Животноводство 600 голов

S= См(t3 - t1 - Δ tрек )/(Крек Δ tрек), м ,

где - производительность линии обработки молока, кг/с;

См – теплоёмкость молока, Дж/кг˚С;

Крек – коэффициент теплопередачи при рекуперации, Вт/ м ˚С

S=0,833 3900(90 - 37 – 10,6)/(2400 10,6)

S=5,4 м

Из  секции рекуперации молоко подается на очистку, после очистки молоко переходит в  пастеризатор. Для  пастеризации молока применяют горячий пар.

 

    Расход пара определяется по формуле:

П=Мп*Сп(Тп-Тн)/(i_n-λ)*η=0.83*3.923(90-37)/(4.229-4.220)*0.9=21.3кг/сек

Охлаждение  молока производится последовательно  в секциях водопроводной и  ледяной воды.

Начальная температура водопроводной воды принимается tвв=8…12˚С

В современных  пластинчатых охладителях при кратности  расхода воды nвв=3…3 разность между конечной и начальной температурой воды не превышает Δ tвв=3˚С. Тогда температура молока на выходе из охладителя:

t5= t вв+ Δ tвв  

t5=12+3

t5=15˚С

Температура отепленной воды выходящей из охладителя, определяется по формуле:

t вв = t вв + (См/ (Свв nвв) ( t4 – t5),

где См, Свв – теплоемкости молока и отепленной водопроводной воды при средних температурах этих жидкостей, Дж/кг˚С

t вв = 12 + (3900/ (3 4210) ( 47,6 – 15)

t вв=22 ˚С

tср. м= t4 + t5/2

tср. м= 47,6 + 15/2

tср. м= 31,3˚С

tср. вв= t вв + t вв /2

tср. вв= 22+ 12 /2

tср. вв=17˚С

Средний температурный напор для секции охлаждения водопроводной водой:

Δ tср вв= (t4 - t вв )- (t5– t вв) /2,3lg (t4 - t вв)/( t5– t вв)

Δ tср вв = 47,6- 22- 15– 12 /2,3lg (47,6- 22)/( 15– 12)

Δ tср вв =10,6˚С

Площадь рабочей поверхности охладителя определяется по формуле:

Sохл вв= nвв Свв/ (Свв nвв- См) (Свв nвв- См)  (Свв nвв- См)  См/ (Кохл.вв) 2,3lg(Свв nвв- См) (t4 - tвв)+ См Δ t вв/( nвв Свв Δ t вв), м

где Свв, См – теплоемкость водопроводной воды и молока соответственно, Дж/кг˚С;

Кохл.вв- коэффициент теплопередачи для  охладителя, Вт/ м ˚С;

Окончательное охлаждение молока до температуры t6=2…6˚С проводят в секции охлаждения ледяной водой. Начальная температура ледяной воды t лв=0…2˚С,

конечная - t лв=4˚С.

Sпаст=5,56 м

Средние температуры жидкостей определяются по следующим формулам:

tср. лв= (t лв +t лв)/2

tср. лв=(2+4)/2

tср. лв=3˚С

tср. м=( t5 +t6)/2

tср. м=(15+5)/2

tср. м=10˚С

Этим  температурам соответствуют средние  теплоемкости Свв, См.

Кратность расхода ледяной воды nлв=2…3.

t лв = t лв – (См/ (Слв nлв) ( t5 – t6),

t гв =4 – (3894/ 4225 2) ( 15 – 5)

t гв=8,6˚С

Средний температурный напор секции охлаждения ледяной водой:

Δ tср лв= (t5 - t лв )- (t6– t вв) /2,3lg (t5 - t лв)/( t6– t лв)

Δ tср лв = (15-4)- (5-2) /2,3lg (15-4)/ (5-2)

Δ tср лв =6,2˚С

 

 

Рабочая площадь поверхности секции охлаждения ледяной водой рассчитывается по следующей формуле:

Sохл лв= nлв Слв/ (Слв nлв- См) (Слв nлв- См)

  (Слв nлв- См)  См /(Кохл.лв) 2,3lg(Слв nлв- См) (t4 - tлв)+

+ См Δ t лв/( nлв Слв Δ t лв), м

Sохл лв=6,9 м

При установленном режиме работы установки  должно соблюдаться следующее состояние теплового баланса:

Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6,

где Q1 - теплота, внесенная в аппарат входящим молоком;

          Q1 = См t1

          Q1 =0,833 3900 37

          Q1=120201,9 Вт

Q2 – теплота циркулирующая в аппарате  вследствие рекуперации;

          Q2 = См ( t2- t1)

