ФГОУ ВПО Костромская Государственная Сельскохозяйственная Академия

Факультет механизации сельского хозяйства

Кафедра механизации животноводства и переработки сельхозпродукции

Лабораторная работа № 14

Охладители молока

Кострома

Цель работы

1. Изучить устройство и работу охладителей молока ОМ – 1 и ТОМ – 2А.

2. Составить краткий отчёт.

Оборудование рабочего места

1. Установка ОМ – 1.

2. Методическое пособие и плакат.

Общие сведения

Свежее молоко обладает высокими вкусовыми и питательными свойствами. Однако при благоприятных условиях в молоке размножаются бактерии, способствующие его скисанию. Скорость размножения бактерий зависит главным образом от температуры молока. Так, у свежевыдоенного молока, обладающего бактерицидными свойствами, период задержки развития бактерий длится до трёх часов, у быстро охлаждённого молока до температуры 10° С – 24 часа, а у охлаждённого до 5° С – 36 часов. Поэтому в целях более длительного сохранения бактерицидной фазы необходимо свежевыдоенное молоко как можно скорее охладить.

Существует несколько способов охлаждения молока. Выбор того или иного способа зависит от многих факторов, в частности от количества молока, наличия артезианской воды, обеспеченности хозяйства электроэнергией для получения "искусственного" холода, типа охладителя и т.д.

Наибольшее распространение получили оросительные охладители и танки – охладители. Охладители бывают плоские, круглые, открытого или закрытого типа; одно– и двухсекционные; прямоточные (параллельные) или противоточные.

На рабочие поверхности оросительных охладителей молоко поступает самотёком или под напором и стекает тонким слоем навстречу или параллельно хладоагенту, движущемуся по другой стороне поверхности. При этом тепло от молока передаётся охлаждающей жидкости. В качестве охлаждающей жидкости применяют холодную воду, добытую из глубоких скважин (температура такой воды не выше 10°С), ледяную воду, охлаждённую во фригаторах или при помощи холодильных установок до температуры 0 – 4°С, и рассол, охлаждённый при помощи холодильных машин и имеющий минусовую температуру.

Охладители, в которых охлаждающая жидкость движется сверху вниз в одном направлении с молоком, называют параллельным или прямоточным, а охладители, в которых охлаждающая жидкость движется под напором навстречу охлаждаемому молоку, - противоточными. Противоточный режим охладителя наиболее эффективный.

Конечная температура молока тем ниже, чем меньше начальная температура молока и воды. Разность между температурой охлаждённого молока и начальной температурой воды обычно составляет от 2 до 5°С. чем лучше охладитель, тем меньше эта разность. Например, при начальной температуре воды 10°С в односекционном противоточном охладителе молоко можно охладить до температуры 12…15°С. для достижения глубокого охлаждения необходимо использовать воду с более низкой температурой или рассол. Например, для охлаждения молока до 8°С необходима вода с температурой 3…6°С, а для глубокого охлаждения молока до 4…6°С применяют рассол, имеющий минусовую температуру (-10…-12°С). Вода, пройдя через охладитель, получает от молока теплоту и нагревается до 16…19°С; в зимнее время эту воду используют для поения коров и телят.

При помощи холодной водопроводной воды, добытой из глубоких скважин, можно "отнять" от молока до 80…85% излишней теплоты и тем самым в 4…5 раз уменьшить мощность холодильных установок и соответственно расход электроэнергии. Для глубокого охлаждения молока (до 4 - 6°С) его временного хранения в охлаждённом виде на молочно-товарных фермах используют танки – охладители. Молочная цистерна танка имеет водяную рубашку, обеспечивающую циркуляцию охлаждающей жидкости между стенками танка. Теплоизоляционный слой препятствует повышению температуры внутри цистерны и обеспечивает сохранность молока с заданной температурой. Танки – охладители могут быть со встроенными холодильными агрегатами и без них. В последнем случае танк работает вместе с холодильной установкой.

Кроме танков – охладителей на фермах используют танки – термосы, имеющие только термоизоляцию, что позволяет хранить в них охлаждённое молоко. При разнице температур окружающего воздуха и охлаждённого молока, равной 20°С температура молока за 12 часов хранения в таком танке – термосе повышается не более, чем на 1°С.

