Проект двухцилиндрового творогоохладителя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Актуальность темы курсовой работы заключается в том, что в последнее время заметен определенный рост отечественной пищевой промышленности, который коснулся и молочной отрасли. Все больше российских предпринимателей обращают своё внимание на производство молочных изделий, и в частности, творога. По числу наличия значительных предприятий не только в силу их масштабности, но и по впечатляющим результатам их рыночной деятельности молочная промышленность занимает одно из лидирующих мест в современной экономической жизни России.

Молочная отрасль относится к числу ведущих в пищевой и перерабатывающей промышленности и формирует достаточно привлекательный по объемам рынок. Дело в том, что продукция отрасли занимает существенное место в потреблении российского населения - доля расходов на молочные продукты составляет 14% от общих расходов на продовольствие (это четвертое место после расходов на хлебобулочные, мясные, мучные и макаронные изделия - соответственно 19%, 18% и 17%).

Творог - один из наиболее биологически ценных молочных продуктов. Содержит он все незаменимые аминокислоты, богат кальцием, фосфором, магнием и другими минеральными веществами. Наличие таких аминокислот, как метионин и лизин, позволяет использовать творог в качестве диетического продукта для профилактики и лечения заболеваний печени и атеросклероза.

Творог представляет собой традиционный белковый кисломолочный продукт, обладающий высокими пищевыми и лечебно-диетическими свойствами. Его вырабатывают путем сквашивания пастеризованного цельного или обезжиренного молока и удаления из полученного сгустка части сыворотки. Творог из непастеризованного молока можно использовать только для выработки изделий, подвергающихся обязательной термической обработке (вареники, сырники и др.), а также для производств плавленых сыров. В состав творога входит 14-17% белков, до 18% жира, 2,4-2,8% молочного сахара. Он богат кальцием, фосфором, железом, магнием - веществами, необходимыми для роста и правильного развития молодого организма. Творог и изделия из него очень питательны, так как содержат много белков и жира. Белки творога частично связаны с солями фосфора и кальция. Это способствует лучшему их перевариванию в желудке и кишечнике. Поэтому творог хорошо усваивается организмом.

Творог относят к скоропортящимся молочным продуктам, поэтому необходимо использовать эффективное охлаждение готового продукта, которое предотвращает развитие в нем нежелательной микрофлоры, приводящей к возникновению пороков вкуса и консистенции. Поэтому крупные переработчики молока ставят новые задачи перед производителями оборудования, связанные с высокопроизводительными паточными линиями производства творога. Наиболее узкое место паточных линий производства творога - отделение сыворотки и охлаждение творожного зерна. Во-первых, продолжительность этих процессов должна быть минимальной, во-вторых, они должны быть эффективны, в-третьих, не должны повреждать нежное творожное зерно, сохраняя его внешнюю привлекательность.

Для охлаждения творога применяются охладители и комбинированные установки, в которых операции обезвоживания сгустка и охлаждения творога совмещены.

При охлаждении творога, полученного традиционным способом, используют открытые и закрытые охладители творога, выработанного раздельным способом, - трубчатые и пластинчатые.

1. Обзор аналогичного оборудования

Существует много разных способов охлаждения и обезвоживания творожного зерна. Рассмотрим различные виды оборудования для данного технологического процесса.

Рисунок 1. Установка для охлаждения и прессования творога в мешочках УПТ

Назначение.

Установка прессования творога предназначена для прессования и охлаждения творога в мешочках. Известна как установка УПТ или охладитель Митрофанова [2].

Описание конструкции.

Установку УПТ используют для прессования и охлаждения творога в мешочках (рисунок 1). Она представляет собой модифицированный ротационный трубчатый пресс-охладитель системы Г.А. Митрофанова. Установка состоит из рамы, на которой смонтирован трубчатый барабан для прессования и охлаждения творога в мешочках. Барабан имеет загрузочное отверстие с запирающимися на замок раздвижными дверцами. К раме снизу на специальной оси подвешена съемная ванна. Полый приводной вал разделен заглушкой на две камеры. Из трубопровода через трубу хладоноситель (рассол, ледяная вода) поступает в левую камеру, затем, обойдя трубчатый барабан, - в правую и через трубу возвращается в трубопровод сети. Барабан закрыт кожухом с двумя откидными крышками. Вал с укрепленным на нем барабаном приводится во вращение от приводной станции.

