- •110303.65 «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»
- •Посещение занятий – 44 балла:
- •Раздел 1. Технологическое оборудование для транспортировки, приёмки и хранения молока
- •Раздел 2. Оборудование для первичной обработки молока
- •Раздел 3. Оборудование для производства молочных продуктов
- •Пример выполнения задания
- •Расчет пластинчатого теплообменника
- •Лекция 9. Оборудование для производства сгущенных молочных продуктов
- •Лекция 10. Оборудование для производства сухих молочных продуктов
- •Практическая работа № 1. Расчет оборудования для транспортирования, приемки и хранения молока
- •Практическая работа № 2. Расчет автоклавов.
- •Технологический расчет
- •Тепловой расчет
- •Практическая работа № 3. Расчёт сепараторов и центрифуг.
- •Практическая работа № 4. Расчёт оборудования для гомогенизации молока
- •Практическая работа № 5.
- •Практическая работа № 6. Расчёт оборудования для производства сливочного масла.
- •Производительность маслообразователя:
- •Маслоизготовитель бочечный:
- •Маслоизготовитель непрерывного действия (по текстуратору)
- •Практическая работа № 7. Расчёт оборудования для производства натуральных сыров.
- •Практическая работа № 8. Расчёт оборудования для производства творога.
- •Практическая работа № 9. Расчёт оборудования для производства сгущенных молочных продуктов.
- •Практическая работа № 10. Расчёт оборудования для производства сухих молочных продуктов.
- •Практическая работа № 11. Расчёт оборудования для производства мороженого.
- •Шаронова Татьяна Вячеславовна
Маслоизготовитель бочечный:
,
где: k – удельная мощность, Вт/[л·м(об/мин)] (можно принимать при изменении общей вместимости бочки соответственно в интервале 100-1000л); V – общая вместимость бочки, л; D – диаметр бочки, м; n – частота вращения бочки при сбивании, мин-1; - КПД передачи.
Расчёт маслоизготовителя непрерывного действия (по сбивальному цилиндру)
Производительность:
где: Vц – объем сливок находящихся в сбивальном цилиндре маслоизготовителя, м3; ρсл – плотность сливок, кг/м3, ρсл = 980 кг/м3; τ – время нахождения сливок в цилиндре, в течение которого образуется масляное зерно, с, τ = 2,5 с.
Объем сливок находящихся в сбивальном цилиндре маслоизготовителя:
где: Dц – диаметр сбивального цилиндра, м, Dц = 0,25 м; dб – диаметр окружности описываемой билами сбивателя, м, dб = 0,246 м; Lц – длина цилиндра, м, Lц = 0,745 м.
Маслоизготовитель непрерывного действия (по текстуратору)
Производительность:
где: k – коэффициент, учитывающий проскальзывание и перемешивание масла шнеками, а также их перекрытие, k = 0,1; z – число шнеков текстуратора, z = 2; d – диаметр шнека, м, d = 0,16 м; ψ – коэффициент наполнения шнека, ψ = 0,9…1,0; S – шаг витка шнека, м, S = 0,085 м; ω – скорость вращения шнека, с-1, n = 0,33…1 с-1; ρм – плотность масла, кг/м3, ρсл = 930 кг/м3.
Мощность:
где: N1 – мощность, потребляемая мешалкой сбивателя, кВт; N2 – мощность, потребная шнеком текстуратора, кВт; ηа – коэффициент запаса мощности двигателя, ηа = 1,1…1,25; η1 - КПД передачи от двигателя к мешалке, η1 = 0,95; η2 - КПД передачи от двигателя к шнеку текстуратора, η2 = 0,7…0,85.
Мощность, потребляемая мешалкой сбивателя:
где: dв – внутренний диаметр цилиндра сбивателя, м; L – длина цилиндра сбивателя, м; ρс – плотность сливок, кг/м3, = 980 кг/м3; v1 – окружная скорость вращения лопастей сбивателя, м/с.
Мощность, потребляемая шнеком текстуратора:
где: v2 – скорость продавливания продукта через отверстия перфорированной вставки, м/с; d0 – диаметр отверстий вставки, м; n0 – количество отверстий в перфорированных вставках; ΔР – потери давления, кПа, ΔР = 150…200 кПа.
Практическая работа № 7. Расчёт оборудования для производства натуральных сыров.
Производительность сыродельной ванны или сыроизготовителя определяют по формуле
,
где G - производительность, м3/с; V - геометрическая емкость сыродельной ванны или сыроизготовителя, м3; - коэффициент заполнения; - продолжительность технологического цикла, с [для мелких сыров = (7,5-9)103 с для крупных = (9—12)103с].
Продолжительность технологического цикла
,
где -продолжительность технологического цикла, с; — продолжительность соответственно наполнения, нагревания свертывания молока, разгрузки (частичное удаление сыворотки), вымешивания и образования сгустка, полной разгрузки и вынужденного простоя оборудования, с.
Продолжительность нагревания молока в сыродельной ванне
,
где т — масса молока, залитого в сыродельную ванну для сквашивания, кг; с — средняя удельная теплоемкость молока или смеси, Дж/(кг·град) [с = 3890 Дж/(кг-град)]; - конечная и начальная температура молока, °С; k — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2град) [k = 290—410 Вт/(м2град)]; F— площадь теплообмена, м2; — среднеарифметическая разность температуры теплоносителя и молока, °С.
