Учебно-методический комплекс дисциплины «Технологическое оборудование для тепловой и холодильной обработки пищевых продуктов» (стр. 18 )

теплообменников.

В настоящее время основу

охладителей, нагревателей, пастеризаторов или аппаратов комплексной тепловой обработки молока, сливок, смесей мороженого составляют пластинчатые теплообменники.

Они получили широкое распространение в промышленности.

Достоинством их является универсальность. В одном аппарате можно выполнять весь комплекс тепловой обработки и даже раздельно подвергать тепловой обработке два и более разных продукта. Пластинчатый аппарат в случае необходимости может быть легко перекомпонован  с целью изменения теплового режима.

Достоинствами пластинчатых аппаратов являются:

большая производительность при сравнительно небольших габаритах, отсутствие движущихся деталей, непрерывность потока продукта, небольшой температурный перепад (3-4 0С) между теплоносителем и продуктом и, вследствие этого, сравнительно незначительный пригар на пластинах и, одно из главных достоинств,  возможность легкой регенерации тепла.

Следует  также отметить, что для пластинчатых аппаратов характерны небольшие скорости потока, что:

позволяет, с одной стороны, использовать их для тепловой обработки сравнительно вязких молочных продуктов; а с другой стороны вызывает необходимость искусственной турбулизации потока с помощью рифлей на пластинах.

Но наряду с достоинствами им свойственны и недостатки, а именно, большое количество резиновых прокладок.

В результате:

в аппарате возможны относительно невысокие давления, поскольку в противном случае возникает вероятность утечек продукта; возможен износ этих прокладок; возникают определенные ограничения по термоустойчивости прокладок, поскольку температура в аппарате не может быть более 140 0С.

Конструктивные особенности трубчатых

теплообменников.

Трубчатые теплообменники занимают второе место по значимости в молочной промышленности.  Как правило, они используются для (П) молока и сливок.

Эти теплообменники отличаются

простотой конструкции и минимальным количеством резиновых прокладок, что исключает возможность протечек молока.

Для них характерны высокие скорости движения потока (до 3,0 м/с), что позволяет получить высокий уровень турбулентности, а, следовательно, и большие значения коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи.

Однако, им характерен и ряд недостатков:

так они более габаритны по сравнению с пластинчатыми аппаратами одинаковой производительности; у них,  как правило, отсутствует регенерация тепла, что заставляет использовать их там, где не требуется охлаждать продукт, например при пастеризации высокожирных сливок; для чистки и мойки труб необходима свободная  площадь около аппарата, поскольку мойка проводится при помощи ерша; нагрев молока осуществляется в толстом слое, что способствует интенсивному образованию пригара в трубах.

Наиболее распространенным является

двухцилиндровый трубчатый пастеризатор.

Он состоит из двух одинаковых горизонтальных цилиндров, установленных один над другим.

В цилиндрах имеются две трубные решетки, в которых установлены трубки. Все трубки соединены между собой так, что молоко последовательно перетекает

  из первой трубки во вторую, затем в третью и т. д.

В передней решетке первая трубка установлена в круглое отверстие. Сливки текут по этой трубке

от передней решетки к задней. 

В задней же решетке эта трубка соединяется со второй трубкой эллиптическим отверстием-пазом.

Поэтому сливки во второй трубке

текут в обратную сторону, т. е. от задней решетки  к передней решетке.

Здесь вторая трубка соединена с третьей таким же эллиптическим отверстием-пазом,

поэтому направление потока сливок вновь меняется, т. е. они текут от передней к задней решетке.

Таким образом, сливки каждый раз меняя направление течения, последовательно протекают по всем 24 трубкам нижнего цилиндра, а затем и верхнего цилиндра.

В межтрубное же пространство цилиндра подается пар или горячая вода. 

Рекомендуемая  литература.

1. , , «Технологическое оборудование молочной промышленности». М. «Легкая и пищевая промышленность», 1983. – 431с.

2. «Примеры и задачи по курсу технологического оборудования молочной промышленности». 1966 г.

3. «Справочник по технологическому оборудованию предприятий молочной промышленности». 1972 г. – 295 с.

4. «Руководство к лабораторным и практическим занятиям по курсу технологического оборудования предприятий молочной промышленности». 1988 г. – 100 с.

2. Лабораторные занятия

Наименование	Литература
1. Оборудование для доставки и хранения молока на заводах	и др. «Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности»
2. Молочные насосы и трубопроводы
3. Молочные гомогенизаторы и эмульсоры
4. Молочные сепараторы
5. Трубчатые пастеризаторы молока и сливок
6. Пластинчатые теплообменники для молока и молочных продуктов
7. Оборудование для производства сливочного масла
8. Оборудование для производства сыра
9. Оборудование для производства творога
10. Оборудование для производства мороженого
11. Автоматы для расфасовки жидких молочных продуктов
12. Автоматы для расфасовки вязких молочных продуктов
13. Бутылкомоечные машины
14. Вакуум-выпарные установки для сгущения молока
15. Сушильные установки для сушки молока

3. Задания для самостоятельной работы обучающихся

Методические рекомендации

Работа над учебником обязательно должна сопровождаться конспектированием по изучаемому разделу курса. Полезно выполнить в виде эскизов все необходимые схемы и рисунки. Все записи, а также решения предлагаемых  задач по каждой теме, следует вести в отдельной тетради для СРС.

Во время самостоятельной работы под руководством преподавателя я смогу дать ответы на вопросы, которые возникнут у вас при выполнении домашних заданий.