Мешочки со сгустком общей массой 400 кг загружают в барабан установки и включают двигатель. При вращении барабана (без циркуляции хладоносителя) происходит прессование сгустка в течение 1,5 ч. После прессования творог охлаждают, открыв вентили ввода и вывода хладоносителя. Продолжительность охлаждения составляет 1,5 ч. Температура сгустка перед прессованием 25-30°С, после прессования 25, а после охлаждения (рассолом температурой -5… - 6°С) 14°С. После достижения требуемой температуры подача хладоносителя прекращается, выключается двигатель и мешочки с творогом выгружают.

Технические характеристики.

Производительность: 130 кг/ч

Продолжительность прессования творога: 1,5 ч

Продолжительность охлаждения творога: 1,5 ч

Продолжительность полного рабочего цикла: 3,0 ч

Частота вращения барабана: 0,06 с-1

Вместимость барабана: 0,95 мі

Количество продукции за рабочий цикл: 400 кг

Температура хладагента (рассола): -5… - 8 C°

Температура сгустка перед пресованием: 25 - 30 C°

Температура творога перед пресованием: 25 C°

Температура творога после охлаждения: 14 C°

Мощность: 1,1 кВт

Габаритные размеры: 3,000 х 1,500 х 1,700 мм

Масса: 885 кг



Рисунок 2. Охладитель творога ОТФ

Назначение

Агрегат охлаждения творога ОТФ предназначен для охлаждения творога (рисунок 2) [3]. Применяется в составе существующих поточных линий производства творога, таких как ОЛИТ-ПРО.

Опции

Индивидуальная система CIP-мойки.

Блок сбора и охлаждения сыворотки.

Технология «Чистый продукт» с бактерицидной обработкой воздуха.

В новом охладителе устранена течь сыворотки между бункером и барабаном (бункером и валком) за счет применения «плавающего» уплотнения, которое отслеживает положение прижимного валка и барабана. «Плавающее» уплотнение выполнено из капролона (силикона).

Торцевые «плавающие» уплотнения на приемном бункере обеспечивают распределение творога строго по размерам бункера без выхода на края барабана при любом количестве творога в бункере.

Для сбора стоков сыворотки, которая может выделяться в небольших количествах в процессе охлаждения, предусмотрен специальный выдвижной лоток с отводом в канализацию.

Охладитель тврога поставляется в комплекте с собственной системой холодообеспечения. Возможна эксплуатация оборудования на предприятиях, где в качестве хладоносителя используется рассол.

Преимущества

1. Минимальное механическое воздействие на продукт, получение творога «традиционной» консистенции. В охладителе механическое воздействие на продукт сведено к минимуму, поэтому готовый продукт имеет консистенцию, характерную для традиционного творога. Это достигается за счет увеличения до определенных пределов зазора между валиком и барабаном. Величина зазора регулируется исполнительным механизмом с приводом и датчиком положения. При этом зазор остается постоянным и перекос валка относительно барабана не происходит. Кроме этого в охладителе привод установленного мотор-редуктора с частотным преобразователем позволяет регулировать процесс намазывания творога на барабан (относительное скольжение на границе валок-творог-барабан). Замена подающего охлажденный продукт шнека на транспортер также способствует сохранению структуры творога в процессе охлаждения.

2. Минимальный контакт продукта с внешней средой: использование обеззараженного воздуха в рабочей зоне позволяет полностью исключить дополнительное обсеменение продукта при охлаждении. Рабочее пространство охладителя отделено от узла привода и окружающей среды, что снижает возможность попадания посторонней микрофлоры в охлаждаемый творог. С этой же целью для обеззараживания воздуха в рабочем пространстве установлен ультрафиолетовый бактерицидный облучатель рециркулятор «ОРУБ-01» приточно-вытяжного типа. Использование этого аппарата позволяет создать «чистый продукт» и продлевает сроки хранения готового творога.

3. Возможность настройки охладителя на разные виды творога, как по структуре, так и по консистенции в результате использование раздельных приводов вальца и барабана.

