ВВЕДЕНИЕ 5
Назначение пастеризационно-охладительной установки 5
ГЛАВА 1. ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 8
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И ТЕХПРОЦЕССА 33
2.1. Производство питьевого пастеризованного коровьего молока и сливок 33
2.2. Пастеризационно-охладительная установка для молока, сливок 39
Назначение пастеризационно-охладительной установки 40
Комплект линии пастеризационной установки: 41
2.3. Установка трубчатая пастеризационно-охладительная 43
2.4. Центробежный сепаратор модели «Freedom» 47
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 52
3.1. Основные методы интенсификации конвективного теплообмена в каналах 52
3.2 Сравнительная эффективность методов 55
3.2. Каналы пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов 59
3.3 Рассеченные треугольные и прямоугольные каналы 59
3.4. Треугольные каналы поверхностей с турбулизаторами 68
ГЛАВА 4. РАСЧЕТНЫЕ ГРАФИКИ 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
В наше время на любом молочном производстве присутствуют пастеризационно-охладительные установки - теплообменного аппарата, который позволяет обрабатывать молоко и молочные смеси.
Поэтому пастеризационно-охладительная установка является одним из основных видов оборудования, участвующего в технологической цепочке производства, кроме того, она позволяет разнообразить ассортимент выпускаемой продукции.
Новая форма теплообменных пластин позволяет повысить коэффициент теплопередачи и коэффициент регенерации, делать установки компактнее и экономичнее. Специально продуманный профиль пластин позволяет избежать образованию мертвых зон в теплообменнике.
Назначение пастеризационно-охладительной установки
Предназначены для пастеризации и охлаждения молока, смесей мороженого, молочных и других пищевых продуктов в закрытом потоке.
Типичным примером многосекционных пластинчатых теплообменников являются пластинчатые теплообменники пастеризационноохладительных установок. Отечественная промышленность серийно выпускает несколько марок установок для пастеризации и охлаждения коровьих сливок, смесей для мороженого и других жидкостей. Принцип действия таких установок один и тот же. Установки отличаются друг от друга по производительности [4].
Пастеризация путем термической обработки в настоящее время является наиболее важным аспектом переработки молока. Поскольку инактивация бактерий является функцией температуры, существует разное время выдержки для пастеризации молока при разных температурах. Обычно молоко считается пастеризованным, если температуру поддерживают на уровне 63 ° С в течение 30 минут. Если температуру повышают до 72 ° С, время выдержки, необходимое для пастеризации, падает до 16 секунд. Государственные и местные органы власти, следуя руководящим принципам Управления по контролю за продуктами и лекарствами, строго соблюдают строгие правила продажи молока. По закону молоко, отправленное между штатами, должно быть пастеризовано.
Прежде всего, существует две коммерческие технологии для пастеризации, а именно, периодическая и непрерывная. При периодической пастеризации молоко нагревают в чане. Чан нагревается либо циркуляцией воды или пара вокруг чана. Во время пастеризации мешалка непрерывно размешивает молоко, обеспечивая равномерный нагрев. Этот метод очень редко используется для обработки обычного молока, но используется в производстве других продуктов на основе молока, таких как мороженое.
Непрерывный процесс обеспечивает экономию времени и энергии благодаря непрерывной подаче молока через набор тарелок. Наиболее распространенная непрерывная обработка известна как «высокотемпературное короткое время» пастеризации. Нагревание обеспечивается пластинчатым теплообменником, состоящим из пакета пластин из нержавеющей стали, удерживаемых вместе в раме. Еще раз, источником тепла может быть пар или горячая вода.
Помимо общественной безопасности, другим важным аспектом пастеризации является увеличение срока годности обработанного продукта. Поскольку пастеризация уничтожает бактерии, вызывающие порчу, и некоторые нежелательные ферменты, продукт можно использовать даже после шестнадцати дней на полках магазинов. Чтобы еще больше увеличить срок годности, иногда проводят более экстремальную обработку, называемую сверхвысокими температурами. При пастеризации UHT температуру молока повышают до примерно 141 ° С в течение одной или двух секунд, полностью стерилизуя молоко.
Хотя преимущества пастеризации нельзя переоценить, термическая обработка влияет на вкусовые свойства некоторых продуктов из молока, таких как сыр. Некоторые страны Европы используют непастеризованное молоко для производства ароматного сыра. В некоторых странах фермеры пользуются
недавним законом, разрешающим продажу непастеризованного молока, которое считается более ароматным. Чтобы препятствовать распространению таких продаж с вытекающими отсюда рисками, было бы полезно, если бы молоко можно было пастеризовать при более низкой температуре, что сохраняло бы аромат, а также удешевляло бы пастеризацию и увеличивало срок годности.
Цель работы состоит в повышении эффективности процесса пастеризации и охлаждения молока за счет изменения показателей теплообмена пастеризационной установки.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие научные задачи:
Выявить основные параметры технологического процесса пастеризации молока.
На основе исследований разработать рекомендации по повышению показателей теплообменника в пастеризационной установке.
Научная новизна работы заключается в следующем: Проведены расчеты критерии Нуссельта для различных геометрических параметров каналов пластинчатого теплообменного аппарата с турбулизаторами потока.
Турбулизация в переходном режиме особенно эффективна, так как ускоряет переход к турбулентному течению.
Выявленная закономерность увеличения интенсивности теплообмена позволяет прогнозировать теплогидравлические характеристики новых конструкций некруглых каналов поверхностей с турбулизаторами пристенного слоя потока теплоносителя.
Анализ этих результатов показал, что рассеченные каналы сложного треугольного профиля во всем исследованном диапазоне Re при всех прочих равных условиях обеспечивают уменьшение габаритов и массы сердцевины теплообменника в 1,4—1,5 раза при равных или меньших на 10% гидравлических сопротивлениях по сравнению с треугольными жалюзийными каналами.
