Характеристика технологічного обладнання потокової лінії виготовлення молочного цукру і рафінованого (стр. 3 из 5)
Рис. 6 – Фільтр-прес
Кожна плита має по дві фасонні приплива з отворами. Ці припливи розташовані в двох кутах парних плит з одного боку, у непарних плитах - із протилежної сторони. Таким чином, при зборі плит у пакет створюються два канали в парних і два канали в непарних плитах, з'єднаних з порожнинами, утвореними кожною парою плит з поділяючою їхньою фільтруючою пластиною.
При роботі фільтра фільтруюча суспензія нагнітається в канали парних плит, потім через отвори в них надходить у відсіки для вихідної суспензії і під тиском проходить через фільтруючі пластини (рис. 5), при цьому частки суспензій затримуються, а висвітлений сік попадає у відсіки для кінцевого висвітленого соку, потім по двох каналах непарних пластин виходить з фільтра в збірник для соку.
Технічна характеристика фільтр-преса
Продуктивність, дал/год 950
Площа фільтруючої поверхні, м2. 20,5
Максимальний тиск фільтрування, Мпа 0,95
Споживана потужність, кВт 5,5
Габаритні розміри, мм 2950x1090x1240
Маса, кг 1575
Згущене молоко з цукром охолоджують у відкритих вертикальних кристалізаторах-охолоджувачах, вакуум-охолоджувачах, вакуум-охолоджу-вачах горизонтального і вертикального типів.
У кристалізаторах-охолоджувачах (рис. 6) молоко проходить три стадії охолодження: перша — швидке охолодження від 56…60 °С до температури масової кристалізації (31…34 °С); друга - витримування за цієї температури впродовж 40…60 хв; третя охолодження продукту до 17…18 °С. Весь процес охолодження і кристалізації лактози триває 4…6 год.
При використанні вертикальних вакуум-охолоджувальних установок (рис. 7) закрита система запобігає можливому потраплянню в згущене молоко мікроорганізмів, різко скорочує тривалість охолодження і забезпечує безперервність процесу. Згущене молоко відсмоктується із вакуум-апарата під дією розрідження, яке створюється у вакуум-охолоджувачах, і потрапляє в один з корпусів установки. Під час охолодження волога додатково випа-ровується, внаслідок чого виникає швидкий перепад температури (від 5…60 до 15…18 °С). Кінець згущення виявляють за дещо меншою концентрацією сухих речовин (70,0… 70,5 %). На цій установці процес охолодження і кристалізації лактози відбувається в одну стадію.
Під час охолодження продукту в першому корпусі із другого охолоджене згущене молоко надходить на фасування. Таким чином забезпечується безперервність процесу охолодження молока і кристалізації молочного цукру. Правильність перебігу оцінюють за розмірами кристалів, які виявляють за допомогою мікроскопа, обладнаного окуляром з мірною лінійкою.
4. Інженерні розрахунки
Продуктивність фільтр-преса залежить від швидкості фільтрації, що визначається режимом фільтрації, характером фільтруючої перегородки і фізико-хімічних властивостей осаду.
Продуктивність П (м3/с) фільтрів і фільтр-пресів визначають по формулі:
де q - навантаження на фільтруючу поверхню, м3/м2; F - площа фільтруючої поверхні, м2; τф, τпр, τр – відповідно тривалість фільтрації, промивання осаду, розвантаження і підготовки фільтр-преса до наступного циклу, с. При виборі насоса, що подає вихідний продукт у фільтр-прес, необхідно враховувати опір перегородки, що розраховується по формулі:
де Rо – коефіцієнт опору для металевого сита густого плетива Rо=(0,7...1,2)*1010; для тканої перегородки Rо=(0,6...3)*1010; µ - динамічна в’язкість фільтруючого продукту, Па*с.
Тривалість фільтрації залежить від вмісту осаду у фільтруємій суспензії, кількості профільтрованого соку, обсягу камери фільтр-преса.
Тривалість фільтрації τф (с):
де Мф - маса відфільтрованої сироватки до закінчення циклу роботи фільтр-преса, кг; Мос - маса вологого осаду, що утвориться за один цикл роботи фильтр-пресу, кг; 8 - товщина фільтруючої рами, м; ρос, ρс - відповідно щільність відфільтрованої сироватки та вологого осаду, кг/м3; ν0 - об'ємна швидкість фільтрації сироватки (ν0 = (3,5...8,3>10-5 м3/(м2 с).