4. Использование пропиленгликолевой системы охлаждения. В новом охладителе применяется локальная холодильная установка. Вместо рассола для охлаждения используется 30%-ный пропиленгликоль. Этот хладагент имеет существенные преимущества перед рассольной системой охлаждения. Пропиленгликоль долго сохраняет свои рабочие свойства, не дает выпадение осадка и, являясь нейтральным, не вызывает коррозии металлических поверхностей. Для исключения потерь пропиленгликоля произведена замена сальникового уплотнения на торцевое фирмы «John Crane». Применение новой системы охлаждения позволяет автоматически регулировать процесс охлаждения по выбору оператора: по заданной температуре творога на выходе и (или) по заданной производительности охладителя. При этом дополнительно возможно установление соотношения скоростей вращения барабана и валка. В процессе охлаждения осуществляется контроль за температурой творога на входе-выходе, температурой хладагента на входе-выходе, скоростью вращения барабана и скоростью вращения валка. Количество хладагента, скорость вращения барабана и скорость вращения валка регулируются как в ручном, так и в автоматическом режимах. Управление процессом работы охладителя осуществляется промышленным контроллером. Все это позволяет оптимизировать процесс охлаждения творога и исключить его недоохлаждение, а также намерзание продукта на рабочую поверхность барабана.

5. Увеличение производительности охладителя по сравнению с базовой моделью Д5 - ОТЕ. Производительность: однобарабанного охладителя составляет 500 кг/ч; двухбарабанного - 900 кг/ч.

6. Эстетичный внешний вид. В аппарате применена новая конструкция кожухов и облицовки. Оборудование отвечает современным требованиям промышленного дизайна.

7. Хорошая промываемость. Закрытая конструкция охладителя со съемными панелями облицовки. После работы легко разбирается (съемные ножи, бункер, панели кожуха), что облегчает процесс мойки и санитарной обработки.

Дополнительные данные:

В новом охладителе устранена течь сыворотки между бункером и барабаном (бункером и валком) за счет применения «плавающего» уплотнения, которое отслеживает положение прижимного валка и барабана. «Плавающее» уплотнение выполнено из капролона (силикона).

Торцевые «плавающие» уплотнения на приемном бункере обеспечивают распределение творога строго по размерам бункера без выхода на края барабана при любом количестве творога в бункере.

Для сбора стоков сыворотки, которая может выделяться в небольших количествах в процессе охлаждения, предусмотрен специальный выдвижной лоток с отводом в канализацию.

Рисунок 3 - Установка для охлаждения творога DONI®Coolmatic

Технологами и инженерами конструкторами компании ЕКО КОМ и ДОНИДО, была разработана уникальная конструкция машины DONI®Coolmatic (рисунок 3), которая способна одновременно решать две поставленные задачи по охлаждению творога и отделению сыворотки, в автоматическим и непрерывным процессе [4].

Данная машина состоит из корпуса смонтированного на раме, дренажной ленточной системы (которая включает в себя набор ленточных транспортеров с приводами механизмами находящихся в шахматном порядке на разных уровнях), системы трубопроводов для обеспечения качественной CIP мойки и автономной системой охлаждения.

Принцип работы: Сьвороточно-зерновая смесь через распределитель подается на первую дренажную ленту (которая расположена в верхней части машины), специальная конструкция, которой позволяет отделить до 85% сыворотки. Скорость ленты подобрана таким образом, что продукт распределяется по ней тонким слоем. Температура смеси должна быть не ниже 25°С (при более низких температурах затрудняется процесс отделения сыворотки). Далее продукт поступает на вторую ленту, скорость которой ниже первой, что обеспечивает более толстый слой творога около 30-50 мм. Одновременно во внутрь машины беспрерывно подается стерильный, охлажденный воздух с температурой около 0°С. Продукт опрокидывается несколько раза на лентах, что дает возможность ему лучше охладится, отдать излишнюю влагу и избежать комкования. Весь процесс протекает в течение часа, при этом продукт на выходе достигает температуру до 10°С.

Машина поставляется полностью готовая к работе. Она оснащена: люком для обслуживания; внутренним освещением; датчиками уровня продукта; датчиками температуры; моющими головками, связанными коллектором; панелью управления; холодильной установкой. Производительность регулируется в широком диапазоне, она зависит от специфики обработки продукта и составляет от 1000 кг/ч до 2000 кг/ч по творогу. Установленная электрическая мощность 6,6 кВт, холодильная 30 кВт.



Рисунок 4. Охладитель творога 209-ОТД

В двухцилиндровом охладителе 209-ОТД-1 осуществляется непрерывное охлаждение творога (рисунок 4.). Охладитель состоит из двух закрытых цилиндров с общим бункером, смонтированных на станине [3].

