CC BY
37
14. Korolev, I. S. Autonomous stand for cold running-in ICE of passenger cars / I. S. Korolev, S. V. Timokhin, B. S. Slyusarev // Education, science, practice: innovative aspects: collected mater. of All-Russian scientific practical conference, Vol. II. - Penza: EPD PSAA, 2015. - P. 47-50.
15. Korolev, I. S. Results of motor examining of autonomous motor drive unit for cold running-in ICE / Korolev I. S. // Innovative ideas of young researchers for agro-industrial complex of Russia: SB. mater. collected mater. of All-Russian scientific practical conference, Vol. II. - Penza: EPD PSAA, 20114. - P. 191-193.
УДК 637.022
СЕПАРАТОР-МОЛОКООЧИСТИТЕЛЬ С ДВУХСЕКЦИОННЫМ БАРАБАНОМ
А. В. Яшин, канд. техн. наук, доцент; В. С. Парфенов, канд. техн. наук, профессор,
А. А. Романова, аспирант
ФГБОУ ВО Пензенская ГСХА, Россия, e-mail: [email protected]
Основной операцией первичной обработки молока является его очистка от механических примесей, для чего применяют фильтры или сепараторы-молокоочистители различных конструкций. Применение того или иного рода оборудования регламентировано требованиями ГОСТ и обусловлено условиями получения молока. Сепараторы-молокоочистители способствуют лучшей очистке молока от различного рода загрязнений, однако конструкции сепараторов-молокоочистителей, выпускаемых серийно, имеют общий недостаток - увлечение части примесей вместе с потоком в очищенное молоко и потеря ценных составляющих, например молочного жира, вместе с отходом выделенных примесей. Таким образом, при движении по межтарелочным пространствам из-за встречного движения возможно увлечение различных примесей вместе с жировыми шариками к оси барабана и поступление в очищенное молоко, а также снос жировых шариков вместе с примесями в грязевое пространство барабана, что приводит к потере молочного жира. В целях решения данной проблемы коллективом авторов предлагается конструктивная схема сепаратора-молокоочистителя с двухсекционным барабаном, позволяющим улучшить очистку молока за счет уменьшения отхода легкой фракции в сепараторную слизь, что в свою очередь позволит снизить потери жира.
Ключевые слова: молоко, очистка, сепаратор-молокоочиститель, двухсекционный барабан, обезжиренное молоко, межтарелочный зазор.
Введение. Молоко - многокомпонентная полидисперсная система, в которой все составные вещества находятся в тонкодисперсном состоянии, что обеспечивает молоку жидкую консистенцию. В настоящее время молоко входит в состав многих продуктов, используемых человеком, а его производство стало крупной отраслью промышленности. Важнейшими направлениями развития молочной отрасли является повышение качества заготовляемого молока, в том числе технологические и технические аспекты, связанные со сбором, первичной обработкой и переработкой молока [1-7, 9-16]. Безопасность сырого молока определяется общей бактериальной загрязненностью [8], показатели которой зависят от санитарно-гигиенического состояния производства, а также технической оснащенности предприятия [1-3, 6, 9, 15].
Результаты исследований
При изучении качества сепарирования молока при разделении его на сливки и
обезжиренное молоко, а также очистки молока было выявлено, что качество очистки бывает выше на сепараторах-сливкоотделителях, чем на сепараторах-молокоочис-тителях [2-6, 9, 14, 15]. Для использования положительного момента сепараторов-сливкоотделителей по очистке целесообразно выполнение барабана сепаратора двухсекционным со сливкоотделительными и молокоочистительными тарелками.
Для решения поставленной задачи коллективом авторов предложена конструкция сепаратора-молокоочистителя с двухсекционным барабаном [4], представляющего собой электропривод, на валу которого установлен барабан (рис. 1), состоящий из основания 1 с уплотнительным кольцом 13, на котором размещен держатель 15 с пакетом тарелок 2, состоящий из нижней 12 и верхней 11 секций, кожуха 10 и гайки 8.
Тарелки нижней секции 12 сливкоотделительные, т. е. имеют отверстия 3, которые выполнены продолговатыми по радиу-
Рис. 1. Барабан сепаратора-молокоочистителя по патенту РФ на полезную модель
№ 148105:1 - основание; 2 - пакет тарелок; 3 - продолговатые отверстия; 4 - подводящие каналы; 5 - шипик; 6 - межтарелочный зазор; 7 - отверстие отвода
молока; 8 - гайка; 9 - планка; 10 - кожух; 11 - тарелки верхней секции; 12 - тарелки нижней секции; 13 - уплотнительное кольцо; 14 - каналы держателя; 15 - держатель; 16 - межтарелочный зазор
су R дуги оси (рис. 2) с последовательным увеличением длины дуги от нижней тарелки к верхней секции на величину
n-R-ia., -a.)