Устройство и работа очистителя – охладителя молока ОМ – 1

Очиститель – охладитель ОМ – 1 предназначен для центробежной очистки и быстрого, тонкослойного охлаждения молока в закрытом потоке. Охлаждающей жидкостью является вода, поступающая из холодильной установки. Очиститель – охладитель молока ОМ – 1 состоит из сепаратора – молокоочистителя, пластинчатого охладителя, молочного насоса и соединительного шлангов.

Очистка и охлаждение молока происходит согласно технологической схеме (рис.1).

Рис.1. Технологическая схема очистителя-охладителя молока ОМ-1:

1-барабан, 2-приемно-выводное устройство, 3-пластинчатый охладитель.

В очиститель молоко подаётся насосом 36 МЦ 6 – 12 производительностью 1000 л / ч с температурой не ниже 25°С. Молоко, пройдя между тарелками барабана сепаратора, направляется к напорному диску. Сепараторная слизь под действием центробежной силы отбрасывается к стенке грязевого пространства барабана. Пройдя напорный диск, молоко под напором поступает в пластинчатый охладитель. После охлаждения встречным потоком воды молоко отводится из охладителя в ёмкость для хранения.

По конструкции напорный диск подобен рабочему колесу центробежного насоса. Охладитель представляет собой набор теплообменных пластин, зажатых между упорной и прижимной плитами (рис.2).

Рис.2. Пластинчатый охладитель:

1-комплект теплообменных пластин, 2-упорная плита, 3-нажимная плита, 4-штанга, 5-гайка, 6-шпилька, 7 и 10-патрубки для подвода и отвода молока, 8 и 9-патрубки для подвода и отвода хладоносителя.

Охладитель имеет 39 однотипных пластин, 2 разделительные пластины и 1 крайнюю пластину, установленную у прижимной плиты.

Разделительные и крайняя пластины, в отличие от остальных, имеют два отверстия. Каждая пластина, кроме крайней, имеет приклеенную уплотнительную прокладку.

Пластины зажаты между плитами стяжными болтами.

В упорной плите установлены резиновые кольца, а в прижимной – уплотнительные. Сборку охладителя необходимо производить согласно схеме компоновке пластины. Все нечётные пластины установить против штуцера "молоко" концами с клеймом А, а всё четные концами с клеймом Б, за исключением крайней пластины, которую установить с клеймом А. Разделительные пластины установить по порядку, как 1–ю и 22–ю. После сборки охладителя пластины стягиваются до тех пор, пока расстояние между упорной и прижимной плитами не будет в пределах 97 – 109 мм.

Молоко, подлежащее охлаждению, из сепаратора – молокоочистителя поступает в охладитель через штуцер упорной плиты и попадает в продольный коллектор, образованный отверстиями пластин (рис.3).

По коллектору молоко доходит до разделительной пластины и распределяется по каналам между пластинами первого пакета. После охлаждения в межпластинных каналах первого пакета молоко через отверстие разделительной пластины попадает в продольный коллектор, образованный отверстиями второго пакета, проходит по каналам между пластинами второго пакета, попадает в нижний коллектор и выходит из охладителя через штуцер прижимной плиты по шлангу в емкость для хранения молока.

Рис.3. Схема движения теплообменивающихся сред в пластинчатом охладителе: 1 и 4-патрубки для подвода и отвода молока, 2 и 3-соответственно нижний и верхний продольные каналы движения молока, 5 и 8- патрубки для подвода и отвода хладоносителя, 6 и 7-нижние продольные каналы движения хладоносителя

Хладоноситель (вода) подается через штуцер прижимной плиты, движется в направлении, противоположном направлению движения молока и выходит из охладителя через штуцер упорной плиты.

Очистку и охлаждение молока необходимо начинать при объеме выдоенного молока, достаточном для обеспечения непрерывной подачи его в сепаратор с таким расчетом, чтобы очистка – охлаждение всего выдоенного молока закончилось не позднее чем через 10 – 15 минут после окончания доения коров. Перед очисткой молока заливают в молочную ванну воду, подогретую до температуры t = 50…60° С, включают на 3…10 минут молочный насос и прополаскивают сепараторный барабан и охладитель.

