Научная статья на тему 'Анализ моющего оборудования для санитарной обработки молочных автоцистерн с разработкой конструкции моющего устройства'

Анализ моющего оборудования для санитарной обработки молочных автоцистерн с разработкой конструкции моющего устройства Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
255
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
автомолокоцистерна / затраты энергии / качество молока / моечное устройство / моющие средства / ополаскивание / потери напора / ротор / санитарная обработка / скорость струи / сопло активное / сопло ре-активное / технологическое оборудование / турбина / циркуляционная мойка / чистота поверхности / milk tanker / energy consumption / milk quality / washing device / detergents / rinsing / pressure loss / rotor / sanitary treatment / jet speed / active nozzle / reactive nozzle / process equipment / turbine / circulation washing / surface cleanliness

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Денцов Михаил Николаевич, Горбунов Борис Иванович, Тюльнев Александр Владимирович, Дубцова Анна Александровна

Введение. Санитарная обработка молочных автоцистерн является одним из основных процессов при производстве молочных продуктов. Обусловливается это тем, что качество вырабатываемых продуктов в значительной мере определяется качеством поставляемого сырья. Процесс санитарной обработки оборудования заключается в чистке, мойке и дезинфекции поверхности автоцистерн, аппаратов и трубопроводов, соприкасающихся с молоком и молочными продуктами. Материалы и методы. Рассматривается классификация моечных головок для мойки технологического обо-рудования и автомолокоцистерн. Анализируются особенности их устройства и работы для дальнейшего проектирования более совершенных моделей. Результаты. Для получения качественных молочных продуктов необходимо стремиться к повышению качества санитарно-гигиенического состояния внутренней поверхности автоцистерн и другого технологического оборудования. Качество мойки цистерн напрямую зависит от принципа работы и конструкции моечного устройства. В данной работе рассмотрена классификация моечных устройств, согласно которой выделены положительные и отрицательные стороны каждого из рассмотренных типов устройств и предложена усовершенствованная конструкция моечного устройства. Обсуждение. Разработанная нами модель моечного устройства имеет несложную конструкцию и обеспечивает качественную мойку поверхности цистерн при сравнительно небольшом расходе моющего раствора. Ротор устройства приводится во вращение меньшими затратами сил и энергии, чем у базовой модели, так как приводится во вращение реактивным и активными соплами. Также имеется возможность регулировки частоты вращения ротора. Заключение. Усовершенствованная модель моечного устройства позволит обеспечить более качественную мойку поверхности молокоцистерн, тем самым повысится их санитарное состояние, в результате чего сократятся потери сырого молока на приемке, увеличится выпуск качественной молочной продукции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Денцов Михаил Николаевич, Горбунов Борис Иванович, Тюльнев Александр Владимирович, Дубцова Анна Александровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Analysis of washing equipment for sanitary treatment of milk tankers with the development of the design of the washing device

Introduction. Sanitary processing of dairy tankers is one of the main processes in the production of dairy products. This is due to the fact that the quality of products produced is largely determined by the quality of the supplied raw materials. The process of sanitary processing of equipment consists in cleaning, washing and disinfecting the surface of tankers, devices and pipelines in contact with milk and dairy products. Materials and Methods. The classification of washing heads for washing process equipment and automatic tankers is considered. The features of their design and operation are analyzed for further design of more advanced models. Results. Therefore, in order to obtain high-quality dairy products, it is necessary to strive to improve the quality of the sanitary and hygienic condition of the inner surface of tankers and other technological equipment. The quality of tank cleaning depends on the principle of operation and design of the washing device. In this paper, the classification of washing devices is considered, according to which the positive and negative sides of each of the considered types of devices are highlighted and an improved design of the washing device is proposed. Discussion. The model of the washing device developed by us has a simple design and provides high-quality cleaning of the tank surface with a relatively small consumption of the cleaning solution. he rotor of the device is rotated with less effort and energy than the base model, since it is rotated by reactive and active nozzles. It is also possible to adjust the frequency of rotation of the rotor. Conclusion. The improved model of the washing device will provide more high-quality cleaning of the surface dairy tanks, that would increase their health status, resulting in reduced loss of raw milk on the acceptance to increase the production of quality dairy products.

Текст научной работы на тему «Анализ моющего оборудования для санитарной обработки молочных автоцистерн с разработкой конструкции моющего устройства»

05.20.01 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

05.20.01 УДК 637.13.02

Б01: 10.24412/2227-9407-2021-5-5-15

Анализ моющего оборудования для санитарной обработки молочных автоцистерн с разработкой конструкции моющего устройства

М. Н. Денцов , Б. И. Горбунов, А. В. Тюльнев, А. А. Дубцова

Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород, Россия

* maikl71988@mail.ru

Аннотация

Введение. Санитарная обработка молочных автоцистерн является одним из основных процессов при производстве молочных продуктов. Обусловливается это тем, что качество вырабатываемых продуктов в значительной мере определяется качеством поставляемого сырья. Процесс санитарной обработки оборудования заключается в чистке, мойке и дезинфекции поверхности автоцистерн, аппаратов и трубопроводов, соприкасающихся с молоком и молочными продуктами.

Материалы и методы. Рассматривается классификация моечных головок для мойки технологического оборудования и автомолокоцистерн. Анализируются особенности их устройства и работы для дальнейшего проектирования более совершенных моделей.

