Электрификация цеха по переработки молока в ЗАО «Шушенский молочно-консервный комбинат »

 

1.4.Анализ электрохозяйства  Шушенского МКК.

 

Шушенский молочно-консервный комбинат запитан от линии ОАО  КрасЭнерго. Одно основное питание КЛ-10кВ (Ф-31-24) и резервные КЛ-10 кв. (Ф-31-15), КЛ-10кВ (Ф-31-9). Прием напряжения производится на пяти трансформаторах -10-04 мощностью 630кВА, каждый расположенных: ТР №1,2 в отдельно стоящей подстанции, питающей консервный цех, масло цех, сыр цех и вспомогательные производства (компрессорные, электро цех, механический цех и т.д.). ТР №3 расположенный в РП №1 питает: завод цельного молока (ЗЦМ), административный корпус, столовую. ТР №4,5 расположенные в ТП котельной питает: котельную, авто гараж. Электропотребление комбината за 2002г. составило 5210 тыс. кВт для сравнения электропотребление за 2001г. 5065 тыс. кВт, то есть увеличение электропотребления объясняется вводом в эксплуатацию новых мощностей, в основном его модернизации и  реконструкции (замена компрессоров, укрупнение аппаратов по переработке молока и т.д.).

 

1.5. Обоснование дипломного  проекта. 

 

Из анализа хозяйственной  деятельности предприятия видно, что    количество вырабатываемых молочных продуктов  из года в год изменяется.

 На ШМКК вырабатывается  следующие виды продукции:

1)цельномолочные: молоко  различной жирности, кефир, ряженка,  и т.д.

2)молоко сухое

3)сыр

4 масло (различной  жирности)

5)сухая молочная сыворотка

 Сушка молока означает, что вода извлекается из жидкого продукта, так что продукт переходит в твердую форму. Содержание воды в сухом молоке от 2-5  и при таком низком содержании влаги развитие микроорганизмов не происходит. Увеличивается срок хранения молока, благодаря этому снижается стоимость транспортировки и продуктов.

Промышленные методы основаны на нагревании продукта, вода испаряется и удаляется как пар, остаток представляет сухой продукт  сухое молоко. На комбинате используется распылительный способ сушки, т. е молоко предварительно концентрируется выпариванием и затем высушивается в распылительной башни.

На первой стадии сушки  избыток воды испаряется в свободной  форме между частицами. На конечной стадии испаряется вода, расположенная  в порах и капиллярах твердых  частиц.

Первая стадия проводится относительно быстро, в то время как последняя стадия требует больших затрат времени и энергии. На качество продукта в значительной мере влияет нагрев, в частности, если сушка происходит так, что частицы молока находятся в контакте с горячими поверхностями теплообменник (роликовая сушка), в этом случае в порошке содержание подгоревших частиц, которые ухудшают его качество.

Сухое обезжиренное молоко (СОМ) является наиболее распространенным типом молока. В зависимости от области применения изменяется требование к сухому молоку, если сухое молоко должно смешиваться с целью для последующего потребления, оно должно быть хорошо растворимо и иметь питательные ценности. Для этого требуется мягкая сушка (продукция в башне). Для обезжиренного молока применяется интенсивная сушка продукта, интенсивная термическая обработка.

При производстве сухого молока очистка молока осуществляется одновременно с сепарированием или  одновременно с нормализацией молока в потоке. Тепловая обработка молока достаточно интенсивна.

 

2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

 

В настоящее время  в народном хозяйстве для переработки  цельных и вторичных молочных ресурсов применяются несколько  принципиально отличных друг от друга  типов сушильных установок. Анализ существующего сушильного оборудования приведен ниже.

 

2.1 Распылительные сушилки.

 

Одним из традиционных способов конвективной сушки цельного молока, СОМ, ЗЦМ и многих других продуктов  молочной промышленности является распылительная сушилка. В подавляющем большинстве  в промышленности используются распылительные сушилки с дисковым распылением сгущенного молока. При распылительном способе сушки, продолжительность сушки и   пребывание материала в сушильной камере составляет 5-30 секунд в зависимости от способа удаления высушенного продукта из башни. В качестве сушильного агента в распылительных установках используется воздух с температурой 140-180.С, что зависит от паровых котлов установленных в котельных станциях предприятий.

Распылительная сушка  проходит два этапа на первом этапе  предварительная обработка молока, сгущается до уровня содержания твердых веществ 45-55 %. На втором этапе концентрат подаются в сушильную башню для окончательной сушки.

Процесс проходит в 3 стадии:

- распыление концентрата на очень мелкие капли.

- Попадание распылительного концентрата в поток теплого воздуха, в котором быстро выпаривается влага.

- Отделение частиц сухого молока от высушивающего воздуха.

