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 7.
В сбивателе процесс сбивания сливок осуществляется в условиях энергичного перемешивания. Скорости движения лопастей и жидкости вполне достаточны для создания кавитационного течения. В результате сбивания образуется масляное зерно, которое после выхода сбитой массы из сбивателя отделяется от пахты.
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, устройство можно снять. Вода для промывки удаляется из маслоизготовителя через отстойник 11.
1-станина; 2-электродвигатель; 3-вариатор скоростей; 4-кран; 5-сби-ватель; 6-охлаждающая рубашка; 7-мешалка; 8-текстуратор; 9-камера промывки масляного зерна; 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
Рис. 5.2 Маслоизготовитель непрерывного действия
За камерой промывки расположена камера обработки масла под вакуумом 12. Обработник представляет собой шнековое устройство. В литой алюминиевой коробке вращаются в разные стороны два шнека. В конце шнекового устройства находится шиберная плита. В ней имеется окно, соединяющее шнековую камеру с верхней в которой также размещены два шнека с увеличенным шагом. Величину отверстий в шиберной плите можно регулировать посредством шиберной заслонки. В верхней части шнековой камеры расположена решетка, за которой находится коническая насадка 15 с лопастной мешалкой 13 для перемешивания. Коническая насадка 15 заканчивается прямоугольным отверстием для выхода масла. Шнеки совершают от 35 до 40 об/мин.
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.
4. Расчет маслообразователей периодического действия
Большинство авторов (Сурков, Липатов, Аболмасов, Дьяченко) предлагает определять производительность по зависимости:
где: V - объем сливок находящихся в маслообразователе, м3
r - плотность сливок, кг/м3
tобщ - длительность пребывания сливок в маслообразователе, сек.
L - длина цилиндра, м;
Rц - радиус цилиндра, м;
Rб - радиус барабана вытеснительной мешалки, м.
В частности, хорошей консистенции масла соответствует
· время τ2+τ3=180 сек, вязкость 2,1×10-4 Па × сек; t = 160С
Следовательно,
· время нахождения масла в одном цилиндре равно tср. = 90 сек,
· а в трех цилиндрах как минимум равно 270 сек.
По данным Никуличева (Чубик, Маслов) на качество сливочного масла существенное влияние оказывают такие параметры обработки в маслообразователе:
- как суммарное (τ2+τ3) время нахождения в зоне кристаллизации,
- так и (t3) - температура, до которой охлаждался продукт и т. д.
Крошливая консистенция масла возникает,
· при снижении времени нахождения масла в зоне кристаллизации до 60 сек, вязкости 2,1·10-4 Па·сек
· и температуре охлаждения 160С.
Мягкая консистенция масла имеет место
· при увеличении времени нахождения масла в зоне кристаллизации до 360 сек., вязкости 1,4·10-4 Па·сек
· и той же температуре охлаждения.
Эти данные являются крайне важными для конструирования и эксплуатации маслообразователей цилиндрического типа, поскольку на основании их можно принять время нахождения продукта во всех трех цилиндрах.
По графику, характеризующему изменение температуры продукта по длине всех трех цилиндров маслообразователя /Сурков/ можно определить или задаться:
· t общ - длительностью нахождения продукта в зоне охлаждения (1 и 2 цилиндры)
· и зоне маслообразования, т. е. (охлаждения, кристаллизации и механической обработки).
Если, говорить упрощено сливки, протекая через первый, затем второй и третий цилиндры проходят стадии:
· 1 цилиндр - охлаждение и мех. обработка.
· 2 цилиндр - охлаждение, кристаллизация и мех. обработка.
· 3 цилиндр - кристаллизация и мех. обработка.
При выработке масла в летний период, если опираться на данные Никуличева, длительность нахождения сливок в зоне кристаллизации (2 и 3 цилиндры) должна быть в пределах около 180 сек (3 мин), поскольку только тогда консистенция масла будет хорошей.
При уменьшении или увеличении времени нахождения сливок в зоне кристаллизации, консистенция масла будет
· либо крошливой, либо мягкой.
Крошливость в какой то мере может быть допущена, поскольку при исследовании на термоустойчивость такое масло сохраняет форму.
Мягкость масла не допускается, поскольку такое масло не сохраняет форму, т. е. оно быстро расплывается.
Для получения масла хорошего качества решающее значение имеет правильный выбор продолжительности обработки продукта.
Производительность цилиндрического маслоизготовителя определяется по методике расчета производительности машин непрерывного действия т. е.
, кг/с
либо
, кг/час
где f n - площадь кольцевого сечения пространства для прохода сливок между вытеснителем и цилиндром (м2);
V n - средняя скорость потока продукта в цилиндре, (м/с)
r - плотность высокожирных сливок или масла, кг/м3
Площадь кольцевого сечения пространства для прохода продукта определяется легко:
, м2
где Dц - внутренний диаметр охлаждающего цилиндра
обычно, Dц= 0, 315 м)
диаметр мешалок ( d = 0,295; 0,275, 0,255 м).
объемный КПД учитывающий увеличение кольцевого сечения (дополнительные полости) и одновременно его уменьшение в результате установки ножей и их креплений (h = 0,8 - 0,81).
