трутнев. Учебнометодическое пособие для студентов специальности 110305 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции

• Название: Учебнометодическое пособие для студентов специальности 110305 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции
• Анкор: трутнев
• Дата: 01.05.2022
• Размер: 2.33 Mb.
• Имя файла: n.v._trutnev_kursovoe_i_diplomnoe_proektirovanie_po_tehnologii_i.doc
• Тип: Учебно-методическое пособие; #506771
• страница: 14 из 37

6.5. Оборудование для производства сливочного масла.

При проектировании и расчете оборудования для производства сливочного масла необходимо учитывать специфику продукта и его технологию. Оборудование для выработки сливочного масла должно обеспечивать необходимые санитарно-гигиенические условия. Узлы и поверхности оборудования, соприкасающиеся с продуктом должны быть доступны для очистки и мойки, не иметь застойных зон.

Перемешивающие устройства не должны снижать качества сырья и готового продукта. При охлаждении и нагреве сливок следует исключить попадание теплоносителя или хладоносителя впродукт. При очистке и мойке маслоизготовителей надо обеспечивать блокировку, исключающую попадание моющей жидкости в продукт. Оборудование необходимо изготовлять из материалов, не подверженных коррозии.

Оборудование для получения сливочного масла подразделяют на основное и вспомогательное. К основному относят маслоизготовители непрерывного и периодического действия для получения масла способом, сбивания сливок, и маслообразователи для получения масла способом охлаждения и преобразования высокожирных сливок. Вспомогательное оборудование, включает различного рода емкости для хранения сливок и заквасочники, ванны для созревания и нормализации высокожирных сливок.

6.5.1. Расчет заквасочников и ванн для созревания сливок.

Для производства кислосливочного масла в маслоизготовителях периодического действия закваску готовят в заквасочниках. Перед получением масла в маслоизготовителях сливки проходят обработку (нагрев, охлаждение, выдержку) в ваннах для созревания.

Заквасочники и ванны снабжены тепловыми рубашками для нагрева и охлаждения продукта, и мешалками.

При расчете заквасочников и ванн определяют их вместимость и пропускную способность, продолжительность процесса, тепловой баланс и количество тепло- и хладоносителя, мощность двигателя для привода мешалки.

Вместимость емкостей (в м³) для обработки сливок определяют по формулам:

Ванны для созревания сливок с качающейся трубчатой мешалкой

, (6.33)

где d_В – внутренний диаметр ванны, м;

L – внутренняя длина ванны, м;

V_М – объем, занимаемый мешалкой, м³ ;

, (6.34)

здесь d_Т , d_К - диаметры труб и коллектора мешалки, м;

n – число труб в мешалке;

l_Т, l_К – длины труб мешалки и коллектора, м.
ванн для созревания сливок, нормализации высокожирных сливок, заквасочников:

, (6.35)

где Н – высота ванны, м.

Пропускную способность ванны (кг/смену) находят по формуле:

, (6.36)

где ρ - плотность продукта, кг/м³;

τ_СМ, τ -продолжительность смены и цикла обработки, ч.

Количество теплоты, расходуемой на нагрев и охлаждение сливок в ваннах (Дж), определяют из уравнений теплового баланса:

, (6.37)

где m, m_Т масса продукта и теплоносителя, кг;

c, c_T – теплоемкость продукта и теплоносителя, Дж/(кг∙К);

t_КП, t_НП – конечная и начальная температура продукта, °С;

t_КТ, t_НТ – конечная и начальная температура теплоносителя, °С.

Расход теплоносителя (в кг/с)

, (6.38)

где τ – продолжительность нагрева, с.

Мощность двигателей перемешивающих устройств (кВт), установленных на ваннах, рассчитывают по формуле (6.1).

6.5.2. Расчет маслообразователей для переработки высокожирных сливок в масло

В зависимости от конструкции и вида теплопередающих поверхностей маслообразователи изготовляют трехцилиндровые и пластинчатые.

В вакуум-маслообразователях охлаждение высокожирных сливок осуществляется при кипении в вакууме. При расчете определяют производительность, поверхность охлаждения, частоту вращения вытеснителя, мощность двигателя привода маслообразователей.

Производительность маслообразователей (кг/с)

, (6.39)

где V – рабочий объем кольцевых зазоров, м³;

α₀ – коэффициент заполнения рабочего объема (0,80…0,81);

ρ – плотность высокожирных сливок, кг/м³;

τ₀ – продолжительность обработки сливок в маслообразователе, с (240…360);

Общая поверхность охлаждения маслообразователя (м²):

, (6.40)

где m_C – масса сливок, обрабатываемых в аппарате, кг;

С₁, С₂ – удельная теплоемкость сливок перед кристаллизацией жира ив период кристаллизации, Дж/(кг∙К);

t_Н,t_K –начальная и конечная температура сливок, °С;

t_Ж – температура жира перед кристаллизацией, °С;

α_Н, α_В – коэффициенты теплоотдачи нижней и верхней секций, Вт/(м²∙К);

Δt_CP.H, Δt_CP.B – средняя разность температур продукта и хладоносителя в нижней и верхней секциях, °С.

Коэффициенты теплоотдачи [Вт/(м²∙К)]могут быть приняты следующие: в цилиндрическом маслообразователи 410…660 Вт/(м²∙К) (1 цилиндр) и 300…370 Вт/(м²∙К) (2 и 3 цилиндры); в пластинчатом маслообразователе 500 Вт/(м²∙К) (при противоточном охлаждении) и 400 Вт/(м²∙К) (при прямоточном охлаждении).

Частоту вращения вытеснителя (с^-1) можно найти, зная радиус вытеснения (r, м):

, (6.41)

Мощность двигателя привода маслообразователя (кВт) определяют по формуле:

, (6.42)

где К – коэффициент (определяется экспериментально);

n– частота вращения вытеснителя, с;

d – внутренний диаметр б£_ забана, м;

ρ – плотность сливок, кг/м³;

Rе, Pr – критерии Рейнольдса и Прандтля;

η_А – коэффициент запаса мощности привода (1,2…1,3);

τ – продолжительность нахождения продукта, в аппарате, с (для одной секции 100…200 с),

6.5.3. Расчет маслоизготовителей непрерывного действия

В маслоизготовителях непрерывного действия сливки сбивают, получают масляное зерно, обрабатывают его с превращением в пласт масла. Масляное зерно образуется всбивателях, а его обработка проводится в текстураторах, состоящих из камер с вращающимися шнеками. Там отделяют пахту, и перемешивают масляное зерно. Сбиватель и текстуратор в процессе работы охлаждаются ледяной водой через теплообменную рубашку.
, (6.43)

где r_Ц – внутренний радиус цилиндра, м;

δ – толщина слоя сливок в цилиндре, м;

l – длина цилиндра, м;

ρ – плотность сливок, кг/м³;

τ_С – продолжительность нахождения сливок в сбивателе, с.

Производительность текстуратора (кг/с):

, (6.44)

где К – экспериментальный коэффициент (0,5…0,6);

n – частота вращения шнека, с;

m – число, заходов шнека;

r_H, r_B–наружный и внутренний радиусы шнека, м;

λ – шаг винтовой лопасти шнека, м;

в_Н, в_В – ширина винтовой лопасти по наружнему и внутреннему радиусам шнека, м;

α – угол подъема винтовой лопасти, град.

Для обеспечения нормальной работы маслообразователя необходимо соблюдать условие:

Q_MC=Q_MT

Мощность двигателей приводов маслоизготовителя (кВт):

, (6.45)

где N₁ – мощность, потребляемая мешалкой сбивателя, кВт;

N₂ – мощность, потребляемая шнеком текстуратора, кВт;

η_А, η₁, η₂ – коэффициент запаса мощности и КПД передач от двигателя к мешалке и шнеку (η_А=1,1…1,25, η₁=0,95, η₂=0,7…0,85).

Численные значения N₁и N₂ определяют по формулам:

, (6.46)

где d_B - внутренний диаметр цилиндра сбивателя, м;

l – длина цилиндра сбивателя, м;

ρ – плотность сливок, кг/м³;

υ₁ - окружная скорость вращения лопастей, м/с.

, (6.47)

где d₀ – диаметр отверстий вставки, м;

n₀– количество отверстий в перфорированных вставках;

υ₂– скорость продавливания продукта через отверстия перфорированной вставки, м/с;

Р – потери давления, Па [Р=(150…200) кПа] .

Площадь теплообмена и расход хладоносителя определяют по формулам для теплообменных аппаратов.