Научная статья на тему 'ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И КОМПЬЮТЕРНОЕ СИМУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА'

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И КОМПЬЮТЕРНОЕ СИМУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
молоко / фильтр / устройства для первичной обработки / рабочий процесс / кон-струкция / термический анализ / milk / filter / primary treatment devices / workflow / design / thermal analysis

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — А.В. Яшин, Ю.В. Полывяный, П.Н. Хорев, О.С. Калинина

Одними из главных технологических операций среди всего комплекса операций первичной обра-ботки молока считают очистку и охлаждение. Согласно исследованиям ряда авторов, сохранение исход-ных свойств молока возможно только при числе микроорганизмов менее 200 тыс. в 1 см3, при числе микроорганизмов свыше 1 млн. в 1 см3 происходит необратимое ухудшение качества молока. Некаче-ственно проведенная очистка или несвоевременное проведение охлаждения молока приводят к интен-сивному размножению молочнокислых бактерий. В 1 см3 свежевыдоенного качественного молока коли-чество бактерий составляет 186 тыс. шт., а через пять часов хранения при температуре 20 °С их количе-ство возрастает до 2 млн. шт. Проведены теоретические расчеты по определению минимальных геомет-рических параметров змеевика проектируемого охладителя, на основании которых можно спроектиро-вать его конструкцию. С целью подтверждения теоретических результатов проведено компьютерное мо-делирование рабочего процесса устройства для первичной обработки молока, включающее анализ дви-жения молока и хладоносителя в приложении «SOLID WORKS Flou Simulation» и термический анализ устройства для первичной обработки молока в приложении «Термический анализ «SOLIDWORKS Sim-ulation»».

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

THEORETICAL JUSTIFICATION AND COMPUTER SIMULATION OF THE DEVICE FOR PRIMARY MILK PROCESSING

Cleaning and cooling are considered one of the main technological operations in the whole complex of primary milk processing operations. According to research by a number of authors, preservation of the original properties of milk is only possible when the number of micro-organisms is less than 200,000 per 1 cm3, with more than 1 million micro-organisms per 1 cm3 irreversible deterioration of milk quality occurs. Poor quality cleaning or untimely cooling of the milk leads to intensive multiplication of lactic acid bacteria. In 1 cm3 of freshly milked quality milk the number of bacteria is 186,000, and after five hours of storage at 20 °C their number increases to 2 million. Theoretical calculations to determine the minimum geometric parameters of the coil pipe of the proposed cooler were carried out, on the basis of which it is possible to design its construction. In order to confirm the theoretical results, a computer simulation of the working process of the primary milk processing device, including the analysis of milk and coolant movement in the application "SOLID WORKS Flou Simulation" and thermal analysis of the primary milk processing device in the application "SOLIDWORKS Simulation Thermal Analysis", were conducted.

Текст научной работы на тему «ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И КОМПЬЮТЕРНОЕ СИМУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА»

УДК 621.43.038

DOI 10.36461^.2022.63.3.014

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И КОМПЬЮТЕРНОЕ СИМУЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА

А.В. Яшин, канд. техн. наук, доцент; Ю.В. Полывяный, канд. техн. наук, доцент; П.Н. Хорев, канд. техн. наук, доцент; О.С. Калинина, преподаватель

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия, е-maiL: yashin.a.v@pgau.ru

Одними из главных технологических операций среди всего комплекса операций первичной обработки молока считают очистку и охлаждение. Согласно исследованиям ряда авторов, сохранение исходных свойств молока возможно только при числе микроорганизмов менее 200 тыс. в 1 см3, при числе микроорганизмов свыше 1 млн. в 1 см3 происходит необратимое ухудшение качества молока. Некачественно проведенная очистка или несвоевременное проведение охлаждения молока приводят к интенсивному размножению молочнокислых бактерий. В 1 см3 свежевыдоенного качественного молока количество бактерий составляет 186 тыс. шт., а через пять часов хранения при температуре 20 °С их количество возрастает до 2 млн. шт. Проведены теоретические расчеты по определению минимальных геометрических параметров змеевика проектируемого охладителя, на основании которых можно спроектировать его конструкцию. С целью подтверждения теоретических результатов проведено компьютерное моделирование рабочего процесса устройства для первичной обработки молока, включающее анализ движения молока и хладоносителя в приложении «SOLID WORKS FLou Simulation» и термический анализ устройства для первичной обработки молока в приложении «Термический анализ «SOLIDWORKS Simulation»».

Ключевые слова: молоко, фильтр, устройства для первичной обработки, рабочий процесс, конструкция, термический анализ.

