Техническое переоснащение линии П8-Олу выработки масла из высокожирных сливок сепаратором ОСД-500

Состав чертежей

1. Чертеж сборочный барабана сепаратора А2
2. Трехцилиндровый маслообразователь в сборе А1
3. Чертеж общего вида сепаратора ОСД-500 А1
4. Чертеж сборочный маслообработника А1
5. Верхний цилиндр маслообразователя, фронтальный разрез А1
6. Чертеж заготовительной операции А4
7. Операция токарная 2хА4
8. Чертеж сверлильной операции А4
9. Операция фрезерная А4
10. Шлифовальная А4
11. Рабочий чертеж вала А3

Описание

Основной задачей дипломной работы проекта является переоснащение линии П8-Олу по производству масла методом преобразования высокожирных сливок, которое предусматривает установление маслообработника.

Маслообработник применяется для улучшения однородности структуры, качества, эластичности масла, поступающего с маслообразователя Т1-0М-2Т. В маслообработнике происходит интенсивное механическое перемешивание продукта, которое предупреждает образование крупных кристаллов жира и обусловливает равномерное распределения жидкой и твердой жировой фазы.

Проведен сравнительный анализ технических решений. Рассмотрены типы линий для производства масла, осуществлен выбор современного оборудования. Выполнено технико-экономическое и социальное обоснование.

Дана общая характеристика исходного материала и готовой продукции. Рассмотрены устройство и основной принцип работы оборудования.

В расчетной части дипломного проекта на основании представленных исходных данных были выполнены продуктовый, энергетический и технологический расчеты, приведена конструктивная схема. Рассчитаны выдавливающий барабан и внутренний цилиндр маслообразователя на прочность. Определена необходимая площадь теплообмена. Проведена проверка на прочность призматической врезной шпонки. Произведен проверочный расчет вала.

Разработаны необходимые мероприятия по охране труда. Проведен анализ вредных и опасных производственных факторов. Построена технологическая схема изготовления сливочного масла. Определены нормы микроклимата, описаны шум, вибрация и освещение. Изучены вопросы техники безопасности обслуживании маслообразователя и охраны окружающей среды. Подведены основные итоги по разделу и даны рекомендации по улучшению условий в помещении.

         Рассмотрены система управления и ее основной принцип работы.

Технический результат от данного переоснащение заключается в улучшении качества масла. Качество исходного продукта улучшится, а затраты сырья на изготовление такого же количества масла не изменятся. Итак, предлагаемое решение даст достаточную экономическую эффективность и его целесообразно внедрять в производство.

Графическая часть дипломного проекта состоит из 5 листов формата А1 и 1 листа А2, на которых изображен общий вид сепаратора ОСД-500, баран сепаратора, общий вид маслообразователя Т1-ОМ-2т, разрез цилиндра маслообразователя, общий вид маслообробника, технология изготовления вала маслообразователя.

Дипломний проект на тему :" Технічне переоснащення лінії вироблення масла з ВЖВ сепаратором ОСД" складається з пояснювальної записки та графічної частини.

Пояснювальна записка містить в собі 9 розділів та 6 структурних елементів, а саме: анотацію; зміст;  вступ;  порівняльний аналіз технічних рішень поставленої задачі; техніко-економічне, соціальне обґрунтування;

характеристика вхідного матеріалу і готової продукції. Будова та принцип  роботи обладнання; розрахункова частина; вимоги до монтажу, експлуатації та ремонту; технологія виготовлення вала маслоутворювача; система управління; заходи по охороні праці; охорона довкілля(екологічного розділу); висновки та література.

Графічна частина дипломного проекту складається з 5 листів формату А1 і 1 листа А2, на яких зображено загальний вигляд сепаратора ОСД-500, баран сепаратора, загальний вигляд маслоутворювача Т1-ОМ-2т, розріз циліндра маслоутворювача , загальний вигляд маслообробника, технологія виготовлення вала маслоутвлрювача.

 

1.Порівняльний аналіз технічних рішень поставленої задачі

1.1 Типи ліній для виробництва вершкового масла

  1.1.1 П8-ОЛУ продуктивністю 700 кг/ч. Лінія є модернізацією лінії ОЛП, зробленої ВНИИМСОМ разом з МОСЗМ.0. Вона призначена для виробництва з вершків 30-40%-ної жирності різних видів масла: солодкосливочного, любительського, селянського, бутербродного, з наповнювачами й ін. Лінію застосовують на маслоробних підприємствах з річним обсягом виробництва 1000-1500 т. Основне технологічне встаткування лінії (пастеризатор трубчастий Т1-ОУК або ПТ-2, сепаратор для : високожирних вершків ОСД-500, нормалізаційні вани ВН-600 і маслоутворювач  циліндричний Т1-ОМ-2Т)   випускається  промисловістю.

Технічна характеристика лінії П8-ОЛУ

До складу лінії входять бак РЗ-ОНС із поплавковим регулятором рівня

для вершків місткістю   250 л,   електронасос відцентровий   для   вершків

36-Щ2,8-20 марки Г2-0ПБ, пастеризатор трубчастий Т1-ОУК (ПТ-2),

 рикусівій на установка ОДУ-3, насос для дезодорованих вершків, вакуум-насос КВН-4, бак-накопичувач РЗ-ОНЯ з поплавковим регулятором рівня два сепаратори для високожирних вершків, бак для сколотин РЗ-ОБЯ, електронасос

 відцентровий 36-Щ1,8-12 марки Г2-ОПА для сколотин, три вани нормалізаційні ВН-600, насос-дозатор НРДМ для високожирних вершків, маслоутворювач трициліндровий Т1-ОМ-2Т, ваги РН-50Ш13М-1 (2 шт.) стіл для ваг, компресор З-7А (0-38Б) для стисненого повітря, пульт керування з контрольно-вимірювальними й пусковими приладами, комплект лотків для транспортування високожирних вершків, комплект молокопроводів, арматури й труб і таль електрична ТЭО50-71120.

1.1.2 Лінія П8-ОЛФ продуктивністю 1000 кг/ч.

 Лінія створена УкрнНІІмясомолпромом разом з Московським машинобудівним заводом молочного встаткування на базі лінії П8-ОЛУ. Вона призначена для вироблення різних видів вершкового масла на заводах з річним обсягом виробництва 1500-2500 т.

Технічна характеристика лінії П8-ОЛФ

Продуктивність при виробленні масла, кг/ч

Обслуговування, чол.  (залежно від  виду виробляємого  масла)

До складу лінії входять (Рис.2) два баки РЗ-ОНС із поплавковим регулятором рівня для вершків місткістю 250 л, пастеризатор трубчастий П8-ОЛФ/3 у комплекті з відцентровим електронасосом 36-Щ2,8-20 марки Г2-ОПБ, дезодорацій на установка ОДУ-ЗМ у комплекті з насосом для вершків і вакуум-насосом КВН-4, бак-накопичувач РЗ-ОНЯ з поплавковим регулятором рівня місткістю 400 л, три сепаратори для високожирних вершків Г9-ОСК, бак для сколотин РЗ-ОБЯ місткістю 60 л, електронасос відцентровий для сколотин 36-1Ц1.8-12 марки Г2-ОПА, електронасос ротаційний НРМ-2 для високожирних вершків, ванна нормалізаційна  ВН-600 для високожирних вершків, насос гвинтовий П8-ОНД1 для високожирних вершків, установка РЗ-ОУА для виробництва масла в комплекті із

пластинчастим масло утворювачем  РЗ-ОУА1, столом фасування РЗ-ОУА2 з вагами й щитом керування компресор З-7А для стисненого повітря, пульт керування з контрольно-вимірювальними й пусковими приладами, комплект лотків для транспортування високожирних вершків, комплект молокопроводів, арматури й труби й таль електрична ТЭО50-71120.

