Техническая характеристика электропастеризатора А1-ОПЭ-250

Производительность, л/ч................................................................. 250

Температура, °С:

молока начальная...................................................................... 10…35

пастеризации............................................................................. 81±2

конечная молока при охлаждении ледяной водой................... 4…6

Продолжительность обработки в секции ИК-нагрева, с................ 2…4

Габаритные размеры, мм.................................................................. 1600´800´1500

Масса, кг.......................................................................................... 300

Технологический процесс состоит из следующих последовательных этапов: стерилизация гидросистемы, пастеризация молока, мойка гидросистемы растворами щелочи и кислоты с промежуточным ополаскиванием водой.

Инженерные расчеты. Автоклавы и стерилизаторы рассчитывают на основе уравнения теплового баланса.

Производительность автоклава П_а (шт/мин) определяют по формуле

,

где n_б – количество банок, загружаемых в автоклав, n_б = z_cz; t – продолжительность полного цикла работы автоклава, мин; z_c – число сеток в автоклаве, – число банок в сетке; а – отношение высоты сетки к высоте банки (принимается ближайшее целое меньшее число); d_c – диаметр сетки, м; d_б – диаметр банки, м.

,

где t₀ – продолжительность загрузки автоклава, мин; t₁ – продолжительность повышения температуры, мин; t₂ – продолжительность собственно стерилизации, мин; t₃ – продолжительность снижения давления и охлаждения продукта, мин; t₄ – продолжительность разгрузки автоклавов, мин.

Тепловым расчетом автоклава определяют расход пара на стерилизацию и расход охлаждающей воды.

Уравнение теплового баланса автоклава имеет вид

Q_общ = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆.

Количество теплоты на нагревание автоклава Q₁ (Дж) рассчитывают по формуле

,

где m₁ – масса автоклава, кг; с₁ – теплоемкость стали, Дж/(кг×°С); t₁ – начальная температура автоклава, °С; t_c – температура стерилизации, °С.

Количество теплоты на нагревание сеток Q₂ (Дж) определяют в виде

,

где m₂ – масса сеток, кг; с₂ – теплоемкость материала сетки, Дж/(кг×°С); t₂ – температура сетки, °С.

Количество теплоты на нагревание банок Q₃ (Дж) равно

,

где m₃ – масса банок, кг; c₃ – теплоемкость материала банок, Дж/(кг×°С); t₃ – начальная температура банок принимается равной температуре фасованного продукта, °С.

Количество теплоты на нагревание продукта Q₄ (Дж) составляет

,

где m₄ – масса продукта, кг; c₄ – теплоемкость продукта, Дж/(кг×°С); t₄ – температура продукта, °С.

Количество теплоты на нагревание воды в автоклаве Q₅ (Дж) равно

,

где m₅ – масса воды в автоклаве, кг; с_в – теплоемкость воды, Дж/(кг×°С); t₅ – начальная температура воды в автоклаве, °С.

Потери количества теплоты в окружающую среду Q₆ (Дж) определяют как

,

где F_a – площадь поверхности автоклава, м²; t₂ – продолжительность подогрева, с; a₀ – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²×°С); t_ст – температура поверхности изоляции автоклава, °С; t_в – температура воды, °С.

Потребная масса пара D₁ (кг) в первый период работы автоклава

,

где i_п и i_к – удельная энтальпия пара и конденсата, Дж/кг.

Во второй период работы автоклава (при постоянной температуре стерилизации) теплота Q₇ (Дж) расходуется на компенсацию потерь в окружающую среду путем конвекции и лучеиспускания:

,

где t₃ – продолжительность стерилизации, с; t¢_ст – температура стенки во второй период работы, °С; t_в – температура воды, °С.

Потребная масса пара D₂ (кг) во второй период работы автоклава

.

Общая масса пара D (кг) равна

.

Потребную массу охлаждающей воды m_в (кг) определяют по следующему выражению, полученному путем интегрирования дифференциального уравнения теплового баланса в этой стадии процесса:

,

где m_п – масса продукта, кг; m_а – масса автоклава, сеток, банок и воды в автоклаве, кг; с₄ – теплоемкость продукта, Дж/(кг×°С); с_пр – приведенная теплоемкость массы m_а, Дж/(кг×°С)

,

где t₀ – начальная температура охлаждающей воды, °С; t_к¢ – конечная температура охлаждающей воды, °С.

Производительность стерилизатора непрерывного действия П_c (банок/с) определяют по формуле

,

где Z – число банок, одновременно находящихся в стерилизаторе; t – продолжительность цикла стерилизации, с.

Для стерилизаторов с цепным транспортирующим органом производительность П_с равна

,

где v – линейная скорость цепного конвейера, м/с; а – расстояния между центрами банкодержателей, м; z_к – число банок в одном банкодержателе.

Тепловой расчет стерилизатора непрерывного действия и определение общего расхода теплоты Ф_общ (Дж/с) в нем осуществляются по уравнению теплового баланса:

Ф_общ = Ф₁ + Ф₂ + Ф₃ + Ф₄ + Ф₅.

Расход теплоты на нагревание банок Ф₁ (Дж/с):

,

где m_б – масса банки, кг; с_б – теплоемкость материала банки, Дж/(кг×°С); t_1б и t_2б – начальная и конечная температуры банок, °С.

Расход теплоты на нагревание продукта Ф₂ (Дж/с):

,

где m_пр – масса продукта в банке, кг; с_пр – теплоемкость продукта, Дж/(кг×°С); t_1пр и t_2пр – начальная и конечная температуры продукта, °С.

Расход теплоты на нагревание транспортных средств Ф₃ (Дж/с):

,

где m_тр – общая масса транспортных устройств, кг (m_тр = m₀vt, где т₀ – масса одного погонного метра конвейера, кг/м; v – скорость конвейера, м/с; t – продолжительность нагревания, с); с_тр – приведенная теплоемкость материала конвейера, Дж/(кг×°С); t_1тр и t_2тр – начальная и конечная температуры конвейера, °С.

Расход теплоты на нагрев доливаемой воды Ф₄ (Дж/с)

,

где m_в – потребная масса воды на 1 банку, кг/шт; с_в – теплоемкость воды, Дж/(кг×°С); t_1в и t_2в – начальная и конечная температуры доливаемой воды, °С.

Расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду Ф₅ (Дж/с)

,

где F_с – площадь поверхности стерилизатора, м²; t – продолжительность процесса стерилизации, с; a₀ – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²×К); t_ст и t_в – температуры стенки стерилизатора и воздуха, °С.

Расход паpa Е (кг/с) определяется по формуле

.