Результаты. Для получения качественных молочных продуктов необходимо стремиться к повышению качества санитарно-гигиенического состояния внутренней поверхности автоцистерн и другого технологического оборудования. Качество мойки цистерн напрямую зависит от принципа работы и конструкции моечного устройства. В данной работе рассмотрена классификация моечных устройств, согласно которой выделены положительные и отрицательные стороны каждого из рассмотренных типов устройств и предложена усовершенствованная конструкция моечного устройства.

Обсуждение. Разработанная нами модель моечного устройства имеет несложную конструкцию и обеспечивает качественную мойку поверхности цистерн при сравнительно небольшом расходе моющего раствора. Ротор устройства приводится во вращение меньшими затратами сил и энергии, чем у базовой модели, так как приводится во вращение реактивным и активными соплами. Также имеется возможность регулировки частоты вращения ротора.

Заключение. Усовершенствованная модель моечного устройства позволит обеспечить более качественную мойку поверхности молокоцистерн, тем самым повысится их санитарное состояние, в результате чего сократятся потери сырого молока на приемке, увеличится выпуск качественной молочной продукции.

Ключевые слова: автомолокоцистерна, затраты энергии, качество молока, моечное устройство, моющие средства, ополаскивание, потери напора, ротор, санитарная обработка, скорость струи, сопло активное, сопло реактивное, технологическое оборудование, турбина, циркуляционная мойка, чистота поверхности.

Для цитирования: Денцов М. Н., Горбунов Б. И., Тюльнев А. В., Дубцова А. А. Анализ моющего оборудования для санитарной обработки молочных автоцистерн с разработкой конструкции моющего устройства // Вестник НГИЭИ. 2021. № 5 (120). С. 5-15. БОТ: 10.24412/2227-9407-2021-5-5-15

© Денцов М. Н., Горбунов Б. И., Тюльнев А. В., Дубцова А. А., 2021

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

Analysis of washing equipment for sanitary treatment of milk tankers with the development of the design of the washing device

M. N. Dentsov , B. I. Gorbunov, A. V. Tyulnev, A. A. Dubtsova

Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, Nizhny Novgorod, Russia

* maikl71988@mail.ru

Abstract

Introduction. Sanitary processing of dairy tankers is one of the main processes in the production of dairy products. This is due to the fact that the quality of products produced is largely determined by the quality of the supplied raw materials. The process of sanitary processing of equipment consists in cleaning, washing and disinfecting the surface of tankers, devices and pipelines in contact with milk and dairy products.

Materials and Methods. The classification of washing heads for washing process equipment and automatic tankers is considered. The features of their design and operation are analyzed for further design of more advanced models. Results. Therefore, in order to obtain high-quality dairy products, it is necessary to strive to improve the quality of the sanitary and hygienic condition of the inner surface of tankers and other technological equipment. The quality of tank cleaning depends on the principle of operation and design of the washing device. In this paper, the classification of washing devices is considered, according to which the positive and negative sides of each of the considered types of devices are highlighted and an improved design of the washing device is proposed.

Discussion. The model of the washing device developed by us has a simple design and provides high-quality cleaning of the tank surface with a relatively small consumption of the cleaning solution. he rotor of the device is rotated with less effort and energy than the base model, since it is rotated by reactive and active nozzles. It is also possible to adjust the frequency of rotation of the rotor.

Conclusion. The improved model of the washing device will provide more high-quality cleaning of the surface dairy tanks, that would increase their health status, resulting in reduced loss of raw milk on the acceptance to increase the production of quality dairy products.

Key words: milk tanker, energy consumption, milk quality, washing device, detergents, rinsing, pressure loss, rotor, sanitary treatment, jet speed, active nozzle, reactive nozzle, process equipment, turbine, circulation washing, surface cleanliness.

For citation: Dentsov M. N., Gorbunov B. I., Tyulnev A. V., Dubtsova A. A. Analysis of washing equipment for sanitary treatment of milk tankers with the development of the design of the washing device // Bulletin NGIEI. 2021. № 5 (120). P. 5-15. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-5-5-15

Введение

Процесс приемки молока - это начальный и очень важный процесс на любом молочном предприятии. Однако надо заметить, что до сих пор многие заводы все еще не уделяют должного внимания этому начальному этапу [1]. Главные задачи на приемке - убедиться в качестве поставляемого сырья, максимально обезопасить его от внешних воздействий и избежать риска дополнительного обсеменения молока бактериями [2; 3]. Потери молока на приемке относятся к безвозвратным или частично возвращаемым потерям и зависят от устройства технологической линии приемки, санитарного состояния молочных автоцистерн и человеческого фактора. От данных факторов также зависит качество молока и молочной продукции и их эпидемиологическая безопасность [4]. Причиной выпуска продукции негарантированного качества нередко служат некачественные мойка и дезинфекция обо-

рудования [5]. Поэтому вопросам качественной санитарной обработки молочных автоцистерн на предприятиях молочной промышленности нужно уделять особое внимание.

Механизация мойки автоцистерн - это образование замкнутой системы, которая должна состоять из объекта мойки, циркуляционного насоса, промежуточных емкостей, подогревателей, моющего устройства и связывающих трубопроводов [6]. Мойку цистерн для транспортировки сырого молока необходимо проводить сразу после каждого опорожнения [7].

Целью работы являлось изучение конструкций моечных устройств для мойки технологического оборудования и автомолокоцистерн, с последующей разработкой конструкции моечной головки.

Объектом исследования выступили моечные устройства для мойки технологического оборудования и автомолокоцистерн.