Обладнання  лінії П8-ОЛФ. Комплектація лінії П8-ОЛФ відрізняється від комплектації лінії П8-ОЛУ використанням трициліндрового трубчастого пастеризатора П8-ОЛФД сепаратора для високожирних вершків Г9-ОСК, ротаційного насоса НРМ-2, одногвинтового електронасоса П8-ОНД1 й установки   РЗ-ОУА, що   включає  пластинчастий  маслоутворювач   РЗ-ОУА1   й стіл фасування РЗ-ОУА2

Установка РЗ-ОУА призначена для виробництва масла (Рис.3)

Вона переробляє високожирні вершки у вершкове масло різних видів (солодкосливочного, любительське, селянське бутербродне).      '

Установка складається з маслоутворювача  РЗ-ОУА1, одногвинтового електронасоса П8-ОНД1, стола фасування марки РЗ-ОУА2 у комплекті з вагам

шкальними РН-50Ш13М-1, фільтра розсолу марки РЗ-ОУА-03 і щита управління

РЗ-ОУА-02.        

Технічна характеристика установки РЗ-ОУА

Продуктивність при виробленні масла, кг/ч

1.2 Сучасне обладнання для виробництва вершкового масла

 

1.2.1 Багаторежимні  пастеризаційно-охолоджувальні  установки

-      с промисловим комп'ютером

-      на базі промислового контролера

-      обробка молока, вершків для виробництва декількох видів молочних продуктів в одній установці (у т.ч. пряжені продукти)

-      установка вписується в будь-який існуючий виробничий процес

-      забезпечує з техпроцеса обробки продукту

-      контроль й інформатизація на будь-якій стадії процесу

-      прогнозування й запобігання аварійних ситуацій

-      зменшення впливу "людського фактора"

-      зменшення експлуатаційних витрат

-      дистанційне керування. [   ]

1.2.2. Нове покоління пластинчастих пастеризаціцно-охолоджувальних установок"DONІTHERM".

Компанія «ЕКО КОМ» представляє в Україні нове покоління пастеризаційно - охолоджувальних установок "DONІTHERM". Установка є сукупністю  модулів регенерації, підігріву й охолодження. Застосовуються два варіанти виконання - частково або повністю автоматизовані. В обох варіантах участь оператора зведена до мінімуму.

"DONІTHERM" підрозділяється на:

-"DONІTHERM 95" із продуктивністю до 25000 л/год і температурою пастеризації до 95°С;

-"DONІTHERM 120" із продуктивністю до 5000 л/год і температурою пастеризації до 120°С.

Унікальність пастеризаційно-охолоджувальних установо    "DONІTHERM- полягає в їхній універсальності, тобто можливості реалізації на одній установці всього спектра технологічних температурних режимів:

-                      t пастеризації - 65--95°З;

-                      t охолодження - 4-45°С;

-                      t сепарування - 40-60°С;

-                      t гомогенізації - 65-95°C.

Досягнення універсальності стало можливим завдяки оригінальному інженерному рішенню, що є особливим "know how", дозволяючий регулювання температур у секції регенерації в незалежності від температур пастеризації й температур продукту на вході й виході.

Оригінальність пластинчастого теплообмінника: - застосування пластин останнього покоління. Більше глибока форма й товщина пластин 0,4 мм дозволяє використовувати їх у меншій кількості, знижує витрату тепло- або холодоносія й вартість теплообмінника. Будова й малюнок пластин забезпечує турбулентність потоку й відсутність застійних зон, що приводить до більше дбайливої і якісної температурної обробки продукту;

- застосування  бесклеєвих прокладок типу "КЛІП". Дозволяє скоротити час сервісного обслуговування й істотно збільшує "життя" ущільнювачів;

- розрахунок теплообмінника виробляється з використанням комп'ютерних програм з урахуванням продуктивності, температурних режимів, швидкості продукту й миючого розчину. Це забезпечує мінімум можливості пригорання пластин і максимум можливості здійснення якісної мийки.

"DONІTHERM" відрізняється універсальністю, простотою конструкції, малогабаритністю  й малоенергоємкістю, і відповідає найвищим  стандартам.

"DONІTHERM" є самим оптимальним співвідношенням ціни і якості на ринку СНД. "DONІTHERM" займає лідируючу позицію при тепловій обробці молока й продуктів його переробки.

1.2.3. Опис технічно нового  маслооутворювача-вотатора

Застосування нових технологій вимагає коректування технологічних режимів вироблення продукту, але їхнє застосування не завжди можливо здійснити  серійно виготовленням  маслоутворювачів. У першу чергу це зумовлено застарілою концепцією  організації технологічного процесу в окремих апаратах або відставанням від вимог, пропонованих технологією. З урахуванням сучасних вимог технології українським підприємством "ТЕТРА-ОТИЧ" розроблений маслоутворювач, призначений для вироблення всіх видів вершкового масла, в том числі з рослинними маслами й зниженим змістом жиру. Його з успіхом використають

також при виробництві всіх видів маргарину (у маргариновій промисловості він має назву "вотатор", або "переохолоджувач жирової емульсії"). Залежно від  продуктивності випускається кілька моделей маслооутворювача-вотатора: МСО-100.1, МСО-100:2, МСО-100.3.

Апарат складається із трьох уніфікованих охолодних циліндрів з витиснювальних барабанів, що обертаються від загального приводу, і диспергатора. Його конструкція забезпечує індивідуальні режими термомеханічих обробки продукту на кожній стадії процесу масутворення: охолодження жирової дисперсії, перетворення фаз дисперсії й структуроутворення готового продукту. Значна перевага полягає в можливості застосування в даному апарату різного холодоагенту: як крижаної води, так і сольового розчину. Основна відмінність від існуючих конструкцій полягає в тому, що використаються більше ефективні методи технологічної обробки на кожній стадії маслоутворення, зокрема , більше інтенсивні режими обробки при обігу фаз і формуванні первинної структури масла. Це дозволяє одержувати продукт із дрібнозернистою кристалічною структурою в процесі спільної кристалізації молочних і рослинних жирів.

Технічна характеристика МСО-100.3:

Продуктивність при виробленні сливочного масла, кг/год.

2. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ, СОЦІАЛЬНЕ ОБГРУНТУВАННЯ

Виділимо такі принципово різні методи виробництва масла:

–  збиття  заздалегідь  підготовлених  вершків  в  масловиготовниках  періодичної (традиційна схема) і безперервної дії;

–  перетворення  високожирних  вершків  у  спеціальних аппаратах-маслоутворювачах.

Характерними особливостями масла, що виробляється методом збиття вершків, є  недостатня зв'язність структури і рихлість моноліту. Смак і  запах  краще виражені в маслі, отриманому методом перетворення високожирних вершків. Термостійкість порівняно гірша. Відмінності технології і складу масла помітно впливають на його структуру і фізико-хімічні властивості (твердість, відновлюваність структури, стан жирової фази і ін.). 

Фізико-хімічні показники масла, виробленого методом збиття вершків (у масловиготовниках безперервної і періодичної дії), близькі. Відмінність показників твердості вказує лише на різну інтенсивність механічної обробки продукту в процесі виробництва. Підвищена твердість і низька відновлюваність структури масла, виробленого методом перетворення високожирних вершків, свідчать про переважання в ньому кристалізаційних структур, характерних для цього методу.

Порівняльний аналіз як переваг, так і недоліків кожного із цих методів, а також інформація про характер впливу високого тиску на окремі властивості і параметри продуктів харчування дозволив дійти до висновку, що найдоцільніше в розробці процесу виробництва вершкового масла тривалого терміну зберігання і підвищеної харчової цінності як базовий використовувати метод перетворення високожирних вершків.

З цього аналізу видно, що краще використовувати метод перетворення високожирних вершків, тому в свої дипломній роботі я буду модернізувати лінію де використовується цей метод.

Головне завдання, яке ставилося при модернізації лінії це - підвищення якості готового продукту. Одним із шляхів підвищення якості є збільшення інтенсивності механічної обробки.

Механічна обробка продукту відбувається в маслообробнику. Маслообробник застосовується для покращення однорідності структури  масла, що надходить із маслоутворювача  Т1-0М-2Т. Отже, переоснащення лінії виробництва масла, що описана в моєму дипломному  проекті включає доповнення лінії  маслообробником, який дасть кращу якість, структуру, еластичність готового продукту.

 В ньому відбувається інтенсивне механічне перемішування продукту, що попереджає утворення крупних кристалів жиру та обумовлює рівномірне розподілення рідкої та твердої фаз жиру.

