Схема переработки молока

Расчет количества вырабатываемой сметаны:

Нормы расхода молока рассчитаны по формулам;

где Р - норма расхода молота на выработку одной тонны сметаны, кг;

1000 - масса молока, кг; Ж_СМ - массовая доля жира в сметане, %

Ж_О - массовая доля жира в обезжиренном молоке, %

Жм - массовая доля тара в цельном молоке, %;

П - предельно допустимые потери, %.

При расчете норм расхода молока на выработку одной тонны сметаны 10 % -ой жирности приняты следующие показатели:

массовая доля жира в сметане - 10,0 %;

массовая доля жира в обезжиренном молоке - 0,05 %;

предельно допустимые потери - 0,8 %.

Расчет для творога, вырабатываемого раздельным способом в творогоизготовителях ТИ-1000

Метод расчета - по нормам расхода сырья и (формулам жиробаланса с учетом предельно допустимых потерь).

Масса молока на сепарирование:

К_П - коэффициент потерь обезжиренного молока на сепарирование, 1,004.

N₅ - норма расхода обезжиренного молока на выработку нежирного творога (принимается в зависимости от массовой доли белка в обезжиренном молоке N=7416)

Температура хранения продукта выбирается по таблице.

Предприятие расположено в южной зоне.

Для обеспечения температурных режимов хранения продуктов необходимы две холодильные камеры. Одна для сметаны с температурой 3 ⁰С, а вторая для творога с температурой воздуха 0°С.

Определим укладочную массу для сметаны:

холодильное оборудование молочная промышленность

где М - масса нетто одного места;

К - количество рядов по высоте; К = 5

f - площадь одного места;

f =530 (270 + 100) 10^-6 =0,21м²

Укладочная масса для творога соответственно:

f =540 (100 + 100) 10^-6 =0,1м²

Площадь камеры для сметаны:

где К_п - равно суммарному суточному поступлению сметаны, кг/сут;

П - продолжительность хранения, сут;

К_и - коэффициент полезного использования площади пола, К = 0,8.

Аналогично рассчитывают площадь камеры для хранения творога:

Ряс.1 План расположения а) пластмассовых ящиков, коробок в холодильной камере с каналом для циркуляции воздуха

Рис.2 Схема расположения холодильных камер.

а) камера для сметаны б) камера для творога

Площадь камеры для сметаны в соответствии с сеткой колонн (расстояние между колоннами 6 метров) принимаем 18 х 12 = 216 м².

Камера для творога, площадь составляет 12 х 6 = 36 м². Здание одноэтажное, высота помещений 4,8 м. Потолок без чердака. Температура почвы у стен подвала для южной зоны t = 23°C

Температура воздуха вокруг ограждений камер показана на рис.4.2

Элементы строительных конструкций представлен на рис.3

Рис.3 Конструкция

а) наружных 1,2,3,7; б) внутренних 4, 8, 9,10 стен холодильной камер

1 - штукатурка, толщина штукатурки д₁ = 0,015 м. удельная теплопроводность штукатурки л_ш = 0,9 Вт/ (м К);

2 - кирпичная кладка а) д₂ = 0,51 м, л_к =0,82Вт/ (м К);

б) д₂ = 0,38 м, л =0,82 Вт/ (м К);

3 - пароизоляцня (битум) д₃ = 0,003 м, л_б = 0,3 Вт/ (м К);

4 - тепловая изоляция, торфоплиты л_и = 0,08 Вт/ (м К).

Температуру камер и смежных помещений, а также толщину кирпичной кладки для каждого ограждения занесем в таблицу

Таблица 2

Исходные данные для расчета тепловой изоляции

Оптимальный коэффициент теплопередачи К; для стены 1, (рис.2)

где t_у t_к - температура воздуха с обеих сторон ограждения,°С.

Такое же значение оптимального коэффициента теплопередачи у стен 2, 3 и потолка камеры цельномолочной продукции I. К_о1= К₀₂= К₀₃= К_об,.

Коэффициент теплоотдачи для 1-й стенки с наружной стороны

б_н = 23,2 Вт/ (м² К), со стороны камеры б= 8,12 Вт/ (м² К),

В качестве изоляционного материала возьмем торфоплиты на битумной связке, теплопроводность торфоплит л=0,08 Вт/ (мК)

Оптимальная толщина тепловой изоляции 1-й стенки

Стандартная толщина торфоплит д= 0,05 м Для изоляции необходимо брать не менее 2 слоев изоляционных плит, поэтому возьмем 2 слоя торфоплит д= 0,1 м. Следовательно ориентировочная конструкция наружных стен представленных на рис.3 соответствует расчетной. Такая же фактическая толщина изоляции у стен 2 и 3 Фактический коэффициент теплопередачи будет отличаться от оптимального, т.к. действительная толщина изоляции не равна оптимальной.

