4. Классификация охладителей молока. Тепловой баланс процесса охлаждения и расчет поверхности пластинчатого охладителя

Охладители молока бывают двух типов: проточные и емкостные. В проточных охладителях теплообменивающиеся среды движутся непрерывно потоком. Их можно классифицировать по следующим признакам:

1. по характеру соприкосновения с окружающим воздухом – открытые (оросительные) и закрытые (проточные);

2. по профилю рабочей поверхности – трубчатые и пластинчатые;

3. по числу секций – одно- и многосекционные;

4. по подаче – напорные и вакуумные;

5. по направлению движения охлаждающей жидкости – прямоточные и противоточные.

Количество теплоты, отбираемое хладоносителем от молока, определяется по выражению

Вт

где М – подача молока в единицу времени, кг/с;

с – удельная теплоемкость молока, Дж/кг·град;

t_H, t_K – начальная и конечная температура молока соответственно.

Теплота, передаваемая через стенки охладителя, при установившемся режиме воспринимается хладагентом и определяется как

Вт

где В – массовый расход охлаждающей жидкости, кг/с;

с_х – удельная теплоемкость охлаждающей жидкости, Дж/кг·град;

t_к.х,, t_о – конечная и начальная температуры охлаждающей жидкости.

Если пренебречь потерями тепла в окружающую среду, то баланс тепла будет следующим

Приняв, что отношение – коэффициент кратности расхода хладагента, предыдущее выражение можно переписать

Отсюда .

При охлаждении водой n = 2,5…3, рассолом – n = 1,5…2,5.

Поток тепла, проходящий через стенки охладителя, можно определить уравнением Ньютона-Фурье:

,

где K – коэффициент теплопередачи через плоскую стенку, Вт/м²·град;

F – общая теплообменная поверхность, м²;

– средняя логарифмическая разность температур между теплообменными средами.

Приняв, что все количество теплоты, отбираемое у молока, передается через теплообменную поверхность, можно записать

Отсюда определим общую теплообменную поверхность

где – разность температур между жидкостями в начале процесса;

– разность температур между жидкостями в конце процесса.

5. Способы сепарации молока. Определение скорости сепарации. Фактор разделения молока.

Молоко представляет собой смесь жира и молочной плазмы. Такую дисперсную систему можно разделить двумя способами:

1. Отстоя взвесей, отличающихся по своей плотности от окружающей жидкой среды. Этот процесс протекает в поле земного тяготения.

2. Сепарированием. Сепарирование интенсифицирует процесс естественного отстоя заменой поля земного тяготения центробежным полем.

Скорость выделения жировых шариков из плазмы молока при отстое по Стоксу определяется по формуле

,

где r – радиус жировых шариков, см;

ρ_п, ρ_ж – плотность плазмы и жира молока, г/см³;

μ – вязкость плазмы, г/см·сек;

q – ускорение свободного падения, см/сек².

При сепарировании так же происходит процесс отстаивания только в поле центростремительного ускорения.

Следовательно, скорость выделения жировых шариков при сепарировании

,

где a – центростремительное ускорение

где n и R – частота вращения и радиус барабана сепаратора.

Тогда

Для оценки эффективности осаждения сливок сравним центробежную силу с силой тяжести

Отношение

Отношение Бремер назвал фактором разделения, т. к. она показывает во сколько раз действие центробежной силы эффективнее силы тяжести