Электропастеризация молока

Основы расчета тепловых пастеризаторов.

 

Расход пара на пастеризацию молока определяется по формуле:

где, М - массовый расход молока, кг/с;

С - теплоемкость молока, Дж/кгž⁰К;

- конечная и начальная температура молока, ⁰К;

- теплосодержание пара, Дж/кг;

- теплосодержание конденсата, Дж/кг;

- тепловой КПД пастеризатора.

Важным показателем пастеризаторов с вытеснительным барабаном является возможная высота подъема продукта (то есть, напор, который обеспечивает барабан пастеризатора). Эту величину называют высотой «собственного подъема»; определяется она по формуле:

где, V - скорость молока в напорном патрубке пастеризатора, равная окружной скорости лопасти барабана, м/с;

- суммарные потери пара в напорном молокопроводе ( ).

Потребная мощность электродвигателя для привода пастеризатора с вытеснительным барабаном равна:

где, - постоянный коэффициент, ;

- плотность молока, кг/м³;

- к.п.д. привода барабана ( );

- средняя окружная скорость барабана, м/с;

- рабочая поверхность барабана, м².

Средняя окружная скорость барабана:

, м/с

где, - угловая скорость ( ), 1/с;

- диаметр барабана в верхней и нижней его части, м.

Практически все технологические схемы поточных линий обработки молока, после пастеризации предусматривают охлаждение молока. Для снижения затрат тепла и холода в процессе обработки молока применяют регенеративные теплообменники–регенераторы.

Процесс возращения тепла от нагретого продукта к холодному называется регенерацией тепла. Использование этого процесса приносит большую экономию в расходах тепла и холода.

Отношение возращенного количества теплоты к общему затраченному на пастеризацию называется коэффициентом регенерации и определяется по формуле:

 

где, - температура молока после регенерации, ⁰С.

Чем она больше, тем эффективнее процесс регенерации, и на оборот. Регенераторы обеспечивают от 20 до 45% экономии тепла или холода.

Механическая характеристика пастеризаторов с вытеснительным барабанам напоминает собой вентиляторную характеристику.

 

Электропастеризация молока.

 

Большинство пищевых продуктов как растительного, так и животного происхождения, не может долго сохранятся свежем виде.

Наиболее благоприятный интервал температуры для жизнедеятельности микроорганизмов 20-40⁰С. Низкие температуры не убивают микробов. При t=70…100⁰С большинство микробов погибает.

Для обработки пищевых продуктов, с целью предохранения их от порчи, при длительном хранении применяют консервирование. Основными и самыми распространенными методами консервирования являются стерилизация и пастеризация.

Стерилизация (от французского sterilis - бесплодный) обеспложивание, полное освобождение различных предметов, жидкостей, пищевых продуктов от живых микроорганизмов (t=100…120⁰С и выше).

Пастеризация – тепловая обработка продуктов при температуре не выше 100⁰С.

Пастеризации подвергаются те продукты, нагревание которых до более высоких температур приводит к нежелательному изменению их качества.

Дробная пастеризация – неоднократная, после прорастание спор проводят повторную пастеризацию.

В большинстве случаев в пастеризации тепловую энергию получают в котельных от сжигания топлива (несовершенная технология, низкий к.п.д.).

Применение для пастеризации в качестве источника тепла, электричество позволяет:

1. Повысить качество продукции (за счет точного поддерживания температуры и равномерному нагреву);

2. Полностью автоматизировать производство;

3. Повысить санитарно-гигиеническое условие работы и культуру производства;

4. Избежать загазованности и запыленности воздуха;

5. Сократить потребность в специальных котельных, складских помещениях;

6. Сократить транспортные расходы (транспортировка золы и топлива);

7. Сократить потребность в производственных площадках.

Рис. Принципиальная схема электропастеризатора.

1.	приемный бак	—————	спрос молоко
2.	насос	– – – – – –	пастеризованное молоко
3.	напорный бак	— • — • —	недопастеризованное молоко
4.	бак постоянного уровня
5.	регулировочный вентиль
6.	теплообменник (регениратор)
7.	электропастеризатор
8.	трехходовый вентиль
9.	охладитель

 

Гомогенизация молока.

 

Гомогенизация – процесс механической обработки молока с целью раздробления молочного жира.

Питательная ценность гомогенизированного молока повышается, так как тонко диспергированный молочный жир легче усваивается в организме человека.

После гомогенизации значительно замедляется отстаивание жира: скорость всплытия жировых шариков определяется по формуле Стокса:

где, - коэффициент динамической вязкости молока.

При гомогенизации уменьшается приблизительно в 10 раз, следовательно величена уменьшается приблизительно в 100 раз.

Сущность процесса:

Чем выше величина давления, тем меньше средний диметр жировых частиц после гомогенизации:

Осуществляют гомогенизацию в центробежно-распылительных эмульсорах, клапанных гомогенизаторах и ультразвуковых гомогенизаторах.

Мощность на привод центробежно–распылительного эмульсора:

, кВт

где, N₁ – мощность на сообщение кинетической энергии выбрасываемой жидкости;

N₂ – мощность, расходуемое на трение в приводном механизме;

N₃ – мощность, расходуемое на трение вращающейся поверхности (поверхность головки) о воздух.

Величина N₁ – основная, она равна:

, кВт

где, - производительность эмульсора, кг/с;

- скорость движения частиц молока, кг/с.

Мощность на преодоление сопротивления воздуха для боковой поверхности вращающегося цилиндра:

, кВт

где, с – коэффициент (с=0,002);

- плотность воздуха ( = 0,132 кг·с²/м⁴);

- окружная скорость головки, м/с;

F – боковая поверхность трения, м².

( , кг/с).

Величину N₂ принимаем равной 25 % от N₁ + N₃, тогда N = 1,25 (N₁ + N₃).

Механическая характеристика эмульсора:

Мощность, потребляемая плунжерным гомогенизатором:

, кВт

где, - производительность, м³/ч;

- давление гомогенизации, Па;

- механический к.п.д.