д/ -_V 1+1_
n - 1800 '
где R - радиус расположения дуги, образующей центр отверстия, м;
а. - угол дуги отверстия /'-той тарелки, град.
Причем большая ось отверстий 3 расположена на радиусе R. Межтарелочный зазор этой секции образован шипиками 5. Тарелки верхней секции 11 отверстий не имеют, а межтарелочный зазор образован планками 9.
Сепаратор-молокоочиститель работает следующим образом. Вращение от электропривода передается барабану. При достижении барабаном номинальных оборотов осуществляется подача молока, которое, проходя через каналы 14 держателя 15 попадает в вертикальные подводящие каналы 4, образованные продолговатыми отверстиями 3 пакета тарелок 2 нижней секции 12, и равномерно распределяется в
межтарелочных зазорах по высоте пакета тарелок 2 нижней секции 12, где происходит отделение сливок и первичная очистка обезжиренного молока. При этом обезжиренное молоко, как более тяжелая фракция, отходит к периферии барабана, а сливки стремятся к его оси и поднимаются кверху. Механические примеси, которые выделяются из обезжиренного молока, осаждаются на внутренних стенках кожуха 10, а первично очищенное обезжиренное молоко поднимается в верхнюю секцию 11, где окончательно очищается и поднимается к верху, где смешивается с отделенными сливками и через отверстие вывода 7 молока выводится из барабана.
Вывод. Предложенная конструкция се-паратора-молокоочистителя с двухсекционным барабаном позволит уменьшить отход легкой фракции в сепараторную слизь, а следовательно, снизить потери жира на 10...20 %. Кроме того, выполнение отверстий продолговатыми по радиусу дуги оси, с последовательным увеличением дуги оси от нижней тарелки к верхней секции, способствует повышению производительности очистки молока на 12.15 °% за счет более
Нива Поволжья № 4 (37) ноябрь 2015 101
Рис. 2. Разрез А-А барабана сепаратора-молокоочистителя по рис.1: 3 - продолговатые отверстия; 8 - гайка; 14 - каналы держателя; Я - радиус расположения дуги, образующей центр отверстия; а1 - угол дуги отверстия ¡-той тарелки
равномерного заполнения межтарелочных пространств молоком по высоте пакета тарелок нижней секции и одинакового рас-
хода молока каждым межтарелочным пространством пакета тарелок нижней секции и оптимального режима разделения.
Литература
1. Краснов, И. Н. Технология и техника сепарирования молока в личных подсобных и фермерских хозяйствах / И. Н. Краснов, В. М. Филин, А. Ю. Краснова. - М.: ДеЛи принт, 2010. - 96 с.
2. Липатов, Н. Н. Молокоочистители / Н. Н. Липатов. - М.: Изд-во машиностроительной литературы., 1963. - 168 с.
3. Липатов, Н. Н. Сепарирование в молочной промышленности / Н. Н. Липатов. - М.: Пищевая промышленность, 1971. - 400 с.
4. Пат. 148105 РФ, МПК В04В 1/08, (2006.01). Сепаратор-молокоочиститель / А. В. Яшин, А. А. Романова, А. В. Саввин и др. - Заявл. 19.05.2014; опубл. 27.11.2014, Бюл. № 33. - 2 с.
5. Пат. 2539759 РФ, МПК Д0и 11/10, (2006.01). Сепаратор-сливкоотделитель / А. В. Яшин, С. И. Щербаков, А. В. Саввин и др. - Заявл. 26.02.2013; опубл. 27.01.2015, Бюл. № 3. - 7 с.
6. Романков, П. Г. Жидкостные сепараторы / П. Г. Романков, С. А. Плюшкин. - Л.: Машиностроение, 1976. - 336 с.
7. Стригин, В. Н. Разработка изготовителя масла периодического действия для фермерских хозяйств / В. Н. Стригин, В. С. Парфенов, А. В. Яшин, С. В. Стригин // Техника в сельском хозяйстве. - 2010. - № 1. - С. 8-10.
8. ФЗ от 12 июня 2008 г. № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию». - 98 с.
9. Чеботарев, Е. А. Сепарирование молока и молочного сырья / Е. А. Чеботарев. - Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2012. - 296 с.
10. Яшин, А. В. К вопросу о взаимосвязи разделяющей способности сепаратора и разделяе-мости молока / А. В. Яшин, А. В. Саввин, А. А. Романова // Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства: сборник статей Международной научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2014. - С. 227-232.
11. Яшин, А. В. К вопросу о совершенствовании способа загрузки межтарелочных пространств молочных сепараторов / А. В. Яшин, В. С. Парфенов, А. В. Савин [и др.] // Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства: сборник статей Международной научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2014. - С. 233-235.