На станине. Внутри цилиндра размещены вращающиеся вытеснительные барабаны. В конусной и цилиндрической частях расположен шнек. Цилиндры и барабаны имеют рубашки для хладоносителя в виде спиральных каналов. Цилиндры закрыты крышками. Вытеснительный барабан представляет собой двухстенный корпус, внутри которого расположена трубка для подачи воды в рубашку.

Творог подается в приемный бункер, из которого захватывается конической частью барабана и подается в пространство между цилиндром и вытеснительным барабаном. Зазор между ними составляет 8 мм. Вдоль барабана творог перемещается шнеком и выталкивается через отверстие в крышке барабана на лоток. Перемещаясь вдоль цилиндра и вытеснительного барабана, продукт охлаждается. Ледяная вода подается противотоком продукту.

Характеристика

Производительность кг\час 780

Поверхность охлаждения, мІ 3,7

Частота вращения вытеснительного барабана, с-1 0,49

Температура, град.

творога на входе 28…30

творога на выходе 8…10

хладогента не более 1

Расход хладогента, мі\час 9

Потребление электроэнергии, кВт\час 4

Габариты, мм, охладителя 2060х970х2000

охладителя с подъемником 4000х1300х3036

Масса, кг, охладителя 704

охладителя с подъемником 1260.

2. Технологические требования к процессу

творогоохладитель производство оборудование технологический

Творог - это белковый кисломолочный продукт, изготовляемый путем сквашивания пастеризованного нормализованного молока с последующим удалением из сгустка части сыворотки и отпрессовыванием белковой массы [5].

При выработке обезжиренного творога допускается смешивание обезжиренного молока и пахты. Допускается вырабатывать творог из непастеризованного молока в случае повышенной кислотности молока-сырья. В этом случае готовый продукт необходимо подвергать тепловой обработке. Можно использовать такой творог в производстве творожных замороженных полуфабрикатов, с последующей тепловой обработкой.

Содержание в твороге полноценных белков обуславливает его пищевую и биологическую ценность.

Режимы тепловой обработки влияют на физико-химические свойства сгустка и выход готового продукта, низкая температура пастеризации дает недостаточно плотный сгусток, а с повышением температуры увеличивается денатурация сывороточных белков, прочность сгустка и его влагоудерживающая способность, что приводит к низкой интенсивности отделения сыворотки и увеличению содержания влаги в готовом продукте. Таким образом путем регулирования режимов пастеризации и обработки сгустка, подбора штаммов микроорганизмов закваски можно получить сгусток с требуемыми реологическими свойствами.

Охлаждение до температуры заквашивания

Она зависит от вида используемой закваски и времени года: t=28±2⁰С, t=38±2⁰С.

Сквашивание молока

При использовании мезофильных молочнокислых микроорганизмов (1-5%) температура сквашивания составляет 28-32⁰С, продолжительность - 6-8 часов. При ускоренном способе используют симбиотическую закваску мезофильных и термофильных стрептококков (1:1) t=35-38⁰С продолжительность составляет 4-5 часов. Предпочтительно применять беспересадочный способ приготовления закваски на стерильном молоке. Это позволяет снизить дозу закваски до 1%. Окончание процесса сквашивания определяют по кислотности и плотности сгустка. Визуально сгусток должен быть плотным, иметь ровные края на изломе, хорошо выделять сыворотку прозрачного цвета. Если сгусток не готов, то края на изломе будут дряблые, расползающиеся, сыворотка - мутная. Если сгусток недосквашен, образуется много белковой пыли, отходящей в сыворотку, что снижает выход продукта. Если сгусток пересквашен, творог кислый и обладает мажущей консистенцией. При ускоренном способе сквашивания в молоко вносят 2,5% закваски, приготовленной на культурах мезофильного стрептококка, и 2,5% термофильного молочно-кислого стрептококка. Температура сквашивания при ускоренном способе повышается в теплое время года до 35°С, в холодное - до 38°С. Продолжительность сквашивания молока при ускоренном способе 4,0 - 4,5 ч, т.е. сокращается на 2,0 - 3,5 ч, при этом выделение сыворотки из сгустка происходит более интенсивно.

Чтобы ускорить выделение сыворотки, готовый сгусток разрезают специальными проволочными ножами на кубики с размером граней 2 см. При кислотном методе разрезанный сгусток подогревают до 36-38°С для интенсификации выделения сыворотки и выдерживают 15-20 мин, после чего ее удаляют. При сычужно-кислотном - разрезанный сгусток без подогрева оставляют в покое на 40-60 мин для интенсивного выделения сыворотки.

