Проектно-конструкторская часть с расчетом сепаратора

 

 

 

 

1.Аннотация.

 

Оглавление

 

Введение. 5

1. Литературный обзор. 7

1.1. Сепарирование  молока. 7

1.2. Классификация  и основные части сепараторов. 11

1.3. Разделение  молока на фракции. 14

1.4. Сепараторы-молокоочистители. 16

1.5. Сепараторы-сливкоотделители. 30

2.Описание  технологической схемы получения  молока с расчетом материального  баланса. 41

2.1. Описание  линии производства пастеризованного  молока. 41

2.2. Расчет  материального баланса. 41

3. Основы расчета сепарирования. 44

3.1. Предельный  размер дисперсных частиц. 44

3.1.1. Предельный  размер жирового шарика, совершающего I стадию движения: 44

3.1.2. Предельный  размер жирового шарика, совершающего II стадию движения: 44

3.2. Разделяющий фактор сепаратора и разделяемость молока. 45

4. Проектно-конструкторская часть  с расчетом сепаратора. 47

4.1. Обоснование  выбора материалов для изготовления  оборудования. 47

4.2. Определение  толщины стенок ротора. 48

4.2.1. Корпус  ротора. 48

4.2.2. Крышка  ротора. 50

4.3. Расчет  соединительного кольца. 51

4.4. Расчет  вертикального вала сепаратора. 53

4.5. Определение  мощности выбор стандартного  электродвигателя. 56

4.6. Расчет  червячной передачи. 60

5. Ремонт сепаратора. 63

Литература. 64

 

 

Введение.

 

Молоко - натуральный, высокопитательный  продукт, включающий все вещества, необходимые  для поддержания жизни и развития организма в течение длительного  времени.

Пастеризованное молоко - питьевое молоко, подвергнутое термической обработке  в целях соблюдения установленных  требований к микробиологическим показателям  безопасности.

Пастеризованное молоко имеет меньший  срок хранения по сравнению со стерилизованным, так как обработка сырья ведется  под воздействием более низких температур. Соответственно, данный продукт сохраняет  больше витаминов. Пастеризация также  бывает нескольких видов:

длительная пастеризация: температура 65°C, время 30 минут;

кратковременная пастеризация: температура 71-74°C, время 40 секунд;

мгновенная пастеризация: температура 85°C, время 8-10 секунд;

ультрапастеризация: температура 125°C, время 0,5 секунды.

Также надо добавить, что чем выше температура пастеризации, тем дольше срок годности продукта, но меньше остаток  витаминов.

Пастеризованное коровье молоко заслуживает  звание самого здорового. По пищевой  ценности и вкусовым качествам оно  почти не уступает парному молоку.

При производстве цельного пастеризованного молока производят его очистку, нормализацию, гомогенизацию, пастеризацию, розлив.

В зависимости от жирности исходного  сырья и вида вырабатываемого  молока для нормализации по содержанию жира используют обезжиренное молоко или сливки, по содержанию сухих  веществ - сухое обезжиренное молоко. На практике, как правило, приходится уменьшать жирность исходного молока.

На предприятиях небольшой мощности молоко обычно нормализуют смешиванием  в резервуарах. Для этого к  определенному количеству цельного молока при тщательном перемешивании  добавляют нужное количество обезжиренного  молока или сливок, рассчитанное по материальному балансу или путем  использования специальных таблиц, составленных с учетом различной  жирности исходного молока. А на предприятиях средней и большой производительности молоко полностью разделяется на сливки и обрат с очисткой в сепараторах.

Готовый продукт на предприятии  подвергается технологическому и микробиологическому  контролю. В соответствии с требованиями стандарта пастеризованное молоко должно иметь вкус и запах, свойственные свежему молоку, без посторонних  привкусов и запахов; белый цвет со слегка желтоватым оттенком (для  цельного молока); однородную консистенцию; не иметь осадка, белковых сгустков; массовая доля жира должна соответствовать  стандарту.

 

 

 

 

1. Литературный обзор.

1.1. Сепарирование молока.