Для цитирования: Яшин А.В., Полывяный Ю.В., Хорев П.Н., Калинина О.С. Теоретическое обоснование параметров и компьютерное симулирование работы устройства для первичной обработки молока. Нива Поволжья, 2022, 3 (63), с. 3004. DOI 10.36461^.2022.63.3.014

Введение

Одним из важнейших элементов создания фермерской молочной поточной технологической линии является правильный подбор оборудования. Для этого необходимо знать или наметить следующие исходные данные: размер молочной фермы, способ содержания скота на ней и продуктивность животных, окончательный вид получаемых на ферме молочных продуктов и способ их поставки (на предприятия молочной промышленности или непосредственно в торговую сеть для реализации населению) [1-3, 15-20].

На основании этих данных можно проводить соответствующие расчёты, разрабатывать технологические схемы и подбирать необходимое оборудование [4-13].

В зависимости от назначения полученного молока подбирается перечень необходимых технологических операций по первичной обработке и переработке молока. Молоко, полученное в хозяйстве от здоровой коровы, подвергается

первичной обработке, очистке и охлаждению, после чего транспортируется на молокоперера-батывающие предприятия. Молоко, предназначенное для технологической переработки на пищевые цели на предприятиях молочной отрасли, должно соответствовать требованиям ГОСТ 31449-2013 «Молоко коровье сырое. Технические условия» [2].

На молокоперерабатывающих предприятиях существует определенный порядок приемки и оценки качества молока. Приемку осуществляют в соответствии с требованиями действующего стандарта на молоко натуральное коровье. Молоко должно быть получено от здоровых сельскохозяйственных животных на территории, благополучной в отношении инфекционных и других общих для человека и животных заболеваний. Не допускается использовать в пищу молоко, полученное в течение первых семи дней после дня отела животных и в течение пяти дней до дня их запуска и/или от больных животных и

находящихся на карантине.Особое значение в первичной обработки молока необходимо уделять процессам фильтрации и охлаждения молока. Применение этих операций способствует улучшению качественных характеристик молока, тем самым делая его высшим сортом.

Следовательно, разработка устройства для первичной обработки молока в настоящее время является актуальной.

Методы и материалы

Основной задачей является разработка конструкции магистрального устройства для первичной обработки молока, лишенного в ходе анализа конструкций недостатков, который позволяет одновременно с фильтрацией молока охлаждать его, что повышает время хранения молока и, соответственно, качество продукции.

Цель разработки и применения устройства для первичной обработки молока предложенной конструкции - повышение качества фильтрации и расширение функциональных возможностей оборудования линии первичной обработки молока.

При создании комплекса оборудования принята схема двухступенчатого комбинированного охлаждения молока в потоке (рисунок 1). По этой

схеме охлаждение молока проводится в 2 этапа. На первом продукт охлаждается проточной водой до 15...19 °С за 15...30 с. На втором этапе в качестве хладоносителя выступит ледяная вода температурой 0,5 ± 0,5 °С. Общее время охлаждения продукта до 4 °С составит не более 120 с. Бактерицидные свойства молока сохраняются полностью, что позволяет хранить продукт на ферме до 36 ч до его транспортировки для дальнейшей переработки. Во время работы комплекс обеспечивает нагрев воды для санитарно-быто-вых целей, а также автоматическую промывку молочной емкости после выгрузки молока. Установленная мощность составляет 12,5 кВт, из которых 6 кВт приходится на устройство догрева моющей жидкости.

Область применения данного комплекса -молочно-товарные фермы, производящие до 5 тыс. кг в сутки с доением в молокопровод. Установка может комплектоваться танком горизонтального или вертикального исполнения емкостью от 5 до 10 м3. В случае необходимости комплексом обеспечивается охлаждение и большего количества молока, для чего необходимо увеличить объем намораживаемого льда и установить большие циркуляционные насосы.