Обезвоживание до требуемой влажности

В зависимости от жирности продукта содержание влаги колеблется от 65% до 80%. Для дальнейшего отделения сыворотки сгусток подвергают самопрессованию и прессованию. Для этого его разливают в бязевые или лавсановые мешки по 7-9 кг (на 70% вместимости мешка). Под воздействием собственной массы из сгустка выделяется сыворотка. Самопрессование происходит в цехе при температуре не выше 16°С и продолжается не менее 1 ч. Окончание самопрессования определяется визуально по поверхности сгустка, которая теряет блеск и становится матовой. Затем творог под давлением прессуют до готовности. В процессе прессования мешочки с творогом несколько раз встряхивают и перекладывают. Во избежание повышения кислотности прессование необходимо проводить в помещениях с температурой воздуха 3-6°С.

Готовый продукт фасуют в мелкую и крупную тару. Творог фасуют в картонные ящики с вкладышами из пергамента, полиэтиленовой пленки. В мелкую упаковку творог фасуют в виде брусков массой 0,25; 0,5 и 1 кг, завернутых в пергамент или целлофан, а также в картонные коробочки, пакеты, стаканы из различных полимерных материалов.

Творог хранят до реализации не более 36 ч при температуре камеры не выше 8°С и влажности 80 - 85%.

Готовый творог направляется на фасование и затем в холодильную камеру для доохлаждения.

С целью резервирования творога в весенний и летний периоды года его замораживают. Качество размороженного творога зависит от метода замораживания, который может быть медленный и быстрый. Замораживают творог в фасованном виде - блоками по 7 - 10 кг и брикетами по 0,5 кг при температуре от -25 до -30°С в термоизолированных морозильных камерах непрерывного действия до температуры в центре блока -18°С и -25°С в течение 1,5 - 3,0 ч. Замороженные блоки укладывают в картонные ящики и хранят при этих же температурах в течение соответственно 8 и 12 мес. Размораживание творога проводят при температуре не выше 20°С в течение 12 ч.

3. Описание технологического процесса

В зависимости от массовой доли жира творог подразделяют на три вида: жирный, полужирный и нежирный.

В качестве сырья используют доброкачественное свежее молоко цельное и обезжиренное кислотностью не выше 20°Т. По жиру молоко нормализуют с учетом содержания в нем белка (по белковому титру), что дает более точные результаты.

Особенности производства

При сычужно-кислотном способе производства творога, сгусток формируется комбинированным воздействием сычужного фермента и молочной кислоты. Сычужно-кислотным способом изготовляют жирный и полужирный творог, при котором уменьшается отход жира в сыворотку.

Стадии технологического процесса

Машинно-аппаратурная схема линии производства творога традиционным способом приведена в приложении [МТД 00.00.00.00 ТС]

Устройство и принцип действия линии

Молоко из емкости (1) насосом (3) подается сначала в балансировочный бачок (2), а затем насосом (3) в секцию рекуперации пастеризационно-охладительной установки (5), где оно подогревается до температуры 35 - 40°С и направляется на сепаратор-очиститель (4).

Нормализованное и очищенное молоко направляют на пастеризацию(5) при 78 - 80°С с выдержкой 20 - 30 с.

Пастеризованное молоко охлаждают в секции рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки (5) до температуры сквашивания (в теплое время года до 28 - 30°С, в холодное - до 30 - 32°С) и направляют в специальные ванны (6) на заквашивание. Закваску, приготовленную в заквасочнике (10), для производства творога изготовляют на чистых культурах мезофильных молочно-кислых стрептококков и вносят в молоко в количестве от 1 до 5%. Продолжительность сквашивания после внесения закваски составляет 6 - 8 ч.

При сычужно-кислотном способе производства творога после внесения закваски добавляют 40%-ный раствор хлорида кальция (из расчета 400 г. безводной соли на 1 т молока), приготовленного на кипяченой и охлажденной до 40-45°С воде. Хлорид кальция восстанавливает способность пастеризованного молока образовывать под действием сычужного фермента плотный, хорошо отделяющий сыворотку сгусток. Немедленно после этого в молоко в виде 1% - ного раствора вносят сычужный фермент или пепсин из расчета 1 г на 1 т молока. Сычужный фермент растворяют в кипяченой и охлажденной до 35°С воде. Раствор пепсина с целью повышения его активности готовят на кислой осветленной сыворотке за 5 - 8 ч до использования. Для ускорения оборачиваемости творожных ванн (6) молоко сквашивают до кислотности 32 - 35°Т в резервуарах, а затем перекачивают в творожные ванны и вносят хлорид кальция и фермент.

