Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Краснова Александра Юрьевна. Совершенствование процесса пастеризации молока в установке с гидродинамическим нагревателем : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Краснова Александра Юрьевна; [Место защиты: Азово-Черноморс. гос. агроинженер. акад.]. - Зерноград, 2008. - 187 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/570

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПАСТЕРИЗАЦИИ МОЛОКА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕ ДОВАНИЯ 9

1.1 Анализ методов пастеризации молока 9

1.2 Классификация пастеризаторов молока 12

Г.З* Анализ^ конструктивных особенностей, и режимов, ра боты пастеризаторов-косвенного воздействия на моло ко 14

1.4 Пастеризаторы прямого воздействия на молоко 26

115 Обзор-научных публикаций по исследованию процесса ?

работы гидродинамических нагревателей 38

1.6 Цель и задачи исследования 46

Главам АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПАСТЕРИЗАЦИИ МОЛОКА В УС ТАНОВКЕ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ НАГРЕВАТЕ ЛЕМ 47

2.1 Функциональная схема пастеризационной установки и процесс работы гидродинамического нагревателя 47

2.2 Характеристики потока молока в гидродинамическом нагревателе 49

2.3 Течение молока в проточной части гидродинамического нагревателя 59

2.4 Определение критерия пастеризации установки, с гидродинамическим нагревателем 62

2.5 Продолжительность гидродинамической обработки молока в нагревателе 68

2.6 Баланс тепла в пастеризационной установке с гидродинамическим нагревателем 70

Выводы 75

Глава З ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАСТЕРИЗАЦИОННОЙ» УСТАНОВ КИ С ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ НАГРЕВАТЕЛЕМ 78

3.1 Общая1 программа, экспериментальных исследований процесса работы пастеризационной установки 78

3.2 Оборудование и приборы1 для проведения экспериментальных исследований 79'

3.3~ Методика определения температур молока в тепловых аппаратах пастеризационной установки 85

3.4 Методика определения физико-механических свойств молока 87

3.5 Методика определения показателей смачиваемости молоком материалов деталей пастеризационной установки* 91

316 Методика определения, производительности и мощно сти привода^ гидродинамического нагревателя 94

3.7 Методика планирования эксперимента по оптимиза ции параметров гидродинамического нагревателя пас теризационной установки . 95

3.8 Методика обработки опытных данных 99

Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДО ВАНИЙ ПАСТЕРИЗАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ С ГИД РОДИНАМИЧЕСКИМ НАГРЕВАТЕЛЕМ 102

4.1 Изменение физико-механических свойств молока при пастеризации с использованием гидродинамического нагревателя 102

4.2 Обоснование температурных режимов пастеризации молока с использованием ГД нагревателя 110

4.3 Производительность пастеризационной установки и затраты энергии на её привод 114

4.4 Продолжительность обработки молока в тепловых аппаратах пастеризационной установки 124

4.5 Обоснование зоны рационального сочетания основных факторов, влияющих на теплопроизводитель-ность пастеризационной установки с гидродинамическим нагревателем 129

4.6 Использование пастеризационных установок с гидродинамическим нагревателем в сельских молокоприёмных пунктах 137

Выводы 140

Глава 5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 143

Выводы 147

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 148

ЛИТЕРАТУРА 151

ПРИЛОЖЕНИЯ 163 

Введение к работе:

К началу 2006 года производство молока в Российской Федерации составило около 33 млн. тонн, что в 1,7 раза меньше, чем в 1990 году до начала перестройки в нашей стране /82/. Это связано с резким сокращением поголовья крупного рогатого скота в сельскохозяйственных организациях. Сейчас в хозяйствах всех форм собственности поголовье крупного рогатого скота составляет около 23 млн. голов, в то время как в 1990 году оно было более 57 млн. голов.

То же наблюдается и в хозяйствах Южного федерального округа (ЮФО). Здесь количество крупного рогатого скота сократилось в 2,3 раза, валовое производство молока в 1,6. раза.

Производство молока к 1990 году сосредоточено было, в основном, в крупных сельскохозяйственных организациях. К настоящему времени категория этих хозяйств производит лишь 44,7 % молока, 2,8 % его производится в фермерских хозяйствах и 52,5 % в хозяйствах населения (личных подсобных хозяйствах) /82/. В Южном. федеральном округе в фермерских хозяйствах в 2005 году произведено около 4,5 % молока, а в личных подсобных хозяйствах более 67 %. Причём надои молока от одной коровы при этом увеличились с 2,86 до 3,25 тыс. кг в год.

Таким образом, наибольшее количество молока в настоящее время производится малыми хозяйствами - личными подсобными и фермерскими. На их долю в ЮФО приходится более 70 % производимого молока. Первичная обработка его затруднена из-за разрозненности его производителей в сельских поселениях.

Молоко является быстро портящимся продуктом. С момента получения сохранение его до доставки потребителю требует обязательной обработки, направленной на улучшение санитарно-гигиенических качеств, обеспечение ему большой стойкости в хранении и неизменность его исходных свойств и качеств.

Обработка молока бывает первичной, выполняемой в хозяйствах или на низовых предприятиях молочной промышленности (молокоприёмных пунктах) и вторичной - выполняемой на заводах молочной промышленности перед выпуском молока в торговую сеть /33, 68, 96/.

Переработка молока состоит из ряда технологических операций, направленных на изменение исходных свойств его с целью получения из него тех или иных молочных продуктов (сливки, сметана, масло, сыр и др:).