Материалы и методы

Объектом исследования выступили моечные устройства для мойки технологического оборудования и автомолокоцистерн. При конструировании использованы методы статистической и математической обработки данных.

Результаты

Мойку цистерн осуществляют вручную или механическим способом. В последнем случае вначале обмывают наружную поверхность цистерны водопроводной водой. Внутреннюю поверхность промывают в следующей последовательности [8; 9]. Различают четыре стадии стандартной мойки и дезинфекции цистерн:

1. Ополаскивание холодной или теплой (не выше 35 °С) водой для смыва остатков молока в течение 3-5 мин.

2. Мойка циркулирующим горячим моющим раствором. Поверхность мойки может иметь различные загрязнения, включая молочные отложения, представленные белками, жирами, фосфолипидами и минеральными солями молока и воды [10]. Химический состав моющих средств должен быть таковым, чтобы достигать полного удаления всех отложений с поверхности [11]. Температура моющего средства напрямую зависит от его химического состава, конструкционных особенностей материала, подвергающегося мойке [12], и колеблется обычно в пределах 20-90 °С. К примеру, при мойке каустической содой следует соблюдать максимально высокие температурные режимы, время мойки 5-7 минут [8].

3. Ополаскивание теплой водой (35-40 °С) -5-7 минут до полного удаления моющего раствора.

4. Дезинфекция одним из установленных способов: острым паром в течение 3-5 мин. при давлении 1 атм.; циркуляцией горячей воды при температуре 90-95°С (5-7 мин.) [8].

Наиболее эффективная обработка цистерн достигается при механическом способе мойки и дезинфекции и обязательном пропаривании внутренних поверхностей [13].

Широко используются технологии совмещенной мойки и дезинфекции оборудования [14]. Независимо от выбора метода мойки неизменным остается наличие моющего устройства.

Альтернативным методом мойки и дезинфекции оборудования является использование пенных технологий. Для пенной мойки используются специальные приборы - пеногенераторы. Эта процедура позволяет существенно сэкономить моющие средства по сравнению с классическими методами очистки, уменьшить расход воды и энергоресурсов [15]. Данная технология дорогая и требует больших вло-

жений, её целесообразно применять только на заводах с большими производственными мощностями.

Следует иметь в виду, что цистерны - это наиболее уязвимый участок, где может произойти инфицирование молочной продукции, поэтому мыть и дезинфицировать их следует особенно тщательно [16].

Моечные устройства предназначены для осуществления процесса безразборной механизированной санитарной обработки внутренней поверхности резервуаров и емкостей с помощью технических моющих и дезинфицирующих средств [17].

Качество санитарной обработки емкостей зависит от комплексного физико-химического и гидродинамического воздействия на их внутреннюю поверхность воды, моющих и дезинфицирующих растворов [18].

Моечные устройства (головки) можно классифицировать в соответствии со схемой, представленной на рисунке 1.

Моющие головки бывают обыкновенные или специального назначения. Последние представляют собой комбинированные модели, предназначенные как для мойки внутренней поверхности танка, так и для перемешивания молока. Кроме того, различают переносные и стационарные системы.

Переносные моечные устройства устанавливают на ёмкость при необходимости её промывки через люк. Их неудобство объясняется тем, что при необходимости промывки нескольких емкостей одновременно затрачивается много времени (простой оборудования), а также постоянным применением ручного труда на установку и снятие моечного устройства.

Стационарные вращающиеся моечные устройства с внешним приводом представляют собой сложную конструкцию. Каждый емкостный аппарат, снабженный таким моечным устройством, имеет автономный привод - гидравлический, пневматический или электрический. Указанные системы мало распространены в молочной промышленности. Причина в том, что они имеют сложную конструкцию и очень дорогие. Заслуживает внимания моющее устройство, в котором с целью снижения энергоемкости процесса сопла соединены с поршнем, который передает крутящий момент через электрический привод вала мешалки [19].

Моющие устройства без внешнего привода могут быть неподвижные или вращающиеся. Неподвижные головки делаются с отверстиями или с рассекателем. Вращающиеся головки изготавливаются в трех исполнениях: с отверстиями, щелевые или соплами (форсуночные).

Рис. 1. Классификация моечных устройств Fig. 1. Classification of washing devices Источник: составлено авторами на основании данных источников [19; 20; 21; 22; 23; 24]

Моечные системы без внешнего привода - это недорогие, простые и эффективные устройства. Они могут использоваться в танках разных объемов. Поэтому для санитарной обработки емкостей применяется в основном этот вариант.

Неподвижные моющие головки имеют вид патрубка с шаром или эллипсом с отверстиями диаметром 1,5 и 2,3 мм или выфрезерованные пазы шириной 1,2 и 2 мм [20]. Они недороги в изготовлении, долговечны, но имеет самый главный недостаток, который заключается в том, что они омывают емкости неравномерно и только в строго заданных направлениях. Такая мойка не всегда обеспечивает необходимую заданную технологией гигиеничность. Для достижения нужного моющего эффекта необходимо увеличивать продолжительность мойки и количество моющего раствора в 1,5-2 раза [21].

Вращающиеся моющие устройства с отверстиями или щелевые имеют вид патрубка с шаром или эллипсом, на которых располагаются отверстия или щели (прорези). Моечная головка вращается в шарикоподшипниках. Вращающаяся головка с отверстиями позволяет омывать поверхность емкости равномернее, чем неподвижная. Но данный вид головки дороже неподвижной и уступает форсуночной моющей головке при использовании в объемных и длинных емкостях.