Окончание сквашивания и готовность сгустка определяют по его кислотности (для жирного и полужирного творога должна быть 58 - 60°Т, для нежирного - 66-70°Т) и визуально - сгусток должен быть плотным, давать ровные гладкие края на изломе с выделением прозрачной зеленоватой сыворотки.

Для дальнейшего отделения сыворотки сгусток подвергают самопрессованию и прессованию. Для этого его разливают в бязевые или лавсановые мешки по 7 - 9 кг (на 70% вместимости мешка), их завязывают и помещают несколькими рядами в пресс-тележку (7). Во избежание повышения кислотности прессование необходимо проводить в помещениях с температурой воздуха 3 - 6°С, а по его окончании немедленно направлять творог на охлаждение до температуры не выше 8°С с использованием двухцилиндрового охладителя (8).

Готовый продукт фасуют на машинах (9) в мелкую и крупную тару. Творог хранят до реализации не более 36 ч при температуре камеры не выше 8°С и влажности 80 - 85%.

4. Описание разрабатываемого оборудования

Двухцилиндровый творогоохладитель [МТД 08.00.00.00 ВО] представляет собой станину (14), на которой смонтирован привод, состоящий из электродвигателя 4А100L (13) и редуктора (11) общего бункера (9). К станине и бункеру с одной стороны крепятся 2 цилиндра, представляющие собой двухстенный корпус, в межстенном пространстве которого протекает хладоагент, с другой - смонтированы приводы барабанов (8), состоящие из полых валов, вращающихся в корпусах на роликовых конических подшипниках. Сзади привода на станине смонтированы узлы подвода и отвода воды из барабанов, имеющие специальные сальниковые устройства, исключающие попадание воды в продукт.

Внутри цилиндров расположены вытеснительные барабаны (3) со шнековой поверхностью. Барабаны представляют собой двухстенный корпус, в межстенном пространстве которого протекает хладоагент. Хвостовики барабанов проходят через полые валы приводов и крепятся к узлам подвода и отвода воды специальными гайками. Вторые концы вытеснительных барабанов своими пальцами входят в подшипники крышек цилиндров.

Подвод воды в цилиндры осуществляется через вентиль, отвод воды - через патрубок.

Подвод воды в вытеснительные барабаны осуществляется через вентиль, отвод - через отверстие тройника.

Творог в транспортной тележке поднимается подъемником-загрузчиком и опрокидывается в бункер охладителя (9). От электродвигателя через ременную передачу, редуктор, цепную передачу вращение передается полым валам приводам барабанов. Валы барабанов через вытеснительную шпонку передают вращение вытеснительным барабанам (3), конусная часть шнековых барабанов забирает из бункера творог и перемещает его в цилиндрическую часть, где он охлаждается поверхностями цилиндра и барабана, в межстенном пространстве которых протекает вода в направлении, противоположном движению творога.

5. Расчётная часть

Расчеты проведены по стандартной методике [6].

Исходные данные:

Мощность двигателя - 3.2 кВт

Производительность - 500 кг/ч

Начальная температура творога: 27⁰С

Конечная температура творога: 7⁰С

Начальная температура ледяной воды: 0⁰С

Конечная температура ледяной воды: 3⁰С

Частота вращения вытеснительных барабанов - 46,8 об/мин

Наружный диаметр цилиндра - 350 мм

Число скребков - 2 шт.