Показником ефективності процесу, який відбувається в маслообробнику є інтенсивність механічного впливу, що залежить від затрат енергії на механічну обробку. Механічна енергія витрачається на подолання тертя об в’язке середовище і деформацію жирових кульок.

Технічний результат від даного удосконалення полягає в покращенні якості масла. Якість вихідного продукту покращиться,  а затрати сировини на виготовлення такої ж кількості масла не зміняться.

 

3.Характеристика вхідного матеріалу і готової продукції. будова та принцип  роботи обладнання

Основною сировиною для виробництва масла є молоко та вершки.

Молоко – це біологічна рідина, яку виробляють молочні залози самок ссавців. Воно багате різноманітними поживними речовинами.

У коров’ячому молоці міститься незначна кількість небілкових азотистих речовин (альбумоз, пептонів, амінокислот та ін.). жир має вигляд жирових кульок, вкритих зверху лецитино-протеїновою оболонкою. Жирові кульки дуже малі (від 3 до 3 млрд. в 1 мл). Температура плавлення молочного жиру становить від 27 до 35 ° С і набагато нижча, ніж у тваринних жирах.

Свіжовидоєне молоко має у своєму складі незначну кількість органічних кислот (молочну, лимонну, аскорбінову, вугільну). За зберігання сирого молока кислотність підвищується. Таке явище пояснюється розвитком мікроорганізмів, передусім молочнокислих бактерій.

Основна вимога яка ставиться до молока – сировини є його відповідність вимогам безпеки: ветеринарним нормам і правилам його отримання і рівня бактеріального обсіменіння згідно СанПІН 2.3.2.1078–01, також включають масову частку жиру, термостійкість та визначення органолептичних показників.

За показниками якості натуральності, кислотності, густини та температури замерзання молоко сортують згідно рецептур.

Вершки отримують сепаруванням молока. Вони мають широке застосування. З вершків отримують сметану і вершкове масло. Жирність вершків встановлюються в залежності від способу виробництва масла. При виробництві масла методом перетворення високожирних вершків жирність вершків становить 32–37%.

Для виробництва солодковершкового масла також застосовують:

– молоко незбиране сухе;

– маслянка – сировина отримана при виробництві солодковершкового масла і маслянку суху;

– сіль кухонну «Екстра» або вищого сорту;

– бета-каротин мікробіологічний або бета-каротин в маслі «каротин»

мікробіологічний;

– ретинол (вітамін А) згідно діючих нормативних документів;

– вода питна.

Сировина і матеріали, які застосовують для виробництва масла солодковершкового повинні відповідати вимогам діючих стандартів і технічних умов.

Дозволено для виробництва масла груп вершкового бутербродного і топленого (молочного жиру) використовувати як сировину масло підсирне, масло вершкове, масло топлене збиране, молочний жир – згідно з чинними нормативними документами.

 Схема процесу виробітку масла даним методом

 включає слідуючі операції : приймання і сортування молока, підігрів, сепарування молока і отримання вершків, теплову і вакуумну обробку вершків, сепарування вершків і отримання високожирних вершків, нормалізацію складу високожирних вершків, розрахунок і внесення бактеріальної закваски і солі ( при виробництві кисловершкового і солоного масла), перетворення високожирних вершків в масло, фасування і упаковка.

На основі органолептичної оцінки і лабораторних аналізів молоко сортують, керуючись при цьому діючим державним стандартом на молоко заготівельне ГОСТ – 13264-88.

Кількість прилеглого молока визначають за допомогою зважування на вагах СМИ-500.

Прилегле молоко направляють на переробку. У випадку вимушеного зберігання молоко охолоджують до температури не більше 10 °С.

• Танк
• балансировочний бачок
• насос
• трубчастий пастеризатор
• насос
• напірний бак
• сепаратори
• нормалізаційну ванни
• ротаційний насос
• маслоутворювач
• ваги
• рольганг

Теплова і вакуумна обробка вершків

 При правильно вибраних технологічних режимах теплова і вакуумна обробка дозволяє значно послабити або знищити повністю різні недоліки присмаку і запаху, що гарантує виробництво масла високої якості.

Пастеризація вершків призначена для повного знищення патогенних мікроорганізмів, мікрофлори, інактивацію ферментів, прискорюючих псування продукту. Ефективність пастеризації забезпечується правильністю вибору температури нагрівання вершків і тривалості витримки їх при цій температурі.

Вибір режимів пастеризації обумовлюється якістю вершків і видом виробляємого масла. Вершки першого сорту при виробництві солодковершкового масла пастеризують при 85-90°С у весняно-літній і 92-95°С в осінньо-зимовий період року. Вершки другого сорту відповідно пастеризують при температурі 92-95 і 103-108°С або їх спочатку нагрівають до температури 92-95°С, а потім дезодорують, чим забезпечують більш повне видалення з них летючих речовин – кормових і других сторонніх присмаків і запахів.

Ефективність пастеризації виражається відношенням кількості знищених мікроорганізмів ( в процентах ) до їх вмісту в сирих

вершках; вона повинна бути не меншою 99,5 - 99,9%. З підвищенням масової долі жиру у вершках, її механічної забрудненості і фізичної неоднорідності (наявність комків жиру, кульок повітря і т.д.) ефективність пастеризації знижується. Впливає також вік бактерій: молодий вік бактерій, як правило, чутливий до температури.

• вершкопровід
• верхній циліндр
• нижній циліндр
• конденсатовідвідник
• паропровід з регулятором РДП
• запобіжний клапан
• дистанційний манометричний термометр
• термометр опору
• клапан автоматичного повернення недопастеризованого

Дезодорація вершків заключається в обробці гарячих вершків в умовах розрідження в дезодораторах. Сутність процесу заключається в паровій дистиляції із вершків пахучих речовин,  утворюючих із водяною парою азеотропні суміші, які киплять нижче температури кипіння води. При розрідженні 0,04-0,06 МПа вершки скипають при температурі 65-70°С. Режим дезодорації встановлюють в залежності від якості вершків і їх жирності, виду виробляємого масла.

Сепарування вершків

Сепарують молоко на сепараторах – вершковіддільниках, отримуючи знежирене молоко і вершки, які являються сировиною для виробництва вершкового масла. Вершки представляють собою емульсію молочного жиру в плазмі молока. Масову долю жиру у вершках встановлюють з врахуванням особливостей виробництва масла.

1-станина, 2-привід, 3-тахометр, 4-барабан, 5-приймально-відвідний пристрій

При виробництві масла методом перетворення високожирних вершків рекомендована жирність вершків 82-84%.

Концентрування жирової фази вершків відбувається при температурі 70-90°С із застосуванням сепараторів для відділення високожирних вершків                    

марки ОСД-500.

Фактори сепарування вершків : масова доля жиру, кислотність вершків, температура сепарування, ступінь дестабілізації вершків, продуктивність сепаратора, тривалість безперервної роботи сепаратора.

Нормалізація високожирних вершків

Нормалізація високожирних вершків відбувається у ваннах для нормалізації вершків марки ВМ – 600. При нормалізації високожирних вершків відбувається стандартизація складу компонентів виробляємого масла. Стандартність складу готового масла контролюють по масовій долі жиру і вологи. Одним із основних компонентів масла являється СОМО, заниження якого призводить до перевитрат жиру.

Для нормалізації по волозі використовують маслянку, цільне і знежирене молоко, вершки 30-35% жирності або топлене молоко. При нормалізації по СОМО використовують згущене (сухе) знежирене молоко або маслянку, які попередньо відновлюють в натуральному знежиреному молоці або маслянці.

Перетворення високожирних вершків в масло

У трьохциліндровому маслоутворювачі відбувається перетворення високожирних вершків в масло. У маслоутворювач високожирні вершки подаються насосом – дозатором типу НРДМ. Суть процесу маслоутворення заключається в перетворені фаз жирової емульсії типу масло у воді (М/В) в емульсію вода в маслі (В/М) внаслідок інтенсивної термохімічної обробки високожирних вершків. Високожирні вершки охолоджують в результаті контакту з охолоджуваною стінкою апарата при продавлюванні їх насосом через маслоутворювач. При цьому проходить інтенсивне утворення центрів кристалізації, затвердіння значної частини жиру, кристалізація гліцеридів.

