Описание устройства и расчёт маслообразователей – вотаторов типа МСО
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
УДК 664.3
Описание устройства и расчёт маслообразователей – вотаторов типа МСО
Д-р техн. наук Николаев Л.К. lev.nikolaew.@yandex.ru Денисенко А.Ф.
д-р техн. наук Николаев Б.Л.
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО Институт холода и биотехнологий
191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
В статье приведено описание устройств современных маслообразователейвотаторов МСО, а также даны формулы для расчѐта основных параметров маслообразователей-вотаторов. Ключевые слова: маслообразователи-вотаторы, масло, высокожирные сливки, устройство, расчѐты.
Device description and calculation of iasloobrazovatelej-type votatorov INC
D.Sc. Nikolaev L.K., Denisenko A.F., D.Sc. Nikolaev B.L.
Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics. Institute of Refrigeration and Biotechnology 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
This article describes the modern devices masloobrazovatelej-votatoryov INC, and provides a formula to calculate main parameters masloobrazovatelej-votatoryov. Key words: butter churn-votators, butter, cream, vysokožirnye device, the calculations.
Маслообразователи-вотаторы тина МСО предназначены для производства всех видов сливочного масла методом преобразования высокожирных сливок.
Изготавливаются такие маслообразователи следующих типов: МСО-100.1; МСО100.2; МСО-100.3; МСО-100.3М; МСО-100.6 и МСО-100.6М.
Цифры стоящие после 100 означают число секций в маслообразователе, а буква М свидетельствует о том, что данный маслообразователь модернизирован.
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
В статье приводится описание следующих маслообразователей-вотаторов МСО100.2; МСО-100.3 и ; МСО-100.6.
Маслообразователь-вотатор МСО-100.2 имеет две цилиндрические секции (рис.1) расположенные в одной плоскости, что создает удобства при эксплуатации его.
Основные технические характеристики маслообразователя - вотатора МСО-100.2 приведены в таблице 1.
Показатели
Таблица 1
Производительность при выработке, кг/час, не менее
сливочного масла крестьянского или любительского
400
сливочного масла бутербродного
300
Режим работы
непрерывный
Потребление за час работы при выработке крестьянского масла
электроэнергии, не более, кВт
4,0
воды ледяной, не более, м3/час
8
Габаритные размеры, не более, мм
длина ширина высота Масса, не более, кг
1600 1300 1200 550
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Рис.1. Маслообразователь-вотатор МСО-100.2
Маслообразователь-вотатор МСО-100.2 посравнению с маслообразовательемвотатором МСО-100.1 имеет производительность в 4 раза больше.
Маслообразователь-вотатор МСО-100.3 оснащѐн тремя цилиндрами, каждый из которых имеет индивидуальный привод от мотор-редуктора. Расположение цилиндров на различной высоте вызывает определѐнные неудобства при эксплуатации маслообразователя, что имеет место при разборке и сборке нижнего цилиндра, когда достаѐтся и устанавливается барабан-вытеснитель(рис.2).
Рис.2. Маслообразователь- вотатор МСО-100.3
Основные технические характеристики маслообразователя - вотатора МСО-100.3 приведены в таблице 2.
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Показатели
Таблица 2
Производительность при выработке, кг/час,
сливочного масла крестьянского или любительского
1000
сливочного масла бутербродного
800
Режим работы
непрерывный
Потребление за час работы при выработке крестьянского масла
электроэнергии, не более, кВт
18,7
воды ледяной,(1…4 град.) не более, м3/час
25
рассола,(5…10град.) не более, м3/час
10
Габаритные размеры, не более, мм
длина
1765
ширина
900
высота
1500
Масса, не более, кг
750
В процессе работы маслообразователя - вотатора МСО-100.3 расходуется сравнительно большой объѐм ледяной воды с температурой 1÷4 0С – до 25м3/ч
Маслообразователь-вотатор МСО-100.6
Маслообразователь-вотатор МСО-100.6 (рис.3) применяется при выработке больших объѐмов масла. Наличие семи секций при расположении по высоте всего лишь в двух плоскостях удобно при эксплуатации маслообразователя.