Процесс сепарирования представляет собой  механическое разделение молока на фракции  под действием центробежной силы. Сепарирование применяют для  разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, а также для его очистки  от механических и естественных (кровь, слизь и т. п.) примесей. Кроме этого при сепарировании из сыворотки выделяют белки, получают высокожирные сливки, отделяют микроорганизмы от молока (бактериоотделение) и др. Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря различию плотностей фракций: плотность дисперсной фазы (жира) меньше, чем дисперсионной среды (плазмы молока), или плотность дисперсионной среды (плазмы молока) меньше, чем дисперсной фазы (частиц механических и естественных примесей).

Сепарирование молока осуществляется в специальных  машинах -сепараторах. Сепараторы, предназначенныедляразделениямолоканасливкииобезжиренноемолоко, называютсепараторами-сливкоотделителями, адляочисткимолока-        сепараторами-молокоочистителями. Сепараторы-сливкоотделители с устройствами нормализации молока называются сепараторами- нормализаторами.

Механизм  сепарирования очень сложен. Его  основная сущность заключается в том, что под действием центробежной силы из потока молока выделяется жировая фаза. Скорость выделения жировых шариков (м/с) из молока можно определить по формуле Стокса

 

где -угловаяскоростьбарабанасепаратора, рад/с; R-среднийрадиусрабочейчастиразделительнойтарелкисепаратора, м; r-радиусжирового шарика, м; - плотностьсоответственномолокаижира, кг/м³; - динамическаявязкостьмолока, Пас.

Действительную  производительность сепаратора (м³/с) можно определить по формуле Г. И. Бремера с учетом технологического КПД сепаратора:

 

где -технологическийКПДсепаратора (0,5—0,7); Z- число тарелок в барабане; - уголподъемаобразующейконусатарелки, град; R_тах, R_min-максимальныйиминимальныйрадиусытарелки, м; d—диаметр жирового шарика, м.

Технологический КПД сепаратора называют еще степенью или эффективностью сепарирования. Чем меньше жира остается в обезжиренном молоке, тем выше эффект сепарирования. Нормами определена допустимая массовая доля жира в обезжиренном молоке не более 0,05 %. При правильном сепарировании массовая доля жира в обезжиренном молоке может составлять до 0,03—0,01 %. Эффективностьсепарированияопределяюттакжеследующимобразом:

 

где- масса молока и обезжиренного молока, кг;-массоваядоляжиравмолокеиобезжиренноммолоке, %.

Скорость  выделения жировой фазы из молока зависит от конструктивных особенностей сепаратора (угловой скорости барабана, числа и размеров разделительных тарелок), размеров жировых шариков и степени их дисперсности, плотности разделяемых фракций и вязкости молока. Кроме этого на эффективность выделения жировой фазы из молока влияют его чистота, кислотность, особенности количественного и качественного состава молока коров различных пород и другие свойства.

Увеличение  угловой скорости вращения барабана сепаратора очень эффективно для  повышения скорости выделения жировой  фазы из молока. Однако требования прочности  конструкции, надежности, безопасности, а также соображения износа, увеличения потерь на трение, конструктивные трудности ограничиваютвозрастание угловой скорости вращения барабана сепаратора. Все современные сепараторы работают на сверхкритической частоте вращения барабана –100-150с^-1. Изменить частоту вращения барабана сепаратора можно только на заводе-изготовителе. Сепарирование молока на предприятиях начинают при поступлении молока в количестве, обеспечивающем непрерывную работу сепаратора в течение 20-30мин, идостижениибарабаномрабочейчастотывращения. Продолжительностьразгона для сепараторов производительностью 1000-2000л/чсоставляет 3-5 мин, адлясепараторовбольшейпроизводительности- 6-10 мин.

Эффективность сепарирования зависит от содержания жира в молоке, размеров и дисперсности жировых шариков. Чем крупнее шарики, тем быстрее они выделяются. Механическое и тепловое воздействия на молоко приводят к перераспределению в нем жировых шариков. Часть шариков агрегируется, образуя комочки, а крупные шарики дробятся на множество мелких. Поэтому необходимо сохранять исходные размеры жировых шариков и избегать больших механических воздействий на молоко до сепарирования при транспортировании его насосами, перемешивании, встряхивании, охлаждении, подогреве, пастеризации и т. п. Наименьшие потери жира с обезжиренным молоком наблюдаются при сепарировании парного молока, не подвергшегося механическому или тепловому воздействию.