Молоко — весьма благоприятная среда для жизни и развития многих видов микроорганизмов, в том числе и болезнетворных. Развитие их в молоке может быть приостановлено соблюдением гигиены при доении710, 21, 22; 67/, охлаждением его или применением тепловой обработки (пастеризации) с последующим охлаждением. Последнее более предпочтительно в условиях личных подсобных и фермерских хозяйств: Здесь целесообразен» сбор молока на-сельских поселковых приёмных пунктах /44, 50/ и первичная обработка1 его с включением операций пастеризации до сдачш на молочные заводы.

Путем, пастеризации достигается эффективное уничтожение микроорганизмов, что делает молоко более прочным в хранении-и безопасным.в переда-че болезнетворных бактерий. Эффективность пастеризации, то есть степень уничтожения микроорганизмов, зависит от температуры нагрева молока и длительности выдержки /21, 54, 112, 130/. При нагревании до 63...70°С и двадцатиминутной выдержке гибнет более 99;9 % бактерий. Такие же результаты достигаются при нагревании молока до 80...85°С без.выдержки.

В процессе первичной обработки и переработки молоко подвергается тепловому воздействию с целью его пастеризации или стерилизации. Нагревание продукцииіосуществляется аппаратами косвенного нагрева при помощи различных теплоносителей: водяного пара, горячей воды, топочных газов, нагретого воздуха, а также электрического тока. Наиболее широко применяется для этого водяной насыщенный пар, так как при его конденсации получают большое количество теплоты при сравнительно малом его расходе /6, 23, 38/.

Однако применение паровых пастеризаторов в условиях малых.ферм и хозяйственных формирований сопряжено со значительными вспомогательными затратами на оборудование для получения пара, перекачку жидкостей, установку вытяжных систем и сложной автоматики.

К тому же почти все пастеризаторы косвенного нагрева молока имеют пониженный коэффициент полезного действия (кпд), высокую энергоёмкость, ограниченные возможности плавной регулировки нагрева молока и изменения режимов работы. Большинство из них вызывает загрязнение окружающей среды и пожаро-взрывоопасны.

В настоящей работе решение этих вопросов предлагается на основе разработки и совершенствования пастеризаторов непосредственного нагрева жидкости с помощью гидродинамических нагревателей, которые показали хорошую работоспособность на нагреве воды /6, 47, 78, 79/ и пастеризации молока/1, 49, 73/.

Однако промышленные образцы их всё ещё не совершенны, имеют значительные потери-тепла в окружающую среду. Процесс функционирования их, режимы работы и основные параметры недостаточно изученьги обоснованы, а использование их в технологических линиях первичной обработки и переработки молока в условиях производства его малыми хозяйственными формированиями всё ещё ограничено.

В настоящей диссертации дан анализ работы существующих пастеризационных установок в животноводстве, рассмотрены известные исследования в области пастеризации молока. На основе этого определена необходимость дальнейшего совершенствования процесса работы и конструкции пастеризационных установок с гидродинамическим (далее ГД) нагревателем, определения рациональных режимов работы и параметров их применительно к условиям производства молока фермерскими и личными подсобными хозяйствами.

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по динамике течения жидкости в полостях ротора пастеризатора, преобразованию энергии вращения ротора в тепловыделения во взаимодействую щих элементах пастеризатора, потерям тепла в окружающую среду и с потоком пастеризованного молока, балансу удельной энергии потока, коэффициенту полезного действия нагревателя и пастеризационной установки.в целом.

Уточнена математическая- модель функционирования ГД нагревателя, определена степень влияния основных геометрических параметров пастериза-ционнойустановки на процесс её работы, обоснованы рациональные значения этих параметров и допустимые границы их варьирования? в различных режимах работы установки и её нагревателя.

На основеэтих исследований разработана.уточнённая методика расчёта установки для- пастеризации. молока с учётом возможности перехода по теории подобиям на любой» типоразмер} его по производительности ш мощности привода. Даны рекомендации? по совершенствованию- её конструкции ; и использованию, нагревателя в,других процессах-хозяйства: на нагреве воды, перекачке жидкостей, поливе и др.

На защиту выносятся»следующие научные результаты:.

- уточненные математические модели- функционирования тепловых аппаратов пастеризационной установки, и их. взаимосвязи;

-основные закономерности потока, молока1 и теплообмена в гидродинамическом- нагревателе;

- регрессионные модели производительности удельного тепловыделения нагревателя установки; .

- усовершенствованная конструкция пастеризационной установки с гидродинамическим нагревателем, режимы её работы, основные параметры и методика расчёта.

Работа выполнена во ФГОУ ВПО «Азово-Черноморская. государственная агроинженерная академия» в соответствии с планами её НИР.

Подобные работы
Сарбатова Наталья Юрьевна
Совершенствование процесса приготовления и раздачи грубых кормов рулонной заготовки
Немчин Владимир Николаевич
Совершенствование процесса перемещения зерна сои винтовым транспортером
Новицкий Александр Сергеевич
Совершенствование процесса сева зерновых комбинированным сошником на базе стрельчатой лапы
Варламова Нелли Хасановна
Совершенствование процесса выпуска компонентов комбикорма щелевым бункером с механическим сводообрушителем
Комченко Елена Викторовна
Совершенствование процесса истечения мелких сыпучих материалов из бункеров сельскохозяйственного назначения
Коношин Иван Вячеславович
Совершенствование процесса измельчения и обоснование конструктивно-режимных параметров молотковой дробилки с решетом спиралевидной формы
Трубников Владимир Николаевич
Совершенствование процесса высева семян сои вибрационным высевающим аппаратом
Петин Алексей Владимирович
Совершенствование процесса высева сои ячеисто-дисковым аппаратом
Седов Алексей Васильевич
Совершенствование процесса выделения семян из плодов тыквы за счет применения семявыделительной установки гидравлического типа
Крючкова Людмила Геннадьевна
Совершенствование процесса работы дозирующе-выгрузных устройств шнекового типа бункерного раздатчика-смесителя

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net