Курсовая работа: Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств. Сепаратор-сливкоотделитель ОСН-С

В среднесрочной перспективе развитие пищевой промышленности Воронежской области связано с углублением переработки продукции местного аграрного сектора. За счет этого возможно снизить зависимость от импорта отдельных видов сельскохозяйственного сырья. Пока же только 79,6% сахарного песка в Воронежской области было произведено из свеклы. Завод "Лискисахар" активно импортирует бразильский тростниковый сахар-сырец для дальнейшей переработки. Острогожский завод по производству солода помимо отечественного сырья использует в производстве уругвайский яровой пивоваренный ячмень. В настоящее время инвестиционная активность компаний региона связана с укреплением собственной сырьевой базы. Большая часть планируемых проектов направлена на создание вертикально интегрированных агропромышленных компаний полного цикла. До 2015 года в области будет осуществлена реконструкция и расширение части уже действующих производств, а также созданы новые. Общие затраты оцениваются в 71,7 млрд. рублей. Реализация крупных проектов способна существенно изменить расстановку сил в таких сегментах, как производство молочной продукции, мясопереработка и выпуск растительных масел.

Особенность молочного производства, впрочем, как и других подотраслей пищевой промышленности, заключается в привязанности производителей к местам производства сырья и недолгих сроках хранения готовой продукции. Поэтому производство в основном носит местный и региональный характер. Возможность выхода со своей продукцией на рынки соседних регионов имеют только производители, наладившие выпуск пастеризованной продукции с длительным сроком хранения.

Производство молочных продуктов в РФ находится в стадии стагнации, что, в первую очередь, обусловлено недостатком сырья. Одновременно, наметилась тенденция к созданию крупных агропромышленных объединений и холдингов, которые способны создавать собственную базу по производству молока, снижать издержки производства и предлагать продукцию по более конкурентоспособным ценам.

Применение сепараторов оказало существенное влияние на развитие молочного дела. Именно они позволили резко повысить производительность труда при переработ­ке молока. Первый сепара­тор был изобретен инженером Г. Лавалем (Швеция) в 1879 г. До 1882 г. в России сепараторов почти не бы­ло, а с 1886 г. они начали так быстро распространяться, что вытеснили окончательно старый способ получения сливок — отстаиванием. Оба способа основаны на разнице между плотностью жира, которая в среднем равна 0,93, и плазмы молока, плотность кото­рой не ниже 1,032. В. И. Ленин по этому поводу писал: «Главное преобразование состояло в том, что «исконное» отстаивание сливок заменено отделением сли­вок посредством центробежных машин (сепараторов)»

Современные технология и техника, применяемые на всех предприятиях молочной промышленности, базируются на ре­зультатах многолетних трудов С.В.Паращука, М.М.Казан­ского, П.Ф.Дьяченко, Д.А.Граникова, Г.В.Твердохлеб, М.И.Селиванова, И.И.Болдырева, А.П.Белоусова, Г.А.Кука, Н.Н.Липатова, В.Д.Суркова, Н.В.Баранов­ского, Н.Я.Лукьянова и других.

Более подробно о сепа­раторах изложено в книге Золотина Ю.П. «Оборудование предприятий молочной промышленности», описываются устройст-во, работа и основные расчеты оборудова­ния для механической и тепловой обработки молока и молочных про­дуктов, оборудование, применяемое для выработки отдельных видов молочных продуктов, а также машины, предназна-ченные для подго­товки продуктов к реализации. Кратко излагаются основные правила безопасной эксплуатации технологического оборудования.

В книге Ведишева С.М. «Технологии и механизация первичной обработки и переработки молока» приведены расчеты: фильтров, оросительных и пластинчатых охладителей молока, сепараторов-сливкоотделителей, технологические расчеты оборудования для производства сыров, а также линий первичной обработки и переработки молока.

Основы теории и расчет сепараторов разработали советские ученые Г.А.Кук, Г.И. Бремер, Н.Я. Лукьянов и др.

Физическая сущность процесса сепарирования молока, так же как и любого центрифугального разделения жидкостных систем, основана на осаждении дисперсной фазы под действием центробежной силы. Дисперсную фазу молока составляет плазма, а дисперсной является молочный жир в виде мельчайших шариков (диаметр 0,01…0,1 мм). Поэтому к движению дисперсных частиц в молоке применим с допущениями закон Стокса. Как известно, закон Стокса определяет силу сопротивления, которую испытывает твердый шарик при медленном движении в неограниченной вязкой жидкости. Он выражается формулой:

W = 6πμrv, (1)

где: μ – коэффициент вязкости жидкости, н·с/м2;

r – радиус шарика, м;

v – скорость движения шарика м/с.

Молоко, как известно, представляет смесь жира плотностью 877...961 кг/м3 и плазмы (белки, вода, минеральные вещества) плотностью 1006...1036 кг/м3. Такую дисперсную смесь, включающую также посторонние твердые включения различной плотности, можно разделить двумя способами:

1. отстоем в поле земного тяготения: более тяжелые составляющие с течением времени осядут, более легкие всплывут;

2. сепарированием на механических центрифугах в поле центробежных сил: более тяжелые составляющие смеси перемещаются к периферии вращающегося ротора, более легкие — вытесняются ими к центру.

Для отделения механических включений применяются различные фильтры, через которые под давлением пропускается молоко.