Інтенсивність кристалізації гліцеридів і перетворення фаз залежить від температури охолодження високожирних вершків і затрат енергії на механічну обробку продукту. Механічна енергія витрачається на переборення в’язкості тертя середовища і деформацію жирових кульок.

Процес маслоутворення із високожирних вершків в маслоутворювачі розділяють на слідуючі стадії :

• охолодження високожирних вершків до температури початку кристалізації основної маси гліцеридів молочного жиру (22-23°С), при цьому продукт залишається емульсією жиру в плазмі молока;
• дестабілізація жирової емульсії і кристалізація гліцеридів при одночасному подальшому охолодженні і інтенсивному перемішуванні продукту починається при досягненні високожирними вершками температури 22°С при вмісту в них твердого жиру 1,5-2%. Продукт на другій стадії швидко твердіє (5-20°С) і має грубу крихку консистенцію;

утворення первинної структури масла відбувається в зоні масової кристалізації, починається при вмісту в продукті 4-7% твердого жиру і ступіні дестабілізації жирової емульсії 80-85% : це співпадає з різким збільшенням в’язкості продукту – початком масової кристалізації гліцеридів;

• кран для випуску масла
• ніж
• повітряний кран
• термометр опору
• кран для повернення масла в ванну
• кришка
• передній фланець
• робочій циліндр
• зовнішня обичайка
• защитний кожух
• витискуючий барабан
• задній фланець
• редукторї
• електродвигун

Інтенсивне механічне перемішування продукту попереджує утворення крупних кристалоагрегатів жиру і обумовлює рівномірне розподілення рідинної і твердої фази жиру і всіх других  структурних компонентів.

Показниками ефективності процесу маслоутворення по стадіям являються швидкість і температурний діапазон охолодження на першій, степінь дестабілізації жирової емульсії – на другій і інтенсивність механічної дії – на третій стадії.

У маслоутворювачах відбувається охолодження високожирних вершків при одночасному інтенсивному механічному перемішуванні маси продукту, яка кристалізується. Параметри термомеханічної обробки встановлюються з врахуванням виду виробляємого масла, пори року і складу жиру.

Температура високожирних вершків на вході в маслоутворювач складає 60-70°С, масла на вході із апарата 13-17°С в залежності від пори року. Швидкість охолодження продукту в апараті складає -700кг/годину. Холодоносій – розсіл, який має температуру на вході в апарат -2….-3°С і вище 0°С – на виході.

Для нормальної роботи маслоутворювача необхідно забезпечити слідуючі умови :

• швидке, рівномірне і достатньо глибоке охолодження високожирних вершків;
• постійну температуру високожирних вершків і рівномірну подачу їх в апарат;
• постійну роботу і постійну продуктивність апарату на протязі всього виробництва масла;
• справний технічний стан всього обладнання лінії : відсутність підсмоктування повітря (на всмоктуючій лінії і в насосі), гарне прилягання ножів маслоутворювача до охолоджуючої поверхні циліндрів, постійне число обертів витискувальних барабанів, гарну циркуляцію холодоносія (розсіл, льодяна вода) в рубашках апарата.

Із маслоутворювача масло витікає в маслообробник. Механічна обробка проміжного продукту відбувається в маслообробнику. В ньому відбувається інтенсивне механічне перемішування продукту, що попереджає утворення крупних кристалів жиру та обумовлює рівномірне розподілення рідкої та твердої фаз жиру.

Кожна партія масла контролюється незалежно від способу вироблення та виду масла. Контроль якості масла виконують по кожній партії за ГОСТ 26809-86.        На виході з маслообробника через 20-30 хвилин технолог з лабораторії відбирає проби масла в  суху баночку та в лабораторії, яка знаходиться поряд з цехом  та визначають  масову  частку  вологи ,  жиру  за  ГОСТ  5867-59 ,  СОМО   по

ГОСТ 3626-73.

З маслообробника масло витікає у вигляді вільно падаючого струмка, має в’язку, але легкорухому консистенцію і добре розподіляється в ящику, який розміщений на вагах. Після 2-3 хвилин витримки продукт затвердіває, утворюючи щільний моноліт. Фасування з врахуванням стану масла відбувається наливом в підготовленні картонні ящики, встелені пергаментом, що розміщені на рольганг. При заповнені ящика масло періодично розрівнюється лопаткою. Поверхню масла вирівнюють спеціальною лінійкою і покривають пергаментом. Кришку картонного ящика закривають і заклеюють клейкою стрічкою.

Ящики з вершковим маслом надходять до камери схову, де підтримується температура, яка відповідає терміну зберігання масла :

-2-3 години – t = 14-15°С;-2-3 доби – t = 5-10°С; (8);

5.2 енергетичний розрахунок

Вихідні дані до розрахунку :

• довжина ножа маслоутворювача, Lн = 112 мм;
• радіус закріплення ножа, R = 114 мм;
• робоча довжина барабану, L = 690 мм;
• напруження зрізання масла, тобто сила, яка потрібна для зрізання 1см² поверхні кристалізованих вершків, Р = 0,015МПа;
• товщина шару масла, що зрізається = 30мм;
• швидкість обертання витискувального барабану, n = 160 об/хв.

Виходячи із відомих нам даних спочатку знаходимо радіус зрізання кристалізованих вершків ножем маслоутворювача (див. рис.1)

R_зріз =

Зусилля зрізання знаходимо за формулою :

F_зріз = , (Н).

Підставивши в цю формулу цифрові значення отримаємо :

F_зріз =.

Момент зрізання, який виникає на валу барабана при зрізані ножами маслоутворювача шару кристалізованого вершкового масла знайдемо за формулою :

М_зріз = 2F_зріз * R_зріз  ()

Підставивши в цю формулу цифрові значення отримаємо значення моменту зрізання.

Рис 1. Конструктивна схема для розрахунку.

М_зріз  = 2*0,16*331 = 106

Потужність на валу витискувального барабану визначаємо за формулою :

N = М_зріз* ω, (Вт)

де  ω – кутова швидкість витискувального барабану, яка в свою чергу буде дорівнювати :

ω =  об/с.

Тоді підставивши числові значення у формулу потужності ми отримаємо :

N = 100*16,7 = 1670 Вт = 1,67 кВт.

В енергетичному розрахунку нам потрібно визначити потужність електродвигуна, який приводить в дію витискувальний барабан.

Передача пружного моменту здійснюється від фланцевого електродвигуна через двохступінчатий редуктор, який має дві прямозубі шестеренчасті передачі, вал редуктора обертається на двох однорядних шарикопідшипниках. Вихідний вал редуктора – ведучий вал витискувального барабану обертається в парі однорядних шарикопідшипників. Витискувальний барабан з`єднується з ведучим валом за допомогою шпонки. Цапфа ведучого витискувального барабану упирається в шарик який міститься в цапфі. Це зменшує тертя цапфи  у  п’ятнику при обертанні.

Рис. 2 Ескіз для розрахунк

• перша пара шарикових підшипників редуктора;
• друга пара шарикових підшипників;
• швидкохідна прямозуба передача редуктора;
• тихохідна передача редуктора;
• шпоночне з’єднання;
• упорний шарик в з’єднані цапфи барабану – п’ятника;
• редуктор;
• витискувальний барабан;
• корпус циліндра маслоутворювача.

Потужність електродвигуна знайдемо за формулою:

N_ел.дв = N/η_заг

де η_заг – загальний коефіцієнт корисної дії привода.

η_заг = η₁²* η₂* η₃²* η₄

де η₁ – ккд двох пар шарикових підшипників;     η₁ = 0,98; [1],

η₂ – ккд однієї пари підшипників ведучого валу редуктора,η₂ = 0,9; [1],

η₃ – ккд двох зубчастих передач редуктора,η₃ = 0,95; [1],

η₄ – ккд з’єднання цапфа – п’ятник,η₄ = 0,95; [1],

Підставивши відомі цифрові значення у формулу отримаємо :

η_заг = 0,98² * 0,9 * 0,95² * 0,95 = 0,74

Визначимо необхідну потужність електродвигуна , який приводить в рух витискувальний барабан маслоутворювача.