Рис. 1. Схема комплекса оборудования для очистки, охлаждения и хранения молока на МТФ с применением предлагаемого фильтра-охладителя: 1 - устройство для первичной обработки молока первой ступени; 2 - устройство для первичной обработки молока второй ступени; 3 - молокопровод; 4 - танк-охладитель; 5 - генератор ледяной воды; 6 - компрессорно-конденсаторный агрегат; 7 - емкость аккумуляционная; 8 - насос; 9 - электрооборудование танка-охладителя; 10 - система промывки танка-охладителя

Основные преимущества принятой системы охлаждения молока:

- исключение термошока и смешивание теплого молока с охлажденным, характерное для всех емкостных охладителей;

- отсутствие необходимости в системе охлаждения емкости, что ведет к ее значительному удешевлению;

- возможность работать на 2 и более изотермические емкости, запитываясь холодом от одного генератора ледяной воды;

- снижение требуемой мощности компрессора в 3...6 раз (его установленная мощность до 4 кВт), комплектация комплекса системой рекуперации тепла, позволяющей отказаться от дополнительного подогрева воды для санитарной обработки и хозяйственно-бытовых нужд;

- в случае аварийного отказа холодильной системы для сохранения удовлетворительного качества молока в течение 6.12 ч достаточно охладителей первой ступени, работающих на проточной холодной воде;

- сокращение расходов на электроэнергию, по сравнению с традиционными емкостными охладителями;

- изотермическая емкость для хранения молока может располагаться на улице, что снижает требования к объему помещения и его вентиляции;

- возможность модернизации имеющегося молокоохладительного оборудования простым доукомплектованием по одно- или двухступенчатой схеме.

Результаты и их обсуждение

В основе расчета рекуперативного теплообменника лежат 3 основных уравнения:

^^ ^Ср' ('I '' 'I '' ) ; (1)

<} = СГ-СХ- (Тх" — Тх') — АНХ; (2)

(3)

< — К-А-ЛТ,

где Q - количество подведенной или отведенной теплоты; Ср - теплоемкость теплоносителя; ТГ,ТГ ,ТХ,ТХ - температуры горячего и холодного теплоносителя на входе и выходе соответственно; йНг,йНХ - изменение энтальпии горячего и холодного теплоносителя; йТ- средний температурный напор.

Подведенная или отведенная в рекуперативном теплообменнике теплота равна изменению энтальпии теплоносителя (выражения 1 и 2).

Коэффициент теплоотдачи от стенки теплообменника к окружающему воздуху значительно ниже коэффициентов теплоотдачи между теплоносителями, поэтому данными потерями пренебрегаем ввиду их незначительности. При передаче теплоты через цилиндрическую стенку с граничными условиями 3 рода выражение 3 приобретает следующий вид:

< — 2п-1-к1-йТ,

(4)

где I - длина теплообменника; К1 - коэффициент теплоотдачи на единицу длины стенки; йТ- средний температурный напор.

1

К =

1 1 , Ян 1

-+— I -

(5)

а1яВН Л Явн атЯн

где а1- коэффициент теплоотдачи от охлаждающей жидкости к стенке теплообменника; Яви - внутренний радиус трубы, Rвн = 13 мм; Ян - наружный радиус трубы, Rн = 15 мм. А- коэффициент теплопроводности стенки, А — 390 — ;

м-к

а2 - коэффициент теплоотдачи от наружной стенки теплообменника к холодному теплоносителю ах — аэ и 3000.. .4000

Вт

12

м2-оС

Произведение Ср X Пх > ЩХи X вг —

Щ - полная теплоемкость массового расхода называется тепловым эквивалентом.

Расчет среднего температурного напора зависит от соотношения тепловых эквивалентов горячего и холодного теплоносителя (хладагента и молока).

Щг > ЩХ.

В данном случае:

Л Т —

АТ"-АТ'

лт'

(6)

Определяем количество теплоты, передаваемое теплообменником:

< Срх Х СХ(ТХ ТХ )

(7)

Ср — 3850(для молока) [27];

^ кг-0С

6х = 500 кг/ч [27];

<' — (3850 • 500)(34 — 19)

— 2880000— — 8020—;

час сек

где р - количество отведенной теплоты. Тогда температура горячего теплоносителя на выходе составит:

Т с с ;

срг• сг

Срг — 4187; вг — 1500—; Т' — 340С;

кг-оС ч

-рг

Т" — 34--80^ — 32оС;

' 4187-1,5

ЛТ" — Т" — ТХ' — 19-5 — 140С; Л Т' — Тг' — ТХ" — 34- 32 — 20С;

-4—2

Л Т — -——г — 270С;

1п—

2

К • —

3000 0,013 390 0,021 3000 0,015

—- —32—;

м-к

Длина теплообменника определяется из выражения

О

2П-Ы-ЛТ

, м;

(8)

1

I =

8020

2 -3,14-32 -27

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

= 1,84м

Определим минимальное число витков трубки теплообменника, необходимое для соблюдения условия теплового баланса

Wmin = l/n-D,

(9)

где Ыт\п - минимальное число витков трубки теплообменника; й - диаметр витка трубки, й = 75 мм. Ытт = 1,84/3,14-0,075 = 7,8.

