Маслоизготовитель бочечный:

,

где: k – удельная мощность, Вт/[л·м(об/мин)] (можно принимать при изменении общей вместимости бочки соответственно в интервале 100-1000л); V – общая вместимость бочки, л; D – диаметр бочки, м; n – частота вращения бочки при сбивании, мин^-1; - КПД передачи.

Расчёт маслоизготовителя непрерывного действия (по сбивальному цилиндру)

Производительность:

где: V_ц – объем сливок находящихся в сбивальном цилиндре маслоизготовителя, м³; ρ_сл – плотность сливок, кг/м³, ρ_сл = 980 кг/м³; τ – время нахождения сливок в цилиндре, в течение которого образуется масляное зерно, с, τ = 2,5 с.

Объем сливок находящихся в сбивальном цилиндре маслоизготовителя:

где: D_ц – диаметр сбивального цилиндра, м, D_ц = 0,25 м; d_б – диаметр окружности описываемой билами сбивателя, м, d_б = 0,246 м; L_ц – длина цилиндра, м, L_ц = 0,745 м.

Маслоизготовитель непрерывного действия (по текстуратору)

Производительность:

где: k – коэффициент, учитывающий проскальзывание и перемешивание масла шнеками, а также их перекрытие, k = 0,1; z – число шнеков текстуратора, z = 2; d – диаметр шнека, м, d = 0,16 м; ψ – коэффициент наполнения шнека, ψ = 0,9…1,0; S – шаг витка шнека, м, S = 0,085 м; ω – скорость вращения шнека, с^-1, n = 0,33…1 с^-1; ρ_м – плотность масла, кг/м³, ρ_сл = 930 кг/м³.

Мощность:

где: N₁ – мощность, потребляемая мешалкой сбивателя, кВт; N₂ – мощность, потребная шнеком текстуратора, кВт; η_а – коэффициент запаса мощности двигателя, η_а = 1,1…1,25; η₁ - КПД передачи от двигателя к мешалке, η₁ = 0,95; η₂ - КПД передачи от двигателя к шнеку текстуратора, η₂ = 0,7…0,85.

Мощность, потребляемая мешалкой сбивателя:

где: d_в – внутренний диаметр цилиндра сбивателя, м; L – длина цилиндра сбивателя, м; ρ_с – плотность сливок, кг/м³, = 980 кг/м³; v₁ – окружная скорость вращения лопастей сбивателя, м/с.

Мощность, потребляемая шнеком текстуратора:

где: v₂ – скорость продавливания продукта через отверстия перфорированной вставки, м/с; d₀ – диаметр отверстий вставки, м; n₀ – количество отверстий в перфорированных вставках; ΔР – потери давления, кПа, ΔР = 150…200 кПа.

Практическая работа № 7. Расчёт оборудования для производства натуральных сыров.

Производительность сыродельной ванны или сыроизготовителя определяют по формуле

,

где G - производительность, м³/с; V - геометрическая емкость сыродельной ванны или сыроизготовителя, м³; - коэффициент заполнения; - продолжительность технологического цикла, с [для мелких сыров = (7,5-9)10³ с для крупных = (9—12)10³с].

Продолжительность технологического цикла

,

где -продолжительность технологического цикла, с; — продолжительность соответственно наполнения, нагревания свертывания молока, разгрузки (частичное удаление сыворотки), вымешивания и образования сгустка, полной разгрузки и вынужденного простоя оборудования, с.

Продолжительность нагревания молока в сыродельной ванне

,

где т — масса молока, залитого в сыродельную ванну для сквашивания, кг; с — средняя удельная теплоемкость молока или смеси, Дж/(кг·град) [с = 3890 Дж/(кг-град)]; - конечная и начальная температура молока, °С; k — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²град) [k = 290—410 Вт/(м²град)]; F— площадь теплообмена, м²; — среднеарифметическая разность температуры теплоносителя и молока, °С.

Общий расход пара для нагревания молока в сыродельных ваннах и сыроизготовителях

,

где D - расход пара, кг; - теплосодержание соответственно пара и конденсата, Дж/кг; - коэффициент, учитывающий степень использования теплоты ( =0,8…0,85)

Мощность на валу мешалок для сыродельных ванн и сыроизготовителей можно рассчитывать по эмпирическим формулам Н. И. Селиванова. Для мешалок, у которых рабочие органы имеют вид сплошной вертикальной лопасти и совершают движения только вокруг своей оси, мощность

,

где - рабочая мощность на валу мешалки, кВт; 0,052 - эмпирический коэф­фициент (по Н. И. Селиванову); z - число мешалок (обычно две); -плотность продукта, кт/м³; h — высота погружения мешалки в продукт, м ; n – частота вращения мешалки вокруг оси вращения, с^-1; R, r - соответственно наружный и внутренний радиусы траектории, описываемой краями мешалки, м.