Форсуночные моющие головки (с соплами) состоят из турбины и установленных на ней вращающихся сопел. Под давлением моющего раствора раскручивается турбина и сопла. В результате такого вращения струя жидкости имеет сложную траекторию и распределяется во всех возможных направлениях. Происходит полное очищение емкости, не остается отложений и запахов. Данные моющие устройства хорошо зарекомендовали себя для мытья больших емкостей. По сравнению с другими типами головок форсуночные устройства позволяют сократить расход моющих средств и воды в несколько раз, а также значительно уменьшить время на очистку [21]. Рассмотрим некоторые виды форсуночных моющих устройств.

Одно из них - устройство для мойки емкостей, имеющее неподвижный корпус с патрубком для подвода жидкости, на неподвижном корпусе с возможностью вращения относительно его оси установлена моющая головка в виде подвижного корпуса, которая имеет сопловый насадок с двумя соплами, для создания крутящего момента и мойки [22]. Недостатком устройства является то, что оно имеет всего один кольцевой участок мойки и стабильное вращение головки возможно только на малых скоростях.

Имеются конструкции, где на корпусе устройства с помощью скоб на подшипниковых опорах

смонтирован подвижный разбрызгивающий вал, пролегающий по оси 2, у основания вала находится очистительный орган, сопла в виде звездочки, которые вращаются в одной плоскости [23]. Устройство просто в изготовлении и монтаже, но подходит для очистки только очень малых емкостей.

Особого внимания заслуживает моечное устройство, содержащее насадку с каналом для подвода рабочей жидкости, моющую головку с реактивными соплами, связанную конической передачей с насадкой, насос с регулировочным элементом для регулировки скорости вращения головки. В данной конструкции входной канал насоса соединен с каналом для подвода моющей жидкости, выходной канал - с реактивными соплами. Моющая головка сначала вращается в вертикальной плоскости под действием реактивных сопел, затем за счет конической передачи головка обкатывается вокруг насадка и приводит во вращение корпус, в результате чего головка вращается также в горизонтальной плоскости. Струи жидкости при мойке описывают сложные пространственные траектории [24]. Насос с регулировочным элементом расположен в моющей головке и имеет узкие всасывающие и нагнетающие полости, которые могут легко забиться и требуют тщательной подготовки моющей жидкости при циркуляционной мойке.

Обсуждение

Из представленной нами классификации моечных устройств наибольшего внимания заслуживают моечные головки со струйными соплами (форсуночные). В моечных устройствах для их вращения используют реактивные отверстия или сопла, а для санитарной обработки внутренней поверхности корпуса емкостного аппарата - активные сопла или отверстия.

Нами были рассмотрены моечные устройства со струйными соплами с двумя роторами, кольцевым зазором, тормозным ограничителем, наклонной насадкой, вращающимися соплами. На основании их анализа были выделены положительные и отрицательные стороны каждой из рассмотренных головок. Используя основы расчёта конструирования машин и аппаратов пищевых производств, конструирование узлов и деталей машин, а также опираясь на принципы бережливого производства [25], учитывая проведённый анализ головок, нами предложена усовершенствованная конструкция моечного устройства, представленная на рисунке 2.

На моечном устройстве имеется фальшлюк

(1), к которому приварена несущая труба с фланцем

(2). На несущей трубе смонтирован корпус моечного устройства, на котором, в свою очередь, закреп-

лены с помощью резьбового соединения и контргайки три сопла - одно реактивное (8) и два активных (10), вращающихся соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На полый сквозной вал активных сопел насажено червячное колесо (6), входящее в зацепление с червяком (5), зафиксированном в роторе. Каждое сопло выполнено в виде изогнутой трубки, к которой приварена коническая насадка с диаметром выходного отверстия 6 мм. Верхняя часть корпуса упирается в приваренное к трубе упорное кольцо, а нижняя удерживается одной из двух заглушек, ввинченных в него (17). Между заглушками и корпусом установлены регулировочные шайбы для регулировки зазора, обеспечивающего свободное вращение корпуса. В корпусе установлены текстолитовые подшипники скольжения (15; 16). На выходе устройство имеет соединительную муфту (7) для присоединения его к напорному рукаву. На фальшлюке крепится скоба-подвес для транспортировки головки, а также защитное ограждение для предотвращения ударов о корпус цистерны.

Все основные части моечного устройства изготавливаются из нержавеющей коррозионно-стойкой стали 10Х17Н13М2Т ГОСТ 5632-72 (АШ 316 Т1). Детали из пластмасс в зубчатых и червячных зацеплениях обладают высокой износостойкостью, надежной работой в химически агрессивных средах, малой массой, простотой изготовления. Наилучшая работоспособность шестеренных передач обеспечивается комбинацией пластмассовых и металлических деталей [26]. Для изготовления червяка выбираем материал Сталь18ХГТ, для червячного колеса и подшипников скольжения - поделочный конструкционный текстолит ПТК ГОСТ 5-78.

Разработанная головка имеет свои существенные отличия, улучшающие результаты мойки автоцистерн. Отличия заключаются в следующем:

- разработанное моечное устройство отличается от прототипа несложной конструкцией, просто в эксплуатации, обеспечивает качественную мойку при сравнительно небольшом расходе моющего раствора;

- разработанный ротор приводится во вращение меньшими затратами сил и энергии, чем у базовой модели, так как приводится во вращение реактивным и активными соплами;

- имеется возможность регулировать частоту вращения ротора. Для этого предусмотрено следующее: сменные конические насадки с разными диаметрами выходных отверстий, которыми регулируют вылет струи из сопел, и плечо реактивного сопла регулируется в пределах Ь = 97-122 мм.

Рис. 2. Конструкция моечного устройства с вращающимися соплами: 1 - фальшлюк; 2 - труба с фланцем; 3 - корпус-ротор; 4 - крышка корпуса; 5 - червяк; 6 - червячное колесо; 7 - крепление; 8 - реактивное сопло; 9 - трубка сопла; 10 - активное сопло; 11 - переходник; 12 - переходник угловой; 13 - вал червячного колеса; 14 - подшипник скольжения 1; 15 - подшипник скольжения 2; 16 - подшипник скольжения 3; 17 - заглушка; 18, 19 - гайка М6; 20 - шайба 6; 21 - гайка М14; 22 - винт М3; 23 - штифт; 24 - скоба-подвес; 25 - защитное ограждение Fig. 2. Design of the washing device with rotating nozzles: 1 - fakehatch; 2 - pipe with flange; 3 - housing-rotor; 4 - housing cover; 5 - worm shaft; 6 - worm wheel; 7 - mount; 8 - jet nozzle; 9 - nozzle tube; 10 - active nozzle; 11 - adapter; 12 - angle adapter; 13 - worm wheel shaft; 14 - plain bearing 1; 15 - plain bearing 2; 14 - plain bearing 3; 17 - stub; 18, 19 - nut M6; 20 - puck 6; 21 - nut M14; 22 - screw M3; 23 - pin; 24 - bracket-suspension; 25 - safety fence Источник: разработан авторами на основании анализа источников и теоретических расчетов

Конические сходящиеся насадки имеют форму конуса, сходящегося по направлению к выходному сечению. Основным назначением конических сходящихся насадок является увеличение скорости выхода потока с целью создания в струе большой кинетической энергии. Кроме того, струя, выходящая из конического сходящегося насадка, отличается компактностью и способностью на длительном

расстоянии сохранять форму струи, не распадающейся на отдельные капли, тем самым повышая качество мойки.

Моющая жидкость под давлением, создаваемым плунжерным насосом, подается в несущую трубу и затем через отверстия, расположенные со-осно с отверстиями в корпусе, - в реактивное сопло и активные сопла моечной головки. Сопло под дей-

ствием реактивной силы струи жидкости, умноженной на плечо сопла, образует крутящий момент, обеспечивающий вращение устройства в горизонтальной плоскости. Силой струй жидкости, выходящих из активных сопел, создается крутящий момент, благодаря чему сопла вращаются в вертикальной плоскости.

Оси реактивного и активных сопел расположены в разных плоскостях для более интенсивного вращения ротора. Активные сопла расположены в одной плоскости, с вылетом струи в разные направления. В момент, когда плоскость вращения активных сопел параллельна плоскости вращения реактивного сопла, происходит замедление вращения ротора, так как в этом положении момент вращения активных сопел относительно реактивного сопла будет равен 0, и сопла затормаживаются. Следовательно, струя жидкости будет дольше воздействовать на данный участок поверхности. В этот момент струя омывает самую дальнюю часть молокоци-стерны. Это помогает промыть дальнюю часть цистерны лучше, так как напор жидкости здесь меньше, а время воздействия дольше. Активные сопла совершают один оборот за десять оборотов корпуса вокруг вертикальной оси. При этом струя воды, выходящая из активных сопел, осуществляет эффективное гидродинамическое воздействие, описывает на внутренней поверхности корпуса цистерны спиральную траекторию, благодаря чему обеспечивается высокая эффективность санитарной обработки. Кроме того, с помощью реактивного сопла также осуществляется дополнительная мойка и дезинфекция цистерн.

Проведём расчет параметров циркуляционной мойки для представленной нами моечной головки.

Расход моющей жидкости:

0 = ц-а-(1) где /л - коэффициент расхода, / = 0,62; ю - площадь сечения сливного патрубка цистерны, м2; Нс - высота уровня жидкости в цистерне, м.

0 = 0,62-0,002-72-9,81-0,3 = 0,003 м/с.

Скорость моющей жидкости в трубопроводе: ч =0,

(2)

где ю1 - площадь сечения подводящего трубопрово-

да, м .

0,003 , , V =-= 3 м / с.

0,001

Скорость истечения моющей жидкости из насадки:

V = M\

Н-

(3)

где Р - давление в форсунке, Па; р - плотность моющей жидкости, кг/м3; /л - коэффициент расхода, Л = 0,94 для сопла с конической сходящейся насадкой.

v = 0,94 •

2-3-105 1000

= 23 м / с

Расчётный напор: Н =

2-g

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(4)

где g - ускорение свободного падения, м/с .

H = ■

232

= 27 м.

2-9.81 Потери напора по длине:

И =Л-°22

дл Л -

(5)

й 2-я'

где X - коэффициент гидравлического трения X = 0,056; I - длина потока (от насоса до форсунки) м; й - диаметр проводящего сечения, м.

5 32

Ил = 0,056----= 3,57 м.

0,036 2-9,81

Местные потери напора:

„2

h„„ = s--

2-g

(6)

где £ - безразмерный коэффициент местного сопротивления.

h..„ = 0,7-

32

= 0,11 м.

2-9,81

Общий напор системы циркуляционной мойки:

Нобщ = н + Идл + Имс + К (7)

где Н1 - геометрическая высота подачи, м.