Затем устанавливают подачу охлаждающей воды при помощи крана на подводящей водопроводной трубе из расчета 300 л / ч и только после этого заливают в ванну молоко, включают молочный насос и производят очистку – охлаждение молока. Продолжительность работы очистителя – охладителя до его установки и выгрузки накопленного осадка зависит от загрязненности молока. Окончив очистку молока, немедленно приступают к опорожнению от молока всей системы. Для этого, не останавливая сепаратор, пропускают через него около 10 литров теплой воды. Затем промывают в течение 15 минут моющим раствором. Для мойки рекомендуется применять 0,5 % - ые водные растворы моющих порошков А, Б или В по МРТУ 18/173 – 67. Затем снова промывают в течение 10 минут при температуре 30°С.

Дезинфекция очистителя – охладителя производится: летом – через день, зимой – один раз в пять дней 0,1 % - ым раствором гипохлорита натрия или гипохлорита кальция. Дезинфекция заменяет мойку моющим раствором, но после нее прополаскивают холодной водой при температуре 40 - 45° С.

Раз в месяц проводят тщательную ручную мойку мягкими щетками и ершами молочных шлангов, пластин охладителя, предварительно отвернув гайки стяжных болтов, отодвинув прижимную плиту и расставив пластины на направляющие штанги для удобства промывки.

Рис.4. Конструктивно-техническая схема очистителя-охладителя ОМ-1:

1-электродвигатель, 2-муфта фрикционно-центробежная, 3-указатель уровня масла, 4-кнопка пульсатора, 5-пробка заливного отверстия, 6-центрифуга, 7 и 8-шланги, 9-трубопровод, 10-водоохлаждающая установка, 11-насос подачи холодной воды, 12-молочный насос, 13-ёмкость для необработанного молока, 14-танк молочный, 15-охладитель.

Техническая характеристика ОМ – 1

Пропускная способность, л / ч………………………………………..1000

Количество очищаемого молока до выгрузки

накопленного осадка при загрязненности

поступающего молока 0,06 %,кг……………………………………..2500

Частота вращения барабана, мин^-1……………………………………8000

Установленная мощность, кВт…………………………………………1,1

Расход охлаждающей воды……..трехкратный по отношению к молоку

Перепад температур между охлажденным

молоком и охлаждающей водой при

трехкратном расходе воды и начальной

температуре охлаждающей воды + 7°С – не более…………………2° С

Начальная температура очищаемого молока…………………25 - 32° С

Устройство и работа ТОМ-2А

Резервуар (танк) – охладитель молока ТОМ – 2А предназначен для охлаждения, очистки и длительного хранения молока на животноводческих фермах.

Резервуар – охладитель состоит из (рис.5) фреоновой одноступенчатой холодильной установки и изолированного корпуса. В состав холодильной установки входит компрессорно – конденсаторный агрегат, который состоит из сальникового компрессора ФУ – 12, работающего на фреоне R – 12, фильтра – осушителя и конденсатора с воздушным охлаждением. Агрегат расположен на одной раме с изолированным корпусом.

Рис.5. Схема резервуара-охладителя молока ТОМ-2А:

1-водяной насос, 2-фильтр, 3-изоляция, 4-молочная ванна, 5-испаритель, 6-мешалка, 7 и 8-система орошения, 9-фильтр для молока, 10-сливной кран, 11-компрессор, 12-шкаф управления

Корпус резервуара – охладителя является основанием бака аккумулятора холода, в котором смонтирован панельный испаритель. Снаружи корпус изолирован специальным материалом и покрыт декоративным пластиком. В корпусе установлены молочная ванна и система орошения. Сверху ванна имеет две большие прямоугольные крышки с горловинами для установки цедилки и слива молока. В средней части на траверсе крепятся редуктор с мешалкой, электроконтактный термометр и мерная линейка. Механическая мешалка состоит из привода, вала с лопастями и устройства для подвода моющей жидкости. Вал мешалки полый, в нем имеются отверстия для разбрызгивания моющего раствора по внутренней поверхности молочной ванны. Снизу вал имеет отверстие для стока остатков молока или моющей жидкости. Это отверстие при работе закрывают пробкой. Оросительное устройство, выполненное из перфорированных труб, образует два замкнутых контура по верхнему периметру и днищу ванны. Через отверстие в трубах охлаждающая вода из бака – аккумулятора разбрызгивается по наружной поверхности ванны.