В дальнейшем этот материал, подготовленный вами самостоятельно, не только окажет большую помощь при повторении курса перед экзаменом, но и может быть использован как справочное пособие в практической работе.

Методика для СРО студентов

Подгруппа (А) отвечает на вопросы А, подгруппа Б отвечает на вопросы (Б)

Описать назначение, принцип действия, устройство и методику технологического расчета машины, аппарата или линии.

Вопрос А

1-Автомобильные транспортные цистерны.

2-Железнодорожные цистерны и цистерны водного транспорта.

3-Емкости хранения для молока (молочные танки).

4-Емкости для физико-химических процессов переработки молока и молочных продуктов.

5-Емкости для тепловых процессов.

6-Центробежные, роторные мембранные и поршневые насосы.

7-Гомогенизаторы для молока.

8-Сепараторы-молокоочистители.

9-Пастеризационно-охладительные установки для молока.

10-Сепараторы на бесприводной основе.

11-Творожные сепараторы.

12-Трубчатые и пластинчатые нагреватели для молока.

13- Сепараторы-сливкоразделители.

14-Пастеризационно-охладительные установки для кисломолочных продуктов.

15-Пастеризационно-охладительные установки для сливок.

16-Стерилизационно-охладительные установки пластинчатого типа.

17-Стерилизационно-охладительные установки трубчатого типа.

18-Инжекцинные паро-контактные установки для стерилизации молока.

19-Инфузионные паро-контактные установки для стерилизации молока.

20-Фризеры периодического и непрерывного типов.

Описать назначение, принцип действия и устройство, преимущества и недостатки машины или аппарата.

1-Маслоизготовители непрерывного действия.

2-Маслоизготовители периодического действия.

3-Маслообразователи трехцилиндровые.

4-Маслообразователи пластинчатые и вакуумные.

5-Аппараты выработки сырного зерна (сыродельные ванны)

6-Формовочные аппараты для формования сырных головок.

7-Прессы установки крупноблочного прессования и солильные бассейны.

8-Оборудование для подготовки сыров к плавлению.

9-Аппараты для плавления сырной массы.

10-Творожные ванны и творогоизготовители.

11-Оборудование для охлаждения творога.

12-Однокорпусная установка с барометрическим конденсатором для сгущения молочных продуктов.

13-Автоматы для разлива молока в тару разового пользования.

14-Линия для расфасовки молочных продуктов.

15-Двухкорпусная вакуум-выпарная установка с поверхностным конденсатором.

16-Сыроизготовители.

17-Ленточная сушилка для казеина.

18-Трехкорпусная пленочная вакуум-выпарная установка.

19-Бутылкомоечные машины.

20-Флягомоечные и флягоразливочные машины

Задача № 1.1. Определить до какой температуры (t2) нагреется жидкость в вертикальном молокохранильном танке-резервуаре если:

внутренний диаметр резервуара - D; высота резервуара - H; начальная температура продукта – t1; коэффициент теплопередачи – k; время хранения - z; продукт –  1,2,3,4 – молоко; 5,6,7 – сливки; 8,9,0 – сгущенное обезжиренное молоко.

Исходные данные параметров к задаче № 2.1

Параметры	Вариант - последняя цифра зачетной книжки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
z, час	10	12	5	8	12	14	9	16	24	8
D, м	2,0	1,5	1,8	2,0	1,8	2,2	2,4	1,5	1,9	4,0
Н, м	3,0	4,0	3,2	4,0	3,0	5,0	6,0	3,0	4,0	8,0
t1, град	4	6	5	8	7	5	10	8	3	4
tВ, град	25	22	18	30	24	23	30	24	20	25
k, Вт/м2град	0,8	1,2	1,4	1,8	2,3	4,0	1,6	2,2	1,0	2,0

Теоретическое обоснование решения задачи № 2.1

  Масса продукта находящегося в резервуаре может быть определена

  G = V? = 0,25?D2H?, кг  (11.1)

Теплопередающая поверхность резервуара – вся его полная наружная площадь. С небольшой погрешностью её можно определить.

  Fпол = Fбок + 2Fдн.= ?DH + 0,5?D2 , м2  (11.2)

  Исходным для дальнейшего расчета является уравнение связи теплового баланса и теплопередачи

  G·c·(t2 – t1) = k·Fпол·?t·z, Дж  (11.3)

G – количество продукта в резервуаре, кг; 

c – теплоемкость: 

- молока при t до 150  - 3852 ? 3885 Дж/кг·град;

- сливок 15% жирности при t до 150  -  3140 ? 3864 Дж/кг·град;

- сгущенного обезжиренного молока – 2898 Дж/кг·град; 

k – коэффициент теплопередачи, Вт/м2град;

Fпол – поверхность резервуара, м2;

z – время хранения, с;

t1 – начальная температура продукта, 0 С;

t2 – конечная, т. е. искомая температура продукта, 0 С;

?t – средняя, в данном случае арифметическая разность температур, 0 С.

Существует зависимость для её определения

?t = (?tб + ?tм)/2 = [(tВ – t1) + (tВ – t2)] /2  (11.4)

Однако практически определение  невозможно, поскольку в ?t входит искомая величина t2. Поэтому, подставляя зависимость (11.4) в уравнение (11.3) и решая относительно t2, получим.

t2 = [2kFz (tВ + t1) + 2Gct1]/(2Gc + kFz), 0 С  (11.5)