Механизация первичной обработки и переработки молока

1. Физико-механические свойства молока.

2. Операции первичной обработки и переработки молока.

3. Технологические схемы первичной обработки молока.

4. Очистка молока. Способы очистки и классификация очистителей.

5. Назначение и способы охлаждения молока. Охладители молока и холодильные установки. Типы, устройство и рабочий процесс. Основы расчета охладителей.

6. Холодильные машины, их устройство и работа.

7. Цель и режимы пастеризации молока. Классификация, устройство, рабочий процесс и расчет пастеризаторов молока.

8. Сепарирование молока. Классификация, общее устройство и принцип работы сепаратора. Основы теории и расчета.

Чтобы сохранить первоначальные свойства свежевыдоенного молока с момента его получения и до поставки потребителю, производится первичная его обработка. Обязательными операциями первичной обработки молока на ферме являются очистка (активная и пассивная), охлаждение и кратковременное хранение. При необходимости производится полная обработка молока, т.е. дополнительно необходимо выполнять операции нормализации и пастеризации молока. Некоторые хозяйства производят частично переработку молока (сепарирование). Поэтому студенту рекомендуется изучить в производственных условиях устройство и работу молочного оборудования на передовых механизированных фермах и крупных молочно-товарных комплексах. Необходимо также ознакомиться с технологическим оборудованием мелких предприятий молочной промышленности, так как оборудование этих предприятий конструктивно сходно с оборудованием фермских молочных. Кроме того, студент должен изучить основы теории сепарирования и освоить методику энергетического и технологического расчета молочного сепаратора, а также методику расчета охладителей, пастеризаторов и пастеризационно-охладительных установок. Особое внимание при изучении раздела следует обратить на принцип получения холода в холодильных и тепло-холодильных машинах (установках).

Вопросы для самопроверки

1. С какой целью производится первичная обработка молока на фермах?

2. Назовите операции первичной обработки молока.

3. Какие преимущества и недостатки имеет очистка молока центробежными молокоочистителями в сравнении с очисткой цедилками и фильтрами?

4. Какое конструктивное и технологическое различие имеют сепараторы-молокоочистители и сливкоотделители?

5. Как устроены и действуют пластинчатые охладители?

6. В каких случаях необходима пастеризация молока? Назовите режимы пастеризации.

7. Как устроены и работают пастеризаторы и пастеризационно-охладительные установки?

8. Как производят энергетический и технологический расчеты сепараторов?

9. Расскажите принцип получения холода в холодильных машинах.

10. Как устроены и действуют холодильные и теплохолодильные машины?

11. Какое оборудование применяют для учета, хранения и транспортировки молока?

Д о п о л н и т е л ь н а я л и т е р а т у р а

1. К о в а л е в Ю. Н. Оборудование молочных технологических линий животноводческих ферм и комплексов. – М.: Россельхозиздат, 1978.

2. К о в а л е в Ю. Н. Аппараты молочных линий на фермах. – М: Агропромиздат, 1985.

3. К р а с н о к у т с к и й Ю. В. Механизация первичной обработки молока. – М.: Агропромиздат, 1988. – 335 с.

Методика технологических расчетов.При очистке молока с использованием сепаратора-очистителя определяют время непрерывной работы (ч):

(93)

где V_гр – объем грязевого пространства барабана, л;

р – процент отложения сепараторной слизи от общего объема пропускаемого молока (р = 0,03…0,6%);

Q – производительность очистителя, л/ч.

Вместимость грязевого пространства барабана сепаратора-очистителя (л)

(94)

где R_mахи R_min – максимальный и минимальный радиусы грязевого пространства, см;

Н – высота пакета тарелок барабана, см.

В охладителях молока теплообмен происходит через стенки из-за разности температур между охлаждаемой и охлаждающей жидкостями.

В конце процесса конечная разность температур

(95)

где t_к – конечная температура молока, °С;

t¢_н – начальная температура воды, °С.

Следовательно, в односекционном охладителе при начальной температуре воды t¢_н = 5°С молоко можно охладить до температуры t_к = 7…10°С.

По значению конечной разности температур t_к¢ = t_к – t¢_н или t¢_к = t_к – t¢¢_н судят о качестве охладителя. Чем меньше значение tк, тем лучше охладитель.

В процессе охлаждения молоко отдает воде или рассолу количество теплоты (Дж):

(96)

где М – количество охлаждаемого молока, кг;

с – теплоемкость молока (с = 3,89 10^–3), Дж/(кг °С).

Для охлаждения молока требуется определенное количество воды или рассола, которое находят по коэффициенту кратности расхода воды (водяное число) n_в или рассола n_р из выражения

(97)

При работе охладителя имеет место тепловой баланс:

для односекционного охладителя при охлаждении водой

(98)

при охлаждении рассолом

(99)

для двухсекционного охладителя:

на водяной секции

(100)

на рассольной секции

(101)

где с и с_в – теплоемкость молока и воды, Дж/(кг·°С);

t_o – температура молока в конце водяной секции

Обычно значения t_н, t_к и t_к¢¢ бывают известны или заданы, а конечную температуру воды t_к и рассола t_к¢¢ рассчитывают из уравнений теплового баланса.

Охладители выбирают по следующим основным показателям:

площади рабочей поверхности F, м²;

заданной производительности М, кг/ч;

вида хладоносителя (вода, рассол, вода и лед, вода и рассол), значения их начальных температур t_н и t¢_н и принятых коэффициентов кратности расхода воды n_в и рассола n_р.

Рабочей поверхностью охладителя называется та часть его поверхности, которая с одной стороны омывается молоком, а с другой – хладоносителем.

Для плоских трубчатых охладителей площадь рабочей поверхности (м²)

(102)

где d – диаметр труб, м;

а – ширина пропайки между трубами, м;

– рабочая длина труб, м;

n – число труб.

Площадь рабочей поверхности цилиндрических охладителей приближенно определяют из выражения

(103)

где F₁ – площадь поверхности одного (среднего) витка, м²;

n – число витков;

F₂ – площадь поверхности нижней цилиндрической части при средней высоте

Тогда

(104)

где D и d – наружный и внутренний диаметры витка, м;

S – длина контура витка, м.

Найдем

(105)

Более точно площадь охладителя определяют из уравнения теплового баланса, т.е.

(106)

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² ·°С);

Dt_ср – средняя логарифмическая разность температур, °С.

Среднюю логарифмическую разность температур определяем по формуле Грасгофа:

(107)

где Dt_max и Dt_min – разность температур между теплообменивающими средами в начале и конце процесса.

Из уравнения теплового баланса можно определить рабочую поверхность охладителя при заданных значениях величин М, с, t_н и t_к и после определения значений k и Dt_ср.

Для односекционного охладителя

(108)

для водяной секции двухсекционного охладителя

(109)

для рассольной секции

(110)

Количество рабочих элементов охладителя (трубки, пластины и т.п.) определяют по зависимости

(111)

где f – площадь одного рабочего элемента, м². Для пластинчатых охладителей f = 0,043 м².