Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности

Рисунок 16 - Эскимогенератор брикетов прямоугольной формы

Закалочные машины. Они бывают с вертикальным конвейером (с люльками, в которые загружаются брикеты мороженого) или с горизонтальным (без люлек).

Аппарат монтируется из отдельных щитов, скрепленных стяжками. Внутри аппарата размещены испаритель, вентилятор, конвейер. Конвейер не закреплен в камере, и его можно вывести из камеры при необходимости по приставным рельсам.

Загруженные в люльки брикеты мороженого поступают в закалочную камеру по транспортеру. При движении конвейера в камере брикеты обдуваются холодным воздухом, поступающим от испарительных батарей. Продолжительность закалки 30--45 мин при температурах мороженого --12-15°С, кипения аммиака в батареях--33°С и воздуха в аппарате --28°С. Скорость движения цепи конвейера 11,7 мм/с. Камера с горизонтальным конвейером. Продукт закаливается в камере в результате обдувания его холодным воздухом при температуре --26°С в течение 30--45 мин. После того как брикеты мороженого пройдут весь путь, они возвращаются к месту загрузки. Освобожденный от брикетов конвейер снова поступает под загрузку[1].

3. МАСЛОИЗГОТОВИТЕЛИ И МАСЛООБРАЗОВАТЕЛИ

Основными машинами в технологических линиях выработки масла являются маслоизготовители и маслообразователи. Маслоизготовители предназначены для получения масла методом сбивания сливок нормальной жирности (30 --40%), а маслообразователи -- для получения масла из высокожирных сливок (до 80--82%).

В маслоизготовителях осуществляются сбивание сливок и обработка масляного зерна для придания ему однородности и соответствующей структуры. Одновременно с созданием структуры регулируется и состав масла (по массовой доле воды в масле). Таким образом, при сбивании сливок масло образуется в результате механического воздействия на сливки нормальной жирности.

В маслообразователе регулирования состава масла не проводится. В него поступают сливки в полном соответствии с составом компонентов в масле. В маслообразователях осуществляется изменение структуры высокожирных сливок. Для этого высокожирные сливки интенсивно охлаждаются в первый период и подвергаются механическому воздействию при одновременном более глубоком охлаждении во второй. Таким образом, масло образуется в результате механического и теплового воздействия на высокожирные сливки.

В настоящее время используются маслоизготовители непрерывного и периодического действия[3].

Маслоизготовители непрерывного действия состоят из последовательно размещенных устройств для сбивания сливок в масляное зерно (сбиватели) и обрабатывающих устройств для превращения масляного зерна в пласт заданной структуры (текстураторы).

Сбиватели изготовляют с цилиндром для сбивания, в котором полностью завершается образование масляного зерна, а также с цилиндром для сбивания и разделительным цилиндром, в котором завершается сбивание и осуществляется отделение масляного зерна от пахты.

В текстураторе обработка вначале масляного зерна, а затем пласта масла заключается в отпрессовывании влаги: удаление избытка, а иногда и вработка недостакяцего количества воды и ее диспергирование. Текстураторы имеют шнеки с винтами. Как правило, текстураторы состоят из двух камер, в которых шнеки вращаются с одинаковой или различной частотой вращения. При необходимости в текстураторе проводятся промывка масла, посолка и вакуумирование.

Текстураторы независимо от сбивателя (с цилиндром для сбивания либо с цилиндром для сбивания и разделительным цилиндром) бывают с одной шнековой камерой и с двумя камерами, размещенными последовательно или параллельно. Каждая из этих камер может быть одно-, двух- и трехступенчатой.

Принципиальная схема маслоизготовителя непрерывного действия показана на рисунке 17.

Цилиндр сбивателя (с мешалкой) 5 предназначен для получения масляного зерна без дополнительной его доработки в разделительном цилиндре (разделительный цилиндр отсутствует). Внутри цилиндра сбивателя, который охлаждается через рубашку 6 холодной водой, вращается мешалка 7. Она приводится в движение от электродвигателя 2 через вариатор скоростей 3.Сливки поступают через кран 4 в сбиватель с торца или по касательной к стенке сбивателя. При вводе с торца сливки, разбрызгиваемые вращающимся диском, равномерно кольцом поступают на лопасти мешалки. При вводе по касательной сливки направляются по трубе во вращающийся вместе с мешалкой конус. Равномерно распределяясь по конусу, сливки непрерывно под действием центробежной силы поступают на лопасти мешалки.

В сбивателе процесс сбивания сливок осуществляется в условиях энергичного перемешивания. Скорости движения лопастей и жидкости вполне достаточны для создания гравитационного течения. В результате сбивания образуется масляное зерно, которое после выхода сбитой массы из сбивателя отделяется от пахты[2].