Выпаривание является необходимо производственной стадией для получения  высококачественного молока. Сухой  продукт выработан без предварительного концентрирования имеет очень маленькие частицы, вследствие чего характеризуется низкой стачиваемостью и коротким сроком хранения и к тому же не экономичен.

Сушка может быть одно-, двух-, трех -,   ступенчатой. На заводе используется одноступенчатая сушка.

Сушилка "ВРА-4"-это  усовершенствованный вариант распылительной установки " РС-1000 ". В отличие  от " РС-1000 " сушилка "ВРА-4"дополнительно  оснащена виброконвективным аппаратом  для досушки и охлаждения продукта. Кроме того, в ней применен мокрый скруббер для полной очистки  воздуха от частиц сухого молока, но применение такого вида очистки повышает гидравлическое сопротивление (до 4000 Па) на преодоление  которого затрачивается дополнительная мощность. Применение виброконвективного аппарата позволило исключить  пневмотрассу с большим расходом воздуха. Применение такого аппарата  явилось переходом к двух стадийной сушке. Под "двух стадийной" сушкой подразумевается удаление влаги из    сгущенного молока в двух сушилках различного типа. Впервые вибро    конвективные сушилки в молочной промышленности были применены в    комплекте с распылительной сушилкой " Hиpо-Атомайзеp-2000 " в    начале 70-х годов. Среди распылительных сушилок установка " Hиpо-Атомайзеp-2000" является наиболее совершенной как по конструктивному исполнению,  так и по эксплуатационным показателям.

В настоящее время  на предприятиях молочной промышленности    широко используются распылительные сушилки  таких типов как: " ЦТР-500 ",  производства Германии;  ВРА-4 производства Чехословакии. Среди отечественных сушильных установок можно  выделить установку форсуночного типа " ОСВ-1 " производительностью 1000 кг испаренной влаги в час и другие (см. табл.10).

 

2.2.  Принцип работы  распылительной сушки.

 

Одноступенчатая сушка.

 

В графической части показана конструкция установки одноступенчатой сушки. Молочный концентрат подается в камеру сушилки (1) с помощью насоса высокого давления (4), а затем подается в распылитель (5). В смесительной камере распыленные мелки капли смешиваются с горячим воздухом.

Воздух подается в  установку через фильтр с помощью  винтелятора, снабженного нагревателем, где его температура повышается до 150-250 С. Горячий воздух через распределитель попадает в смесительную камеру. В  смесительной камере распыленное молоко смешивается с горячим воздухом, и вода из молока выпаривается. Главным образом сушка протекает в момент торможения высвобожденных из распылителя капель молока с большой скоростью при трении о воздух. Свободная вода испаряется непрерывно. Вода, которая находится в порах и капиллярах твердых частиц, должна сначала диффундировать поверхности, а уж потом испариться. Это происходит, пока частицы молока медленно оседают в сушильной башне. Молоко нагревается только до 70-80. С, поскольку теплоотдача воздуха расходуется на испарение воды.

Удаление воду из капель приводит к значительному уменьшению массы объема и диаметра. При идеальных  условиях сушки вес уменьшится примерно на 50%, объем-до 40%, а диаметр до 75% от размера первоначальной капли.

Сухое молоко в процессе сушки оседает в сушильной камере и выгружается в нижней части башни. Далее транспортируется в секцию упаковки охлажденным воздухом, подаваемым с помощью винтелятора. После охлаждения смесь охлаждающего воздуха и порошка попадает в разгрузочный блок (7), где перед упаковкой порошок отделятся от воздуха.

Некоторые части маленьких легких частиц может смешаться с воздухом, выходящим из сушильной камеры. Этот порошок отделяется с помощью  одного или более циклонов (6,7). Отделенный порошок возвращается в основной поток сухого молока, транспортируемого в секцию упаковки. Очищенный высушивающий воздух удаляется из установки с помощью винтелятора.

Распыление молока.

 

Чем меньше размер молочных капель, тем больше будет их суммарная  площадь тем более эффективной  будет их сушка. Один литр молока имеет площадь поверхности около 0,05 м². если это количество молока распыляется в сушильной башне, каждая из маленьких капель будет иметь площадь поверхности 0,05-0,15 мм². общая площадь молочных капель, полученных из исходного литра молока, составит около 35 м². таким образом, при распылении площадь увеличивается примерно в 700 раз.

Конструкция распылительного оборудования зависит от размеров капель и характеристик  конечного продукта, которые необходимо получить. Этими характеристиками могут быть размер гранул, текстура, растворимость, плотность и смачиваемость. Некоторые сушилки снабжены неподвижными соплами. Установка, используется в низких сушильных башнях и располагается  таким образом, чтобы относительно крупные капли выбрасывались против потока высушивающего воздуха. Неподвижные сопла, которые распыляют молоко в одном направлении с потоком высушивающего воздуха. В этом случае давление подачи молока определяет размер капель. При высоких давлениях (до 30 МПа или 300 бар) сухие частицы будут очень мелкими и образуют плотную массу. При низких давлениях (20-5 МПа или 200-50 бар) размер частиц будет больше, поскольку пылеобразные частицы не будут образовываться.