          Q2 =0,833 3900 (79,4 -37)

          Q2 =137744,88 Вт

Q3 – теплота, внесенная паром;

          Q3 = См ( t3- t2)

          Q2 =0,833 3900 (90 -79,4)

          Q3 =34436,22 Вт

Q4 – теплота унесенная водопроводной водой;

          Q4 = См ( t4- t5)

          Q4 =0,833 3900 (47,6 -15)

          Q4 =105907,62 Вт

Q5 – теплота, унесенная ледяной водой

Q5 = См ( t5- t6)

          Q5 =0,833 3900 (15 -5)

          Q5 =32487 Вт

          Q6 – теплота, унесенная охлажденным молоком;

          Q6 = См t6

Q6 =0,833 3900 5

Q6 =16243,5 Вт

Рабочую холодопроизводительность водоохлождающих установок определяется как сумма расхода холода на охлаждение молока и потерь холода.

Если  потери холода принять равными 10%, то получаем:

Qрх =Q5+ΔQ = 1,1Q5

Qрх =1,1 32487

Qрх =35735,7 Вт

Значению Qрх =35735,7 Вт соответствует холодильная машина МКТ-20-0 с производительностью 37,3 кВт.

5. Конструкторская  разработка:

Пастеризаторы молока классифицируются по нескольким показателям: по способу тепловой обработки — термические и холодные;

по  источнику энергии — паровые, электрические с омическим или индукционным нагревом,  инфракрасной радиацией,   ультрафиолетового   облучения,! Высокочастотной вибрационной обработки и др.; 

по  характеру выполнения процесса — непрерывного и периодического действия;

по  виду теплоносителя — обогреваемые водой или паром; |

по  конструктивным особенностям — пластинчатые, трубчатые, центробежные с

вытеснительным  барабан, емкостные с рубашкой и  мешалкой и др.;   

  по числу секций — одно-, двух-, многосекционные или комбинированные;

по  направлению движение жидкости и  теплоносителя-

_{прямоточные и противоточные,} 

Длительная пастеризация оказывает  наибольшее воздействие на физико-химические свойства молока и в то же время обеспечивает надежный прогрев всей массы молока и уничтожение всех видов микроорганизмов, за исключением  термостойких бактерий. Длительная пастеризация молока осуществляется в ванных длительной  пастеризации (ВДП-ЗОО^ВДП-600 и ВДП-1000).

Мгновенная, или моментальная, пастеризация осуществляется в аппаратах барабанного типа с двусторонним обогревом молока с помощью пара. Паровые пасте 
ризаторы с вытеснительным барабаном отличаются простотой конструкции, низкой стоимостью и компактностью.Наличие лопастей на верхней части барабана исключаетнеобходимость в молочном насосе. |

Из пастеризаторов барабанного  типа в сельскохозяйственном производстве находят применение пастеризаторы ОПД-1М и П-12, которые имеют следующие технические показатели.

Поверхность нагрева—1,2 м²; производительность при нагреве молока 5...85°С—1800 л/ч, при нагреве40...85 °С — 2500 л/ч. Рабочее давление пара — 127,4 кПа 
(1,3 атм). Расход пара при нагреве молока 5...85°С —320 кг/ч. Частота вращения барабана — 366 мин^-*¹(6,1 с¹), мощность привода—1,7 кВт, масса — 200 кг, 
размеры — 1150X 860 X1050 мм. |ь

Пастеризатор ОПД-1М (рис. 11.7) состоит  из станины, вытеснительного барабана, ванны, паровой рубашки с наружной теплоизоляцией, приемной воронки, арматуры и привода. На основании станины закреплены бара-jf и электродвигатель мощностью 1,7 кВт. Передача вращения от двигателя к барабану осуществляется при помощи шкивов и клиновидных ремней.

Пастеризатор работает следующим  образом. По трубе  молоко попадает в воронку , откуда оно поступает в пространство между ванной и вытеснительным барабаном где равномерно нагревается о горячие стенки до необходимой температуры. Пространство между ванной и вытеснительным барабаном регулируют   при помощи установки соответствующей длины втулки на вертикальном валу. На вытеснительном барабане напаяны спиральные направляющие полоски, которые способствуют интенсификации теплообмена, так как увеличивают относительную скорость молока и направляют его вверх. Молоко, поднятое вверх, захватывается лопатками вытеснительного барабана и прогоняется через выходной патрубок и трехходовой кран в выводную трубу! При этом создается напор, позволяющий подавать молоко из пастеризатора на высоту до 4 м. В паровую  рубашку и вытеснительный барабан по патрубкам   подается пар под давлением 140 кПа (1,4 кгс/см²), нагревающий стенки ванны и вытеснительного барабана. Конденсат, собирающийся во внутренней части барабана, при его вращении поднимается вверх, попадает в конденсатосборник и отводится по трубе . Из рубашки снизу барабана конденсат отводится по нижнему патрубку.  

