растворе. Для эффективной промывки системы нужна активная щелочность не менее 200 ppm.

В воде с малой долей буферного раствора значение pH может ввести в заблуждение. Значение pH может находиться в диапазоне прим. 10,0 – 11,5, но щелочность может быть недостаточной для устранения молочных жиров в системе. По этой причине для определения эффективности промывки нужно найти активную щелочность.

Порядок проведения теста

1. Промойте сосуд моющим раствором.

2. Наполните сосуд как можно точнее до отметки 10 мл.

3. Добавьте 6 капель раствора тиосульфата натрия 0.1N и взболтайте раствор в течение прим. 3 секунд.

4. Добавьте 2 капли фенолфталеинового индикатора 1% и вновь взболтайте эталонный раствор. Он должен стать от розового до красного цвета.

5. Добавляйте по капле соляную кислоту 0.2N и считайте капли, пока эталонный раствор не станет полностью прозрачным. Обеспечьте постоянное движение раствора.

6. Умножьте количество капель (из пункта 5) на 23. Произведение является активной щелочностью моющего раствора (рисунок 11.7).

7. Используйте этот прозрачный неокрашенный раствор и добавьте 3 капли индикатора бромфенола синего. Раствор должен теперь получить синеватый цвет.

Рисунок 11.7 – Таблица умножения для активной щелочности и общей щелочности

8. Добавляйте по капле соляную кислоту 0.2N и считайте капли, пока раствор не получит ясный желтый цвет. Обеспечьте постоянное движение раствора.

9. Возьмите общее количество капель (количество капель из п. 6 + п. 8), и умножьте это число на 23, чтобы определить ppm (частиц на миллион) общей щелочности в растворе.

Вопросы для контроля

1. Опишите содержимое комплекта для проведения тестов ProMilk.

2. Назовите основные показатели качества воды.

3. Что характеризует водородный показатель рН?

4. Назовите физические свойства воды.

РАБОТА № 12 Устройство, правила эксплуатации охладителей молока и экспериментально-теоретическое определение коэффициента теплопередачи

Цель работы. Изучить особенности устройства и правил эксплуатации охладителей молока, их техническую характеристику, овладеть методикой и получить практические навыки исследования теплообменных аппаратов.

Оборудование для работы. Лабораторная установка для охлаждения молока; приборы для измерения температуры молока и охлаждающей жидкости в различных точках секций охладителя; секундомер; мерные емкости, весы ВЦП-25; линейка, мерная лента, калькулятор.

Задание.

1. Изучить устройство и технологический процесс охладителей молока, правила их эксплуатации.

2. Исследовать процесс теплообмена на действующей лабораторной установке для охлаждения молока.

3. Закрепить теоретические знания по методике расчета тепловых аппаратов.

4. Получить практические навыки по проведению испытаний охладителей и приобрести умение давать оценку их работы на основе анализа результатов испытаний.

Общие сведения

Коровье молоко является ценнейшим продуктом питания населения. Однако при неблагоприятных условиях в нем быстро развиваются микроорганизмы, которые резко снижают качество молока и могут вызвать пищевое отравление.

Свежевыдоенное молоко обладает свойством задерживать развитие микроорганизмов только в первые 2...3 ч. При охлаждении молока с 37°С до 10°С период задержания развития микроорганизмов увеличивается до 24 ч.

Для охлаждения и хранения молока до 6...8°С на молочно-товарных фермах используют одно- и двухступенчатую систему охлаждения молока. При доении молока в молокопровод, оно из молокосборника насосом подается через фильтр на пластинчатый охладитель и далее в резервуар-охладитель (рисунок 12.1).

1 – резервуар; 2 – устройство управления и промывки; 2.1 – модуль управления; 2.2 – электронный индикатор уровня наполнения; 3 – холодильный агрегат; 4 – отверстие для вентиляции; 5 – двигатель перемешивающего механизма; 6 – задняя заливная горловина 7 – разбрызгивающая головка; 8 – вращающаяся разбрызгивающая головка; 9 – сливной клапан; 10 – слив промывочной воды; 11 – регулируемые опоры.

Рисунок 12.1 – Резервуар-охладитель KRYOS (Westfalia Surge)

Резервуар-охладитель предназначен для сбора, охлаждения молока от +35 С до +4 С и его хранения при температуре 4⁰С...6 ⁰С до следующей переработки (животноводческие фермы, пункты приемки и первичной переработки молока, молочные заводы малой мощности и др.). Технические характеристики резервуара-охладителя KRYOS представлены в таблице 12.1.