Поток сливок протекает через кольцевой зазор за время tср , преодолевая путь равный длине L б - барабана.
Следовательно, отношение пути ко времени даст нам скорость этого потока продукта
,м/сек
где L б - длина пути, или длина вытеснительного барабана,
обычно, в современных маслообразователях L б =0,7м.
Окончательно, вопрос о производительности трехцилиндрового маслообразователя может быть решен на основании связи уравнений производительности его как машины непрерывного действия и как машины периодического действия
, кг/ч
Производительность маслоизготовителя непрерывного действия можно определить из соотношения: Производительность маслоизготовителя по исходным сливкам = Производительность маслоизготовителя по камере сбивания = производительности маслоизготовления по пропускной способности текстуратора, т. е.
где V - производительность маслоизготовителя по исходным сливкам;
Мо - производительность маслоизготовителя по камере сбивания;
Мm- производительность текстуратора.
Производительность маслоизготовителя по диафрагменному механизму подачи сливок можно определить:
, м3/сек
где d - диаметр отверстий сопел в диафрагменном механизме (d =мм)
j - коэф. истечения (j = 0,7 - 0,9)
H - высота столба сливок, м
Производительность маслоизготовителя непрерывного действия по камере сбивания можно по критериальному уравнению, предложенному Грищенко и Масловым:
где r - плотность сливок, r
1000 кг/м3
m-динамическая вязкость сливок,m = (1,6 - 2,2) 10-2, Па сек, при Тсл = 8-140С
dм - диаметр мешалки; dм = (0,18 - 0,25), м
n - частота вращения мешалки; n = (16,6- 46,6), об/сек
причем, чем меньше Жсл, тем больше частота вращения n и наоборот, чем больше жирность, тем меньше частота вращения.
a - коэффициент температуропроводности; а = (0,11-0,12)×10-6, м2/сек
Тсл - температура сливок, Тсл = , 0С
Тпл - температура плавления молочного жира, обычно Тпл = (30,00- 40, 3о), СО причем: летний жир - Тпл = 30,0оС, осенний - 31, 3оС, зимний - 34,5оС, весенний - 40,3оС
Жсл - жирность сливок, в весенне-летний период Жсл=% в осенне-зимний период Жсл=3%
j - коэффициент, j = 10-14; b = 0,4 при Жсл до 30 % и показатель степени при j = 5 10-17; b = 2 при Жсл более 30 %
Мо - объемная производительность маслоизготовителя непрерывного действия, м3/сек.
Расчет по этому довольно громоздкому уравнению удобно вести в следующей последовательности:
1. Отдельно определяем все критерии, входящие в правую часть уравнений, т. е.
это нечто иное, как модифицированный критерий Рейнольдса
это критерий Прандтля, характеризующий отношение вязкостных и температуропроводных свойств сливок
симплекс температурного подобия
Жслb - массовая доля жира в сливках,
2. Перемножаем полученные значения критериев, симплексов и коэффициентов и, решая относительно производительности, получим:
, м3/сек
3. Поскольку полученная производительность имеет несколько неудобную размерность, определяем, часовую производительность машины
, кг/час
5. Задание к работе
1. Составьте классификацию специального оборудования для производства сливочного масла непрерывным способом.
2. Изучите устройство и работу маслоизготовителей непрерывного действия ( стр. 231-234).
3. Составьте кинематическую схему машины. /Плакат маслоизготовителя Контимаб; рис. на стр. 232/.
4. Произведите технологический расчет маслоизготовителя по вариантам.
5. Дать описание конструкции оборудования, входящего в состав линии ОЛП, П8-ОЛУ и модернизированной линии ВНИИМСа (на данный пункт отчета смотри литературу [5] и [6]).
6. Составить температурный график и схему маслообразователя. Дать описание схемы (на данный пункт см. литературу [4]).
7. Разобрать, заэскизировать рабочий орган и дать описание конструкции трехцилиндрового маслообразователя П-ОМ-2Т (ТОМ-2М). Составить кинематическую схему приводного механизма (см. литературу [1], [3], [4], [5]).
Обозначения параметров | Единицы измерений | Варианты | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
Dу | м | 0,315 | 0,315 | 0,315 | 0,325 | 0,325 |
dм | м | 0,295 | 0,275 | 0,255 | 0,280 | 0,340 |
L | М | 0,70 | 0,70 | 0,70 | 0,65 | 0,80 |
tср | сек. | 100 | 115 | 130 | 140 | 150 |
rn | кг/м3 | 940 | 940 | 940 | 940 | 940 |
r | кг/м3 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
Жсл | % | 35 | 36 | 38 | 40 | 35 |
dм | М | 0,18 | 0,2 | 0,22 | 0,24 | 0,25 |
n | об/сек | 33,3 | 28,3 | 26,6 | 23,3 | 30,0 |
Тсл | С0 | 100 | 120 | 140 | 100 | 80 |
Тпл | С0 | 300 | 31,30 | 40,30 | 30,00 | 34,50 |
m×102 | Па×сек | 1,6 | 1,8 | 1,5 | 1,7 | 2,2 |
a×106 | м2/сек | 0,110 | 0,109 | 0,112 | 0,116 | 0,120 |
Лабораторная работа № 6
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