Н0бщ = 27 + 3,57 + 0,11 + 2,1 = 32,78 м. Следует выбрать плунжерный насос высокого давления, производительностью 11 м3/ч и напором 40 м.

Фактическая скорость истечения моющей жидкости из насадка:

°факт = ф ' V2 " ! ' Ндейств , (8)

где ф - коэффициент скорости истечения, ф = 0,96 [35].

факт

0,96-^2-9,81-40 = 26,9 м/с.

Полученная скорость обеспечивает достаточное ударное действие струи.

Заключение

Разработанная нами модель моечной головки имеет несложную конструкцию, проста в эксплуа-

2

U

тации и обслуживании, обеспечивает качественную мойку поверхности молокоцистерн при сравнительно небольшом расходе моющего раствора. Ротор приводится во вращение меньшими затратами сил и энергии, чем у базовой модели, так как приводится во вращение реактивным и активными соплами.

Также имеется возможность регулировки частоты вращения ротора. Внедрение данной конструкции моечной головки в производство позволит повысить санитарное состояние молокоцистерн, сократить потери сырого молока на приемке, увеличить выпуск качественной молочной продукции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Скоков В. А. Процесс приемки молока как фундамент качества готовой продукции // Переработка молока. 2013. № 8 (166). С. 26-27.

2. Гельфанд А. Качество молочных продуктов начинается с приемки молока // Переработка молока. 2011. № 12 (146). С. 24-25.

3. Матвеев В. Ю., Заикин В. П., Маслов М. М. Разработка функционально-морфологической модели системы санитарной обработки доильной установки // Аграрный научный журнал. 2020. № 3. С. 85-90.

4. Скоркин В. К. Молочные фермы сегодня и завтра // Вестник ВНИИМЖ. 2019 № 2 (34). С. 37-42.

5. Белозеров Д. А. Мойка и дезинфекция - факторы, определяющие качество готового продукта // Молочная промышленность. № 2. 2003. С. 63.

6. Малков А. Комплексная мойка и дезинфекция // Переработка молока. 2011. № 9 (143). С. 76-77.

7. Boor K. J. Fluid dairy product quality and safety: looking to the future // J. Dairy Sci. № 84. 2001. P. 1-11.

8. Канунникова Е. Очистка автомолцистерн на предприятиях молочной промышленности // Переработка молока. 2010. № 5 (127). С. 40-41.

9. Еремин В. Н. Безразборная мойка и дезинфекция технологического оборудования // Молочная промышленность. 1995. № 6. С. 14-16.

10. Дегтярев Г. П. Механизм образования и классификация загрязнений, образующихся на поверхности молочного оборудования // Молочная промышленность. 1999. № 6. С. 35-37.

11. Маневич Б. В., Кузина Ж. И., Иванова Н. А., Симонова И. А. Новые решения в области мойки молочного оборудования // Переработка молока. 2013. № 12 (170). С. 42-44.

12. Завражнов А. И., Матушкин П. А. Обоснование технологических параметров процесса мойки молочного оборудования, применяемого в сельскохозяйственном производстве // Вестник Воронежского государственного университета. 2019. Т. 12. № 1 (60). С. 100-107.

13. Дегтярев Г. П. Механизм очистки загрязненных поверхностей молочного оборудования // Молочная промышленность. 1999. № 7. С. 35-37.

14. Маневич Б. В., Кузина Ж. И. Совмещенная мойка и дезинфекция оборудования // Переработка молока. 2010. № 11 (133). С. 38-40.

15. Чемис А. А. Технологии мойки и дезинфекции // Переработка молока. 2015. № 4 (186). С. 48-49.

16. Шевелёва С. А. Актуальные вопросы качества и безопасности молочных продуктов // Переработка молока. 2014. № 7 (177). С. 6-11.

17. Емельянов Д. В. Способы мытья молочных танков // Научные труды студентов Ижевской ГСХА. 2018. С.431-434.

18. Motarjemi Y., Moy G. G., Jooste P. J., Anelich L. E. Food Safety Management: Chapter 5. Milk and Dairy Products. Elsevier Inc. Chapters. 2013. 1192 p.

19. Резниченко И. С., Худяков В. И., Эстерлис С. И., Мартынов С. П. Авторское свидетельство 1180094 A1 СССР. Моющее устройство; заявл. 20.02.1984; опубл. 23.09.1985.

20. Лесничий В. В., Платонов Ю. В. Моющие головки для молочного производства // Переработка молока. 2015. № 10 (192). С. 75.

21. Лесничий В. В., Платонов Ю. В. Мойка емкостного оборудования // Молочная промышленность. 2010. № 3. С. 80.

22. Головаш А. Н., Байбеков А. Х., Литневский В. А., Щербинин В. А. Патент 2257966 C1 РФ. Устройство для мойки емкостей; заявл. 05.01.2004; опубл. 10.08.2005.

23. Вальд Д. Патент 2474481 C2 РФ. Устройство с разбрызгивающими соплами, моечная машина, а также разбрызгивающее сопло; заявл. 21.03.2009; опубл. 10.02.2013.

24. Семенов Ю. М., Дубровин В. В., Зинков И. А. Авторское свидетельство 1127650 A1 СССР. Устройство для мойки емкостей; заявл. 02.09.1983; опубл. 07.12.1984.

25. Канюкова В. П. Бережливое производство: основные инструменты и принципы бережливого производства // Аллея науки. 2018. Т. 1. № 7 (23). С. 642-647.