N_ел.дв = N/η_заг = 1,67/0,74 = 2,2 кВт.

Вибираємо за каталогом асинхронний електродвигун з короткозамкнутим ротором, фланцевого типу, потужністю N = 2,2 кВт, 4А90L4У3 по ГОСТ 15150 – 69 і числом обертів n = 1500 об/хв.,  [3].

5.3 Розрахунок витискувального барабану маслоутворювача на міцність.

Витискувальний барабан трьохциліндрового маслоутворювача виготовлений із нержавіючої листової сталі марки Х18Н10Т, зварної конструкції. Для придання барабану жорсткості в його внутрішній площині вварені ребра жорсткості у вигляді металевих дисків.

Витискувальний барабан працює під зовнішнім тиском 0,3 МПа.

З рівняння Лапласа для тонкостінної циліндричної посудини можна знайти необхідну товщину стінки циліндру, при якій під даним тиском не буде деформації.

де Ơ – напруження на стиск матеріалу барабану;

R – зовнішній радіус циліндра;

Р – зовнішній тиск, який діє на барабан;

δ – товщина стінки циліндра;

Знаходимо розрахункову товщину стінки витискувального барабана  за формулою :

δ ¹ = , мм

де – Р зовнішній тиск, який діє на барабан

Для розрахунку беремо максимально допустимий тиск на барабан – 0,3 МПа.

 - внутрішній діаметр барабану,  = 0,270 мм

β – коефіцієнт міцності зварного шва, приймаємо 0,9;

- допустимі напруження на стиск матеріалу барабана

   де – n – коефіцієнт запасу міцності;

  - тимчасова границя міцності матеріалу,  = 400 МПа

 =  МПа

Розрахункова товщина стінки барабану буде дорівнювати

 

Виходячи з того, що дійсна товщина стінки барабану буде складатися з припусків на ерозію, корозію, заокруглення до цілого значення отриманого числа, приймаємо товщину стінки барабану рівною 2мм.

Товщина стінки витискувального барабану δ_дійсне = 2 мм забезпечує надійну роботу апарату при тиску 0,3 МПа, а також допускає незначні перевищення тиску при роботі апарату.

5.4 Розрахунок внутрішнього циліндру маслоутворювача на міцність.

Внутрішній циліндр маслоутворювача, в якому розміщений витискувальний барабан, виготовлений із нержавіючої листової сталі марки Х18Н10Т.

Циліндр після шліфовки підлягає твердому хромуванню на товщину 24 мікрони. Для придання барабану жорсткості і для покращення теплообміну через стінку циліндра (направляти рух холодоагенту) його механічно укріплено металевим прутом товщиною (діаметром) 10мм (див.рис.2)

Рис. 3 Ескіз циліндру з направляючим металевим прутом.

З рівняння Лапласа для тонкостінної циліндричної посудини можна знайти необхідну товщину стінки циліндру, при якій під даним тиском не буде деформації :

З формули Лапласа виведемо формулу для знаходження розрахункової товщини циліндру.

де – Р тиск, який діє на барабан, Р=0,3МПа;

  - внутрішній діаметр,  = 0,315 м;

β -  коефіцієнт міцності зварного шва, приймаємо β = 0,9; [7];

 - допустимі напруження на стиск матеріалу барабану

n – коефіцієнт запасу міцності матеріалу , n = 2; [7];

   - тимчасова границя міцності матеріалу , = 400 МПа; [1];

Розрахункова товщина стінки барабану буде дорівнювати :

Виходячи з того , що дійсна товщина стінки барабану буде складатися з припусків на ерозію, корозії, заокруглення до цілого значення отриманого числа, приймаємо товщину стінки циліндру рівного 2 мм.

Товщина стінки циліндру маслоутворювача δ_дійсн = 2 мм забезпечує надійну роботу апарату при тиску 0,3 МПа, а також допускає незначні перевищення тиску в апараті при роботі.

5.5 Розрахунок необхідної площі теплообміну маслоутворювача.

Поверхню охолодження маслоутворювача можна визначити з рівняння, яке включає в себе співвідношення факторів, які впливають на інтенсивність охолодження високожирних вершків (маслоутворення).

Рівняння має вигляд :

де J – витрати вершків, кг/с, J = 0,19 кг/с;

С₁С₂ – питома теплоємкість продукту перед кристалізацією жиру і в період кристалізації, Дж/кг*К, з таблиці з таблиці 6.9 [2] визначаємо, що      С₁=2642 Дж/кг*К,            С₂=3260Дж/кг*К;

- початкова і кінцева температура продукту, К;

= 333 К, = 228К

- температура жиру перед кристалізацією, К;

 = 295 К;

,- коефіцієнти тепловіддачі в нижньому і верхньому циліндрах маслоутворювача, Вт/м²*К;

 = 560 Вт/м²*К, = 370 Вт/м²*К;

з таблиці [2] .

,- середня різниця між температурами продукту і холодоносія в верхньому і нижньому циліндрах маслоутворювача, К;

Із приведеного рівняння на початку розділу виразимо площу, необхідну для охолодження продукту.

Підставивши числові значення у формулу отримаємо :

Необхідна площа охолодження трьохциліндрового маслоутворювача становить 2,1 м² .

В діючій моделі маслоутворювача трьохциліндрового типу Т1-ОМ-2Т площа теплообміну становить за паспортними даними 2,1 м².

5.6 Технологічний розрахунок.

Вихідні дані до технологічного розрахунку :

• внутрішній діаметр циліндру маслоутворювача, D = 0,315 мм;
• зовнішній діаметр витискувального барабану, d = 0,255 мм;
• середня густина масла і вершків ρ = 930 кг/м³;
• середня швидкість потоку продукту в маслоутворювачі залежить від часу перебування потоку продукту в маслоутворювачі, який ми приймаємо τ = 150 с;
• середня теплоємкість вершків, С_в=2505 Дж/кг*град
• середня маса вершків С_м = 2090 Дж/кг*град ;
• теплота фазового перетворення Δγ = 25100 Дж/кг.

 Площу поперечного перерізу в одному циліндрі маслоутворювача знаходимо за формулою

де  - ккд об’єму циліндра,  = 0,8;

Підставивши числові значення у цю формулу отримаємо :

Площа поперечного перерізу потоку при :

m = 37,2 кг, η_об = 0,9

Середнє значення поперечного перерізу, дійсне :

Середня швидкість потоку продукту в одній секції при  τ_сер=150 сек. буде дорівнювати 1 циліндру = 0,69 м,

Визначаємо приблизну годинну продуктивність за формулою

М_год = 3600*F_сер*ω_сер*ρ (кг/год);

Підставивши значення отримаємо :

Мгод = 3600*0,045*0,0046*930 = 700 кг/год.

Знаходимо середній температурний перепад за графіком (рис.3)

Перший циліндр , охолодження холодною водою.

 Другий і третій циліндр, охолодження розсолом,

Знаходимо загальний час перебування продукту в маслоутворювачі за формулою :

де - і  - питомі теплоємкості вершків і масла, 

= 2505 Дж/кг*град ; = 2090 Дж/кг*град ;

- теплота фазового перетворення, = 23100 Дж/кг;

- площа охолодження одного циліндра , = 0,7 м²;

,,- коефіцієнт тепловіддачі першого, другого і третього циліндрів маслоутворювача

= 580 Вт/м²*град ; = 370 Вт/м²*град ;= 370 Вт/м²*град ;

 - тепловий коефіцієнт корисної дії, = 0,9;

- витрати енергії в циліндрах маслоутворювача,

= 200 Вт,  = 400 Вт, = 500 Вт;

Підставивши цифрові значення у формулу отримаємо :

      = 560 сек.

Вирахуємо час обробки продукту в одній секції :

Рис.4 Температурний графік процесу маслоутворення.

Перевіряємо правильність обробки високожирних вершків в одному циліндрі маслоутворювача (першому).

Продуктивність маслоутворювача буде дорівнювати :

Паспортна продуктивність маслоутворювача дорівнює М_год = 700кг/год.

Різниця продуктивностей в зв’язку з тим, що в розрахунках значення тепловіддачі , теплоємкостей температур і густин продукту брались з деякою похибкою.