Рис.4 Конструкция кровли

где 1 - кровельный рулонный ковер д₁= 0,012 м, л_к=0,3 Вт/ (м К);

2 - бетонная стяжка д₂= = 0,04 м, л_б=1,3 Вт/ (м К);

3 - изолящи, пенопластовые плиты ПСБ - С л_и=0,047 Вт (м К);

4 - железобетонная плита д₃= 0,22 м, л_жб=1,5 Вт (м К).

Покрытие холодильной камеры бесчердачное. Несущим конструктивным элементом является железобетонная плита толщиной 220 мм. В качестве теплоизоляционного материала возьмем пенопластовые плиты.

Изоляционный материал стелется на железобетонные плиты со стороны более теплого воздуха, поэтому для избежания увлажнения изоляции используют гидроизоляцию.

В качестве гидроизоляции используют кровельный рулонный ковер. Ориентировочная конструкция кровли представлена на рис.4

Оптимальный коэффициент теплопередачи потолка такой же как у стен 1, 2, 3.

К_об=К_о1 =0,54 Вт / (м² К).

Оптимальная толщина тепловой изоляции потолка 6.

Стандартная толщина пенопластовых плит д = 0,05 м. Для изоляции потолка возьмем 2 слоя пенопластовых плит д= 0,05*2 =0,1 м. фактический коэффициент теплопередачи будет отличаться от оптимального, т.к. действительная толщина изоляции не равна оптимальной.

Конструкция пола холодильных камер представлена на рис.5

Рис.5 Пол холодильных камер.

где 1 - асфальт д₁= 0,04 м, л_а=0,08 Вт/ (м К)

2 - бетонная стяжка д₁= 0,12 м, л_б= 1,2 Вт/ (м К)

3 - гидроизоляция д₁= 0,012 м, л_г=0,3 Вт/ (м К)

4 - засыпная теплоизоляция (гранулированный шлак) л_ш=0,19 Вт/ (м К)

5 - уплотненный грунт.

Оптимальная толщина изоляции пола 5.

Фактический коэффициент теплопередачи равен оптимальному т.к. фактическая толщина засыпаемого шлака не лимитирована как у плиточной термоизоляции, а берется равной оптимальной.

Все исходные и расчетные величины сведем в таблицу.

Таблица 3

Результаты расчета фактического коэффициента теплопередачи

Определим потери холода через ограждения.

где F - площадь n ограждения каждой отдельной стены, пола и потолка, м²;

К_ф - коэффициент теплопередачи через n-е ограждение, Вт/м² К;

t_н - температура наружною (по отношению к камере) воздуха со стороны п - го ограждения,°С;

t_к - температура воздуха в камере,°С.

Суммарные потери холода через ограждения камеры

Все исходные данные и результаты расчета потерь холода через ограждения сведем в таблицу

Таблица 4

Определим расход холода на охлаждение каждого продукта вес исходные данные результата расчета сведем в таблицу 5

i_н i_к - начальное теплосодержание продукта при температуре поступления в камеру, Дж/кг;

i_к - конечное теплосодержание продукта при температуре камеры, кДж кг,

К - количество продукт, поступающего в сутки в камеру, кг.

Таблица 5

Для каждой камеры определяем общий расход холода и так же сводим в та6ллцу

Q₃ - прочие расходы холода,

Вт: Q₃=0,2 (Q₁+Q₂) Вт

Таблица 6. Суммарные потери холода в камере

Площадь охлаждающих батарей определяется по формуле

где Q - общий расход холода на камеру, Вт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/ (м² К);

Дt - разность температур воздуха камеры и хладогента.

В целях интенсификации теплопередачи принимают Дt = 11°. Для охлаждения камеры 1 возьмем пристенные оребренные батареи, для которых К= 4,5 Вт/ (м² К). Располагаем их вдоль стен 1, 2 и 3, выходящих на улицу

Для охлаждения камеры возьмем 11 батарей АРС - 8 площадью 52 м² каждая.6 батарей расположим в 2 ряда по высоте на стене №2 длинной 18 метров, выходящей на улицу. По 2 батареи на стенах № 1, №3 и одну батарею на стене №4.

Общая площадь 52 х 11 = 572 м²

Аналогично для камеры 2.

Возьмем 8 батарей АРС - 8 площадью 35 м² каждая и расположим на стене 7 - 4 батареи и по 2 батареи на стенах 8 и 9.