Рис.3. Маслообразователь-вотатор МСО-100.6
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Основные технические характеристики маслообразователя - вотатора МСО-100.6 приведены в таблице 3.
Показатели
Таблица 3
Производительность при выработке, кг/час,
сливочного масла крестьянского или любительского
2000
сливочного масла бутербродного
1700
Режим работы
непрерывный
Потребление за час работы при выработке крестьянского масла
электроэнергии, не более, кВт
27,4
холода, не более, кВт
140
Габаритные размеры, не более, мм
длина
1900
ширина
1350
высота
1300
Масса, не более, кг
1600
Каждая секция маслообразователя - вотатора МСО-100.6 имеет индивидуальный
привод.
В процессе производства масла методом преобразования высокожирных сли-
вок осуществляется термомеханическая обработка их.
Интенсивность охлаждения высокожирных сливок согласно Суркова В.Д.
описывается уравнением:
G[с1 (tн – tп) + с2 (tп – tк)] = F[Кн Δtср.н + Кв Δtср.в ],
(1)
где G – количество высокожирных сливок, кг;
с1 и с2 – соответственно теплоѐмкость продукта перед кристаллизацией жира в период кристаллизации, дж/(кг·град);
tн – температура высокожирных сливок при входе в первую секцию маслообразователя, 0С;
tп – температура продукта перед кристаллизацией, 0С; tк – температура масла на выходе из маслообразователя, 0С;
F – поверхность охлаждения маслообразователя, м2;
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Кн и Кв – соответственно коэффициенты теплопередачи в первой и второй секциях двухсекционного маслообразователя, вm/(м2·град);
Δtср.н и Δtср.в – соответственно средняя разность температур между продуктом и хладоносителем в первой и второй секциях.
Коэффициент теплоотдачи от высокожирных сливок к охлаждающей поверхности маслообразователя в первом приближении можно определять по формуле:
, вm/(м2·град)
(2)
где с – теплоѐмкость высокожирных сливок, дж/(кг·град);
h – толщина пристенного слоя высокожирных сливок, м;
ρ – плотность высокожирных сливок, кг/ м3;
дения;
Q,Q1 – соответственно теплосодержание пристенного слоя до и после охлаж-
τ – продолжительность охлаждения каждого пристенного слоя высокожир-
ных сливок при двух ножах (скребках):
, ч (3)
где n – частота вращения барабана вытеснителя с ножами (скребками), об/мин.
Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи:
для двухсекционного маслообразователя
К, вm/(м2·град)
в первой секции во второй
520 – 280 175 – 90
для двухсекционного маслообразователя
в первой секции во второй
560 – 410 370 – 300
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
в третьей секции
370 – 300
Производительность маслообразователя ориентировочно можно определить по формуле:
, кг/ч,
(4)
где V – объѐм кольцевых зазоров между рабочим цилиндром и барабаном вытес-
нителем, м3;
ρ – средняя плотность продукта, кг/ м3;
τ – продолжительность пребывания продукта в маслообразователе, сек.
Приближѐнно можно считать, что τ ≈ 3÷6 мм.
Расходуемая энергия в маслообразователе в первом приближении определяется по формуле:
, дж
где Е0 – энергия расходуемая на обработку продукта; Е1 – энергия расходуемая на движение ножей (скребков); d – диаметр рабочего цилиндра, м; Z – длина рабочего цилиндра, м; μ – вязкость продукта, Па·с; S – усилие среза, н;
в – толщина пристенного слоя, м;
vc – окружная скорость ножей (скребков), м/с;
Z – число ножей (скребков).
(5)
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Список литературы: 1. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.А., Ураков О.А. Маши-
ны и аппараты пищевых производств. В 3 кн. Кн 1. – М.: Колос, 2009. – 610с. Кн.2 – М.: Колос, 2009. – 847с. Кн 3. – М.: Колос, 2009. – 551с.
2. Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. Технологическое оборудование молочной промышленности. – М.: Лѐгкая и пищевая промышленность, 1983, – 432 с.