Принимаем минимальное число витков равным 8. Однако, по конструктивным особенностям разрабатываемого устройства для первичной обработки молока, витки змеевика также служат каркасом для фильтрующего элемента, ввиду чего на требуемой длине фильтра 8 витков змеевика не обеспечат требуемой жесткости фильтрующего элемента, что повлечет за собой значительные деформации фильтрующей сетки. Решением данной проблемы является более плотная навивка змеевика, ввиду чего на требуемой длине получится 12 витков спирали змеевика.

В результате данных расчетов были определены минимальные геометрические параметры

змеевика проектируемого охладителя, на основании которых можно спроектировать его конструкцию.

С целью подтверждения теоретических результатов нами проведено компьютерное моделирование рабочего процесса устройства для первичной обработки молока, включающее анализ движения молока и хладоносителя в приложении «SOLID WORKS FLou Simulation» и термический анализ устройства для первичной обработки молока в приложении «Термический анализ «SOLIDWORKS Simulation»» [4-6, 13, 14].

Исходными данными для анализа являются температура молока на входе в фильтр-охладитель, Ti = 36 оС, температура хладоносителя Т2 = 2оС, теплоемкость молока и хладоносителя Ср=3850 Дж/(кг оС), скорость молока на входе в фильтр Vi = 0,1 м/с, скорость движения хладоносителя V2 = 0,3 м/с. Согласно результатов теоретических расчетов производительность фильтра на данных режимах составляет 500 л/ч.

Визуализация симуляции процесса протекания жидкостей через устройство для первичной обработки молока представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Общий вид траекторий потоков молока и охлаждающей воды в фильтре и змеевике

Результаты говорят о том, что в фильтре и змеевике отсутствуют завихрения потоков молока, что положительно скажется на его работоспособности.

Визуализация симуляции процесса протекания жидкостей через устройство для первичной обработки молока при чистом фильтрующем элементе, и, как следствие, закрытом перепускном клапане, представлены на рисунке 3.

Анализ результатов, представленных на рисунке 3, свидетельствует о том, что процесс очистки молока происходит с невысокой скоростью движения молока через фильтрующий элемент (с замедлением скорости с 0,1 до 0,05 м/с), что положительно скажется на качестве очистки молока ввиду низкой нагрузки на загрязнения, отложившиеся на фильтре в процессе его работы и исключение их продавливания через фильтр в

очищенное молоко. Визуализация симуляции процесса протекания жидкостей через устройство для первичной обработки молока при забитом загрязнениями фильтрующем элементе, и,

как следствие, приоткрытом перепускном клапане и перетоком молока во вторую камеру очистки через перепускной патрубок, представлены на рисунке 4.

Рис. 3. Визуализация скоростей потоков молока и охлаждающей воды в фильтре и змеевике при чистом фильтрующем элементе: а - визуальное отображение векторов потоков жидкостей; б - отображение значения скоростей потоков в виде цветовой палитры

Рис. 4. Визуализация скоростей потоков молока и охлаждающей воды в фильтре и змеевике при забитом загрязнениями фильтрующем элементе: а - визуальное отображение векторов потоков жидкостей; б - отображение значения скоростей потоков в виде цветовой палитры

Анализ результатов, представленных на рисунке 4, свидетельствует о том, что процесс очистки молока, как и предполагалось, не прекратится при забивании фильтрующего элемента загрязнениями, а продолжится во второй камере, куда молоко будет попадать через приоткрытый

перепускной клапан и перепускной патрубок. Процесс очистки молока будет происходить уже менее эффективно с большими скоростями протекания молока через приоткрытый клапан, перепускной патрубок и чистый участок фильтрующего элемента во второй камере.

Результаты термического анализа процесса охлаждения молока в фильтре-охладителе представлены в графическом виде на рисунке 5.

Анализ результатов термического анализа говорит о том, что охлаждение молока прои-

зойдет с температуры 36 оС до температуры 18.14 оС при температуре хладоносителя +2.0 оС, что соответствует первой ступени охлаждения молока по предлагаемой схеме первичной обработки.

Рис. 5. Карта результатов термического анализа охлаждения молока: а - выполненного с учетом теплопроводности корпуса с разбиением модели на сетку конечных элементов; б - отображение значения температуры потоков молока и охлаждающей воды в виде цветовой палитры

Для подтверждения результатов расчетов и моделирования рабочего процесса очистки и охлаждения молока нами был изготовлен опытный образец предлагаемого устройства для первичной обработки молока. Опытный образец изготовлен в масштабе 1:2,5 относительно разработанного и исследуемого устройства для первичной обработки молока. Опытный образец устройства для первичной обработки молока представлен на рисунке 6.