Пластинчатые  пастеризационно-охладительные  аппараты — наиболее совершенные аппараты для пастеризации. 
Они высокопроизводительны, компактны, экономичны вследствие высокого коэффициента регенерации и меньшего удельного расхода пара.

 

 

 

Рисунок-1. Пастеризационно-охладительная  установка ОПФ-1

 

 

 

 

Для разрабатываемой технологической линии первичной обработке молока по производительности подходит  пастеризатор с вытеснительным барабаном ОПД-1.

 

 

 

Расчет  пастеризаторов  с вытеснительным барабаном. 
Пастеризаторы с вытеснительными барабанами  рассчитываютв  следующей  последовательности.

Определяют  пастеризационный эффект из условия, что  поверхность нагрева пастеризатора  соответствует производительности:

kF∆t_ср=GC_m(t₂-t₁)

где   F — поверхность нагрева, м²; |

∆t_ср -средняя логарифмическая разность температур, °С; G

G-производительность пастеризатора, кг/ч;

 С _ы — теплоемкость молока, Дж/кг-град; 1

t_1-начальная температура молока,

t_2-конечная температура молока,

 

Величина коэффициента теплопередачи К в пастеризаторах с вытеейительным барабаном при нагреве молок-от 5 до 40 °С принимается равной 2200...2300 Вт/м²-град ,при 5...85°         С —2700...2900, а при 46...85 °С — 3400.. 3450 Вт/м²-град.      Продолжительность нахождения продукта в пастеризаторе находят из выражения:     

 

 

                  T=ΐ₁+ ΐ₂=3600/G(V₁+V₂)=3600/G(V₁+π(R²-r²)H_р

 

  где: ΐ₁ -продолжительность нагревания молока в зазор между резервуаром и вытеснителем, с;  

        ΐ_2- продолжительность нахождения продукта в расширенной части пастеризатора, с;        

               V_x — объем молока, находящегося в зазоре, м³;

               V_% — объем жидкости,   находящейся в расширеннойчасти пастеризатора, м³;

              G — производительность пастеризатора, кг/ч;

 

р — плотность молока, кг/м³;

 H_р — высота  расширенной части, м; 
R — наибольший радиус лопастей вытеснителя в рас 
ширенной части, м;  
г₀ — радиус полости, образующейся под крышкой, м-

Пастеризационный эффект, или условие пастеризации,обеспечивается, если      

ΐ_2факт ≥ ΐ_2рас

Расход  пара на пастеризацию из уравнения  теплового баланса определяют по формуле:

 

                   D=G_m C_m (t₂-t₁)/(i-C_kt_k)η_{т     кг}

где .     i-теплосодержание пара, Дж/кг;

         С_к— теплоемкость конденсата, Дж/кг*град;

 t_H — температура   конденсата, °С (на 4...6° ния

^{температуры пара);} 

G_M — количество пастеризуемого молока, кг;

С_м — теплоемкость  молока, Дж/кг «град;

 η= 8...0,95 - тепловой  коэффициент полезного деист^{вия аппарата;!}

 t₂-t₁ — начальная и конечная температура молока  
Определяют величину требуемой мощности на  привод пастеризатора по формуле:

N=2.45*10 ^-5ρV ³F/η_м, кВт ,

где F — поверхность пастеризатора (вытеснителя), м⁸; 
V — средняя окружная   скорость   вытеснителя,, м/с 
р_и  — механический коэффициент полезного действие 
р — плотность молока, кг/м⁸.

 

 

 

 

 

 

Заключение:

Значительная  степень механизации и усовершенствования процессов технологической линии  переработке молока может в значительной степени повлиять на себестоимость получаемого молока, и производство молока может стать достаточно выгодным.

На  величину прибыли предприятия могут  повлиять внешние и внутренние факторы. К внешним факторам относятся  спрос на продукцию, цены конкурентов и налоговая политика государства; внутренние – объем выпускаемой продукции и оборудование.

Основные  параметры, влияющие на прибыль предприятия – цены на электроэнергию и расходные материалы. Для того, чтобы снизить цены на электроэнергию необходимо применять более современное и ресурсосберегающие оборудование. Профессиональное использование оборудования во многом способствует снижению потерь в производстве и выработке качественной продукции.