12. Яшин, А. В. Оптимизация устройства агрегации микрометрических тел с встречнов-ращающимися лентами Мёбиуса / А. В. Яшин, В. С. Парфенов, В. Н. Стригин, И. Н. Сёмов. -Пенза: ПГУАС, 2014. - 164 с.
13. Яшин, А. В. Основы методики моделирования маслоизготовителей / А. В. Яшин, В. С. Парфенов, В. Н. Стригин // Нива Поволжья. - № 1(10). - 2009. - С. 93-96.
14. Яшин, А. В. Профилирование лопастей тарелкодержателя сепаратора-сливкоотделителя / А. В. Яшин, А. В. Саввин // Нива Поволжья. - № 3(32). - 2014. - С. 84-88
15. Яшин, А. В. Сепаратор-сливкоотделитель для мелкотоварных хозяйств / А. В. Яшин, А. В. Саввин // Нива Поволжья. - № 3(32). - 2014. - С. 88-92.
16. Yashin, A. V. The laboratory facility for the study of milk separator / A. V. Yashin, V. S. Parfenov, A. V. Sawwin, A. A. Romanova // Materialy X mezinarodni vëdecko - prakticka konference «Vëdecky pokrok na prelomu tysyachalety - 2014». Dil 22. Chemie a chemicka technologie. Zemëdëlstvf. Zvërolékarstvf. - Praha: Publishing House «Education and Science» s. r. o., 2014. - S. 19-21.
UDK 637.022
SEPARATOR-MILKCLEANER WITH TWO-SECTION DRUM
A. V. Yashin, candidate of technical sciences, assistant professor;
V. S. Parfenov, candidate of technical sciences, professor A. A. Romanova, post graduate student
FSBEE HE Penza SAA, Russia, e-mail: Jashin1982@mail. ru
The main operation of preprocessing of milk is its cleaning from mechanical impurity, the filters or separators-milkcleaners of various designs being used for this purpose. Application of this or that sort of the equipment is regulated by requirements of GOST and reasoned by conditions of receiving milk. The separators-milkcleaners promote better milk purification from various kinds of impurity. However, the serial let-out designs of separators-milkcleaners have common problem - penetration of part of impurity together with a stream to the purified milk and loss of valuable components, for example, of milk fat together with withdrawal of the emitted impurity. Thus, during the movement on gap between plates, there is a risk of penetration of different impurities together with fatty balls to an axle of the drum and to the purified milk, and also demolition of fatty balls together with impurities to the mud space of the drum that leads to the loss of milk fat. For the solution of this problem the group of authors offers the constructive scheme of the separator-milkcleaner with a two-section drum which enables to improve purification of milk due to reduction of withdrawal of easy fraction to the separator slime that in turn will help to reduce fat losses.
Keywords: milk, cleaning, separators-milkcleaner, two-section drum, skim milk, gap between plates.
References:
1. Krasnov, I. N. Technology and methods of milk separation in individual peasant farms / I. N. Krasnov, V. M. Filin, A. Yu. Krasnova. - M.: DeLi print, 2010. - 96 p.
2. Lipatov, N. N. Milkcleaners / N. N. Lipatov. - M.: Publishing house of Machine-building literature. -1963. - 168 p.
3. Lipatov, N. N. Separation in the dairy industry / N. N. Lipatov. - M.: Food industry, 1971. - 400 p.
4. Pat.148105 Russian Federation, MPK V04V 1/08, (2006.01). Separator-milkcleaner / A. V. Yashin, A. A. Romanova, A. V. Savin, et. al. - appl. 19.05.2014; publ. 27.11.2014, Bul.№ 33. - 2 p.
5. Pat.2539759 Russian Federation, MPK A01J 11/10, (2006.01). Cream-separator / A. V. Yashin, S. I. Scherbakov, A. V. Savin, et. al. - appl. 26.02.2013; publ. 27.01.2015, Bul. № 3. - 7 p.
6. Romankov, P. G. Liquid separators / P. G. Romankov, S. A. Plyushkin. - L.: Mashinostroyeniye. -1976. - 336 p.
7. Strigin, V. N. Designing the butter making machine of periodic action for farms / V. N. Strigin, V. S. Parfyonov, A. V. Yashin, S. V. Strigin // Tekhnika v selskhom khozyaistve - 2010. - № 1. - P. 8-10.
8. Federal Law of June 12, 2008 No. 88-FZ «Technical regulations on milk and dairy products». - 98 p.
9. Chebotaryov, Ye. A. Separation of milk and dairy raw materials / Ye. A. Chebotaryov. - Stavropol: Publishing house of SKFU, 2012. - 296 p.
10. Yashin, A. V. To the question about the interrelation between the dividing ability of a separator and a dividing ability of milk / A. V. Yashin, A. V. Savvin, A. A. Romanova // Resource-saving technologies and technical means for production of plant growing and animal husbandry products: collection of articles of the International scientific and practical conference. - Penza: EPD PSAA, 2014. - P. 227-232.
11. Yashin, A. V. To the question about improving the methods of loading the gaps between plates of spaces of dairy separators / A. V. Yashin, V. S. Parfyonov, A. V. Savvin et. al. // Resource-saving technologies and technical means for production of plant growing and animal husbandry products: collection of articles of the International scientific and practical conference. - Penza: EPD PSAA, 2014. - P. 233-235.
Нива Поволжья № 4 (37) ноябрь 2015 103
12. Yashin, A. V. Optimization of the device of aggregation of micrometric bodies with rotating Moe-bius bands / A. V. Yashin, V. S. Parfyonov, V. N. Strigin, I. N. Syomov. - Penza: PSUAB, 2014. - 164 p.
13. Yashin, A. V. The foundations of modeling methods of butter-making machines / A. V. Yashin, V. S. Parfyonov, V. N. Strigin // Niva Povolzhya. - № 1(10). - 2009. - P. 93-96.
14. Yashin, A. V. Profiling of blades of a plate-holder of cream-separator / A. V. Yashin, A. V. Savvin// Niva Povolzhya. - № 3(32). - 2014. - P. 84-88.
15. Yashin, A. V. Cream-separator for small-scale farms / A. V. Yashin, A. V. Savvin // Niva Povolzhya. - № 3(32). - 2014. - P. 88-92.
16. Yashin, A. V. The laboratory facility for the study of milk separator / A. V. Yashin, V. S. Parfenov, A. V. Sawwin, A. A. Romanova // Materialy X mezinarodnivedecko - praktickakonfer-ence «Vedeckypokroknaprelomutysyachalety - 2014». Dil 22.
17. Chemie a chemickatechnologie. Zemedelstvi. Zverolekarstvi. - Praha: P. 19-21.
УДК 637.022
ОБОСНОВАНИЕ МИНИМАЛЬНОГО РАЗМЕРА ЖИРОВОГО ШАРИКА, ВЫДЕЛЯЕМОГО ПРИ СЕПАРИРОВАНИИ МОЛОКА
А. В. Яшин, канд. техн. наук, доцент; А. А. Романова, аспирант
ФГБОУ ВО Пензенская ГСХА, e-mail: [email protected]
Одним из основных технологических параметров при работе молочных сепараторов является минимальный размер жирового шарика, который выделяется из плазмы молока. От его размера напрямую зависит производительность подобных устройств. На основании известных принципов механики жидкости и твердых тел, молекулярно-кинетической теории и математического анализа дано решение проблемы обоснования минимального радиуса жирового шарика, выделяемого при работе сепарационной секции тарелок. Определены числовые значения размеров жирового шарика в зависимости от температуры и угловой скорости барабана. Обоснован размер минимального размера жирового шарика, а также значения температуры молока при сепарировании и угловой скорости барабана.
Ключевые слова: молоко, сливки, жировой шарик, межтарелочное пространство, сепаратор.
Введение
Основной продукцией молочного скотоводства сельскохозяйственных предприятий является цельное молоко, которое служит сырьем для производства различных молочных продуктов. В составе большинства технологических линий производства молочной продукции применяются сепараторы [1-3, 5-9, 13-20]. Анализ конструкций современных сепараторов позволяет считать одним из главных их недостатков неравномерное заполнение межтарелочных пространств молоком, что является основной причиной снижения их производительности [11, 12]. Для создания новых конструкций сепараторов необходимо знать значение такого параметра, как размер жировых шариков, находящихся в молоке и способных выделиться при сепарировании.
Методология исследования
Методологической основой исследований является использование системного подхода объектно-ориентированного анализа и синтеза, направленного на повышение производительности сепаратора равномерным заполнением межтарелочных
пространств молоком [18]. Теоретические методы основывались на известных принципах механики жидкости и твердых тел, молекулярно-кинетической теории и математического анализа [4, 10].
Результаты исследований
Жировые шарики в межтарелочном пространстве сепараторационной секции тарелок барабана сепаратора участвуют в двух видах движений. Так, движение жирового шарика по подвижным тарелкам барабана с потоком молока является переносным, а движение жирового шарика в направлении к образующей тарелки является относительным.
Ввиду того, что диаметр жировых шариков колеблется в пределах от 0,5 до 10 мкм [1-3, 7, 9, 11, 16, 19], необходимо определиться с его размером, при котором он может быть выделен из молочной плазмы при сепарировании, так как возможно, в случае достаточно малых размеров, образование броуновского движения при определенных условиях, т. е. возникает сравнимый по величине с движущей силой перепад осмотического давления, и расчетная частица окажется в положении, сме-