Теплофизические свойства творога:

- плотность - 1060 кг/мі

- теплоемкость - 3260 Дж/(кгЧК)

- теплопроводность - 0.43 Вт/(мЧК)

Теплофизические свойства воды:

- плотность - 999.8 кг/мі

- теплоемкость - 4240.3 Дж/(кгЧК)

- теплопроводность - 0.55 Вт/(мЧК)

- динамическая вязкость - 18.25Ч10^-6 мІ/с

5.1 Тепловой расчет

1. Расчет охлаждающей воды, W, кг/с

W= G= 1,375 кг/с, (1)

где G - производительность

С - теплоемкость творога

С_в - теплоемкость воды

t 1 - начальная температура творога

t 2 - конечная температура творога

t 3 - начальная температура ледяной воды

t 4 - конечная температура ледяной воды

2. Коэффициент теплоодачи б1 Вт/(мІЧК), от стенки цилиндра к творогу можно определить по формуле:

б 1= Ч, (2)

где - угловая скорость вращения вытеснительного барабана, рад/с

- теплопроводность творога

- плотность творога

z - число скребков

= 3. 768 рад/c (3)

= 1507.15 Вт/(мІЧК) (4)

3. Охлаждение творога производится за счет подачи ледяной воды в рубашку цилиндра, для того чтобы получить высокие значения коэффициента теплоотдачи б2 необходимо добиться турбулентного движения воды в рубашке, для этого в рубашке имеется винтовой канал прямоугольного сечения, по которому движется вода.

Скорость движения воды V_в, м/с в канале определяется по формуле

, (5)

где a - ширина канала, м a=0,005

b - высота канала, м b=0,025

V_в= 11,002 м/c

Критерий Рейнольдса

Re= , (6)

где V в - скорость движения воды

v_{в -} динамическая вязкость воды

d_экв = , (7)

где F - площадь поперечного сечения канала, мІ

F= aЧb= 0.00013 мІ (8)

П - периметр канала, м

П=2 (a+b)= 0.06 м (9)

d_экв = 0.00867 м

Критерий Рейнольдса:

Re= 3790

Подставив значения V в и d_экв и приравняв значение критерия Рейнольдса соответствующее началу турбулентного движения, найдем размеры канала:

a + b= 2 - b = 0.004 м (10)

коэффициент теплоотдачи от воды к стенке цилиндра б2, Вт/(мІЧК)

Nu = 0.023 Ч Re^0.8 Ч Pr^0.4, (11)

где: Pr - критерий Прандтля для воды, при ее средней температуре (17⁰С)

Nu = 732.1

б 2 =46442.3 Вт/(мІЧК)

4. Коэффициент теплопередачи K, Вт/(мІЧК)

К= 1: (r), (12)

где - толщина стенки цилиндра, мм

теплопроводность материала стенки цилиндра, для нержавеющей стали 12Х18Н10Т 17 Вт/(мЧК),

r - термическое сопротивление загрязнений на стенке, r = 0.0004 - 0.001 (мІЧК)/Вт

К= 581.4 Вт/мІЧК

5. Полезная разность температур t_ср:

_ср = , (13)

где t1-t4= 27-3=24; t2-t3=7-0=7⁰C

14

6. Поверхность теплопередачи F1, мІ цилиндра

F1= = 1.73 мІ (14)

7. Длина цилиндра, L, м:

L= = 1,6 м (15)

8. Наружный диаметр рубашки, D1, м:

D1= D+2b= 0.4 м, (16)

где D - наружный диаметр цилиндра

10. Если заданы необходимые геометрические размеры цилиндрического охладителя творога, можно определить его производительность по формуле:

М = 3600 Ч nЧzЧ (17)

где n - частота вращения вытеснительных барабанов, с^-1

D - внутренний диаметр цилиндров, м D=0.344 м

d - наружный диаметр вытеснительных барабанов, d=0.336 м

z - число скребков (2 шт.)

S - шаг шнека, м S= 0.12 м

- плотность творога, кг/мі

коэффициент объемного перемещения творога (для двуцилиндрового охладителя = 0.3)

М=767,13 кг/ч

11. Масса продукта, единовременно находящаяся в двух цилиндрах, кг

М = z Ч (18)

М = 0,017 кг

12. Толщина слоя творога в охладителе, м

h = (D₂ - D₁) / 2 (19)

h = 0,004 м

13 Продолжительность пребывания творога в рабочем цилиндре, с

Т = (3600 Ч F) / М (20)

Т = 0,40 с.

5.2 Расчет тепловой изоляции

Толщину изоляционного слоя _из определяют из уравнения [6]:

_из = _из (), м, (21)

где _из - коэффициент теплопроводности изоляционного материала (для мипоры = 0.085 Вт/ мЧК)

б_п - коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающую среду, Вт/(мІЧК)

б_п = 9.3 + 0.006 Ч t_из, (22)

где t_из - допустимая температура поверхности изоляции (20⁰С)

б_п = 9.3 + 0.06Ч20 = 10.5 Вт/ мІЧК

К_п - коэффициент теплопередачи в окружающую среду, Вт/(мІЧК)

К_п = б_п Ч , (23)

где tиз - температура изоляции (20 ⁰С)

tвз - температура воздуха (25 ⁰С)

tср - средняя температура хладоагента (1,5 ⁰С)

К_п= 2.234 Вт/(мІЧК)

_из= 0.03 м.

