Высшего профессионального образования
«Башкирский государственный аграрный университет»
Факультет: механизации сельского хозяйства
Кафедра: механизации производства, переработки и хранения продукции животноводства
Направление: 660300 Аргоинженерия
Форма обучения: очная
Курс, группа: М504 0
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект по процессам и аппаратам пищевых производств
КОВИН АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ 0
(Фамилия, имя, отчество студента)
1 Тема работыРасчет и проектирование пастеризатора сливок трубчатого типа
0
2 Исходные данные Производительность пастеризатора 2500 л/ч;0
начальная температура сливок 6ºС; температура пастеризации 95ºС 0
3 Содержание работы 1) Назначение, устройство и принцип действия пастеризатора;
2) Оптимизация конструктивных параметров пастеризатора трубчатого типа. 0
4 Перечень графического материала 1) Зависимости приведенных затрат от конструктивных параметров пастеризатора; 0
2) Общий вид пастеризатора. 0
5 Дата выдачи задания 18.10.04 г.
6 Срок сдачи студентом законченной работы 27.11.04 г.
Руководитель: доцент Мартынов В.М. ______________
(подпись)
Задание принял к исполнению: _____________________
(подпись студента)
| ФГОУ ВПО Башкирский государственный аграрный университетФакультет: механизация сельского хозяйстваКафедра: МППЖ Специальность: механизация сельского хозяйстваСпециализация: МППЖФорма обучения: очнаяКурс, группа: М504-1КОВИН АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧРасчет и проектирование пастеризатора сливок трубчатого типа Курсовой проект по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»«К защите допускаю»:Руководитель: к.т.н. Мартынов В.М. ( ученая степень, Ф. И. О.)« 12 » января 2005 г.Оценка при защите:__________________________________________ (подпись)« 14 » января 2005 г. Уфа 2005РЕФЕРАТПроект 23 с., 1 рисунок, 2 таблицы, 6 источников, 2 листа формата А1 графического материала ТЕПЛОТА, КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, СЛИВКИ, ПАСТЕРИЗАТОР, ТЕПЛОПЕРЕДАЧА, КРИТЕРИЙ ОПТИМИЗАЦИИ, ПАРОбъектом разработки являются кожухотрубный теплообменник и процесс пастеризации сливок.Цель проекта – снижение эксплуатационных затрат у потребителя.Описано устройство и принцип действия пастеризационной установки при производстве сливок, рассмотрен механизм теплопередачи через разделяющую стенку от более нагретой среды к менее нагретой. Разработан метод расчета теплообменного аппарата, оптимизированы его конструктивные параметры. Спроектирована конструкция пастеризатора трубчатого типа.Основные конструктивные параметры установки: внутренний диаметр трубок 17 мм, число трубок равно 19. | |||||||||||||
| МППЖ 06.17.00 ПЗ | |||||||||||||
| Изм | Лист | № докум. | Подпись | Дата | |||||||||
| Разраб. | Ковин | Расчет и проектирование пастеризатора сливок трубчатого типа Пояснительная записка | Литера | Лист | Листов | ||||||||
| Проверил | Мартынов | У | 3 | 23 | |||||||||
| БГАУ М504 | |||||||||||||
| ОГЛАВЛЕНИЕ ВВедение………………….………………………………………………..…... 1 Назначение, устройство и принцип действия кожухотрубного пастеризатора сливок…………………………. 1.1 Основные требования к сливкам и назначение пастеризатора…………. 1.2 Устройство трубчатого пастеризатора……………………...……………. 1.3 Порядок работы пастеризатора…………………………………………... 2 Механизм действия процесса ПАСТЕРИЗАЦИИ……………...… 3 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРУБЧАТОГО ПАСТЕРИЗАТОРА…….. 3.1 Конструктивное решение теплообменного аппарата……………………. 3.2 Анализ факторов, принятые допущения…………………………………. 3.3 Разработка математической модели процесса нагрева сливок………….. 3.4 Исследование целевой функции и выбор оптимального варианта……... 3.5 Расчет массового расхода греющего пара………………………………... ВВЫВОДЫ………………………………………………………………………... Библиография……………………………………………………………………... ПРИЛОЖЕНИЕ А Результаты расчетов удельных приведенных затрат от диаметра трубок………………………………………………...………………… ПРИЛОЖЕНИЕ Б Результаты расчетов удельных приведенных затрат от числа трубок ……………………………………………………………………… | 5 8 8 9 10 11 14 14 14 15 20 21 22 23 24 33 | ||||||||||||
| МППЖ 06.17.00 ПЗ | Лист | ||||||||||||
| 4 | |||||||||||||
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | |||||||||
ВВЕДЕНИЕОбъектом разработки является кожухотрубный теплообменник и процесс пастеризации сливок. Молочные продукты, в частности сливки, являются хорошей питательной средой для микроорганизмов. Микроорганизмы, размножаясь, могут значительно ускорить процесс порчи молочной продукции. Кроме того, микроорганизмы могут вызвать опасные заболевания людей. Поэтому важнейшая задача при выпуске молочных продуктов – уничтожить содержащиеся в них микроорганизмы [1]. Одним из способов уничтожения микроорганизмов является кипячение. Однако кипячение сильно изменяет свойства молочных продуктов, вкус, запах и т. д. Установлено, что для уничтожения активных форм микроорганизмов нет необходимости нагревать продукты до кипячения. Жизнедеятельность микроорганизмов при соблюдении некоторых условий может быть подавлено при нагревании до (85–95)°С. Впервые установил губительное действие на микроорганизмы высоких температур и применил их для обработки продуктов с целью их сохранения французский ученый Л. Пастер. По имени этого ученого такая обработка называется пастеризацией [1]. Пастеризация может быть длительной, кратковременной и мгновенной. При длительной пастеризации сливки нагревают до (63–65)°С и выдерживают при этой температуре 30 минут, при кратковременной сливки нагревают до (72–76)°С с выдержкой 15–20 секунд, при мгновенной пастеризации сливки нагревают до (85–95)°С без выдержки [1]. Различные температурные режимы пастеризации зависят от назначения использования сливок. При длительной пастеризации происходят наименьшие изменения в составных частях продукта. При этом кислотность почти не снижается, удлиняется по времени сычужная свертываемость, уменьшается скорость отстаивания [1]. При кратковременной пастеризации наблюдается более глубокие изменения в составе молочных продуктов и свойствах их компонентов: сущест- | ||||||