После удаления пахты масляное зерно промывается в камере 9, которая отделена от камеры отпрессовки перегородкой. Последняя проходит поперек шнека.

Масло сначала продавливается через узкую щель в верхней части корпуса, а затем промывается водой, которая подается через форсунки, расположенные в верхней части корпуса, или через душ. В случае необходимости интенсивной промывки вода подается в камеру 9 сразу через оба устройства, монтируемые в верхней части корпуса шнеков. Если по технологическому процессу промывка масла не требуется, устройства можно снять. Вода для промывки удаляется из маслоизготовителя через отстойник 11.

За камерой промывки расположена камера обработки масла под вакуумом. Обработанное под вакуумом масло содержит значительно меньше воздуха и более стойко в хранении.

Узлы и приборы, а также насос для воды, вакуумный насос и насос-дозатор размещены внутри станины. Насос для сливок монтируется отдельно от маслоизготовителя. Амперметр, счетчик оборотов мешалки и шнеков, вакуумметр водяной, манометр, термометр и другие приборы выносятся на пульт управления.

1 -- станина; 2 -- электродвигатель; 3 -- вариатор скоростей; 4 -- кран; 5 -- сбиватель; 6 -- охлаждающая рубашка; 7 -- мешалка; 8 -- текстуратор; 9 -- камера промывки масляного зериа; 10-- отстойник пахты; 11-- отстойник промывочной воды; 12 -- камера обработки масла под вакуумом; 13 -- перфорированные матрицы с лопастями; 14 -- насос-дозатор; 15 -- коническая насадка; 16 -- пульт управления

Рисунок 17 - Принципиальная схема маслоизготовителя непрерывного действия:

На рисунке 18 показано устройство сбивателя в наиболее распространенных маслоизготовителях. Основными частями сбивателя являются корпус 1, который крепится болтами к станине, цилиндр, в котором образуется масляное зерно, вал 2, на котором посажены лопасти мешалки 3. Снаружи на цилиндре сделаны винтовые канавки для протока охлаждающей воды.

В сбиватель сливки обычно подаются сбоку, причем вначале они поступают на распределительный вращающийся конус, чтобы предупредить дробление жировых шариков, а затем -- на лопасти. При входе сливок в цилиндр через устройство, представляющее собой распределительный барабан, они приобретают вращение в период подачи, а на лопасти поступают уже со скоростью, примерно равной скорости вращения лопастей. Лопасти обычно делаются съемными, что позволяет регулировать зазор между ними и стенкой цилиндра.

В отличие от других сбиватель имеет двойное охлаждение: наружное и внутреннее.

В некоторых маслоизготовителях сбивание завершается «постановкой» зерна в разделительных цилиндрах, устройство которых неодинаково.

1 -- корпус; 2 -- вал; 3 -- лопасти мешалки; 4 -- охлаждающая рубашка

Рисунок 18 - Устройство сбивателя

Маслоизготовители периодического действия бывают вальцевыми и безвальцовыми. В настоящее время вальцовые маслоизготовители, раньше имеющие широкое распространение, не изготовляются. Безвальцовые маслоизготовители продолжают совершенствоваться. Образование масла в безвальцовых маслоизготовителях происходит в одном и том же рабочем органе последовательно во времени и заключается в соединении жировых шариков в масляные зерна и отпрессовании масляных зерен в пласт.

В маслоизготовителях периодического действия сбивание сливок осуществляется в результате гравитационного перемешивания их. При вращении рабочего органа, представляющего собой заполненную на 30--50% емкость маслоизготовителя, сливки, находящиеся в нем, сначала поднимаются на некоторую высоту, а затем стекают или сбрасываются под действием силы тяжести. При этом они подвергаются сильному механическому воздействию. Высота подъема сливок, возникающее давление, характер поверхности жидкости определяются размерами емкости и скоростью вращения ее.

Обработка масляного зерна и превращение его в пласт заключаются в многократном подъеме комков масла и сбрасывании их.

Емкость безвальцовых маслоизготовителей может быть цилиндрической, конической, грушевидной, усеченной (грушевидной), кубической. Наиболее распространены маслоизготовители с цилиндрической и конической емкостями.

Маслоизготовитель с цилиндрической емкостью показан на рисунке 19. Емкость 3 изготовлена из нержавеющей стали. Днища емкости выпуклые, сферические. Внутренняя поверхность емкости обработана пескоструйным способом, поэтому масло к стенкам не прилипает. Цилиндрическая емкость вращается на двух направлениях. Лопасти, находящиеся в емкости, по отношению к стенкам неподвижны. Они предназначены для интенсивного перемешивания сбиваемой массы в период сбивания сливок в масля зерно и сбрасывания пласта в период обработки. В результате обеспечивается высокодисперсное и равномерное распределение влаги м масле. Масло из емкости выгружают непосредственно в вагонетку через люк 6, крышка которого открывается и закрывается одним рычагом.