Тиск рідини в гідроциліндрі, необхідний для гідравлічного затиску фільтр-преса Р (Па), визначають по формулі:
де Рф - тиск фільтрації, Па; Fф - площа фільтруючої поверхні затискної плити, м2; Рупл - мінімальний тиск на площу контакту, необхідний для забезпечення герметичності стику (Рупл ≥ 3РФ), Па; Fст - площа контакту рам і плит, м2; D - діаметр плунжера гідроциліндра, м; h - ширина ущільнення м, ƒ – коефіцієнт тертя плунжера в ущільненнях (ƒ = 0,20 - при набивочном ущільненні; ƒ = 0,7...0,10 - при манжетному ущільненні); k - коефіцієнт, що залежить від конструкції ущільнення (k = 0,15 - при набивочном ущільненні, k =0,4...0,7 - при манжетному ущільненні).
Питома продуктивність d (м3/м2) по проясненій фракції на 1 м2 фільтруючої перегородки визначають по формулах:
для фільтрів, що працюють при постійній різниці тисків і за перемінної швидкості фільтрування:
для фільтрів, що працюють при постійній швидкості фільтрування і різниці тисків, що безупинно збільшується:
де k - питомий опір осаду, м2; V - обсяг вологого посадка в 1м3 фільтрату, м3; Р - різниця тисків по обох сторони фільтруючої перегородки, Па; τ - тривалість фільтрування, c; µ - коефіцієнт динамічної в'язкості суспензії, Па.с; R - опір фільтруючої перегородки, м-1.
Розрахунок вакуум-випарних установок
Кількість вологи, що видаляється з продукту в процесі випаровування визначають по формулі
W=G1 
, кг
де G1 — кількість сировини, що іде на випаровування кг/год;
а1 а2 — концентрація сухих речовин в сировині та готовому продукті, %.
Кількість згущеного продукту G знаходять із рівняння:
G =G1 -W, кг/год
Поверхню нагріву вакуум-випарного апарата можна визначити
F= 
де r - схована теплота пароутворення, Дж/кг;
k - коефіцієнт теплопередачі при кипінні, Вт/(м2град):
- різниця між температурами гріючої пари та кипіння сировини, °С.Витрати гріючої пари для згущення можна знайти по формулі:
Dгр = 
де і гр - ентальпія гріючої пари, Дж/кг;
tкон - температура конденсату, °С (на 1...2 °С менше температури гріючої пари);
скон - теплоємність конденсату, Дж/(кг-град);
h - коефіцієнт, що враховує втрати тепла, (0,95...0,98)
с - теплоємність сировини, Дж/(кг-град);
t п - початкова температура продукту, °С (20 °С)
tк - кінцева температура продукту, °С
Розрахунок сушильних установок
Кількість вологи, що видаляється з продукту в процесі сушки визначають по формулі
W=G1 
G1—кількість вологої сировини, що йде на сушку кг/год
w1,w2 – вміст вологи відповідно в вологому та сухому продукті, %.
Кількість готового сухого продукту G знаходять із рівняння
G =G1-W, кг/год
Витрати повітря для сушки в теоретичній сушарці визначають по формулі:
LB = 
де d1 d2 — вологовміст повітря відповідно перед калорифером та при виході із сушарки.
В дійсній сушарці витрати повітря будуть на 10…15% більші, так як повітря витрачається на підігрів матеріалу, елементів конструкції та ін.
Кількість тепла на нагрів повітря в калорифері визначають за формулою:
Q=LB 
Дж/кг
де l1 l0 — ентальпія повітря, що виходить з калорифера та до калорифера, Дж/кг.
Витрати пари для нагрівання повітря в паровому калорифері визначають по формулі:
D= 
де Q — кількість тепла на нагрівання повітря, Дж/год;
іп іk — ентальпія пари та конденсату, Дж/кг;
— тепловий ККД калорифера (0,9—0,97)Об'єм сушильної камери визначають по формулі:
V= 
м3
де n — напруги одиниці камери сушарки по випареній волозі, кг/(м3 год) Величина п залежить від температури гарячого повітря