 

2. 3 Вихревые сушилки  и сушилки кипящего слоя.

 

Попытка использовать сушильные установки взвешенного слоя, для сушки молочных продуктов, дала положительные результаты. Преимуществом,  установок вихревого слоя перед остальными, является применение больших скоростей воздуха, что особенно важно при сушке вязких продуктов.       Аппараты взвешенного слоя,  используемые в молочной промышленности, предназначены для досушки молока после распылительных сушилок.       Недостатком таких аппаратов, при сушке белковых продуктов, является то, что в процессе сушки происходит налипание продукта и тем интенсивнее, чем выше температура теплоносителя. Как правило,  такие аппараты эксплуатируют при температуре воздуха не более 130. С, в связи, с чем их производительность и КПД очень низкие. В настоящее время эксплуатируются аппараты кипящего слоя типа: " ВС-КПИ-150 ", " ВС - КПИ - 300 ", " КС - 50 ". За последние  годы созданы сушильные установки типов: " СГ - 500 "," Я2 - ОПЕ ",    " Я2 - ОПЖ ". Сушилка " СГ - 500 " предназначена для сушки и   гранулирования сгущенного обезжиренного молока. Она отличается  невозможностью получения сухого молока пищевого назначения, отвечающего требованиям действующих стандартов по структуре и растворимости, увеличение начальной температуры теплоносителя, следовательно,  установка имеет низкий КПД и невысокую производительность.

Следующая установка  этой серии, агрегат " Я2-ОHЕ " спроектированный на базе " А1-ФМУ ". Он предназначен для сушки материалов любой вязкости и получения, гранулированных и  порошкообразных продуктов (обезжиренное молоко, ЗЦМ и другие) (см. рис.2). Исходный продукт может быть получен любым способом концентрирования, сгущением, ультрафильтрацией, сквашиванием, а так же без предварительного сгущения. Сухие продукты, получаемые агрегатом "Я2-ОHЕ", отвечают требованиям к техническим и пищевым продуктам высшего сорта. По результатам проверки,  СОМ и ЗЦМ, высушенные в сушилке "Я2-ОHЕ", по растворимости не уступают образцам, полученных при распылительной сушке, а по сыпучести превосходят их. Аппарат может работать  как в паре с вакуум - выпарным аппаратом, так и без него. Вихревая сушилка " Я2 - ОHЕ " отличается от других установок    такого типа тем, что в конструкции воздуховода отсутствуют    дополнительные направляющие решетки, с которыми соприкасается    продукт. Это дало возможность увеличить температуру сушки до 250-300. С    и резко поднять эффективность использования теплоносителя. Кроме того, высокая начальная температура сушилки позволила оснастить    сушилку, теплогенератором  прямого сгорания газа. Для увеличения производительности оборудования разработан  сушильный агрегат " Я2 - ОНЖ ", состоящий из трех сушилок " Я2-ОHЕ "    (трех модулей) установленных параллельно. Производительность  агрегата " Я2 - ОНЖ " составляет 450 кг испаренной влаги в час.

 

 2.4. Основные принципы выбора сушильного оборудования.

 

В большинстве случаев  классификация сушильного оборудования осуществляется по таким признакам.  Как взаимное движение тепло носителя и высушенного материала или  стадийность процесса (одноступенчатая  и двухступенчатая сушка). Применительно к сушке молочно - белкового сырья, необходимо учитывать факторы, влияющие на выбор сушильного оборудования, наиболее характерные   для предприятий отрасли: обеспеченность сырьем в течение года,  среднесуточное поступление сырья, наличие дополнительных  энергетических ресурсов (топливо, электроэнергия), пригодность  оборудования для переработки сырья, работоспособность оборудования   при минимальном потреблении дефицитных источников энергии. Выбирая для конкретного предприятия оборудование, необходимо учитывать: возможность изменения производительности в широких  пределах, в первую очередь в сторону увеличения по сравнению с паспортной, получение продукта высокого качества при любой   производительности, простоту конструкции, отказ от сложного и дефицитного оборудования, пожаробезопасность, наибольший выход готовой продукции из единицы сырья. Опыт показывает, что наиболее перспективными в этом отношении  являются конвективные сушильные установки, использующие в качестве теплоносителя нагретый воздух, изменяя температуру которого  можно значительно увеличить производительность. В соответствии с J-d диаграммой параметры воздуха значительно  возрастают (его начальное теплосодержание и способность поглощать влагу) при увеличении температуры. Из таблицы  видно, что при температуре воздуха 150 - 500. С  его влагопоглащающая способность возрастает в 7-8 раз. Следовательно, при неизменных размерах оборудования и мощностях вентиляторов можно в значительной мере увеличить производительность установки.