Специальное устройство позволяет обрабатывать масло под вакуумом. Как правило, маслоизготовитель снабжается устройством для орошения 4 при нагревании или охлаждении сливок и масла в течение технологического процесса, а иногда при выгрузке масла.

1 -- краны для выпуска масла; 2 -- подшипник; 3 -- емкость; 4 -- устройство для орошения; 5 -- привод; 6 -- люк; 7 -- смотровое окно

Рисунок 19 - Безвальцовый маслоизготовитель с цилиндрической емкостью

Маслоизготовитель с конической емкостью состоит из стойки задней, емкости , устройства для орошения, ограждения, станины с коробкой скоростей и тележки для приема масла.

В емкости, представляющей собой соединенные основаниями два конуса, размещены лопасти, приваренные наклонно для обработки масляного зерна и пласта масла. Внутренняя поверхность емкости шероховатая, исключающая прилипание масла. Масло выгружается через люк. Емкость снабжена двумя клапанами для спуска пахты, клапаном для выпуска газа и смотровым окном.

Привод маслоизготовителя обеспечивает четыре скорости вращения рабочего органа. Но так как электродвигатель двухскоростной, возможна работа на восьми скоростях вращения.

Для охлаждения или нагревания сливок и масла предназначено устройство для орошения, представляющее собой перфорированную трубку, которая размещена над емкостью.

В маслоизготовителях установлено уравновешиваемое противовесом защитное устройство.

Подготовленные для сбивания сливки в количестве 40--50% от общей вместимости маслоизготовителя заливают в него через люк. Затем при закрытом люке сбивание осуществляется до получения масляного зерна.

Маслообразователи. Наибольшее распространение получили маслообразователи ци линдрические (обычно трехцилиндровые) и пластинчатые. Применяются также вакуум-маслообразователи.

Пластинчатый маслообразователь (рисунок 20) состоит из теплообменного аппарата и камеры для кристаллизации жира и механической обработки продукга. В теплообменном аппарате охлаждение достигается при минимальном механическом воздействии, а в камере для кристаллизации -- наоборот.

В теплообменном аппарате между опорой и нажимной плитой 12 расположены охлаждающие 18 и продуктовые 17 пластины. В охлаждающих пластинах хладоноситель движется по кольцевой полос™. В пластинах имеются центральное отверстие для приводного вала и прохода продукта и два отверстия для поступления и отвода хладо- носителя. В продуктовых пластинах, образующих камеры, расположены отверстия для хладоносителя и отверстие в центре.

В каждой камере размещены два диска-турбулизатора 15. В крайних продуктовых пластинах имеется только по одному диску. На дисках-турбулизаторах расположено по три радиальных ребра-ножа с косыми прорезями, высота которых 3--6 мм. Пластины уплотнены резиновыми кольцами 13.

Камера для кристаллизации представляет собой цилиндр 10, вакрытый конусной насадкой 6 с выходным патрубком 3. Внутри камеры расположены отражатель 9 (прикреплен неподвижно к плите) м лопастная мешалка на валу. Дисковая решетка установлена в месте соединения конусной насадки 6 с цилиндром 10. В образованной таким образом полости вращается крыльчатка 4.

Высокожирные сливки поступают под давлением, создаваемым насосом, в камеру, образованную первой продуктовой пластиной. Затем по щели между охлаждающей пластиной и диском-турбулизатором высокожирные сливки направляются к центру. Через центральное отверстие 20 сливки переходят в камеру следующей продуктовой пластины, в которой перемещаются по щели от центра к периферии. В следующей камере они движутся сначала ог периферии к центру, в затем от центра к периферии.

После теплообменного аппарата сливки через отверстие в нажимной плите поступают в камеру кристаллизации. При продавливании фодукга через дисковую решетку разрушаются грубые кристаллизационные структуры, и под воздействием крыльчатки 4 продукт выводит через патрубок.

В последнее время созданы аппараты для получения масла из высокожирных сливок с вакуумным охлаждением с последующей обработкой. Маслообразователи такого типа с вакуумным охлаждением или с охлаждением I атмосфере азота конструктивно оформляются одинаково. Отличие состоит в том, что в первом случае из маслообразователя отсасывается воздух, а во втором -- подается азот[1].