5.3 Расчет клиноременной передачи

Использован источник [7]

Передаваемая мощность N = 3.2 кВт

Частота вращения вала электродвигателя (асинхронная)

n₁=1400 об/мин

передаточное число от электродвигателя к редуктору i =1.25

Ширина ремня b₀=17 мм

Толщина ремня h= 10.5 мм

Площадь поперечного сечения F=138 ммІ

Диаметр малого шкива D₁=140 мм

Диаметр большого шкива D₂= D₁ЧiЧ(1-) (24)

D₂= 140Ч1.25Ч(1-0.01)= 173,25 мм

Ближайший диаметр по стандарту D₂=180 мм

Расчетное передаточное число при =0.01

i = (25)

i = 1.30

Скорость ремня, м/с:

V= (26)

V=10, 26 м/с

Межосевое расстояние (А), мм

Принимаем равное 400 мм

Расчетная длина ремня L_p, мм

L_p= 2A + Ч(D₁ + D₂) + (27)

L_p = 1143 мм

Ближайшая стандартная длина ремня L=1120 мм

Межосевое расстояние А, мм

А= (28)

A= 391.9 мм

Для установки и замены ремней предусматриваем возможность уменьшения А на 2%, т.е. на 7,84 мм, а для компенсации отклонений и удлинения во время эксплуатации - возможность увеличения на 5,5%, т.е. на 21,55 мм.

Угол обхвата малого шкива б1

б 1= 180-57Ч (29)

б 1= 174⁰

Коэффициенты (по таблице 18.5 [7])

С_б = 0.98

С_L = 0,84

C_p = 1,1

С_Z = 0,95

Номинальная мощность, кВт

Р_о = 3,2 кВт

Определим расчетную мощность, кВт

Р_р = Р_оЧ(С_LС_б / C_p) (30)

Р_р = 2,4 кВт

Число ремней:

Z= Р / (Р_р Ч С_Z) (31)

Z= 2 шт.

Заключение

В данном курсовом проекте разработана модель двухцилиндрового творогоохладителя, имеющего следующие характеристики:

Мощность двигателя - 3.2 кВт

Производительность - 500 кг/ч

Начальная температура творога: 27⁰С

Конечная температура творога: 7⁰С

Начальная температура ледяной воды: 0⁰С

Конечная температура ледяной воды: 3⁰С

Разработана конструкция машины на уровне технологического проекта, к проекту приложены 3 чертежа:

1. Общий вид творогоохладителя двухцилиндрового.

2. Технологическая линия производства творога.

3. Деталировка.

Рассмотрено существующее аналогичное оборудование.

Выполнены расчеты:

1. Производительность по творогу - 767,13 кг/ч.

2. Поверхность охлаждения охладителя - 1,73 мІ

3. Масса продукта, единовременно находящаяся в двух цилиндрах - 0,017 кг

4. Толщина слоя творога в охладителе - 0,004 м

5. Продолжительность пребывания творога в рабочем цилиндре - 0,40 с.

Список литературы

1. Учебно-методическое пособие и задания на курсовой проект по дисциплине «Технологическое оборудование отрасли», Рубан, М.И. Сухина, В.В. Бунякин, Е.Г. Степанова. КубГТУ. Каф. машин и аппаратов пищевых производств - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2007. - 36 с.

2. Технология молока и молочных продуктов/ Г.Н. Крусь, А.Г. Храмцов, З.В. Волокитина. - М.: КолосС, 2008. - 455 с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

3. Методические указания к практическим занятиям по курсу «Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности» 1999 г.

4. Проектирование механических передач: учебно-справочное пособие для ВТУЗов /С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев, Б.С. Козинцев и др. - 6-е изд. переработ. и доп. - М.: «Альянс», 2008. - 590 с.

5. Атлас конструкций узлов и деталей машин: Учеб. пособие/ Б.А. Байков, А.В. Клыпин и др., под ред. О.А. Ряховского. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 384 с.

Размещено на Allbest.ru