КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
В«Розрахунок і проектування пастеризатора молока типу В«труба в трубіВ» В»
Уфа 2010
Реферат
пастеризаційно апарат молоко теплопередача
Об'єктом розробки є теплообмінник типу В«труба в трубі В»і процес пастеризації молока.
Мета проекту - зниження експлуатаційних витрат у споживача.
Описано пристрій і принцип дії пастеризаційної установки при виробництві пастеризованого молока, розглянуто механізм теплопередачі через розділяє стінку від більш нагрітої середовища до менш нагрітої. Розроблено метод розрахунку теплообмінного апарату, оптимізовані його конструктивні параметри. Спроектована конструкція пастеризатора трубчастого типу.
Введення
Об'єктом розробки є теплообмінник типу В«труба в трубі В»і процес пастеризації молока.
Молочні продукти, зокрема молоко, є гарним живильним середовищем для мікроорганізмів. Мікроорганізми, розмножуючись, можуть значно прискорити процес псування молочної продукції. Крім того, мікроорганізми можуть викликати небезпечні захворювання людей. Тому найважливіша завдання при випуску молочних продуктів - знищити містяться в них мікроорганізми.
Одним із способів знищення мікроорганізмів є кип'ятіння. Однак кип'ятіння сильно змінює властивості молочних продуктів, смак, запах і т.д. Встановлено, що для знищення активних форм мікроорганізмів немає необхідності нагрівати продукти до кип'ятіння. Життєдіяльність мікроорганізмів при дотриманні деяких умов може бути придушене при нагріванні до (85-95) В° С. Вперше встановив згубний дію на мікроорганізми високих температур і застосував їх для обробки продуктів з метою їх збереження французький вчений Л. Пастер. По імені цього вченого така обробка називається пастеризацією.
Пастеризація може бути тривалою, короткочасної і миттєвою. При тривалій пастеризації молоко нагрівають до (63-65) В° С і витримують при цій температурі 30 хвилин, при короткочасній молоко нагрівають до (72-76) В° С з витримкою 15-20 секунд, при миттєвій пастеризації молоко нагрівають до (85-95) В° С без витримки.
Вибір режимів пастеризації зумовлюється технологічними умовами і властивостями продукту. При вмісті в продукті компонентів, що відрізняються низькою термостійкістю, слід застосовувати тривалу пастеризацію. Процес тривалої пастеризації хоча і забезпечує надійне знищення патогенних мікробів і найменша зміна фізико-хімічних властивостей молока, однак вимагає більших витрат, пов'язаних з використанням малопродуктивного обладнання.
Найбільш Найпоширеніший спосіб у виробництві пастеризованого молока, кисломолочних продуктів і морозива - короткочасна пастеризація. Цей спосіб також надійний для інактивації мікробів і максимального збереження вихідних властивостей молока. Моментальна пастеризація по впливу на мікроби і властивості молока аналогічна короткочасною. Вона рекомендується для пастеризації вершків, з яких виробляють масло, та при виробництві молочних консервів. Таким чином, всі способи пастеризації дозволяють отримати продукт, нешкідливий для безпосереднього вживання в їжу, але має обмежений термін зберігання.
У молочній промисловості для пастеризації молока і молочних продуктів застосовують пастеризаційно установки.
Найбільше застосування отримали чотири типи пастеризаційних апаратів: ванни тривалої пастеризації, парові пастеризатори з витискувальний барабанами, пластинчасті пастеризатори і трубчасті пастеризатори. Пастеризаційно установки пластинчастого типу, або пастеризаційно-охолоджувальні установки, призначені для пастеризації та охолодження в потоці питного молока, молока при виробленні кисломолочних продуктів, вершків і суміші морозива. Пастеризаційно установки трубчастого типу призначені для пастеризації в потоці молока і вершків. Всі установки забезпечуються системами автоматичного контролю і регулювання температури пастеризації. По продуктивності трубчасті пастеризатори не поступаються пластинчастим пастеризатора.
Недоліком трубчастих пастеризаторів є їх великі розміри в порівнянні з пластинчастими при рівній продуктивності. Цей недолік посилюється ще й тим, що трубчасті апарати вимагають значного вільного простору з торцевого боку, необхідного для роботи довгими йоржами при митті апарату.
Перевагою трубчастих пастеризаторів в порівнянні з пластинчастими є значно менша кількість і менші розміри ущільнювальних прокладок, що вимагають частого і трудомісткого ремонту. У трубчастих апаратах немає секції рекуперації тепла. Тому трубчасті пастеризатори застосовуються головним чином там, де регенерація тепла не потрібна.
Процес пастеризації молока, як всі теплові процеси, є вельми енергоємним і дорогим. Тому розрахунок і проектування теплообмінника для пастеризації молока є актуальними.
Метою даного курсового проекту є зниження собівартості процесу пастеризації молока шляхом оптимізації конструктивних параметрів теплообмінного апарату і кратності витрат води.
Завдання дослідження випливають з поставленої мети і зводяться до наступного. При заданої продуктивності пастеризатора 1600 л/год
визначити оптимальні конструктивні параметри теплообмінника типу В«труба в трубіВ» і кратність витрати води. Для цього необхідно розробити математичну модель процесу пастеризації в теплообміннику типу В«труба в трубіВ» з вибором критерію оптимізації і вирішити завдання багатовимірної оптимізації по визначенню конструктивних оптимальних параметрів даного теплообмінника і кратності витрати води.
1. Призначення, пристрій і принцип дії пастеризатора молока типу В«труба в трубі В»
1.1 Основні вимоги до молока і призначення пастеризатора
Основна мета пастеризації - знищення вегетативних форм мікроорганізмів, що знаходяться в молоці (збудників кишкових захворювань, бруцельозу, туберкульозу, ящуру та ін), зберігаючи при цьому його біологічну, поживну цінність і якість.
Ефективність дії пастеризації залежить від двох основних параметрів: температури, до якої нагрівають молоко, і витримки його при даній температурі. Залежно від цього розрізняють пастеризацію молока з витримкою і без витримки.
Технічна реалізація процесу витримки здійснюється у спеціальних пристроях (видержівателях) в пастеризаційно-охолоджувальних установках. По конструкції видержіватель являє собою камеру, через яку безперервним потоком проходить молоко в практично ізотермічних умовах. Камера видержівателя може бути виконана у вигляді труби великого діаметру певної довжини, циліндричної ємності з сорочкою, трубчастого змійовика та ін Крім температури і тривалості витримки на ефективність пастеризації істотно впливають ступінь очищення, кислотність, загальна обсемененность мікроорганізмами, піноутворюваність молока і інші фактори.
Пастерізуемое молоко повинно бути попередньо очищено на фільтрах або сепараторах-молокоочистителях. При пастеризації неочищеного молока забруднюється теплопередаючих поверхні апаратів (особливо пластинчастих) і знижується ефективність дії температури.
Для пастеризації можна використовувати молоко кислотністю не більше 22 В° Т, так як при більшій кислотності білки молока при нагріванні згортаються і їх частина осідає на теплопередаючих поверхні апаратів, утворюючи шар пригару. Молоко кислотністю більше 27 В° Т не підлягає пастеризації, оскільки воно повністю згортається під дією високої температури. В молоці з високою початковою бактеріальної обсемененностью і після пастеризації залишається велика кількість мікроорганізмів. Обсемененность молока перед пастеризацією повинна бути 10 6 кліток в 1 см 3 .
Наявність піни в молоці також негативно впливає на ефективність пастеризації. Це пов'язано з тим, що теплопровідність піни значно нижче теплопровідності молока. Тому при органі...