1, 22-- подшипники; 2--приводной вал; 3-- выходной патрубок; 4 -- крыльчатка; 5-- дисковые решетки; 6 -- конусная насадка; 7, 11 -- резиновые прокладки; 8--мешалка; 9-- отражатель; 10 -- цилиндр; 12 -- нажимная плита; 13 -- резиновое кольцо; 14 -- резиновая шайба: 15 -- дискн-турбулизаторы; 16, 19 -- патрубки для хладоносителя; 17 -- продуктовая пластина; 18 --- охлаждающая пластина; 20 -- центральное отверстие; 21 --- опорная плита; 23, 24 -- опорные шайбы

Рисунок 20 - Пластинчатый маслообразователь

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

При расчете пастеризационных установок определяют площадь поверхности теплопередачи, гидравлическое сопротивление аппарата, размеры выдерживателя, расход тепла и пара на пастеризацию.

Площадь поверхности теплопередачи комбинированного аппарата пастеризационно-охладительной установки пластинчатого типа определяется по секциям.

Для расчета площади поверхности Р (в м²) пользуются формулой [1]:

F = Gс ()k (1)

где G-- количество пастеризуемого молока (производительность установки), кг/с;

с -- удельная теплоемкость нагреваемого молока, Дж/(кг М К);

()-- начальная и конечная температуры нагреваемого молока, °С;

к -- общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м² * К);-- средний температурный напор, °С.

Средний температурный напор (в °С) во всех секциях определяют по формуле[1]:

= lg (2)

где-- большая и меньшая разность между температурами на концах секций.

По методу расчета Н. В. Барановского общее допустимое гидравлическое сопротивление Р_П0ЛН (в Па), величиной которого предварительно задаются, распределяется по секциям аппарата[3]:

Р_П0ЛН ⁼ 2Р _рек + Р_П + Р_В Рр (3)

где Р _рек ,Р_П , Р_В Рр, -- допустимые гидравлические сопротивления в секциях рекуперации, пастеризации, водяного охлаждения, рассольного охлаждения, Па.

Ориентировочно общее допустимое гидравлическое сопротивление для четырехсекционного аппарата рекомендуется брать Р_П0ЛН = 5 -10⁵ Па.

Величина допустимого гидравлического сопротивления в каждой секции пропорциональна поверхности теплопередачи[3]:

2Р _рек Р п/Р_В/ Р_p = F _рек /F п/F_В /F_p (4)

где F _рек ,F п,F_В ,F_p -- поверхности теплопередачи секций рекуперации, пастеризации, водяного охлаждения, рассольного охлаждения, м².

В стерилизационно-охладительной установке трубчатого типа для нагревания и охлаждения молока применяют трубчатые змеевики цилиндрической формы. Ориентация змеевика по отношению к горизонту может быть различной: 1) центральная ось змеевика располагается горизонтально; 2) центральная ось змеевика располагается вертикально.

Частный коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам трубы

[в Вт/(м² * К)] определяется по формулам[1]:

для змеевика, центральная ось которого располагается горизонтально,

(5)

для змеевика, центральная ось которого располагается вертикально,

(6)

где _к-- коэффициент динамической вязкости конденсата, Па * с;

dн-- наружный диаметр трубы змеевика, м;

-- разность между температурами насыщенного пара и стенки, °С.

Коэффициент теплоотдачи [в Вт/(м² * К)] от стенки к нагреваемому молоку также определяется с учетом расположения змеевика по отношению к горизонту[1]:

(7)

где d -- внутренний диаметр трубы, м;

R -- радиус змеевика, м.

Рассчитывая маслоизготовитель непрерывного действия, необходимо определить производительность. Кроме того, при подборе электродвигателей находят мощность, потребляемую мешалкой.

В маслоизготовителях непрерывного действия должно быть достигнуто соответствие между производительностью сбивателя и текстуратора, т. е.

М_сб = М.

Для приближенных расчетов производительности сбивателя М_сб (в кг/ч) можно использовать зависимость[1]:

М_Сб -- V_cл/К, (8)

где Vcл -- объем сливок в цилиндре сбивания, см³;

К -- коэффициент, равный в среднем 1,005.

Учитывая соотношение (25), производительность сбивателя определяют следующим образом[1]:

М_сб = К () (2R) (9)

где l -- длина цилиндра, см;

-- зазор между внутренней, стенкой цилиндра и краем лопасти мешалки, см;

R_с -- радиус цилиндра, см.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983 - 432с

2. Курочкин А.А., Ляшенко В.В. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства. - М.: Колос, 2001- 440с

3. Ковалев Ю.Н. Молочное оборудование животноводческих ферм и комплексов. Справочник. - М.: Россельхохиздат, 1987 - 367с

Размещено на Allbest.ru