5.7 Перевірка на міцність призматичної врізної шпонки

На валу електродвигуна типу 4А90L4Y3 діаметром 24 мм за ГОСТом встановлена шпонка призматична врізна 18*8*7

Оскільки шпонкові з’єднання стандартизовані і їхні розміри

вибираються в залежності від діаметру валу, то розрахунок шпонкового  з’єднання використовуємо як перевірочний.

Рис.5 конструктивна схема шпонкового з’єднання для розрахунку.

Спочатку визначимо крутний момент на валу електродвигуна .

Із попередніх розрахунків ми визначили , що крутний момент на валу витискувального барабана дорівнює 100

Визначимо крутні моменти на валах :

де – Т₃ – крутний момент на третьому валу (витискувальному);

U₂ – передаточне число тихохідної передачі;

 - ккд тихохідної передачі.

де – Т₂ – крутний момент на другому валу (вал редуктора);

U₁ – передаточне число швидкохідної передачі;

- ккд швидкохідної передачі.

Рис. 6 Ескіз до розрахунку крутних моментів

З метою спрощення розрахунку вводимо такі допущення:

• вважаємо, що шпонка врізана на половину у вал, а половину в ступицю;
• вважаємо , що плече сил діючих на шпонку відносно осьової лінії вала ≈ d_В/2;

При перевірці на міцність шпонки нам відомо:

• крутний момент на валу, Т = 11,06;
• діаметр валу електродвигуна, d_в = 0,024 м;
• ширина призматичної шпонки, в = 0,008м;
• висота , h = 0,007м
• довжина активного участку шпонки, l = 0,008 м;
• допустимі напруження міцності при зм’ятті матеріалу шпонки

 [δ]_зм = 200МПа;

• допустимі напруження на зріз , [τ]_зр = 100 МПа, [2];

В результаті розрахунку робимо висновок, що дана шпонка витримує всі навантаження.

5.8 Перевірочний розрахунок валу витискувального барабану.

Порожнистий вал витискувального барабану перевіряємо на кручення.

Нам відомо такі дані для розрахунку :

• зовнішній діаметр валу, d = 0.024 м;
• внутрішній діаметр валу, d₀ = 0,014 м;
• крутний момент на валу, - Т = 100 Н*м;
• допустимі напруження на кручення, [τ]_кр = 100МПа, [2];

Максимальні напруження визначаємо за формулою :

40,9 МПа < 100 МПа.

Рис. 7 Ескіз валу для розрахунку.

5.Розрахункова частина

5.1 Продуктовий розрахунок

Продуктовий розрахунок масла бутербродного з масовою часткою жиру 61,5% в кількості 1000 кг, що має масову частку СЗМЗ 3,5%. Для виробництва беремо молоко коров’яче незбиране з масовою часткою жиру 3,8%. Процес виробництва перетворенням високожирних вершків.

Режим роботи цеху по виробництву продукції з незбираного молока за даними норм проектування наступні:

• Кількість умовної доби максимального навантаження протягом року – 170;
• Розрахункова кількість змін роботи у добу максимального навантаження – 1;
• У рік – 170;
• Кількість годин роботи за рік 170 * 8 = 1360.

Розподіл продуктів за асортиментом наведені в таблиці 2.2.3.

Таблиця 2.2.3 Розподіл продуктів за асортиментом

Найменування	Маса асортименту
	%	т
Масло солодкосливочне	100	1
всього	100	1

Розрахунок масла бутербродного 61,5%

• Визначаємо кількість вершків, що потрібно на виробництво 1т масла за формулою 2.2.1:

Кв  · , де (2.2.1)

К_в – кількість вершків, кг

К _масла – кількість масла, кг

Ж _масла – масова частка жиру масла, %

Ж _{маслянки} – масова частка жиру маслянки, %

Ж _в-масова частка жиру вершків, %

П – втрати, %

Згідно вимог наказу № 553 від 30.09.86 втрати становлять 0,5%

Кв  ·  1633кг

2. Визначаємо кількість маслянки за формулою 2.2.2:

К _{маслянки} = К_в – К _масла, де (2.2.2)

К _{маслянки} – кількість маслянки, кг

К_в – кількість вершків, кг

К _масла – кількість масла, кг

К _{маслянки} = 1633 – 1000 = 633 кг

3. Визначаємо кількість втрат маслянки, які становлять 2% згідно наказу №553 від 30.09.86 р за пропорцією:

633 –100                

х – 2

4. Визначаємо кількість маслянки з урахуванням втрат при виробництві за формулою 2.2.3:

К _{маслянки} = К _{маслянки} – Втрати, (2.2.3)

К _{маслянки} = 633–12,66 = 620.5 кг

5. Визначаємо кількість молока коров’ячого незбираного Ж = 3,8%, що потрібно для отримання 1633 кг вершків з масовою часткою жиру 38% за формулою 2.2.4:

К_м  · , де (2.2.4)

К_м – кількість молока, кг

К_в – кількість вершків, кг

Ж _м – масова частка жиру молока коров’ячого незбираного, %

Ж _{м. зн.} - масова частка жиру молока нежирного, %

Ж _в-масова частка жиру вершків, %

П – втрати, %

Згідно вимог наказу № 1025 від 31.12.87 втрати становлять 0,4%.

К_м  ·  16460 кг

6. Визначаємо кількість молока знежиреного за формулою 2.2.5:

К _{м. зн.} = К_м - К_в, де (2.2.5)

К_м – кількість молока, кг

К_в – кількість вершків, кг

К _м.зн. – кількість молока знежиреного, кг

К _{м. зн.} = 16460 – 1633 = 14827 кг

7. Визначаємо кількість втрат молока знежиреного за пропорцією:

14827–100              

х – 0,4

8. Визначаємо кількість молока знежиреного отримаємо з урахуванням втрат за формулою 2.2.6:

К _м.зн. = К _м.зн – Втрати (2.2.6)

К _м.зн. = 14827 – 59.5 = 14767.5 кг

Дані продуктового розрахунку зводимо до таблиці 2.2.4

Таблиця 2.2.4 Зведені дані продуктового розрахунку

Найменування	кг	%	кг жиру	Втрати
				%	кг	кг жиру
Поступило молоко коров’яче незбиране.	16460	3.8	625.5	-	-	-
Вироблено масла бутербродне	1000	61,5	615	0,5	10	6,2
Залишок: Молоко знежирене	14767.5	0,05	15	0,4	59.5	0,1
Маслянка	620.5	0,4	5	2,0	12.66	0,1

Зробимо перевірку:

620.5 = 615+ 15 + 5 + 6,2 =641.2

16460 = 1000 + 14767.5 + 620.5 +10 + 59.5 + 25 =16482.5

3. Розрахункова частина

Вихідні дані:

Продуктивність – 300 л/год;

Частота обертання барабану – 6500 об/хв;

Максимальний діаметр барабана – 380 мм

Кількість тарілок – 100 шт;

Висота тарілок -150м;      

Діаметр тарілок:

         максимальний – 290 мм

         мінімальний – 110  мм

Кут нахилу тарілок – 55⁰;

Габаритні розміри:

         довжина – 956 мм;

         ширина – 600 мм;

         висота – 1235мм;

Маса сепаратора – 450 кг.

3.1. Технологічний розрахунок

Визначаємо мінімальний розмір частинки, використовуючи формулу для визначення продуктивності сепаратора:

,  де ;

температура сепарування.

В нашому випадку температура приймається з межі , тоді маємо:

Звідси  , при цьому  .

Розраховуємо значення кутової  швидкості і підставляємо його у формулу

визначення мінімального діаметра частинки.

Отже робоча формула буде мати вигляд:

  де:

 Отже, 

Оптимальну відстань між тарілками розраховують за формулою:

6. Монтаж, експлуатація та ремонт обладнання

6.1 Монтаж

Усе обладнання, яке входить до складу установки, за винятком сепараторів ВЖВ та водяних насосів, встановлюють на чистій підлозі без фунда­ментів. Монтаж обладнання починають із установки на фундаменти сепараторів. Перед кінцевою затяжкою фундаментних болтів монтують трубопроводи, які з'єднують сепаратори. Встановивши сепаратори, розбивають осі теплообмінника, зрівноважувального бака з насосом і бойлера з насосом і починають їх установку. Спочатку встановлюють обладнання, а в кінці вивіряють його і регулюють просто­рове положення одночасно з монтажем трубопроводів, які з'єднують окремі маши­ни установки.