| МППЖ 06.17.00 ПЗ | Лист | |||||
| 5 | ||||||
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||
| венно снижается отстаивание, уменьшается кислотность. Этот режим пастеризации используют при производстве питьевого молока, а также в сыроделии. Мгновенная пастеризация приводит к более заметным изменениям состава молочных продуктов. Ее обычно применяют в маслоделии и молококонсервной промышленности, в том числе и для пастеризации сливок [1]. В молочной промышленности для пастеризации молока и молочных продуктов применяют пастеризационные установки. Наибольшее применение получили четыре типа пастеризационных аппаратов: ванны длительной пастеризации, паровые пастеризаторы с вытеснительными барабанами, пластинчатые пастеризаторы и трубчатые пастеризаторы. Пастеризационные установки пластинчатого типа, или пастеризационно-охладительные установки, предназначены для пастеризации и охлаждения в потоке питьевого молока, молока при выработке кисломолочных продуктов, сливок и смеси мороженного. Пастеризационные установки трубчатого типа предназначены для пастеризации в потоке молока и сливок. Все установки снабжаются системами автоматического контроля и регулирования температуры пастеризации. По производительности трубчатые пастеризаторы не уступают пластинчатым пастеризаторам [1, 3]. Недостатком трубчатых пастеризаторов является их большие размеры в сравнении с пластинчатыми при равной производительности. Этот недостаток усугубляется еще и тем, что трубчатые аппараты требуют значительного свободного пространства с торцевой стороны, необходимого для работы длинными ершами при мойке аппарата [1]. Преимуществом трубчатых пастеризаторов в сравнении с пластинчатыми является значительно меньшее количество и меньшие размеры уплотнительных прокладок, требующих частого и трудоемкого ремонта. В трубчатых аппаратах нет секции рекуперации тепла. Поэтому трубчатые пастеризаторы применяются главным образом там, где регенерация тепла не нужна [1]. В линии производства пастеризованных сливок, по технологии, после пастеризатора установлен гомогенизатор, в который сливки должны подаваться | ||||||
| МППЖ 06.17.00 ПЗ | Лист | |||||
| 6 | ||||||
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||
| нагретыми. В этом случае предпочтительно применение трубчатого пастеризатора.Процесс пастеризации сливок, как все тепловые процессы, является весьма энергоемким и дорогостоящим. Поэтому расчет и проектирование теплообменника для пастеризации сливок являются актуальными.Целью данного курсового проекта является снижение себестоимости процесса пастеризации сливок путем оптимизации конструктивных параметров теплообменного аппарата. Задачи исследования вытекают из поставленной цели и сводятся к следующему. При заданной производительности пастеризатора 2500 л/ч и температуре пастеризации 95°С определить оптимальные конструктивные параметры кожухотрубного теплообменника. Для этого необходимо разработать математическую модель процесса пастеризации в кожухотрубном теплообменнике с выбором критерия оптимизации и решить задачу многомерной оптимизации по определению конструктивных оптимальных параметров данного теплообменника. | ||||||
| МППЖ 06.17.00 ПЗ | Лист | |||||
| 7 | ||||||
| Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||
| 1 Назначение, устройство и принцип действия кожухотрубного пастеризатора сливок 1.1 Основные требования к сливкам и назначение пастеризатора В зависимости от сырья сливки должны выпускаться 8%, 10%, 20%, 35% жирности. Для выработки сливок из коровьего молока применяется следующее сырье:- молоко коровье, заготавливаемое по ГОСТ 13264-70 не ниже второго сорта, кислотностью не более 19 Т;- сливки свежие без посторонних привкусов и запахов, кислотностью плазмы не более 16 Т;- обезжиренное молоко кислотностью не более 19 Т. Сливки для непосредственного потребления вырабатываются из коровьего пастеризованного молока путем его сепарирования. По органолептическим показателем сливки из коровьего молока должны удовлетворять следующим требованиям:- консистенция и внешний вид – однородные, без взбившихся комочков жира и хлопьев белка. Для сливок 8%, 10% жирности, вырабатываемых из сухих сливок, сладко-солоноватый привкус;- цвет – белый с кремовым оттенком, равномерный по всей массе.Таблица 1.1 Требования к физико-химическим показателям сливок | ||||||
Примечание: допускается в отдельных единицах упаковок отклонение в массовой доле жира ±0,5%. Массовая доля жира в средней пробе должна быть не менее нормы, указанной в таблице 1.1. допускается выпуск сливок 8% и 10% жирности, вырабатываемых из сухих сливок, кислотностью не более 22Т, выдерживающих пробу на кипячение.