4.3 Расчет и подбор оборудования для тепловой обработки молока.

Оборудование включает в себя аппараты, машины и установки для охлаждения, нагревания, пастеризации, стерилизации и вакуум-термической обработки молока и молочных продуктов.

Расчет пластинчатого охладителя и холодильной установки:

Выбираем пластинчатый охладитель АДМ-13000 (производительность 1000 кг/ч). Его производительность должна соответствовать часовой загрузке (Wп.л, кг/ч) ПТЛ доения и обработки молока.

Определение количества воды Вв или рассола Вр :

Вв=nв*М=(2,5…3,0)*1000=2500 …3000л

где М –производительность охладителя кг/ч

nв=2,5…3,0-коэффициенты кратности расхода воды

Количество теплоты Qм, отдаваемое молоком воде находят из уравнения теплового баланса:

Qм=Qв=М*См*(tмн-tмк)=nв*М*Св*(tвк-tвн)

Qм=Qв=1000*3900*(20-5)/3600 =16250 Дж

Где Св и См- теплоемкость молока и воды.

Св=4200 Дж/(кг* С )

См=3900 Дж/(кг* С )

tмн, tмк- начальная и конечная температура молока tмн=15-30 С tмк=4-6 С

tвн,tвк- начальная и конечная температура воды.tвн=1-2 С tвк- находят из уравнения теплового баланса tвк=8 С

Площадь рабочей поверхности секций пластинчатого охладителя рассчитывают по формуле:

Fв= = м

С -средняя логарифмическая разность температур, где Δtmax и Δtmin –разность температур молока и охлаждающей жидкости (воды) на входе молока в данную секцию и на выходе молока из данной секции.

Для пластинчатого охладителя марки АДМ-13000 поверхность теплообмена одной пластины равна 0,043 м

Выбираем холодильную установку по максимальной потребности в холоде, Дж/с: Qхол=Qм+qм, где Q-расход холода на охлаждение молока в охладителе

Q= М*См*(tмн-tмк )=1000*3900*(20-5)=16250 Дж/ч

qм=(2…3%)*Qм=487,5Дж/ч

Qхол=Qм+qм=16737,5 Дж/ч

По холодопроизводительности выбираем охладительную установку МВТ-20-1-0 . Его холопроизводительность равна 20,35 кВт.

Расчет пастеризатора:

Пастеризатор подбирают по заданной производительности с учетом заданных режимов пастеризации. Выбираем высокотемпературный пастеризатор марки ПМР-0,2-1 с производительностью 1000 л/ч.

Общее количество теплоты Qобщ, необходимое для пастеризации М кг молока в час от начальной температуры tн до температуры пастеризации tп

Qобщ=М*См*(tп-tн)=1000*3900*(76-15)/3600=66083Дж/ч

В пластинчатых аппаратах фактические затраты теплоты на 50…90 % меньше за счет ее передачи в секциях регенерации от пастеризованного молока холодному, поступающему на пастеризацию. Снижение затрат тепла характеризуется коэффициентом регенерации Е.

Е=Qр/Qобщ=(tр-tн)/(tп-tн)=(60-15)/(76-15)=0,73

где tр- температура нагрева молока в секции регенерации равна 60…65 С

Qр- количество теплоты, переданное пастеризованным молоком холодному в секции регенерации (рекуперации) Дж/ч

Поверхность теплообмена секций регенерации Fр, м , рассчитывают с учетом постоянства температурного перепада Δtр=tп-tр;

Fр= =

Кр- коэффициент теплопередачи для секции рекуперации 1160 Вт/( м * С )

Количество теплоты затраченное на пастеризацию (за вычетом тепла рекуператора) определяют:

Qп=Qобщ*(1-Е)=66083*(1-0,73)=17842 Дж

Поверхность теплообмена находят из выражения: