Файл: Курсовой проект по дисциплине Проектная деятельность на тему Автоматизированная система регулирования температурной депрессии на входе в аппарат.docx

Температурная депрессия используется во многих промышленных оборудованиях: в выпарных установках сахарного завода, на заводах перерабатывающих малосернистую нефть, на газонефтеперерабатывающих заводах и т.д.

1.2 Технологический процесс пастеризации молока

Молоко поступает в установку через уравнительный бак (1) и перекачивается в пластинчатый теплообменник (16), где его предварительно нагревают, прежде чем оно продолжит путь в сепаратор (5), который производит обезжиренное молоко и сливки. Происходит пастеризация молока с частичной гомогенизацией (рисунок 1).

Стандартизация рыночного молока происходит в поточной системе. Содержание жира в сливках из сепаратора устанавливается на требуемом уровне, а затем поддерживается на этом уровне, независимо от умеренных изменений содержания жира и расхода поступающего молока. Содержание жира в сливках обычно составляет от 35 до 40% для взбитых сливок, но может быть установлено и на других уровнях, например, для производства сливочного масла или других видов сливок. После установки содержание жира в сливках поддерживается постоянной системой управления, состоящей из датчика плотности (7), датчика потока (8), регулирующих клапанов (9) и системы управления для системы стандартизации.

В этом примере используется частичная гомогенизация, поэтому обрабатывают только сливки. Причина выбора этой системы заключается в том, что она может работать с меньшим гомогенизатором (12) и, таким образом, потреблять меньше энергии, сохраняя при этом хороший эффект гомогенизации.

Принцип работы системы будет следующим: После прохождения устройства для стандартизации поток сливок делится на два потока. Один с достаточным часовым объемом, чтобы дать рыночному молоку необходимое конечное содержание жира, направляется в гомогенизатор, а другой, излишки сливок, передается на установку обработки сливок. Поскольку содержание жира в гомогенизируемых сливках должно составлять максимум 18%, обычные сливки, скажем, 40%, должны быть «разбавлены» обезжиренным молоком перед гомогенизацией. Производительность гомогенизатора тщательно рассчитывается и фиксируется при определенной скорости потока.

При частичной гомогенизации гомогенизатор также соединен с линией обезжиренного молока, чтобы в нем всегда было достаточно продукта для правильной работы. Таким образом, относительно низкий расход сливок компенсируется обезжиренным молоком до номинальной емкости. После гомогенизации 18% сливок в конечном итоге смешивают в потоке с избыточным объемом обезжиренного молока до достижения 3% перед пастеризацией. Теперь молоко со стандартным содержанием жира

---

перекачивается в секцию нагрева молочного теплообменника, где оно пастеризуется. Необходимое время выдержки обеспечивается отдельной удерживающей трубкой (14). Температура пастеризации записывается непрерывно.


Рисунок 1 - Технологический процесс пастеризации молока: 1 - уравнительный бак; 2 - насос подачи продукта; 3 - регулятор потока; 4 - деаэратор; 5 - сепаратор; 6 - клапан постоянного давления; 7 - датчик плотности; 8 - датчик расхода; 9 - регулирующий клапан; 10 - отсекающий клапан; 11 - запорный клапан; 12 - гомогенизатор; 13 - насос подкачки; 14 - удерживающая трубка; 15 - клапан отвода потока; 16 - теплообменник пластинчатого типа; 17 - управление процессом

Насос подкачки (13) повышает давление продукта до уровня, при котором пастеризованный продукт не может быть загрязнен необработанным молоком или охлаждающей средой, если в пластинчатом теплообменнике должна произойти утечка.

Если температура пастеризации должна упасть, это измеряется датчиком температуры. Сигнал активирует клапан отвода потока (15), и молоко возвращается в уравнительную емкость.

После пастеризации молоко продолжает поступать в секцию охлаждения в теплообменнике, где оно регенеративно охлаждается поступающим необработанным молоком, а затем в секцию охлаждения, где оно охлаждается ледяной водой. Затем холодное молоко перекачивается в буферные емкости, а затем в разливочные машины.

---

1.3 Описание системы

Процесс работы теплообменника пастеризационной установки сопровождается постоянным смешиванием молока с подаваемой в него ледяной водой. Это существенно отличает его от известных прямоточных и противоточных пастеризаторов с промежуточным теплоносителем. Поэтому в нём практически невозможно выделить зону с охлаждением молока до температуры 4^оС, достаточной для уничтожения микрофлоры.

В связи с этим необходимо сделать вывод о целесообразности подачи в теплообменник предварительно подготовленной ледяной воды до температуры не ниже 1^оС. В этом случае охлаждение молока в аппарате будет происходить за время пребывания его в нём. Соотношение выдержки его в регенераторе и теплообменнике может оказаться достаточным для завершения процесса пастеризации молока без применения выдерживателя, что может способствовать упрощению конструкции пастеризационной установки и снижению затрат на неё. Температура пропастеризованного молока для полного подавления микрофлоры должна составлять не более 8^оС, поэтому она принята равной 4^оС и поддерживается постоянным путём регулировки подачи холодной воды в охладитель с помощью крана на его выходном патрубке.

Пренебрегая некоторыми потерями тепла в окружающую среду через утеплённые стенки регенератора, получим на входе в охладитель температуру молока порядка 18^оС (рисунок 2).


Рисунок 2 - Блок-схема распределения температур молока в тепловых аппаратах пастеризационной установки
В установку входит: пластинчатый пастеризатор-охладитель, сравнительный бак с поплавком, насосы, регуляторы равномерности потока, автоматические клапана, бойлер для нагрева воды, пульт управления и трубопроводы для пара и рассола с регуляторами давления и расхода. Секции установки отличаются различной компоновкой пластин, их типом и расположением. В установке имеется шесть секций: теплообменник I-ый, теплообменник II-ой, пастеризатор, секция температурной выдержки, охлаждения водой и охлаждение рассолом.

Контроль температуры молока:

---

• 
  Необходимо контролировать температуру молока в приемной цистерне в интервале 2 - 4єС, так как при этой температуре молочно-кислые бактерии практически не размножаются и молоко на некоторое время (максимум до двух суток) остается свежим и пригодным для переработки;
  
• 
  пропастеризованного молока при выходе из теплообменников в интервале 20 - 30єС, так как его изменение может повлиять на дальнейший процесс охлаждения молока;
  
• 
  колодезной воды на входе в I-ую секцию охлаждения в интервале 8 - 12єС, так как его изменения может отрицательно повлиять на процесс охлаждения пропастеризованного молока;
  
• 
  рассола или воды со льдом на входе во II-ую секцию охлаждения в интервале 0 - 2єС, так как его изменения может отрицательно повлиять на процесс охлаждения пропастеризованного молока.
  

2 Патентный поиск

В рамках работы над курсовым проектом был проведен анализ публикаций различных научных источников, относящихся к теме проекте. Одним из таких источников стала статья из журнала «DairyNews.today» [1].

Сотрудники Инжинирингового центра приборостроения, радио- и микроэлектроники Южного федерального университета (г. Таганрог) в рамках проекта, поддержанного в конкурсном отборе по Постановлению Правительства РФ №218, разрабатывают комплекс, в котором пастеризация молока проходит под воздействием СВЧ-волн. 

Новый комплекс эффективно уничтожает патогенные микроорганизмы, при этом сохраняя вкус и полезные свойства молока. Такой способ пастеризации особенно востребован для поставок молока в дальние регионы страны, например, Арктику, а также для производства в нашей стране высококачественных сыров. 

В классических методах пастеризации поток молока или большая емкость обеззараживаются с помощью различных типов нагревательных элементов. Инновационные методы предполагают воздействие разных типов излучения для нагрева молока, например, ультрафиолетовых или СВЧ-волн.

Термин «длительный срок хранения» (ДСХ) часто применяется в Канаде и США для свежих жидких продуктов, сохраняющих высокое качество при температуре не выше 7 ^оС. Однозначного определения ДСХ нет, так как это понятие включает в себя много факторов. На самом деле это понятие означает возможность увеличения срока хранения продукта по отношению к его обычному сроку хранения путем сокращения основных источников повторного микробного обсеменения и сохранения качества продукта на всем пути к потребителю.

---

Для пастеризации молока используются новые методы, в том числе радиоактивное облучение. МАГАТЭ, ФАО и ВОЗ считают низкие дозы облучения (до 10 кГр) безопасными для человека. Проводившееся облучение сырого молока до 2,8 кГр приводит к повышению качества сырья и увеличению стойкости продуктов с сохранением исходных органолептических свойств. [3]

Главной целью проводимых в стране экономических реформ является наиболее полное удовлетворение материальных и духовных потребностей людей. На период реформ, выдвигая широкую программу социального развития страны и повышения народного благосостояния, на первый план поставили задачу - улучшить снабжение населения продуктами питания. Программа реформ предусматривает широкое использование потенциала сельского хозяйства нашей страны и всех отраслей агропромышленного комплекса. В целях значительного увеличения производства продуктов питания намечены меры по увеличению объемов переработки молока, улучшению ассортимента и повышению качества молочных продуктов. Осуществление этих мер связано с реализацией задач агропромышленного комплекса и техническим перевооружением отраслей пищевой промышленности, в том числе молочной. При техническом перевооружении молочной промышленности предусматривается использование высокопроизводительного технологического оборудования, изготовления комплектов машин, аппаратов и поточных технологических линий, обеспечивающих повышение производительности труда, освоение нового технологического оборудования и автоматизированных линий для розлива молока и оборудования для упаковки молочных продуктов. Предприятия молочной промышленности располагают современным, высокопроизводительным оборудованием, в том числе поточно-механизированными и автоматизированными линиями. Освоено производство новых видов цельномолочной продукции, сыров, мороженного, молочных консервов, масла, продуктов для детского питания, заменителей цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных. В последнее время особое внимание акцентируется на комплексной переработке молока и рациональном его использовании путем переработки обезжиренного молока, пахты и сыворотки на различные пищевые продукты.

---