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
№ 3, 2013
УДК 664.3
Описание устройства и расчёт маслообразователей – вотаторов типа МСО
Д-р техн. наук Николаев Л.К. lev.nikolaew.@yandex.ru Денисенко А.Ф.
д-р техн. наук Николаев Б.Л.
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО Институт холода и биотехнологий
191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
В статье приведено описание устройств современных маслообразователейвотаторов МСО, а также даны формулы для расчѐта основных параметров маслообразователей-вотаторов. Ключевые слова: маслообразователи-вотаторы, масло, высокожирные сливки, устройство, расчѐты.
Device description and calculation of iasloobrazovatelej-type votatorov INC
D.Sc. Nikolaev L.K., Denisenko A.F., D.Sc. Nikolaev B.L.
Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics. Institute of Refrigeration and Biotechnology 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
This article describes the modern devices masloobrazovatelej-votatoryov INC, and provides a formula to calculate main parameters masloobrazovatelej-votatoryov. Key words: butter churn-votators, butter, cream, vysokožirnye device, the calculations.
Маслообразователи-вотаторы тина МСО предназначены для производства всех видов сливочного масла методом преобразования высокожирных сливок.
Изготавливаются такие маслообразователи следующих типов: МСО-100.1; МСО100.2; МСО-100.3; МСО-100.3М; МСО-100.6 и МСО-100.6М.
Цифры стоящие после 100 означают число секций в маслообразователе, а буква М свидетельствует о том, что данный маслообразователь модернизирован.
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
В статье приводится описание следующих маслообразователей-вотаторов МСО100.2; МСО-100.3 и ; МСО-100.6.
Маслообразователь-вотатор МСО-100.2 имеет две цилиндрические секции (рис.1) расположенные в одной плоскости, что создает удобства при эксплуатации его.
Основные технические характеристики маслообразователя - вотатора МСО-100.2 приведены в таблице 1.
Показатели
Таблица 1
Производительность при выработке, кг/час, не менее
сливочного масла крестьянского или любительского
400
сливочного масла бутербродного
300
Режим работы
непрерывный
Потребление за час работы при выработке крестьянского масла
электроэнергии, не более, кВт
4,0
воды ледяной, не более, м3/час
8
Габаритные размеры, не более, мм
длина ширина высота Масса, не более, кг
1600 1300 1200 550
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Рис.1. Маслообразователь-вотатор МСО-100.2
Маслообразователь-вотатор МСО-100.2 посравнению с маслообразовательемвотатором МСО-100.1 имеет производительность в 4 раза больше.
Маслообразователь-вотатор МСО-100.3 оснащѐн тремя цилиндрами, каждый из которых имеет индивидуальный привод от мотор-редуктора. Расположение цилиндров на различной высоте вызывает определѐнные неудобства при эксплуатации маслообразователя, что имеет место при разборке и сборке нижнего цилиндра, когда достаѐтся и устанавливается барабан-вытеснитель(рис.2).
Рис.2. Маслообразователь- вотатор МСО-100.3
Основные технические характеристики маслообразователя - вотатора МСО-100.3 приведены в таблице 2.
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Показатели
Таблица 2
Производительность при выработке, кг/час,
сливочного масла крестьянского или любительского
1000
сливочного масла бутербродного
800
Режим работы
непрерывный
Потребление за час работы при выработке крестьянского масла
электроэнергии, не более, кВт
18,7
воды ледяной,(1…4 град.) не более, м3/час
25
рассола,(5…10град.) не более, м3/час
10
Габаритные размеры, не более, мм
длина
1765
ширина
900
высота
1500
Масса, не более, кг
750
В процессе работы маслообразователя - вотатора МСО-100.3 расходуется сравнительно большой объѐм ледяной воды с температурой 1÷4 0С – до 25м3/ч
Маслообразователь-вотатор МСО-100.6
Маслообразователь-вотатор МСО-100.6 (рис.3) применяется при выработке больших объѐмов масла. Наличие семи секций при расположении по высоте всего лишь в двух плоскостях удобно при эксплуатации маслообразователя.
Рис.3. Маслообразователь-вотатор МСО-100.6
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Основные технические характеристики маслообразователя - вотатора МСО-100.6 приведены в таблице 3.