Таблица 12.1 – Характеристики резервуара-охладителя KRYOS [23]

Характеристика	Значение в зависимости от модификации
	885	1010	1410	1710	2110	2610
Макс. емкость, л	930	1060	1450	1830	2250	2665
Количество ножек	4	4	4	4	4	4
Количество мешалок	1	1	1	1	1	1
Количество моющих головок	1	1	1	1	1	1
Длина, мм	2020	2140	2550	2950	3390	3830
Высота с мотором мешалки, мм	1695	1700	1705	1710	1715	1725
Высота без мотора мешалки, мм	1430	1430	1430	1430	1430	1430

Резервуар-охладитель молока Г6-ОРМ-2500

Резервуар-охладитель молока (рисунок 12.2) имеет надежную термоизоляцию, обеспечивающую постоянство температуры (повышение температуры холодного молока при отключении электричества – за 4 часа не более 1°С).

Холодильные агрегаты, устанавливаемые на резервуарах-охладителях молока, работают на хладагенте R22 (фреон). Резервуары-охладители соответствуют ГОСТ Р 50803-95 по качеству исполнения и скорости охлаждения молока. Резервуар-охладитель молока имеет автоматическую систему мойки резервуара.

Рисунок 12.2 – Резервуар-охладитель молока Г6-ОРМ-2500

Технические характеристики представлены в таблице 12.2.

Таблица 12.2 – Технические характеристики

Показатели	Значение показателя
Вместимость номинальная, л	2500
Время охлаждения молока в течение первого цикла (дойки), 1/3 вместимости, от +35°С до +4°С, минут, не более	180
Питание	3 х 380 В, 50 Гц
Установленная мощность, кВт, не более	7,15
Хладагент	R22
Температура молока при хранении, плюс °С	4…6

Установка охлаждения молока УНОМ-1200

Установка охлаждения молока открытого типа, работающая по принципам непосредственного и промежуточного охлаждения, является стационарной и предназначена для сбора, интенсивного охлаждения молока и его хранения при пониженной температуре на молочных фермах и молокоперерабатывающих предприятиях при температуре воздуха от +5 до +40 ⁰С [29].

Установка непосредственного охлаждения молока представляет собой емкость с двустенной оболочкой (рисунок 12.3). Межстенное теплоизоляционное пространство оболочки заполнено экологически безвредным высокоплотным пенополиуретаном. Материал внутренней и внешней стенок установки нержавеющая пищевая сталь с полировкой высокого качества. Щелевой испаритель, расположенный в нижней части внутренней стенки танка, имеет большую поверхность теплообмена, обеспечивающую быстрое охлаждение молока. Процесс хранения охлажденного молока при температуре не выше +5 ⁰С поддерживается автоматически, и даже в случае отключения электроэнергии его температура повышается не более, чем на 2 ⁰С в сутки. Компрессорно-конденсаторный агрегат надежно защищен от выхода из строя датчиками давления на всасывающей и нагнетательной магистралях.

Рисунок 12.3 – Установка охлаждения молока УНОМ-1200

По сравнению с другими охладительными системами, принцип непосредственного (прямого) охлаждения обеспечивает высокую эффективность охладительной технологии в сочетании с самым низким потреблением электроэнергии.

Установки охлаждения молока открытого типа могут комплектоваться ручной моечной машиной высокого давления, существенно ускоряющей процесс промывки танка. Установки непосредственного охлаждения как открытого, так и закрытого типов позволяют при второй дойке производить смешивание парного и уже охлажденного молока от первой дойки, т.к. охлаждение молока при смешивании до +4 0С происходит в течение 1 часа. Это позволяет заполнять молочный танк до полной загрузки и соответственно снижать затраты на транспортировку молока до молокоперерабатывающих предприятий.

Установка охлаждения молока открытого типа с промежуточным хладоносителем, в качестве которого используется вода, представляет собой емкость, изготовленную из нержавеющей стали, которая расположена в аккумуляторе холода прямоугольной формы. Аккумулятор холода изготовлен из угловой и листовой стали, изолирован пенопластом толщиной 30 мм и облицован пластиком. Холодильный агрегат установлен на аккумуляторе холода, внутри аккумулятора расположен медный трубчатый испаритель.

При работе холодильного агрегата на трубах испарителя образуется лед и температура хладоносителя становится близкой к 0⁰С. Циркуляционный насос создает направленный поток ледяной воды, омывающий молочную емкость, что позволяет охлаждать молоко, находящееся в ней. Технические характеристики установки представлены в таблице 12.3.

Таблица 12.3 – Технические характеристики

Показатели	Значение показателя
Тип установки	открытый
Холодильный агент	Хладон R-22
Холодопроизводительность, кВт	8,7
Емкость молочного танка, л	1200
Минимальное количество молока, заливаемого для охлаждения, л	300
Время охлаждения молока с начальной температуры +34 0С до +4 0С (50% емкости танка), л	2,5

Продолжение таблицы 12.3

Показатели	Значение показателя
Минимальная температура охлаждения молока, 0С	4
Температура молока при хранении, поддерживаемая автоматически, 0С	4...5
Угловая скорость вращения мешалки молока, об/мин	36
Мощность электродвигателя мешалки, кВт	0,25
Общая установленная мощность, кВт	4,5

Потребное количество резервуаров-охладителей , шт., определяется по формуле [1]:

, (12.1)

где – разовый надой молока, кг;

–плотность молока, кг/м³;

–степень заполнения емкости, 0,5…0,6;

–рабочая вместимость молочной ванны, л.

Время охлаждения рассола, ч:

, (12.2)

где – вместимость аккумулятора холода;

–начальная температура рассола, ⁰С;

–рабочая температура рассола, ⁰С;

–холодопроизводительность установки, у ТОМ-2А = 10 кВт;

–плотность рассола, кг/м³;

–теплоемкость рассола, кДж/кг·⁰С;

–коэффициент полезного действия системы охлаждения.

Время охлаждения молока, ч:

, (12.3)

где – начальная температура молока (после очистки),⁰С;

–температура охлажденного молока, ⁰С;

–минимальная разность температур молока и рассола, 4…10⁰;

–теплоемкость молока, кДж/кг·⁰С.

Время охлаждения молока не должно превышать – 3 ч., рассола – 3…4 ч.

Пластинчатые охладители

В современных конструкциях охладителей и пастеризационно-охладительных установок чаще всего используются теплообменные аппараты пластинчатого типа.

Одноступенчатые пластинчатые охладители РК для предварительного охлаждения свежего молока (Westfalia Surge)

Одноступенчатые пластинчатые охладители РК для предварительного охлаждения молока – это охладители с противотоком для теплообмена между отфильтрованным молоком и холодной водой (артезианская вода или вода из общей сети водоснабжения). Если на литр свежего молока протекает около 1,5 литра воды для предварительного охлаждения, то при таком противоточном охлаждении достигается понижение температуры молока примерно на 3 °С выше входной температуры холодной воды, так, например, при температуре охлаждающей воды 15°С и входной температуре молока 35°С температура молока на выходе понижается примерно до 18°С. Рекомендуется использовать нагревшуюся воду охлаждения для производственных целей (например, для выпойки животных). Должно быть обеспечено наличие в достаточном количестве чистой охлаждающей воды [24].

Для управления охлаждающей водой рекомендуется в подающем трубопроводе охлаждающей воды смонтировать электромагнитный клапан так, чтобы через пластинчатый охладитель вода проходила только тогда, когда перекачивается молоко.

Предварительно охлажденное молоко охлаждается затем в охладительной ванне или танке-охладителе путем прямого испарения до желаемой температуры хранения.

Экономия расходов на охлаждение

Использование пластинчатого охладителя для предварительного охлаждения свежего молока примерно до 15-18 °С позволяет применить холодильный агрегат пониженной мощности для последующего окончательного охлаждения при помощи прямого испарения. Благодаря этому возможна существенная экономия затрат на электроэнергию [30].

Схема одноступенчатого пластинчатого холодильника для предварительного охлаждения представлена на рисунке 12.4. Охлаждение молока осуществляется с +35°C до +18°C.

S1 – выход охлаждающей воды; S2 – вход охлаждающей воды; S3 – выход молока; S4 – вход молока; 1 – молочный фильтр; 2 – молочный насос; 3 – пластинчатый одноступенчатый охладитель; 4 – электромагнитный клапан; 5 – молочный танк; 6 – емкость для воды.

Рисунок 12.4 – Одноступенчатый пластинчатый охладитель РК для предварительного охлаждения свежего молока

Схема одноступенчатого пластинчатого холодильника для глубокого охлаждения представлена на рисунке 12.5. Охлаждение молока ледяной водой осуществляется с +35°C до +4°C.

S1 – выход ледяной воды; S2 – вход ледяной воды; S3 – выход молока; S4 – вход молока; 1 – молочный фильтр; 2 – молочный насос; 3 – пластинчатый одноступенчатый охладитель; 4 – емкость для хранения молока; 5 – насос ледяной воды.