Мощность мешалок, у которых рабочие органы выполнены в виде рам или решеток (ножи, лиры и т. п.) толщиной 6, определяют по формуле

,

где 0,098 — эмпирический коэффициент (по Н. И. Селиванову); — сумма толщин режущих элементов, м;

,

где — толщина плоских ножей или струн, натянутых на раму мешалки, м ( = = 0,002 — 0,0005 м); — число ножей или струн; — ширина боковых планок рамы, на которой крепятся ножи или струны, м ( = 0,01—0,003 м); z₂ ^— число планок рамы.

Мощность мешалки с прямолинейным движением вдоль ванны без вращения вокруг оси

,

где f — проекция лопасти (лопастей) мешалки на плоскость, перпендикулярную к направлению движения; _max — максимально допустимая скорость движения ме­шалки в молоке ( _max = 0,1—0,3 м/с).

Мощность для разрезания сгустка и перемещения каретки с мешалкой вдоль ванны

,

где _max — максимально допустимая скорость перемещения каретки от 0,065 до 0,25 м/с; Р — сила, требуемая для разрезания сгустка, г/см; — коэффициент трения скольжения; m_к —масса каретки, кг; — механический к.п.д. привода ( = 0,6-0,7).

Электродвигатель для мешалки сыродельной ванны подбирают по рабочей мощности N_эд с учетом коэффициента запаса мощности, который учитывает сопротивление среды лопастям мешалки. Мощность электродвигателя рассчитывают по формуле

,

где N_эд — мощность электродвигателя, кВт; _а — коэффициент запаса мощности ( _а - 1,2—2); - к.п.д. электродвигателя ( = 0,85—0,95); — к.п.д. передачи.

Учитывая значительные затраты мощности на движение каретки мешалки и сложность приводного механизма, для сыродельных ванн = 0,6—0,8; для сыроизготовителей = 0,8—0,85.

Частота вращения мешалки

^,

где n —частота вращения мешалки, с^-1; w — окружная скорость, м/с (для на­чальной стадии разрезания сгустка w = 0,3—0,4 м/с, при вымешивании зерна w = = 0,5—1 м/с); d —диаметр окружности, описываемой наружным краем мешалки, м.

Определение производительности и силы давления пневматического пресса для прессования сырной массы.

Производительность пресса G_п (в кг/смену) рассчитывают по формуле

,

где М – масса прессуемых сыров, кг; τ_см, τ_ц – продолжительность смены и цикла.

Сила давления на сыр Р (в Н) в пружинно-винтовом прессе:

,

где Q – окружное усилие, приложенное к рукоятке нажимного механизма, Н; R – длина плеча, м; d –диаметр винта, м; α – угол подъёма резьбы винта, град.

В пневматических и гидравлических прессах сила давления определяется по формуле

,

где р – давление воздуха или жидкости в пневмоцилиндре (гидроцилиндре), Па; d – диаметр пневмоцилиндра (гидроцилиндра), м.

При производстве плавленых сыров применяют сырорезательные машины, волчки, вальцовки, аппараты для плавления сырной массы.

Производительность сырорезательной машины:

,

где G —производительность, кг/ч; d —диаметр резательного диска, м; z —число ножей на диске; — толщина стружки сыра, м ( = 0,01—0,02 м); — плотность сыра, кг/м³; n — частота вращения диска, n = 100—150 мин^-'; — КПД машины ( = 0,5-0,6).

Производительность волчка

,

где — коэффициент использования шнека ( = 0,25—0,35); D — диаметр шнека, м; d—диаметр вала шнека, м; n —число оборотов шнека, мин^-1; s — средний шаг шнека, м; — коэффициент, учитывающий проскальзывание сырья (для жирного кускового сыра = 0,5, для мягких мажущихся продуктов = 0,25); — плотность продукта, кг/м³.

Производительность вальцовки

,

где d—диаметр вальцов, м; — коэффициент загрузки (для жирных сыров = 0,7, для творога и брынзы = 0,8, для обезжиренного сыра = 0,5); l —рабочая длина вальцов, м; ₃ —зазор между вальцами, м; n — частота вращения вальца, мин^-1; — плотность продукта, кг/м³.

Производительность аппарата для плавления сырной массы можно определить по формуле:

,

где G - производительность, м³/с; V - геометрическая емкость сыродельной ванны или сыроизготовителя, м³; - коэффициент заполнения; - продолжительность технологического цикла, с [для мелких сыров = (7,5-9)10³ с для крупных = (9—12)10³с].

Продолжительность плавления:

,

где — продолжительность плавления сырной массы, с; Q — количество тепло­ты, необходимой для плавления, Дж; F— поверхность теплопередачи аппарата для плавления сырной массы, м².