В першу чергу монтують теплообмінні пластини пастеризатора, які зняті при транспортуванні апарату до місця монтажу. Перед установкою пластини витирають і промивають теплим содовим розчином, штанги протирають тканиною, яка просочена технічним вазеліном, і різьбу змащують. Теплообмінні пластини перед установкою проглядають, перевіряючи стан резинових ущільнювальних прокладок і поверхонь, а також кромок самих пластин. Потім пластини встановлюють на місце в певному порядку. Так як при невірному положенні пластин порушуються потоки продукту і теплоносія. При цьому керуються вибитими на пластинах порядковими номерами. Пересуваючи пластини і плити в сторону стійки, не можна допускати їх перекосу між штангами. Після встановлення всіх пластин та плит на штанзі вкладають розпірні втулки закручують гайки до співпадання контрольних міток на розпірних втулках з центром вертикальної розпірної стійки  (співпадання  нульового ділення  на  шкалі розпірних втулок забезпечує герметичність апарату).

Положення зрівноважувального бака вивіряють по рівню, який вкладають на лінійку. Встановивши і вивіривши бак і насос, з'єднують всмоктуючий патрубок насоса з баком. Встановлюють пульт управління і монтують трубопроводи, які з'єднують пастеризатор із насосом і пультом управління, а також із зрівноважувальним баком. Накидні гайки по трубопроводах повністю не затягують. Регулятор рівномірності потоку молока встановлюють на напірному трубопроводі насоса для вершків. Пульт управління вивіряють, встановлюючи лінійку на верхню площину кожуха пульта. В результаті вивірки всього обладнання осі його повинні бути розташовані горизонтально, а трубопроводи -затягнуті. Бойлер для підігрівання води і водяний насос встановлюють в останню чергу, вивіряючи їх положення по відношенню до пастеризатора-охолоджувача.

Після встановлення і вивірки обладнання і трубопроводів, приступають до монтажу трубопроводів для води та пари. В першу чергу монтують вузли регулюючих клапанів для пари і льодяної води. Ці вузли встановлюють по можливості ближче до вводу для подачі пари та льодяної води, щоб вони не ускладнювали обслуговування установки. Трубопровід для пари від регулятора тиску пари, підключають до інжектора, який встановлюють на прямій горизонтальній ділянці трубопроводу. При цьому відстань від найближчих відводів до стінок обладнання з обох сторін повинна бути не менше 600мм. Напірний трубопровід від вузла регулятора витрати льодяної води підключають до теплообмінника так, щоб не ускладнювалось розбирання.

Після установки маслоутворювача необхідно провести монтаж трубопроводів для підводу і відводу розсолу, води, а також гарячої води.

Холодоагент рухається в циліндрах по спіралі гвинтоподібно навколо циліндра в напрямку від передньої частини апарату до задньої. В нижньому і верхньому циліндрах – протитоком по відношенню до руху продукту, а в середньому циліндрі – прямотоком.

Вентилі в схемі трубопроводів розміщені таким способом, що можливо :

• охолоджувати нижній циліндр водою, а середній і верхній циліндр розсолом;
• охолоджувати нижній і середній циліндр водою, а верхній циліндр розсолом;
• охолоджувати всі три циліндри розсолом;
• охолоджувати всі три циліндри водою.

Для запобігання забруднення рубашок циліндрів рекомендується розсіл пропускати через фільтр перед направленням його в теплообмінну рубашку циліндра.

При монтажі на ділянці трубопроводу від насоса для вершків до маслоутворювача повинен бути обов’язково встановлений запобіжний клапан і манометр (на напірній стороні трубопроводу після запобіжного клапана). Запобіжний клапан призначений для запобігання аварій маслоутворювача, які можуть виникнути при підвищені тиску на вході в апарат. В таких випадках клапан повинен спрацювати, тобто привідкритись і направити продукт назад у ванну.

6.1.1 Порядок пуску і технічне обслуговування маслоутворювача

При пуску апарата необхідно :

• короткочасними включеннями перевірити нормальну роботу апарата, відсутність сторонніх шумів і легкість обертання барабанів;
• відпустити повітряні крани в середньому і верхньому циліндрах;
• за 2 – 3 хв. до пуску насоса відкрити вентилі для подачі холодоагенту в рубашку циліндра, для попереднього охолодження циліндрів;
• відкрити кран ванни із якої будуть відкачуватись високожирні вершки в маслоутворювач, крани інших ванн повинні бути закриті;
• включити насос – дозатор для вершків;
• як тільки вершки з’являться із відкритого крана середнього циліндра кран закрити, як тільки вершки з’являться із крана верхнього циліндра – кран закрити, потім виключити двигун верхнього циліндра і відкрити спускний кран для випуску масла.

На початку роботи маслоутворювача недостатньо охолоджене масло по спеціально пристосованому трубопроводу повертають у нормалізаційну ванну, поки не встановиться потрібний температурний режим охолодження, тобто 13 – 16 °С на виході, після чого готове масло направляється в тарний ящик.

Режими роботи маслоутворювача, при якому можна отримати максимальну продуктивність і хорошу якість масла по консистенції і термостійкості, повинні встановлювати і уточнювати спеціалісти з врахуванням місцевих умов :

• якості сировини;
• географічних і нормових умов;

Приймаються до уваги дані попередніх виробіток і умов, при яких було отримано масло високої якості.

Під час роботи маслоутворювача апаратчик повинен слідкувати за процесом і регулювати продуктивність апарату і приток розсолу.  Отримане масло при виході із апарату повинне мати температуру 13-16°С.

Обслуговуючий персонал обов’язково повинен бути навчений роботі на маслоутворювачі. Трубопроводи слід розміщувати так, щоб незатруднювалось обслуговування робочої зони. Усі стики вузлів трубопроводів, а також вентилі і крани повинні бути герметичні і не допускати просочування розсолу, води, продукту і т.д. Трубопроводи, по яких надходить розсіл, повинні бути покриті азбестовою ізоляцією.

Забороняється працювати при виникненні сторонніх шумів, підвищеної вібрації апарату. Після монтажу циліндри маслоутворювача повинні бути перевірені на герметичність гідравлічним тиском 0,4 МПа. Випробування на герметичність слід проводити при кожній переустановці на нове місце.

Після кожної зборки і підготовки маслоутворювача до пуску перевірити всю систему трубопроводів на герметичність на холодній воді при роботі насоса і закритому випускному вентилі.

 

6.2 Ремонт 

6.2.1 Ремонт відцентрових насосів В процесі експлуатації даних типів насосів найбільшому зносу підлягають резинові манжети в результаті роботи насоса в холосту. Зношені манжети замінюють новими. При зношенні шийки валу насоса замінюють наконечник валу, на якому кріпиться робоче колесо.

6.2.2 Ремонт трубопроводів При заміні трубопроводів із нержавіючої сталі трубу з конусом (нікелем) чи штуцером зазвичай з'єднують зваркою. Крім того, на деяких заводах конус чи штуцер розточують на токарному станку по зовнішньому діаметру труби і надівають їх на трубу.

  Кінець труби розвальцьовують, що забезпечує герметичність з'єднання. Для того, щоб не було переміщення штуцера вздовж осі труби його пропаюють в деяких місцях припоєм ПОС-90. Даний спосіб ремонту простий. На його проведення потрібно мало часу (близько 15хв), при цьому збільшується строк служби трубопроводу.

6.2.3 Ремонт пластин пастеризатора.  При необхідності заміни зношеної пластини слід перевірити якого вона виду: правого чи лівого, а також кількість і розміщення кутових отворів у пластині. Для виготовлення нової пластини використовують заготовку пластини без кутових отворів, яка постачається заводом-виробником разом із установкою. Для виготовлення кутових отворів зручно користуватись спеціальним пристроєм, який вставляється в патрон свердлильного станка. Заготовку пластини накладають на бронзову оправку конічної форми з верхньою частиною діаметром, рівним діаметру кутового отвору пластини. Кернером мітять центр отвору. Після чого вирізають кутовий отвір у заготовці.