26. Старжинский В. Е., Шилько С. В., Шалобаев Е. В. Технология производства зубчатых колес из термопластичных полимерных материалов (обзор) // Полимерные материалы и технологии. 2018. Т. 4. № 2. С. 6-31.

Дата поступления статьи в редакцию 24.02.2021, принята к публикации 22.03.2021.

Информация об авторах: ДЕНЦОВ МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ,

кандидат технических наук, доцент кафедры

«Механизация животноводства и электрификация сельского хозяйства»

Адрес: Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, 603107, г. Нижний Новгород,

пр. Гагарина, 97

E-mail: maikl71988@mail.ru

Spin-код: 4633-3660

AuthorlD: 811844

ГОРБУНОВ БОРИС ИВАНОВИЧ,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Механизация животноводства и электрификация сельского хозяйства»

Адрес: Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, 603107, г. Нижний Новгород,

пр. Гагарина, 97

E-mail: Boris.gorbunov@list.ru

Spin-код: 7641-1483

AuthorlD: 300853

ТЮЛЬНЕВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ,

соискатель кафедры «Механизация животноводства и электрификация сельского хозяйства»

Адрес: Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, 603107, г. Нижний Новгород,

пр. Гагарина, 97

E-mail: av.tyulnev@yandex.ru

Spin-код: 7755-8184

AuthorlD: 959380

ДУБЦОВА АННА АЛЕКСАНДРОВНА,

кандидат биологических наук, доцент кафедры «Прикладная механика, физики и высшая математика»

Адрес: Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, 603107, г. Нижний Новгород,

пр. Гагарина, 97

E-mail: dubtsova1988@mail.ru

Spin-код: 6213-0450

AuthorlD: 958937

Заявленный вклад авторов:

Денцов Михаил Николаевич: сбор и обработка материалов, проведение экспериментов, анализ полученных результатов, подготовка первоначального варианта текста.

Горбунов Борис Иванович: общее руководство проектом, анализ и дополнение текста статьи.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Тюльнев Александр Владимирович: участие в обсуждении материалов статьи, подготовка первоначального

варианта текста.

Дубцова Анна Александровна: участие в обсуждении материалов статьи, подготовка первоначального варианта текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

1. Skokov V. A. Process priemki moloka kak fundament kachestva gotovoj produkcii [The process of milk acceptance as the foundation of the quality of finished products], Pererabotka moloka [Milk processing], 2013. No. (166). pp. 26-27.

2. Gel'fand A. Kachestvo molochnyh produktov nachinaetsya s priemki moloka [The quality of dairy products begins with the acceptance of milk], Pererabotka moloka [Milkprocessing], 2011, No. 12 (146), pp. 24-25.

3. Matveev V. Yu., Zaikin V. P., Maslov M. M. Razrabotka funkcional'no-morfologicheskoj modeli sistemy sanitarnoj obrabotki doil'noj ustanovki [Development of a functional-morphological model of a milking installation sanitization system], Agrarnyj nauchnyj zhurnal [Agrarian scientific journal], 2020, No. 3, pp. 85-90.

4. Skorkin V. K. Molochnye fermy segodnya i zavtra [Dairy farms today and tomorrow], Vestnik VNIIMZH [Bulletin VNIIMZH], 2019, No. 2 (34), pp. 37-42.

5. Belozerov D. A. Moyka i dezinfektsiya - faktory, opredelyayushchiye kachestvo gotovogo produkta [Cleaning and disinfection - factors determining the quality of the finished product], Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2003, No. 2, pp. 63.

6. Malkov A. Kompleksnaya moyka i dezinfektsiya [Complex washing and disinfection], Pererabotka moloka [Milkprocessing], 2011, No. 9 (143), pp. 76-77.

7. Boor K. J. Fluid dairy product quality and safety: looking to the future, J. Dairy Sci., No. 84, 2001, pp. 1-11.

8. Kanunnikova Ye. Ochistka avtomoltsistern na predpriyatiyakh molochnoy promyshlennosti [Cleaning of tank trucks at dairy industry enterprises], Pererabotka moloka [Milkprocessing], 2010. No 5 (127). pp. 40-41.

9. Eremin V. N. Bezrazbornaya moyka i dezinfektsiya tekhnologicheskogo oborudovaniya [CIP and sanitation of process equipment], Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 1995, No. 6, pp. 14-16.

10. Degtyarev G. P. Mekhanizm obrazovaniya i klassifikatsiya zagryazneniy, obrazuyushchikhsya na poverkh-nosti molochnogo oborudovaniya [The mechanism of formation and classification of contaminants formed on the surface of dairy equipment // Dairy industry], Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 1999, No. 6, pp. 35-37.

11. Manevich B. V., Kuzina Zh. I., Ivanova N. A., Simonova I. A. Novyye resheniya v oblasti moyki molochnogo oborudovaniya [New solutions in the field of washing dairy equipment], Pererabotka moloka [Milk Processing], 2013, No. 12 (170), pp. 42-44.

12. Zavrazhnov A. I., Matushkin P. A. Obosnovaniye tekhnologicheskikh parametrov protsessa moyki mo-lochnogo oborudovaniya, primenyayemogo v sel'skokhozyaystvennom proizvodstve [Substantiation of technological parameters of the process of washing dairy equipment used in agricultural production], Vestnik Voronezhskogo gosu-darstvennogo universiteta [Bulletin of the Voronezh State University], 2019, Vol. 12, No. 1 (60), pp. 100-107.

13. Degtyarev G. P. Mekhanizm ochistki zagryaznennykh poverkhnostey molochnogo oborudovaniya [The mechanism of cleaning contaminated surfaces of dairy equipment], Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 1999, No. 7, pp. 35-37.

14. Manevich B. V., Kuzina Zh. I. Combined washing and disinfection of equipment [Combined washing and disinfection of equipment], Pererabotka moloka [MilkProcessing], 2010, No. 11 (133), pp. 38-40.

15. Chemis A. A. Washing and disinfection technologies [Washing and disinfection technologies], Pererabotka moloka [MilkProcessing], 2015, No. 4 (186), pp. 48-49.

16. Shevelova S. A. Aktual'nyye voprosy kachestva i bezopasnosti molochnykh produktov [Topical issues of quality and safety of dairy products], Pererabotka moloka [MilkProcessing], 2014, No. 7 (177), pp. 6-11.

17. Yemel'yanov D. V. Sposoby myt'ya molochnykh tankov [Methods for washing milk tanks], Nauchnyye trudy studentov Izhevskoy GSKHA [Scientific works of students of the Izhevsk State Agricultural Academy], 2018, pp.431-434.

18. Motarjemi Y., Moy G. G, Jooste P. J., Anelich L. E. Food Safety Management: Chapter 5. Milk and Dairy Products. Elsevier Inc. Chapters, 2013, 1192 p.

19. Reznichenko I. S., Khudyakov V. I., Esterlis S. I., Martynov S. P. Avtorskoye svidetel'stvo 1180094 A1 SSSR. Moyushcheye ustroystvo [Washing device], zayavl. 20.02.1984; opubl. 23.09.1985.

20. Lesnichiy V. V., Platonov Yu. V. Moyushchiye golovki dlya molochnogo proizvodstva [Washing heads for dairy production], Pererabotka moloka [MilkProcessing], 2015, No, 10 (192), 75 p.

24. Lesnichiy V. V., Platonov Yu. V. Moyka yemkostnogo oborudovaniya [Washing of tank equipment], Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2010, No. 3, pp. 80.

22. Golovash A. N., Baybekov A. Kh., Litnevskiy V. A., Shcherbinin V. A. Patent 2257966 C1 RF. Ustroystvo dlya moyki yemkostey [Tank washing device], zayavl. 05.01.2004; opubl. 10.08.2005.

23. Val'd D. Patent 2474481 C2 RF. Ustroystvo s razbryzgivayushchimi soplami, moyechnaya mashina, a takzhe razbryzgivayushcheye soplo [Pray nozzle device, washer and spray nozzle], zayavl. 21.03.2009; opubl. 10.02.2013.

24. Semenov Yu. M., Dubrovin V. V., Zinkov I. A. Avtorskoye svidetel'stvo 1127650 A1 SSSR. Ustroystvo dlya moyki yemkostey [Tank washing device], zayavl. 02.09.1983; opubl. 07.12.1984.28.

25. Kanyukova V. P. Berezhlivoye proizvodstvo: osnovnyye instrumenty i printsipy berezhlivogo proizvodstva [Lean Manufacturing: Basic Tools and Principles of Lean Manufacturing], Alleya nauki [Alley of Science], 2018, Vol. 1, No. 7 (23), pp. 642-647.

26. Starzhinskiy V. Ye., Shil'ko S. V., Shalobayev Ye. V. Tekhnologiya proizvodstva zubchatykh koles iz ter-moplastichnykh polimernykh materialov (obzor) [Technology of production of gears from thermoplastic polymer materials (review)], Polimernyye materialy i tekhnologii [Polymer materials and technologies], 2018, Vol. 4, No. 2, pp. 6-31.

The article was submitted 24.02.2021, accept for publication 22.03.2021.

Information about the authors: DENTSOV MIKHAEL NIKOLAEVICH,

Ph. D. (Engineering), assistant professor of the chair «Mechanization of livestock and Electrification of Agriculture»

Address: Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, 603107, Nizhny Novgorod, pr. Gagarina, 97

E-mail: maikl71988@mail.ru

Spin-code: 4633-3660

AuthorlD: 811844

GORBUNOV BORIS IVANOVICH,

Dr. Sci. (Engineering), professor, head of the chair «Mechanization of livestock and Electrification of Agriculture»

Address: Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, 603107, Nizhny Novgorod, pr. Gagarina, 97

E-mail: Boris.gorbunov@list.ru

Spin-code: 7641-1483 AuthorlD 300853

TYULNEV ALEXANDER VLADIMIROVICH,

applicant of the chair «Mechanization of livestock and Electrification of Agriculture»

Address: Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, 603107, Nizhny Novgorod, pr. Gagarina, 97

E-mail: av.tyulnev@yandex.ru

Spin-code: 7755-8184

AuthorlD: 959380

DUBTSOVA ANNA ALEXANDROVNA,

Ph. D. (Biology), assistant professor of the chair «Applied Mechanics, physics and higher mathematics» Address: Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, 603107, Nizhny Novgorod, pr. Gagarina, 97 E-mail: dubtsova1988@mail.ru Spin-Kog: 6213-0450 AuthorlD: 958937

Contribution of the authors:

Mikhael N. Dentsov: collection and processing of materials, implementation of experiments, analyzed data, preparation of the initial version of the text.

Boris I. Gorbunov: managed the research project, analysing and supplementing the text.

Alexander V. Tyulnev: participation in the discussion on topic of the article, preparation of the initial version of the text.

Anna A. Dubtsova: participation in the discussion on topic of the article, preparation of the initial version of the text.

All authors have read and approved the final version of the manuscript. The authors declare no conflict of interest.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.