Рисунок 12.5 – Одноступенчатый пластинчатый холодильник для глубокого охлаждения

Схема комбинированного пластинчатого холодильника со ступенью предварительного охлаждения представлена на рисунке 12.6.

Данный комбинированный пластинчатый холодильник имеет ступень глубокого охлаждения и осуществляет:

- Предварительное охлаждение молока через температуру охлаждающей воды с +35°C до +4°C.

- Охлаждение молока до +4°C ледяной водой.

Конструкция пластинчатого теплообменника РК

На рисунке 12.7 представлен собранный пластинчатый теплообменник РК.

М1 – вход ледяной воды; М2 – выход ледяной воды; М3 – выход молока; S1 – выход охлаждающей воды; S2 – вход охлаждающей воды; S3 – вход молока

Рисунок 12.6 – Комбинированный пластинчатый холодильник со ступенью предварительного охлаждения

1 – рама корпуса; 2 – упорная плита; 3 – стяжная шпилька с гайкой; 4 – несущий шток; 5 – стойка; 6 – штуцеры молока/охлаждающей воды; 7 – пакет пластин.

Рисунок 12.7 – Пластинчатый теплообменник РК

Пример установки пластинчатого охладителя РК представлен на рисунке 12.8.

1 – молокоприемный узел; 2 – пластинчатый охладитель; 3 – танк-охладитель для хранения/окончательного охлаждения молока; 4 – напорный молочный фильтр; 5 – напорные молочные трубопроводы

Рисунок 12.8 – Комбинирование пластинчатого охладителя РК с принадлежностями для предварительного охлаждения с молокоприемным узлом, напорным фильтром и танком-охладителем молока

Определение параметров одноступенчатого пластинчатого охладителя РК для предварительного охлаждения (таблица 12.4)

Как правило, расчет пластинчатого охладителя РК должен происходить по производительности в литрах в минуту подключенного перед ним молочного насоса.

Если эта производительность насоса неизвестна, возможен также расчет по количеству комплектов доильных аппаратов следующим образом:

Производительность пластинчатого охладителя (литры в час) = количество комплектов доильных аппаратов х 300 литров в час (базовая величина).

Базовая величина 300 литров в час учитывает подачу для оптимальной мойки доильной установки при основной мойке так, чтобы для каждого комплекта доильного аппарата подавалось не менее 5 литров моющей жидкости в минуту. Так как пластинчатый охладитель РК включен в циркуляционный контур мойки доильной установки, в результате этого не должно возникать заметного падения давления, что мешало бы оптимальной промывке доильной установки.

Таблица 12.4 – Определение параметров пластинчатого охладителя РК 2000-12000

Молоч-ный насос	Количест-во комп-лектов доильных аппаратов	Пластинча-тый охлади-тель. Тип/ количество пластин охладителя	Производитель-ность пластинча-того охладителя, макс. литров в час (литров в мин) 1)	Расход охлажда-ющей воды, макс. литров в мин 2)
0,37 кВт	макс. 7	РК 2000/32	2000(34)	50
0,55 кВт	6-10	РК 3000/46	3000(50)	75
0,55 кВт	11-14	РК 4000/54	4000(67)	100
1,1 кВт	15-20	РК 6000/82	6000(100)	150
1,1 кВт	21-28	РК 8000/94	8000(133)	200
более 1,1 кВт	29-36	РК 10000/49	10000 (167)	280
более 1,1 кВт	37-40	РК 12000/59	12000 (200)	365

1. Условие: входная температура молока +35°С, выходная температура молока около +14°С.

2. Условие: входная температура охлаждающей воды +10°С, выходная температура охлаждающей воды около +21°С, минимальное давление жидкости: 1,5 бар.

Нагревшаяся вода предварительного охлаждения должна собираться в закрытые емкости (например, старые танки- охладители или ванны) и подаваться в поилки для скота.

Как показывает опыт, часть охлаждающей воды выпивается при этом во время дойки, так что на литр молока следует предусмотреть объем резервуара лишь максимально 1,5 литра.

Пример монтажа пластинчатого охладителя РК 2000-8000 показан на рисунке 12.9.

Электромагнитный клапан 6 предназначен для управления подачи охлаждающей воды. Между молочным насосом и пластинчатым охладителем необходимо обязательно установить напорный фильтр молока, чтобы свежее молоко перекачивалось через пластинчатый охладитель только отфильтрованным.

