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: 15 из 37

6.6. Оборудование для производства белковых молочных продуктов

Оборудование, применяемое для производства белковых молочных продуктов, должно обеспечивать быструю и полную переработку сырья в готовый продукт высокой пищевой ценности. Конструкция оборудования и аппаратов определяется видом и технологией изготовляемого продукта. Натуральные сыры вырабатывают в аппаратах периодического и непрерывного действия для получения сырного зерна и оборудования для обработки сырной массы и созревших сыров. Изготовление плавленых сыров выполняют на машинах для подготовки сыров к плавлению и в аппаратах для плавления сырной массы. Творог и творожные изделия производят в оборудовании для получения и обработки сгустка, охладителях творога.

6.6.1. Расчет сыродельных ванн и сыроизготовителей

В сыродельных ваннах происходит свертывание белков молока, в них разрезают сырную массу, вымешивают сырное зерно, и в некоторых случаях и формуют. Ванны оснащены перемешивающими устройствами с регулируемой скоростью движения и пароводяными рубашками для нагрева молока и сырной массы. Обработка сырного зерна осуществляется в формующих аппаратах ипрессах. При расчетах сыродельных ванн и сыроизготовителей определяют, производительность, скорость движения инструментов обработки сырной массы и мощность двигателя мешалок.

Производительность аппарата выработки сырного зерна (кг/смену):

, (6.48)

где V – вместимость аппарата, м³;

ρ – плотность сырного зерна, кг/м³;

τ_СМ -продолжительность смены, мин;

t_Ц – продолжительность цикла, мин

τ_Ц= τ₁+ τ₂+ τ₃+ τ₄+ τ₅+ τ₆, (6.49)

здесь τ₁, τ₂, τ₃, τ₄, τ₅, τ₆ – продолжительность наполнения, нагревания, свертывания, разгрузки, вымешивания, образования пласта и полной разгрузки, мин.

Скорость движения режущего инструмента мешалки (м/с)

, (6.50)

где P_У – удельное давление на зерно со стороны ножа, Па (для сгустка из цельного молока Р_У=0,01…0,015 Па; из обезжиренного молока Р_У=0,015…0,020 Па);

d_З – диаметр зерна, м;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

К_С – коэффициент сопротивления (для крупного зерна в сыворотке К_С=2, для мелкого K_С =3);

S_З – площадь сечения зерна, м²;

ρ – плотность сыворотки, кг/м³ (1023…1027 кг/м³).

Диапазон изменения υ в процессе от 0,3 до 2 м/с. Мощность двигателя для привода мешалок (кВт) определяют по формулам:

для мешалки с прямолинейным движением рабочего инструмента:

, (6.51)

где z – количество лопастей;

ρ – плотность продукта, кг/м³;

S – лобовая поверхность лопасти,м²;

υ³_max – максимальная скорость движения лопасти, м/с;

η_А, η – коэффициент запаса мощности и КПД привода (η_А=1,1-1,2; η=0,9);

для мешалки передвижного типа

, (6.52)

где F_Р – сила, необходимая для разрезания сгустка, Н;

G – вес; каретки с механизмом, Н;

υ_К – скорость перемещения каретки, м/с (0,1-0,3 м/с);

К_Т – коэффициент трения (0,03…0,05).

Расход пара для нагрева молока и сырного сгустка (кг/с)

, (6.53)

где Q_ОБ– общий расход теплоты на нагрев, Дж;

h_П – удельная энтальпия пара, Дж/кг;

С_К – удельная теплоемкость конденсата, Дж/(кг∙К);

t_K – температура конденсата, °С;

η_Т – коэффициент использования теплоты (0,80…0,85).

6.6.2. Расчет и подбор оборудования для производства плавленого сыра.

Для выработки плавленых сыров используют следующее оборудование: сырорезательные машины, волчки, вальцовки, аппараты для плавления сырной массы и определяют по формулам:

сырорезательная машина

, (6.54)

где d – диаметр диска, м;

z – количество ножей на диске;

δ – толщина стружки сыра, м (0,01…0,02 м);

ρ – плотность сыра, кг/м³;

n– частота вращения диска, с^-1 (1,6…2,5 с^-1);

η – КПД привода (0,5…0,6);

вальцовочная машина

, (6.55)

где l – рабочая длина -вальцов, м;

δ_З– величина зазора между вальцами, м.