Общая площадь 35 х 8 = 280 м²

Потребная площадь теплопередающей поверхности конденсатора

Принимаем конденсатор КТГ-32 с площадью поверхности теплообмена 32 м².

Принимаем два насоса марки ЗК-9а производительностью 11,1 л/с каждый (один насос резервный).

Испарители рассольные

Выбор рассольных испарителей определяется принятой системой охлаждения: при закрытой системе охлаждения принимают кожухотрубные испарители, при открытой - панельные.

Принимаем температуру рассола, выходящего из испарителя в подаваемого в воздухоохладители камер, t= - 5 C, подогрев рассола в воздухоохладителе 2°С (температура рассола, поступающего в испаритель, (t == - 3°С).

Температуру кипения аммиака принимаем на 5 С ниже температуры рассола, выходящего из испарителя, t= - 5-5= - 10 C

Для закрытой системы охлаждения температура замерзания рассола должна быть на 8-10°С ниже температуры кипения.

По табл. принимаем раствор хлористого кальция с температурой замерзания - 21,2°С. Содержание соли в растворе 21,9%, плотность рассола при 15°С с_p == 1,2 кг/л == 1200 кг/м³.

Удельная теплоемкость рассола при средней температуре рассола - 6°С ср = 2,99 кДж/ (кг - К).

Средняя разность температур между рассолом и кипящим хладагентом

При такой разности температур удельный тепловой поток для панельных испарителей, работающих на аммиаке, может быть принят q = 2000 Вт/м².

Площадь теплопередающей поверхности испарителя

Принимаем испаритель марки 30ИП с площадью поверхности охлаждения 30 м³.

Расход теплоносителя определяем по формуле

По этому расходу целесообразно выбрать два насоса половинной производительности каждый.

Принимаем всего два центробежных насоса ЗК-6а производительностью 18 л/с каждый. Насосы должны быть включены параллельно.

Камерное оборудование

Камерное оборудование подбирают в соответствии с принятым способом охлаждения. На предприятиях торговли и общественного питания при непосредственном охлаждении камер используют батареи, входящие в комплект поставки принятой машины. При рассольном охлаждении поверхность батарей из оребрённых или гладких труб.

На крупных холодильниках в камерах хранения неупакованных мороженых грузов применяют потолочные и пристенные батареи из гладких или оребренных труб, а также панельные батареи.

Гладкотрубные батареи изготовляют из труб диаметром 57 Х 3,5 мм с шагом от 180 до 300 мм,

Батареи из оребренных труб следует проектировать из секций по ГОСТ 17645-78 Секции изготавливают из труб диаметром 38 х 2,5 мм. Наружное оребрение труб производится путем поперечно-спиральной навивки на трубы стальной ленты толщиной 0,8-1,0 мм. Ширина ленты 45 мм. Шаг оребрения 20 мм для 118

Отделители жидкости

Для защиты компрессора от попадания в него жидкого хладогента и, следовательно, от гидравлического удара в схему включаем отделитель жидкости. Жидкость отделяется от пара вследствие резкого изменения скорости и направления движения хладогента. Скорость пара в сосуде должна быть не более 0,5 м/с.

Отделители жидкости снабжены автоматическими приборами, выключающими компрессор при опасном изменении уровня жидкости в сосуде.

В насосно-циркуляционных схемах и безопасных схемах при регулировании заполнения приборов охлаждения по перегреву пара при нормальной эксплуатации в сосуде не должно быть жидкости (вся жидкость, поступающая в сосуд, сливается в ресивер).

Подбирают отделители жидкости по диаметру всасывающего патрубка компрессора. На каждую всасывающую магистраль (по температурам кипения) подбирают отдельный сосуд, обслуживающий всю испарительную систему.

При диаметре всасывающего патрубка 100 мм принимаем отделитель жидкости 100 ОЖ вместимостью 0,33 м³.

Ресиверы.

Для жидкого аммиака выпускают ресиверы двух типов: горизонтальные РД и вертикальные РДВ. Ресиверы РД могут быть использованы в качестве циркуляционных, защитных или дренажных.

При использовании горизонтального ресивера в качестве защитного или циркуляционного его устанавливают вместе с отделителем жидкости, соединяя оба аппарата трубопроводами.

Вертикальные ресиверы могут одновременно осуществлять функции циркуляционного ресивера и отделителя жидкости. Их применяют на крупных холодильных установках. Эти же аппараты можно использовать в качестве защитных ресиверов в безнасосных системах.

Требуемый объем линейных ресиверов при условии их заполнения не более чем на 80 % определяется по формуле:

По этому параметру подбираем ресивер 2,5РДВ вместимостью 2,64м³.

4. Подбор холодильного оборудования

График распределения холода по часам суток

5. Подбор компрессора