Общий расход пара для нагревания молока в сыродельных ваннах и сыроизготовителях
,
где D - расход пара, кг; - теплосодержание соответственно пара и конденсата, Дж/кг; - коэффициент, учитывающий степень использования теплоты ( =0,8…0,85)
Мощность на валу мешалок для сыродельных ванн и сыроизготовителей можно рассчитывать по эмпирическим формулам Н. И. Селиванова. Для мешалок, у которых рабочие органы имеют вид сплошной вертикальной лопасти и совершают движения только вокруг своей оси, мощность
,
где - рабочая мощность на валу мешалки, кВт; 0,052 - эмпирический коэффициент (по Н. И. Селиванову); z - число мешалок (обычно две); -плотность продукта, кт/м3; h — высота погружения мешалки в продукт, м ; n – частота вращения мешалки вокруг оси вращения, с-1; R, r - соответственно наружный и внутренний радиусы траектории, описываемой краями мешалки, м.
Мощность мешалок, у которых рабочие органы выполнены в виде рам или решеток (ножи, лиры и т. п.) толщиной 6, определяют по формуле
,
где 0,098 — эмпирический коэффициент (по Н. И. Селиванову); — сумма толщин режущих элементов, м;
,
где — толщина плоских ножей или струн, натянутых на раму мешалки, м ( = = 0,002 — 0,0005 м); — число ножей или струн; — ширина боковых планок рамы, на которой крепятся ножи или струны, м ( = 0,01—0,003 м); z2 — число планок рамы.
Мощность мешалки с прямолинейным движением вдоль ванны без вращения вокруг оси
,
где f — проекция лопасти (лопастей) мешалки на плоскость, перпендикулярную к направлению движения; max — максимально допустимая скорость движения мешалки в молоке ( max = 0,1—0,3 м/с).
Мощность для разрезания сгустка и перемещения каретки с мешалкой вдоль ванны
,
где max — максимально допустимая скорость перемещения каретки от 0,065 до 0,25 м/с; Р — сила, требуемая для разрезания сгустка, г/см; — коэффициент трения скольжения; mк —масса каретки, кг; — механический к.п.д. привода ( = 0,6-0,7).
Электродвигатель для мешалки сыродельной ванны подбирают по рабочей мощности Nэд с учетом коэффициента запаса мощности, который учитывает сопротивление среды лопастям мешалки. Мощность электродвигателя рассчитывают по формуле
,
где Nэд — мощность электродвигателя, кВт; а — коэффициент запаса мощности ( а - 1,2—2); - к.п.д. электродвигателя ( = 0,85—0,95); — к.п.д. передачи.
Учитывая значительные затраты мощности на движение каретки мешалки и сложность приводного механизма, для сыродельных ванн = 0,6—0,8; для сыроизготовителей = 0,8—0,85.
Частота вращения мешалки
,
где n —частота вращения мешалки, с-1; w — окружная скорость, м/с (для начальной стадии разрезания сгустка w = 0,3—0,4 м/с, при вымешивании зерна w = = 0,5—1 м/с); d —диаметр окружности, описываемой наружным краем мешалки, м.
Определение производительности и силы давления пневматического пресса для прессования сырной массы.
Производительность пресса Gп (в кг/смену) рассчитывают по формуле
,
где М – масса прессуемых сыров, кг; τсм, τц – продолжительность смены и цикла.
Сила давления на сыр Р (в Н) в пружинно-винтовом прессе:
,
где Q – окружное усилие, приложенное к рукоятке нажимного механизма, Н; R – длина плеча, м; d –диаметр винта, м; α – угол подъёма резьбы винта, град.
В пневматических и гидравлических прессах сила давления определяется по формуле
,
где р – давление воздуха или жидкости в пневмоцилиндре (гидроцилиндре), Па; d – диаметр пневмоцилиндра (гидроцилиндра), м.
При производстве плавленых сыров применяют сырорезательные машины, волчки, вальцовки, аппараты для плавления сырной массы.
Производительность сырорезательной машины:
,
где G —производительность, кг/ч; d —диаметр резательного диска, м; z —число ножей на диске; — толщина стружки сыра, м ( = 0,01—0,02 м); — плотность сыра, кг/м3; n — частота вращения диска, n = 100—150 мин-'; — КПД машины ( = 0,5-0,6).
Производительность волчка
,
где — коэффициент использования шнека ( = 0,25—0,35); D — диаметр шнека, м; d—диаметр вала шнека, м; n —число оборотов шнека, мин-1; s — средний шаг шнека, м; — коэффициент, учитывающий проскальзывание сырья (для жирного кускового сыра = 0,5, для мягких мажущихся продуктов = 0,25); — плотность продукта, кг/м3.
Производительность вальцовки
,
где d—диаметр вальцов, м; — коэффициент загрузки (для жирных сыров = 0,7, для творога и брынзы = 0,8, для обезжиренного сыра = 0,5); l —рабочая длина вальцов, м; 3 —зазор между вальцами, м; n — частота вращения вальца, мин-1; — плотность продукта, кг/м3.
Производительность аппарата для плавления сырной массы можно определить по формуле:
,
где G - производительность, м3/с; V - геометрическая емкость сыродельной ванны или сыроизготовителя, м3; - коэффициент заполнения; - продолжительность технологического цикла, с [для мелких сыров = (7,5-9)103 с для крупных = (9—12)103с].
Продолжительность плавления:
,
где — продолжительность плавления сырной массы, с; Q — количество теплоты, необходимой для плавления, Дж; F— поверхность теплопередачи аппарата для плавления сырной массы, м2.