1 – крепления к стене; 2 – переключатель охлаждение/промывка; 3 – задвижка для регулирования количества воды охлаждения; 4 – грязеуловитель; 5 – пластинчатый охладитель; 6 – электромагнитный клапан

Рисунок 12.9 – Пример монтажа пластинчатого охладителя

РК 2000-8000

Для того чтобы приставшие к фильтровальному чулку инородные вещества сразу же выпадали из корпуса фильтра при его замене, молоко должно поступать в напорный фильтр сверху вниз. В качестве альтернативы возможен также монтаж напорного фильтра в горизонтальном положении с некоторым уклоном в сторону выхода.

Грязеуловитель 4 препятствует проникновению инородных тел в пластинчатый охладитель во время промывки доильной системы, так как в этой зоне не установлен фильтровальный чулок напорного фильтра. Если пластинчатый охладитель применяется без грязевого фильтра, то его необходимо регулярно и часто (например, каждый месяц) проверять на наличие проникших инородных тел, осадков и засорений. Если пластинчатый охладитель применяется в сочетании с большими доильными установками (например: доильная карусель), то необходимо обязательно применять грязеуловитель.

Задвижка 3 предназначена для того чтобы в небольших пластинчатых охладителях можно регулировать количество охлаждающей воды до необходимого соотношения около 1,5 литра воды на литр молока.

При прохождении молока через пластинчатые секции происходит процесс теплообмена между молоком и охлаждающей жидкостью. Габаритные размеры, металлоемкость и производительность охладителей во многом зависит от способности его стенок проводить тепло от молока к охлаждающей жидкости. Молоко, соприкасаясь со стенками пластин охладителя, охлаждается от температуры до, а вода нагревается сдо.

Графически данный процесс теплообмена в виде двух кривых показан на рисунке 12.10.

Рисунок 12.10 – Температурные графики противоточного (а) и параллельноточного (б) охладителей молока

Интенсивность передачи тепла через плоскую стенку охладителя характеризует общий коэффициент теплопередачи К. Этот коэффициент показывает, сколько теплоты проходит от молока к охлаждающей жидкости через один квадратный метр поверхности секции охладителя за 1 с. (за 1 ч.) при разности температур теплоносителя в 1°С.

Численное значение К определяется по формуле [1]:

, (12.4)

где α₁ – коэффициент теплопередачи от молока к стенке;

λ – коэффициент теплопроводности стенки;

δ – толщина стенки;

α₂ – коэффициент теплопередачи от стенки к охлаждающей жидкости.

Общий коэффициент может также определяться экспериментально. В системе СИ коэффициент К имеет размерность . При работе пластинчатых охладителей в результате процесса теплообмена происходит уменьшение энтальпии горячего теплоносителя (молока) и повышение холодного теплоносителя (воды, рассола).

В этом случае уравнение теплового баланса имеет вид:

, (12.5)

где Q – количество теплоты, переданные от молока к охлаждающей жидкости за 1 с, Вт;

М – количество молока, прошедшее через охладитель за 1 с, кг/с;

C_М – теплоемкость молока, кДж/(кг ⁰С);

C_В – теплоемкость воды, кДж/(кг ⁰С);

t_МН и t_МК – температура молока на входе в охладитель и выходе из охладителя, ⁰С;

В – количество охлаждающей жидкости, прошедшей через охладитель за 1 с, кг/с;

t_ВН и t_ВК – температура воды на входе в охладитель и выходе из охладителя, ⁰С;

Q_ПОТ – потери теплоты в окружающую среду за 1 с, Вт.

Для расчетов можно принять C_М = 3938 Дж/(кг ⁰С); C_В = 4190 Дж/(кг ⁰С). Процесс передачи тепла от молока к охлаждающей жидкости через плоскую стенку охладителя может быть выражен уравнением:

, (12.6)

где К – общий коэффициент теплопередачи, Вт/();

F – площадь поверхности охладителя, м²;

Δt_СР – средняя логарифмическая разность температур.

Средняя логарифмическая разность температур определяется по уравнению Грасгофа:

, (12.7)

где и– разность температур молока и охлаждающей жидкости на входе в секцию и на выходе из секции.

Нагрузку потока молока на 1 м² поверхности охладителя () определяют по формуле:

. (12.8)

Экспериментальное определение коэффициента К и коэффициента кратности расхода охлаждающей жидкости проводится на лабораторной установке (рисунок 12.11). На входе в охладительную секцию и на выходе из нее вмонтированы приборы ИТ-5 для регистрации температуры молока и воды.

1 – проточный электронагреватель; 2 – пластинчатый теплообменник; 3 – измеритель температуры ИТ-5; 4 – мерный бак для молока; 5 – мерный бак для воды

Рисунок 12.11 – Схема лабораторной установки для изучения процесса теплообмена охладителя молока