Показатели
Таблица 3
Производительность при выработке, кг/час,
сливочного масла крестьянского или любительского
2000
сливочного масла бутербродного
1700
Режим работы
непрерывный
Потребление за час работы при выработке крестьянского масла
электроэнергии, не более, кВт
27,4
холода, не более, кВт
140
Габаритные размеры, не более, мм
длина
1900
ширина
1350
высота
1300
Масса, не более, кг
1600
Каждая секция маслообразователя - вотатора МСО-100.6 имеет индивидуальный
привод.
В процессе производства масла методом преобразования высокожирных сли-
вок осуществляется термомеханическая обработка их.
Интенсивность охлаждения высокожирных сливок согласно Суркова В.Д.
описывается уравнением:
G[с1 (tн – tп) + с2 (tп – tк)] = F[Кн Δtср.н + Кв Δtср.в ],
(1)
где G – количество высокожирных сливок, кг;
с1 и с2 – соответственно теплоѐмкость продукта перед кристаллизацией жира в период кристаллизации, дж/(кг·град);
tн – температура высокожирных сливок при входе в первую секцию маслообразователя, 0С;
tп – температура продукта перед кристаллизацией, 0С; tк – температура масла на выходе из маслообразователя, 0С;
F – поверхность охлаждения маслообразователя, м2;
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Кн и Кв – соответственно коэффициенты теплопередачи в первой и второй секциях двухсекционного маслообразователя, вm/(м2·град);
Δtср.н и Δtср.в – соответственно средняя разность температур между продуктом и хладоносителем в первой и второй секциях.
Коэффициент теплоотдачи от высокожирных сливок к охлаждающей поверхности маслообразователя в первом приближении можно определять по формуле:
, вm/(м2·град)
(2)
где с – теплоѐмкость высокожирных сливок, дж/(кг·град);
h – толщина пристенного слоя высокожирных сливок, м;
ρ – плотность высокожирных сливок, кг/ м3;
дения;
Q,Q1 – соответственно теплосодержание пристенного слоя до и после охлаж-
τ – продолжительность охлаждения каждого пристенного слоя высокожир-
ных сливок при двух ножах (скребках):
, ч (3)
где n – частота вращения барабана вытеснителя с ножами (скребками), об/мин.
Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи:
для двухсекционного маслообразователя
К, вm/(м2·град)
в первой секции во второй
520 – 280 175 – 90
для двухсекционного маслообразователя
в первой секции во второй
560 – 410 370 – 300
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
в третьей секции
370 – 300
Производительность маслообразователя ориентировочно можно определить по формуле:
, кг/ч,
(4)
где V – объѐм кольцевых зазоров между рабочим цилиндром и барабаном вытес-
нителем, м3;
ρ – средняя плотность продукта, кг/ м3;
τ – продолжительность пребывания продукта в маслообразователе, сек.
Приближѐнно можно считать, что τ ≈ 3÷6 мм.
Расходуемая энергия в маслообразователе в первом приближении определяется по формуле:
, дж
где Е0 – энергия расходуемая на обработку продукта; Е1 – энергия расходуемая на движение ножей (скребков); d – диаметр рабочего цилиндра, м; Z – длина рабочего цилиндра, м; μ – вязкость продукта, Па·с; S – усилие среза, н;
в – толщина пристенного слоя, м;
vc – окружная скорость ножей (скребков), м/с;
Z – число ножей (скребков).
(5)
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№ 3, 2013
Список литературы: 1. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.А., Ураков О.А. Маши-
ны и аппараты пищевых производств. В 3 кн. Кн 1. – М.: Колос, 2009. – 610с. Кн.2 – М.: Колос, 2009. – 847с. Кн 3. – М.: Колос, 2009. – 551с.
2. Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. Технологическое оборудование молочной промышленности. – М.: Лѐгкая и пищевая промышленность, 1983, – 432 с.
Николаев Л.К. О характере изменения эффективной вязкости плавленого сыра «Угличский» / Л.К. Николаев, А.Ф. Денисенко., Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №3. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru