8. Оборудование для производства творога

Продолжительность нагревания молока, расход пара, продолжительность наполнения и опорожнения творожных ванн определяются по формулам (9,5)÷(9,8).

Внутренние размеры ванны для сквашивания молока с учетом 10%-го запаса определяют по формуле

, (10.1)

где V - полный объем ванны, м³ ;

R - радиус ванны, м;

L - длина ванны, м;

С другой стороны полный объем ванны

, (10.2)

-34-

Окружная скорость диска ( в м/с )

(14.18 )

где ω - угловая скорость диска, рад/с.

(14.19)

где n - скорость вращения диска, об/мин.

Мощность плунжерного насоса для подачи продукта в распыливающую форсунку ( в Вт ) определяют по формуле

(14.20)

где G₁ - в кг/с;

P - давление продукта в форсунке,Па;

ρ - плотность продукта, кг/м³;

η_м - механический КПД (η_м = 0,60 ÷ 0,85 ).

Калориферы для сушильных установок подбирают по тепловой нагрузке, руководствуясь справочниками. При подборе определяют требуемую поверхность нагрева калорифера по формуле

(14.21)

где Q - потребное количество тепла для нагрева воздуха, Вт;

K - коэффициент теплопередачи, Вт / ( м² · К );

t_n – температура пара, ⁰С;

t₁ и t₂ - начальная и конечная температуры воздуха, ^оС.

Приняв для первого приближения определенное среднее значение массовой скорости воздуха в живом сечении калорифера υ·ρ [ кг / ( с · м² )], по таблице 14. 1 находят коэффициент теплопередачи К.

Затем по (14.21) находят требуемую поверхность нагрева и по справочным таблицам подбирают калорифер. После этого проверяют принятое значение массовой скорости.

(14.22)

где L - расход воздуха, м³/с;

ρ - плотность воздуха, кг/м³;

f - живое сечение калорифера для прохода воздуха, м².

Если полученное значение массовой скорости значительно отличается от ранее принятого, то задаются новым значением массовой скорости и расчет повторяют.

-47-

где L - расход воздуха, м³/с;

υ - скорость воздуха в сушильной башне, м/с [ для молока υ = ( 0,18 ÷0,25) м/с] .

Скорость воздуха ( в м/с ) ориентировочно можно определить по эмпирической формуле

(14.11)

где W - количество испаренной влаги, кг/ч.

Диаметр башни (в метрах )

(14.12)

Если башня имеет плоское днище, то ее высота

(14.13)

Если сушильная башня снабжена усеченным конусом, то объем конической части ( в м³) определяют по формуле

(14.14)

где R - радиус башни, м;

r - наименьший радиус конуса, м (Н_кон ≈ 0,85 Д) .

Объем цилиндрической части сушильной башни

(14.15)

а ее высота

(14.16)

Мощность (в Вт), необходимую для вращения диска, определяют по формуле

(14.17)

где υ - окружная скорость вращения диска, м/с;

G₁ - производительность сушилки по сгущенному продукту, кг/с;

Д_д - диаметр диска, м.

-46-

где V_p - рабочий объем ванны, м³ .

Принимают отношение =3,0÷3,5 и, зная величину V, из формулы (10.1) находят размеры ванны.

Расстояние поверхности молока от верха борта ванны (в метрах)

(10.3)

где V^' – объем, не заполненный молоком, м³ ;

S - площадь поверхности молока, м².

Общую площадь сита (прессующей ванны) у творогоизготовителей определяют по формуле

, (10.4)

где R_c - радиус прессующей ванны, м;

L_c - длина прессующей ванны, м.

Боковой зазор между ванной для сквашивания и прессующей ванной принимают δ_б = (13÷17) мм, а торцевой – δ_т = (8÷12) мм.

Очевидно, R_c = R - δ_δ и L_c = L - 2 δ_т (10.5)

Общее усилие прессования (в Н) в творогоизготовителе с прессующими ваннами может быть определено по формуле

Р = F_c , (10.6)

где - коэффициент полезной поверхности прессующей ванны;

Р_уд – удельное давление, Па.

Удельное давление на продукт принимается в пределах (8÷10) кПа.

Для определения приблизительной величины коэффициента покажем схематически окончание процесса прессования:

Рис.10.1 Схема окончания процесса прессования.

-35-

Так как около 42÷46% поверхности прессующей ванны практически не участвует в прессовании (заштрихованная часть), то = 0,54÷0,58.

Производительность охладителя творога закрытого типа (в кг/с) определяется по формуле

(10.7)

где n - скорость вращения вытеснительного барабана, с ^–1;

R - внутренний радиус рабочего цилиндра, м ;

r - наружный радиус вытеснительного барабана, м;

s - шаг шнека, м ;

ρ - плотность творога, кг/м³;

ζ - κоэффициент объемного перемещения творога ( для одноцилиндрового охладителя ζ = 0,4; для двухцилиндрового - ζ = 0,3 );

Z - число цилиндров.

Продолжительность нахождения творога в рабочем цилиндре (в секундах)

, ( 10.8 )

где G - количество продукта в цилиндре, кг ;

M - производительность охладителя, кг/с.

Количество холода (в Вт ), необходимого для охлаждения творога, определяется так

( 10.9 )

где M - производительность, кг/с;

С_тв - теплоемкость творога, Дж/ ( кг • К );

t₁ и t₂ - начальная и конечная температуры хладоносителя, ^оС.

При механическом воздействии на творог в процессе его перемещения вдоль цилиндра, выделяется тепло. Расход холода на компенсацию этих тепловыделений трудно определить расчетным путем, поэтому его принимают Q₂ ≈ (0,25÷0,35)·N_дв (N_дв - мощность двигателя).

Общее количество холода, расходуемого в охладителе творога,

Q_об = 1,15 ^. (Q₁ + Q₂), ( 10.10 )

где 1,15 - коэффициент, учитывающий потери холода.

Расход хладоносителя (в кг/с) определяют по формуле

(10.11)

где С_хл - теплоемкость хладоносителя, Дж/(кг·К);

t_1хл. и t₂ хл.- начальная и конечная температуры хладоносителя, ^оС;

Q_об – расход холода, Вт

Поверхность теплопередачи цилиндра ( в м²) рассчитывают по формуле

(10.12)

-36-

Потери тепла в распылительных сушилках составляют 10÷15%, поэтому действительный расход тепла в сушилке составит

(14.6)

Расход пара в калорифере ( в кг/с ) определяют по формуле

(14.7)

где Q - расход теплоты, кВт;

i_n - теплосодержание пара, поступающего в калорифер, кДж/кг;

c_к - теплоемкость конденсата, кДж/(кг·К); теплоемкость можно принимать равной 4,187 кДж/(кг·К);

t_к - температура конденсата , ⁰ С [ принимается на (10 ÷ 15) ⁰С ниже температуры пара];

η -κоэффициент, учитывающий потери тепла в калорифере (η = 0,90 ÷ 0,97 ) .

Удельный расход пара ( в кг/кг исп. влаги )

(14.8)

Основная характеристика распылительных сушильных установок – количество влаги, испаряемой в 1 м³ сушильной камеры за 1 час, т.е. напряжение объема сушилки по влаге А.

Упрощенный расчет сушильной камеры распылительной сушилки выполняют на основании экспериментально полученных значений напряжения объема сушилки по влаге А, которое зависит от свойств высушиваемого материала и условий сушки и колеблется в пределах (2 ÷ 25 ) кг/(м³ •ч).

В зависимости от начальной температуры сушильного агента t значения А рекомендуется принимать в следующих пределах: А = (4÷8) кг/(м³ •ч). Бόльшие значения соответствуют бόльшим температурам.

Приняв величину А, определяют объем сушильной камеры (в м³)

, (14.9)

где W - количество испаренной влаги, кг/ч;

A - напряжение объема сушилки по влаге, кг/(м³ •ч).

Необходимый диаметр сушильной башни определяют, исходя из расхода воздуха L.

Сечение сушильной камеры ( в м² )

(14.10)

-45-

где d ₁ и d ₃- начальное и конечное влагосодержание воздуха, г/кг.

Теоретический расход тепла в сушильной установке ( в Вт)

(14.5)

где I₁ - теплосодержание воздуха до входа в калорифер, Дж/кг;

I₃ - теплосодержание воздуха после нагрева в калорифере, Дж/кг.

Для определения влагосодержания и теплосодержания воздуха d и I строят процесс сушки на I , d - диаграмме для влажного воздуха.

Рис. 14.1 Процесс сушки на I, d - диаграмме.

На диаграмме (рисунок 14.1) точка 1 находится на пересечении изотермы, соответствующей температуре воздуха в цеху (t₁) с кривой, соответствующей относительной влажности этого воздуха ( φ₁ ).

Из цеха воздух поступает в калорифер. Процесс нагревания воздуха на I,d-диаграмме изображается вертикальной (d =const) прямой. Точка 2 находится на пересечении вертикали, проведенной из точки 1, с изотермой, соответствующей температуре воздуха, поступающего в сушильную башню ( t₂ ).

После нагрева в калорифере воздух подается в сушильную башню. Теоретический процесс сушки (без учета потерь тепла ) на диаграмме изображается линией 2- 3 . Линия 2 – 3 проходит параллельно линиям постоянного теплосодержания (I = const ). Точка 3 находится на пересечении линии сушки, проведенной из точки 2 , с изотермой, соответствующей температуре воздуха на выходе из сушильной башни (t₃) .

-44-

где Q_об – в Вт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт / ( м² • К );

∆ t_ср - среднелогарифмическая разность температур, ^оС.

Коэффициент теплопередачи принимают в пределах К= 340÷400Вт/(м²•К), а для определения ∆ t_ср строят температурный график, который в данном случае выглядит так:

Рис. 10.2 График изменения температур

Средний температурный напор:

В данном случае хладоносителем является рассол (раствор Са Сl₂) c начальной температурой t_1хл = - 10 ^оС.

-37-