Волчок

, (6.56)

где λ – шаг винта, м;

d²₁, d²₂– внешний и внутренний диаметры шнека, м;

η – коэффициент проскальзывания (0,7…0,8).

Мощность электродвигателя мешалки и расход пара на нагрев и плавление сырной массы определяют по формулам 18, 19, 22 [5].

Длительность плавления (t, с) рассчитывают по формуле:

, (6.57)

где Q_ОБ - общий расход теплоты на плавление, Вт;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙К) (190…210 Вт/(м²∙К));

Δt_СР - разность начальной и конечной температуры.

6.6.3. Расчет и подбор оборудования для производства творога

Для производства творога используют оборудование непрерывного и. периодического действия. К оборудованию непрерывного действий относят творогоизготовители и коагуляторы, к оборудованию периодического действия - творогоизготовители и творожные ванны. Охлаждение творога осуществляется в охладителях.

При расчетах оборудования для производства творога определяют производительность ванн, охладителя, месильной машины, поверхность теплопередачи аппаратов, продолжительность сквашивания, давление прессования творога, расход пара и хладоносителя.

Производительность оборудования рассчитывают по формулам:

ванн для сквашивания молока (кг/смену)

, (6.58)

где V – вместимость ванны, м³;

τ_СМ, t_Ц – продолжительность цикла обработки и смены, ч.

t_Ц=t_Н+t_С+t_В (6.59)

здесь t_Н – продолжительность наполнения, ч;

, (6.60)

где S - сечение заливного патрубка, м²;

v – скорость движения молока, м/с;

t_С – время сквашивания, ч;

t_В – продолжительность выгрузки сгустка с сывороткой из ванны, ч;

, (6.61)

здесь d – диаметр сливного патрубка, м;

φ – коэффициент расхода (0,4…0,65);

Н – высота уровня продукта в ванне, м;

g – ускорение свободного падения, м/с².

охладителя одноцилиндрового закрытого (кг/с)

, (6.62)

где λ – шаг шнека, м;

n– частота вращения шнека, с^-1;

ξ - конструктивный коэффициент:

, (6.63)

здесь δ – толщина витка шнека, м;

α – угол подъема шнека, град;

ρ – плотность продукта, кг/м³;

r₁, r₂ – внутренний радиус рабочего цилиндра и наружный радиус вытеснительного барабана, м;

ψ – коэффициент объемного перемешивания (одноцилиндрового охладителя – 0,4, двухцилиндрового – 0,3).

Месильной машины для получения творожной массы (кг/смену)

, (6.64)

где V – вместимость бункера, м³;

τ_СМ - продолжительность смены, ч;

t_Ц - продолжительность цикла, ч

t_Ц=t_Н+t_С+t_В , (6.65)

здесь t_Н ,t_С, t_В – продолжительность загрузки, выгрузки, вымешивания, ч.

Количество теплоты, расходуемой при нагревании молока в процессе его коагуляции (Дж), определяют по формуле:

, (6.66)

где m – количество нагреваемого продукта, кг;

c – удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг∙К);

t_K,t_Н - конечная и начальная температуры продукта, °С.

Поверхность теплопередачи (S, м²)коагулятора рассчитывают следующим образом:

, (6.67)

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(кг∙К);

Δt_CP – средний температурный напор, К.

Расход пара (Q_М, кг/с)для нагревания молока в ваннах:

, (6.68)

где W_И – масса испаренной влаги с открытой поверхности ванны, кг;

r – скрытая теплота испарения, Дж/кг; h_П, h_K - энтальпия пара и конденсата, Дж/кг;

η – коэффициент потерь теплоты (0,8…0,85).

Расход холода (Q, Дж/с) на охлаждение творога в охладителе:

, (6.69)

где t_H, t_К – начальная и конечная температура творога в охладителе, °С;

N – мощность, расходуемая на перемещение творога вдоль цилиндра охладителя, Вт.

Расход хладоносителя (Q_МК, кг/с) определяется по формуле:

, (6.70)

где с_Х - удельная теплоемкость хладоносителя, Дж/(кг∙К);

t_КХ, t_НХ - конечная и начальная; температура хладоносителя, °С.

Основное оборудование для производства молочного сахара, кофеина и альбумина представляет собой технологические емкости для проведения тепловой обработки продукта. Расчет их производительности, расход теплоты и холода, мощности электродвигателя проводится по формулам (24–29) для оборудования по производству творога[5].