Способ естественного отстоя малопроизводителен. При этом нет четкой границы разделения компонентов смеси. Разделение в поле центробежных сил интенсифицирует процесс. При этом появляется возможность регулирования качества разделения путем изменения силового поля. В связи с этим механическое разделение молока получило преимущественное применение при его обработке.

По технологическому назначению различают сепараторы-сливкоотделители, сепараторы-молокоочистители, сепараторы-нормализаторы, сепараторы для высокожирных сливок, сепараторы для обезвоживания творожного сгустка и др.

Сепараторы-сливкоотделители предназначены для центробежного разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, нормализации молока по жиру, а также для обезжиривания сыворотки и получения безводного жира. В них осуществляется концентрация жира в плазме. Характерным признаком обрабатываемого продукта в сепараторах-сливкоотделителях является то, что плотность дисперсной фазы (жира) должна быть меньше плотности дисперсионной среды (плазмы).

В сепараторах-молокоочистителях происходит выделение из молока механических и естественных примесей, а также разделение суспензий и эмульсий, в которых плотность дисперсионной среды (плазмы) ниже плотности выделяемых при сепарировании частиц.

На эффективность сепарирования влияют, прежде всего, технологические факторы, такие, как температура сепарирования, кислотность молока, загрязнение молока механическими примесями, размер и плотность жировых шариков, предварительная обработка, массовая доля жира в молоке, плотность и вязкость молока; конструктивные факторы, такие, как частота вращения барабана сепаратора, производительность сепаратора и др.

Оптимальная температура сепарирования 40 – 45 °С. Повышение температуры выше этих значений приводит к снижению эффективности сепарирования, т.е. к увеличению жира в обезжиренном молоке.

Повышение температуры сепарирования способствует денатурации сывороточных белков молока, агломерации их с казеином и появлению белковых хлопьев. При этом грязевое пространство сепаратора быстро заполняется сепараторной слизью, что приводит к ухудшению выделения жира.

Повышенная кислотность молока уменьшает отрицательный заряд казеина, что приводит к частичной коагуляции белков молока. Белковые хлопья быстро заполняют грязевое пространство сепаратора, увеличивая количество сепараторной слизи, что влечет за собой переход жировых шариков в обезжиренное молоко и загрязнение его механическими примесями. Во избежание этого нужно чаще останавливать сепаратор на мойку либо применять самоочищающиеся сепараторы. Во избежание снижения эффективности сепарирования рекомендуется сепарировать молоко кислотностью не выше 20 °Т.

Повышенная механическая загрязненность молока приводит к ухудшению обезжиривания так же, как это было описано выше, из-за быстрого заполнения грязевого пространства и попадания жировых шариков в обезжиренное молоко. Кроме того, увеличение механических загрязнений повышает бактериальное загрязнение молока, которое быстро возрастает, так как температура сепарирования оптимальна для развития микрофлоры.

Действие сепараторов основано на использовании центробежной силы, образующейся в барабане при вращении, для отделения жира от плазмы молока. Скорость выделения жировых шариков зависит от свойств и качества молока и условий сепарирования.

По назна­чению сепараторы можно разделить на сливкоотделители (концентраторы), молокоочистители (кларификаторы), нормализаторы (стандартизаторы) и гомогенизаторы (кларификсаторы). Имеются сепараторы, отделяющие белковый сгусток от сыворотки. Их применяют большей частью при производстве творога. Каждый из перечис­ленных сепараторов, за исключением молокоочистителей, кроме основной функции — сливкоотделения, нормализа­ции молока по жиру, гомогенизации, производит также и очистку молока.

Наибольшее распространение и значение имеют сепа­раторы-сливкоотделители. По виду барабана они бывают открытыми, полугерметическими и герметическими.

В от­крытых сепараторах мо­локо поступает самоте­ком и продукты сепари­рования (сливки и обез­жиренное молоко) по выходе из барабана име­ют непосредственный контакт с воздухом. В полугерметических се­параторах молоко также поступает самотеком, но продукты сепарирова­ния отводятся по закры­тым трубопроводам. В герметических сепара­торах поступление мо­лока и отвод продуктов сепарирования происхо­дят по закрытым трубо­проводам. Полугермети­ческие и герметические сепараторы бывают только приводными, а открытые – ручными и приводными.

Открытые сепараторы. ? ???????? ? ???????? ???????? ?????? ?????????? ???????? ??????????. ??? ??????????? ??????? ?? ????????? ???????? ??????: ?????????, ??? ?????????? ????????? ???? ?? ?????? ??????; ?????????, ??????????????? ? ?????????? ???????; ????????? ??? ???????? ??????, ????????????? ?????? ? ??????; ???????, ?? ??????? ???????????? ??? ?????????????? ?????. ???????? ?????????? ?????????? ? ???????? ?? ????????, ?????????? ?? ????? ? ??????? ???????? ??????? (???. 1). ????????? ???????? ????????? ?????? ????????? ??????, ?????????????? ?? ??????? ????. ??? ?????? ????????? ? ????????? ??? (11,5 ?????) ??????? ????????. ?? ???? ?? ???? ????????? ? ????????? ???????? ??????, ??????? ???????? ???????? ????????????? ????-????????, ???????????? ??????? (? 14,6 ????) ??????? ????????? ??????. ??????? ??? ???????? ???????? ?? ????????? 45 ??/??? ????????, ?? ??????? ????? ???????, ????? ?????? 7500 ??/???. ?????????????, ? ??????? ????? ????????? ? ???? ?? ?????????.