Для аккумуляции необходимого количества холода холодильную машину включают перед циклом охлаждения за 3…4 часа. После намораживания на панелях испарителя около 400 кг льда срабатывает температурное реле, и компрессор автоматически выключается.

Молоко сквозь фильтр 9 поступает в молочную ванну, в которой охлаждается во время работы системы орошения. Охлаждающая вода из корпуса резервуара поступает в коллектор и подается насосом сквозь фильтр 2 в систему орошения. Через отверстия в трубах вода омывает наружную поверхность ванны, охлаждая ее стенки и днище. Отработанная вода стекает во внутреннюю ванну. Днище молочной ванны имеет уклон к крану 10 для слива молока. Конечная температура молока в ванне поддерживается автоматически. Внутренняя ванна – аккумулятор холода. Вода, соприкасаясь со льдом, намороженным на панелях испарителя, вновь охлаждается.

Техническая характеристика резервуара (танка) – охладителя молока ТОМ – 2А

Производительность при охлаждении молока, л/сутки………5400-7200

Вместимость ванны, л:

геометрическая………………………………………………...………2000

рабочая………………………………………………………………....1800

Время, ч:

аккумуляции холода………………………………………………….....3-4

охлаждения молока……………………………………………………2-2,5

Температура молока, °С:

поступающего…………………………………………………………….36

охлажденного………………………………………………………………6

Холодильная установка………………………………………МХУ – 12 Т

Холодопроизводительность, ккал / ч……………………………...…8500

Электродвигатель компрессора:

мощность, кВт……………………………………………………………5,5

число оборотов, мин^-1………………………………………………….2910

Электродвигатель вентилятора:

мощность, кВт…………………………………………………………...0,8

число оборотов, мин^-1…………………………………………………1350

Электродвигатель мешалки:

мощность, кВт…………………………………………………….……0,27

число оборотов, мин^-1………………………………………………....1400

Конденсатор:

марка………………………………………………………………....КВ –75

поверхность теплообмена, м²……………………………………………75

Испаритель:

марка…………………………………………………………...….ИПП – 20

поверхность теплообмена, м²…………………………………………21,4

Хладагент………………………………………………………..фреон – 12

Смазочное масло………………………………………………..Ф – 12 – 18

Водяной насос системы орошения:

марка…………………………………………………………....15 - КМ – 6

производительность, м³ / ч………………………………….…………..8,6

напор, кПа……………………………………………………..…………181

Габаритные размеры (высота с мешалкой), мм…..…4040 ´ 1670 ´ 1764

Масса , кг……………………………………………………….………1522

Установка ОПФ-1

Рабочий процесс автоматизированной пластинчатой пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1 проходит в следующем порядке. Из молокосборника молоко самотеком или при помощи насоса подается в уравнительный бак 4. Уровень молока должен быть не менее 300 мм во избежание подсоса воздуха в молочный насос. Насос 3 подает молоко в первую секцию пластинчатого аппарата (секцию регенерации). В ней молоко нагревается за счет теплообмена с горячим молоком, тидущим от секции пастеризации через выдерживатель 6. Нагретое до 310-313 К молоко выходит из секции в молокоочиститель, который подает его очищенным во вторую секцию регенерации, где происходит дополнительный его нагрев пастеризационным молоком, прошедшим предварительно теплообмен в секции I регенерации. Из секции II регенерации молоко переходит в секцию III пастеризации, где за счет теплообмена с горячей водой доводится до температуры 349 К (установка ОПФ-1-20) или до 363 К (установка ОПФ-1-300).

Пастеризованное молоко проходит через выдерживатель в I и II секции регенерации, где отдает часть тепла холодному молоку, и его температура снижается до 293-298 К. Далее это молоко проходит последовательно секции охладителя, где его температура понижается до 278-281 К в зависимости от начальной температуры охлаждающей воды или рассола. Холодное молоко поступает для хранения в танки. Выдерживатель в установке предназначен для усиления пастеризационного эффекта. Дополнительная выдержка в течение 20с в выдерживателе установки ОПФ-1-20 и 300с в выдерживателе установки ОПФ-1-300 перед охлаждением значительно способствует уничтожению микрофлоры молока.

Рис.6. Схема установки ОПФ-1:

1-пластинчатый аппарат, 2-сепаратор-молокоочиститель, 3-центробежный насос, 4-уравнительный бак, 5-пульт управления, 6-выдерживатель, 7-насос горячей воды, 8-бойлер, 9-инжектор, 10-перепускной клапан, I-секция первичной регенерации; II-секция второй регенерации, III-секция пастеризации, IV-секция водяного охлаждения, V-секция рассольного охлаждения.

Горячая вода для пастеризации готовится в бойлере. Она нагревается паром, поступающим в систему циркуляции горячей воды, через инжектор 9 паропровода обеспечивает автоматическую регулировку поступления пара в зависимости от температуры молока. При понижении температуры молока, выходящего из пастеризационной секции, перепускной клапан 10 автоматически направляет молоко в уравнительный бак для повторной пастеризации.

Перепускной электрогидравлический клапан (рис.7) имеет корпус из нержавеющей стали и состоит из собственно клапана и электрогидравлического реле. Электромагнит 16 реле соединен с мостом, контролирующим температуру пастеризационого молока. Если молоко выходит из пастеризатора, имея температуру ниже заданной величины, то цепь катушки реле замкнута и шток 14 находится в верхнем положении. При этом клапан входа воды в гидрореле закрыт, мембрана 7 реле с ее клапанным устройством находится в верхнем положении и клапан перекрывает верхнее окно, оставляя молоку путь обратно в уравнительную камеру. По достижении температуры пастеризации контакты моста размыкаются, обесточивая катушку электромагнита 16. Под действием пружины 12 шток 14 отпускается и открывает доступ воде в гидрокамеру клапана. Вода под напором, создаваемым насосом, преодолевает сопротивление пружины 5 и опускает мембранно-клапанный механизм в нижнее положение. При этом перекрывается путь молоку в уравнительную камеру клапана и открывается выход для подачи молока в молочные танки или на разливоукупорочную машину. При понижении температуры молока в пастеризационной секции контакты моста МСР1-01 замыкаются, шток 14 втягивается электромагнитом 16 реле, одновременно закрывая напорный канал воды и открывая отверстие для выхода из гидрокамеры. Пружина 5, освобожденная от напора воды, поднимает мембранно-клапанный механизм, вытесняя остаток воды из гидрокамеры через окно слива, а клапан переходит в верхнее положение, открывая путь молоку на повторную пастеризацию.

Электрогидравлический клапан (рис.8) автоматической регулировки подачи пара действует от электронного регулятора ЭР-СС-63, термометр сопротивления которого находится на пути пастеризованного молока. Сигнал термометра, усиленный прибором, поступает на электромагнит реле. Шток 14 поднимает клапан, и вода через седло 12 проходит в гидрокамеру, опуская мембранно-клапанный механизм, золотник 2 которого увеличивает проходное сечение для пара. При повышении температуры пастеризации регулирующий прибор включает реле 15, с открытием клапана которого вода из камеры гидрореле получает выход и выталкивается действием пружины на грибок 10 и мембрану 19. Золотник 2 постепенно перекрывает канал впуска пара через инжектор в систему циркуляции горячей воды. Перекрытие происходит до установления температуры пастеризации.

Работа регулятора и электромагнитов реле происходит в пульсирующем режиме, что обеспечивает подачу воды в гидрореле дозами, создавая условия для плавной регулировки – перемещения золотника. Регулировочный винт 17 служит для изменения периода перемещения штока клапана регулировки подачи пара.

Установка имеет пульт управления (рис.9), оснащенный приборными панелями с расположенными на них оборудованием и приборами. На щит пульта вынесены приборы и ключ управления. Электронный мост 2 предназначен для записи температуры пастеризации молока, световой и звуковой сигнализацией установки.

Рис.9. Пульт управления ОПФ-1:

1-корпус пульта, 2-электронный мост, 3-сигнальная лампа, 4, 11, 12-переключатели управления, 5-логометр, 6, 8-тумблер, 7-электронный регулятор, 9-пакетный выключатель, 10-задатчик, 13,14-кнопка управления КС1-12.