6.2.4 Заміна гумових прокладок пастеризатора. В процесі експлуатації теплообмінних апаратів найбільшому зношенню підлягають гумові прокладки, прикладені до пластин.

Основними причинами зношення прокладок є висока температура продукту і водив секції пастеризації, низька температура в секції   охолодження, а також механічний знос при затискуванні пластин. Якщо після максимального піджимання пластин (0,2мм на кожну пластину) підтікання рідини не зупиняється, прокладки міняють.   Для цього розбирають апарат, знімають пластину із зношеною прокладкою і видаляють її із жолоба пластини. Жолобок і нову  прокладку промивають бензином марки БР-1. Цільні прокладки, виготовлені з гуми ИР-Зба, приклеюють клеєм 76-БЦС; складові прокладки з резини рецептури 1024 клеять термопресовим клеєм.

6.2.5Сепаратор ОСД-500. Основними швидкозношувальними деталями сепараторів є накладки на колодках відцентрової фрикційної муфти,   шарикопідшипники, пружини горлової опори, черв'ячне колесо, прокладки.

При малому ремонті, який проводять не знімаючи сепаратор з фундаменту, знімають накладки на колодках відцентрової фрикційної муфти, замаслені прокладки промивають. При зношенні хоча б одної пружини горлової опори замінюють усі.

При капітальному ремонті повністю розбирають сепаратор і замінюють зношені деталі: черв'ячне колесо, черв'як, горизонтальний вал шарикопідшипники, а також проводять балансування деталей, які обертаються барабана і відцентрової фрикційної муфти.

6.2.6 Ремонт насосів. Продуктивність і напір насосів регулюють за допомогою крана 4, встановленого на нагнітальній лінії.

1. Бак; 2. Вентиль; 3. Насос; 4. Вентиль.

Характерні несправності:

Подача насоса зменшується чи сильно змінюється. Причина:

• порушена герметичність на всмоктуючому трубопроводі;
• послаблено кріплення кришки до корпусу насоса;
• зносились сальник насосу, ущільнювальні прокладки і трубопровід;
• рідина, що перекачується, насичена повітрям чи газом.

Спосіб усунення:

• ущільнити всмоктуючий трубопровід - підтягнути гайки;
• замінити або відремонтувати зажимне кільце і зажим;
• замінити сальник і прокладки;
• усунути підсос повітря в ємності, яка спорожняється.

6.2.7 Пастеризатор.

Характерні несправності: температура пастеризації вище 90ºС.

 Причина: високий тиск пари;

Спосіб усунення: знизити тиск пари

Якщо установка працює в автоматичному режимі. Необхідно регулювати схему автоматизації з метою постійного підтримання робочого режиму.

Великі втрати продукту та теплоносіїв між пластинами. Причина:

• нещільно зжаті пластини;
• зношені гумові прокладки на пластинах.

Спосіб усунення:

• збільшити ступінь стискання   пластин   із   розрахунку   0,2мм   на   кожну пластину;
• замінити прокладки.

6.2.8 Маслоутворювач. Характерні несправності: не забезпечується паспортна продуктивність

Причина: насос змінив свою продуктивність

Спосіб усунення: перевірити стан клапанів, притерти, підтягнути гайки, замінити прокладки, сальники.

Підвищення температури на виході з охолоджувача.

Причина: недостатня подача розсолу; забруднення фільтру розсолу.

Спосіб усунення: прочистити і помити 5% розчином соляної кислоти;

Визначаємо розділюючий фактор:

Кількість суспензії, що проходить через міжтарілковий простір визначається за

формулою:

Критичне значення дорівнює:

Час перебування молока в міжтарілковому просторі:

Тиск, який створює напірний диск:

3.2 Енергетичний розрахунок

Загальна витрата потужності:

         1.Потужність, що витрачається на надання кінетичної енергії рідині, яка виводиться:

• без протитиску:

де М – продуктивність сепаратора, м³/с

         R – відстань від осі обертання до вихідних отворів, м

          – густина  рідини, кг/м³

          ω – кутова швидкість обертання ротора;

          φ – коефіціент що враховує реальну швидкість струменя, φ = 1,0...1,02

• з протитиском на виході рідкої фракції:

де Р – тиск на виході рідини, створений напірним диском

η - ККД напірного диску, η=0,35…0,5

         2.Потужність, необхідна для подолання опору тертя ротора об повітря:

де β - емпіричний коефіцієнт;

n – частота обертання барабана, с^-1.;

R – зовнішній радіус барабана, м;

ρ – густина повітря, кг/м³, ;

Н – висота циліндричної частини барабана, м.

          3.Потужність, яка витрачається на подолання тертя в опорах барабана:

         де μ – коефіцієнт тертя, μ=0,3;

         m – маса обертових частин сепаратора, кг;

         d_В – діаметр шийки веретена, м;

         n – частота обертання вала, об/хв.

Загальна потужність:

           4.Потужність двигуна:

Приймаємо двигун потужністю  – 11 кВт;

Час пускового періоду сепаратора:

де J_B – динамічний момент інерції барабана;

k – коефіціент використання потужності двигуна в період розгону барабана сепаратора. При муфтах з введеними колодками k = 0.25÷0.3, при муфтах з ведучими колодками k = 0.6÷0.8, при безпосередньому з'єднанні двигуна й сепаратора – k = 0.8÷1.2.

3.3 Механічний розрахунок

Корпус барабана.

Барабан сепаратора працює на високих обертах. Відцентрові сили, що при цьому виникають викликають високі напруження  у матеріалі з якого виготовлені окремі частини барабана: корпус, кришка, з'єднувальне (затяжне  кільце).

 В цьому випадку найбільше сумарне напруження буде обчислюватись за формулою:

де V – колова швидкість на внутрішньому радіусі стінки корпуса,

V=ωr_o=680.3·0.210=142,9 м/с

ρ – густина матеріалу, з якого виготовлений корпус;

ρ_р – густина продукту, що сепарується;

а – відношення внутрішнього радіуса стінки корпуса до зовнішнього, а=r_o/R=0.210/0.225=0.93

Товщина стінки корпуса ротора (барабана):

де λ – відношення густини молока до матеріалу корпуса, λ=ρ_р/ρ=1020/8000=0,128

ψ – степінь заповнення барабана рідиною;

σ_о – напруження в стінці, що виникає в наслідок дії відцентрової сили:

Приймаємо h=10 мм.

Кришка барабана.

         Товщину стінки кришки на різній відстані від осі обертання при ψ = 1 визначаємо за формулою:

де R_x – відстань від осі обертання, на якій визначається товщина кришки.

Приймаємо h=10 мм

З’єднувальне кільце

Повний осьовий тиск рідини на кришку:

де R, r – радіуси кришки відповідно максимальний і мінімальний.

         Конструктивно прийнявши ширину захвату  і прийнявши розподілене навантаження зосередженим, визначаємо товщину захвату а з розрахунку на згин в перерізі А—А :

звідки          ,

де е – ширина захвату;

[σ_зг] – допустиме напруження на згин;

R – зовнішній радіус захвату. 

Перевірка на зріз проводиться наступним чином:

         Зовнішній радіус кільця визначаємо з умови міцності на розтяг в перерізі Б—Б:

Розрахунок розмірів різьбового зачеплення.

Оскільки кут підйому гвинтової лінії різьби α незначний, різьбу розглядають як закріплену консольну балку довжиною h, висотою t/2 і шириною 2πr_pz з навантаженням на її кінці. Умова міцності:

звідки число витків різьби:

 Крок різьби визначаємо за формулою:

         Вважаючи, що все навантаження сприймається одним витком, визначаємо напруження зминання:

Вертикальний вал сепаратора.

         Критична швидкість вертикального вала:

де l – відстань між опорами вала;

L – відстань від центра ваги барабану до нижньої опори;

m – маса барабану;

К – масштаб системи горлової опори. К = 1.5·К₁

               К₁ – навантаження, що викликає деформацію пружини на одиницю довжини:

G – модуль зсуву;

d – діаметр проволоки, з якої виготовлена пружина;

n – число робочих витків пружини.

Критичне число обертів за хвилину: