Оборудование для тепловой обработки молока и молочных продуктов

Учащийся должен знать устройство и работу автоматизи­рованных теплообменных установок.

Уметь обслуживать установки и выполнять их подбор.

Практические занятия .14, 15

Определение поверхности нагрева, числа пластин пастеризационно-охладительной установки по заданному температурному режиму и производительности.

Цель. Закрепить навыки расчета по определению числа пластин теплообменной установки.

Практические занятия 16—18

Приобретение навыков обслуживания оборудования для тепловой обработки молока и молочных продуктов. Разбор производственных ситуаций (анализ характерных ошибок, допускаемых при использовании этого оборудования, их влия­ние на ход технологического процесса).

Цель. Детально изучить работу и обслуживание оборудо­вания для тепловой обработки молочных продуктов.

Литература: Л-1, с. 102...140.

Методические указания

Изучая тему, учащийся должен прежде всего ознако­миться с теорией пастеризации, развитой советским ученым Г- А. Куком, усвоить основные положения теплопередачи в аппаратах для тепловой обработки, затем приступить к изу­чению конструкций теплообменных установок.

Учащемуся необходимо понять классификацию конструк­цию, работу и правила обслуживания теплообменных устано­вок. Особое внимание нужно уделить автоматизированным пластинчатым пастеризационно-охладительным установкам. Изучение их устройства лучше начинать с конструкции тепло­обменника, так как остальное оборудование, входящее в ком­плект установки, рассматривалось в предыдущих темах.

Изучив конструкцию аппаратов, их принцип действия, необходимо привести несколько примеров по определению ра­бочих поверхностей каналов и самостоятельно выполнить ком­поновку пластинчатого теплообменника. Необходимые исход­ные данные взять на предприятии и сравнить их с пас­портными.

Далее необходимо изучить трубчатые аппараты для па­стеризации молока и молочных продуктов. Там, где нет надоб­ности охлаждать продукт, широкое применение нашли авто­матизированные трубчатые пастеризационные установки. Они отличаются простотой конструкции и минимальным количест­вом уплотнительных прокладок.

В современных трубчатых аппаратах скорость движения молока достигает 3 м/с, что позволяет получить сравнительно высокий коэффициент теплопередачи. Учащиеся должны озна­комиться с методикой расчета пластинчатого теплообменника.

Расчет можно выполнить в следующей последователь­ности:

1. Построить температурный график работы аппарата (рис. 1).

 

 

2. Определить недостающие температуры t₂, t₄, t₅, , , (смотрите график).

Температура сырого молока t₂ (°С) в конце секции реку­перации определяется по формуле

t₂=t₁+ (t_з-t₁)*ε ,

где t₁ - начальная температура молока, °С;

t₃ - температура пастеризации, °С;

ε - коэффициент рекуперации (ε=0,65-0,92).

Температура пастеризации молока t₄ (°С) после секции рекуперации определяется по формуле

t₄ = t₁+t₃-t₂ .

Температура пастеризованного молока при выводе из сек­ции водяного охлаждения t₅обычно на 3-5°С выше темпера­туры охлаждающей воды, которую выбирают в зависимости от местных и сезонных условий. Температура охлажденного молока t₆ принимается в пределах 5-8°С.

Температура горячей воды t_г (°С) при выходе из секции пастеризации молока из условий баланса тепла определяется по формуле

= - (c_м/c_гn_г) (t₃-t₂) .

Температура рассола (ледяной воды) (°С) на выходе из аппарата определяется по формуле

;

;

,

где , , , - температура горячей и холодной во­ды, рассола, ледяной воды на входе в секцию, °С;

- теплоемкость молока, Дж/(кг*К);

, , , - теплоемкость горячей и холодной во­ды, рассола и ледяной воды, Дж/(кг*К);

, , , - кратность горячей и холодной воды, рассола и ледяной воды.

Тепловые нагрузки Q (Вт) по секциям определяют по формуле

Q=M*c_м (t_б-t_м) ,

где М - массовая производительность, кг/с;

t_б , t_м - соответственно большая и меньшая темпера­туры продукта в данной секции, °С.

Средний температурный напор во всех секциях рассчиты­вают по формулам:

еслиΔt_б/Δt_м≤2 , тоΔt _ср = (Δt₆ +Δt_M)/2 ;

еслиΔt₆/Δt_M≥2 , то Δt_ср = (Δt₆-Δt_M)/2,3lgΔt₆ /Δt_M ,

где Δt₆ , Δt _м - большая и меньшая разность температур на концах секций.

Например, для секции пастеризации (температурный график, см. рис. 1)

 

Δt_б = -t₂ ; Δt_M = -t₃ .

Чтобы определить параметры P_r, λ, v для продукта и ра­бочих жидкостей, необходимо определить их средние темпера­туры по секциям

t_ср=(t_н-t_к)/2,

где t_н - начальная температура жидкости при входе в сек­цию, °С;

t_к - конечная температура жидкости при выходе из секции, °С.

Число каналов в пакете определяют по формуле

т= V/fw ,

где V - объемная производительность, м³/с;

f - площадь поперечного сечения одного канала, для пластин типа П-2 f=0,0008 м²;

w - скорость молока, м/с.

Рабочую поверхность секции рассчитывают по формуле

F=Q/KΔt_cp

где Q - тепловая нагрузка секции, Вт;

Δt_ср- средний температурный напор, °G;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²*К).

Количество пластин в секции определяют по формуле

z=F/f

где f - рабочая поверхность одной пластины.

Рабочая поверхность пластин типа П-2, АГ-2, f=0,2 м²;

типа ПР-0.5М, f=0,5 м².

Число пакетов в секции определяют по формуле

i=z/2m ,

где m - число каналов

Полученное значение числа пакетов округляют до целого числа и корректируют количество пластин.

Затем разрабатывают компоновочную схему секций.

За последние годы все более широкое распространение получает стерилизация молока и других молочных продуктов. Молоко и молочные продукты в производственных условиях стерилизуют в таре и в потоке.

Наиболее прогрессивным способом является стерилиза­ция молока в потоке. Этот способ стерилизации значительно экономичнее способа стерилизации в таре.

Установки поточного типа имеют меньшую металлоем­кость и занимают меньшие производственные площади.

Изучая материал, учащийся должен уделить внимание типам теплообменников, применяемых для стерилизации мо­лока, и достоинствам стерилизации молока при УВТ (ультравысокотемпературном) режиме.

Вопросы для самоконтроля: 1. Каковы основные требо­вания безопасной работы охладительных установок?• 2. Из чего состоит пластинчатый теплообменник? 3. Каково устрой­ство и назначение выдерживателя? 4. Где устанавливается инжектор и каково его назначение? Для чего служит пере­пускной клапан в теплообменных установках и где он уста­навливается? 6. Какие достоинства имеют трубчатые тепло- обменные установки? 7. Какие установки для стерилизации молока в потоке применяют в молочной промышленности?