Электронный регулятор 7 управляет клапаном подачи пара. Логометр 5 контролирует температуру охлажденного молока. Задатчик 10 служит для установки температуры пастеризации. Кнопкой 11 система регулирования переводится в автоматический режим или на ручное управление. При ручном (дистанционном) управлении регулирующий клапан действует от ключа. Тумблер 6 управляет работой перепускного клапана, переключатель 12 – работой двигателя. Тумблер 8 служит для управления звуковой сигнализацией. Лампы 3 сигнализируют о включении пульта, двигателей и снижении температуры пастеризации. Пульт подключается к электросети через пакетный выключатель 9. Существует несколько групп систем охлаждения для разных типов ферм и пунктов сбора молока.

Компания Альфа Лаваль Агри разработала для небольших ферм мобильные охладители и открытые танки. Более жестким требованиям отвечают закрытые танки с автоматической системой промывки и контроля Hygenius. Танки быстрого охлаждения, устанавливающиеся под открытым небом, - это альтернативные системы охлаждения и хранения молока для больших ферм. Программа Century отвечает наивысшим стандартам качества по гигиене и эффективности и гарантирует надежность при нетрудоемком обслуживании.

Танки Century DX /С с автоматом промывки и контроля Hygenius

Все современные требования по охлаждению молока и гигиене отражены в разработке танка – охладителя DX / С с автоматом промывки и контроля Hugenius. Емкость таких танков доходит до 30000 литров. Автомат Hugenius с микропроцессорным управлением имеет несколько стандартных программ промывки и может быть оптимизирован, чтобы отвечать различным условиям ферм. Работа оператора облегчена благодаря автоматической дозировке. Hugenius имеет низкий уровень потребления воды и возможности для повторного использования моющей воды.

Пластинчатый охладитель Р30

Пластинчатый охладитель Р30 быстро и эффективно охлаждает молоко пред тем, как оно попадает в танк – накопитель. Это сокращает время работы компрессора и экономит эксплуатационные расходы. Предварительное охлаждение в потоке сокращает рост числа бактерий и, следовательно, помогает получить молоко высокого качества. Новые быстросъемные муфты делают работу с охладителем и его сервисное обслуживание легким.

МС / IC (Р) охлаждение погружением

Новая система МС / IC система охлаждения погружением производства Альфа Лаваль Агри сочетает высокие характеристики охлаждением и надежное хранение. Изолированные молочные контейнеры вместе с охладителями погружения прекрасного качества выполнены по последней технологии охлаждения. Высоконадежные охладители работают по принципу непосредственного охлаждения и имеют легкосъемный испаритель из нержавеющей стали. Молочные контейнеры бывают двух разных типов, МobiCool и Minox. В течение охладительного процесса испаритель охлаждения погружается в молоко через специальное отверстие в крышке контейнера.

Прямое расширение DX / O

Открытая охладительная система

По сравнению с другими охладительными системами, принцип прямого расширения обеспечивает самую высокую эффективность охладительной технологии в сочетании с самым низким потреблением энергии. Двухплиточный испаритель из нержавеющей стали имеет большую поверхность теплообмена, чтобы обеспечивать быстрое охлаждение молока. Прекрасные характеристики двойной оболочки из нержавеющей стали обеспечивают отделку высокого качества, которая позволяет легкую очистку для оптимальной гигиены.

Мягкое перемешивание

Благодаря специальной конструкции лопастей мешалки мягкое перемешивание молока происходит на каждом уровне наполнения танка, чтобы предотвратить скисание молока. Перемешивание полностью автоматизировано, чтобы обеспечить надлежащее сохранение молока.

Изоляция

Изоляция из экологически безвредного (без СFC) высокоплотного пенополиуретана защищает холодное молоко от нагревания. Она допускает максимальное возрастание температуры только на 1°С в течение 12 часов в доильном зале с температурой 32°С.

Ледяной бак / IB холодильного молочного танка

По сравнению с охладительной системой прямого расширения, эта технология охлаждает молоко ниже 10°С при потреблении только 50 % обычной мощности в час. Это отвечает требованиям молочных ферм в районах, имеющих плохое электроснабжение или недорогие ночные тарифы. Ледяной аккумулятор расположен на дне охладительного танка так, что потери энергии происходят редко. Это действует даже после очистки внутренней стороны танка горячей водой. Принцип охлаждения ледяным банком присутствует в открытых танках с крышкой и в закрытых танках с автоматической очисткой и подогревом.