Рис. 6. Опытный образец устройство для первичной обработки молока

Первичное исследование работы опытного образца устройства для первичной обработки молока производились в лабораторных условиях кафедры «Механизация технологических процессов в АПК» Пензенского ГАУ. Результатом первичного исследования работы устройства для первичной обработки молока является подтверждение работоспособности конструкции. В ходе исследований исходное молоко температурой Т1 = 36 оС охлаждалось проточной водой температурой Т2 = 6 оС до температуры Тз = 19 оС. Температура охлаждающей воды на выходе из змеевика составляла 16 оС.

Заключение

Предложенная конструкция устройства для первичной обработки молока направлена на повышение качества фильтрации молока за счет его многократной очистки и контроля степени загрязнения фильтрата. Совмещение двух технологических операций - фильтрации и охлаждения молока одном устройстве упрощает технологическую линию первичной обработки молока и

позволяет охлаждать его до 6.4 оС сразу после выдаивания.

На основании компьютерного моделирования рабочего процесса устройства для первичной обработки молока и теоретического обоснования его параметров разработан комплект чертежей для его изготовления. Разработанное устройство для первичной обработки молока обладает

следующими характеристиками: производительность р = 500 л/ч, температура молока на выходе из фильтра первой ступени Т3 = 18.16 оС, температура охлаждающей воды фильтра первой ступени Т2 = 4.6 оС; температура молока на выходе из фильтра второй ступени Т7 = 6.4 оС, температура охлаждающей воды фильтра второй ступени близкая к Т6 = 0 оС.

Литература

1. Андреева Е.В. Машинное доение и качество молока [Влияние технического и санитарно-гигиенического состояния доильного оборудования на качество молока]. Инженерно-техническое обеспечение АПК. Реферативный журнал, 2006, № 4, с. 1196.

2. ГОСТ 31449-2013 Молоко коровье сырое. Технические условия [Электронный ресурс]. https://jnternet-Law.ru/gosts/gost/56442/ (дата обращения 19.11.2022).

3. Авторское свидетельство № 1812937 СССР, МПК A01J11/06. Вакуумный молочный фильтр-охладитель. Киренков Л.И. Опубл. 30.04.1993.

4. Овтов В.А., Яшин А.В., Гудин В.М. [и др.]. Напряженно-деформированный анализ вала шнеко-вого ориентирующего устройства. Сурский вестник, 2020, № 4 (12), с. 66-69.

5. Овтов В.А., Яшин А.В. Исследование разрушения вала с применением компьютерного моделирования. Ремонт. Восстановление. Модернизация, 2021, № 4, с. 25-27.

6. Овтов В.А., Яшин А.В., Халеев Д.Ю. Напряженно-деформированный анализ деталей и узлов посевной секции зерновой сеялки. Аграрный научный журнал, 2021, № 5, с. 96-98.

7. Козлов А.Н., Шатруков В.И., Плескачев П.А. Влияние технического состояния доильных установок на качество сырого молока. АПК России, 2020, Т. 27, № 2, с. 322-326.

8. Гудзь В.П., Белявский В.Н. Соматические клетки и их влияние на качество и технологические свойства молока (обзор). Экология и животный мир, 2019, № 1, с. 49-53.

9. Хиценко А.В. Первичная обработка молока в хозяйствах. Молодежь и наука, 2019, № 3, с. 94.

10. Ужик В.Ф., Кузьмина О.С., Китаева О.В., Кабашко Я.В. Результаты экспериментальных исследований датчика потока молока почетвертного доильного аппарата. Техника и оборудование для села, 2022, № 2 (296), с. 22-27.

11. Шутов А.А., Туваев В.Н. Первичная обработка молока-сырья с использованием установки тер-мизации. Сельскохозяйственные машины и технологии, 2012, № 1, с. 45-47.

12. Фиалкова Е.А., Кузьмин А.В., Куленко В.Г. [и др.]. Совершенствование конструкции вихревой гомогенизирующей головки путем компьютерного моделирования гидродинамических процессов в SoLidWorks FLow Simulation. Молочнохозяйственный вестник, 2020, № 1 (37), с. 128-138.

13. Chervetsov V.V., KuLenko V.G., Rattur E.V. Study of the impact of the preparation of cream for churning usingvacuum atomization on the structure of butter. Foods and Raw Materials, 2015, VoL. 3, № 2, p. 23-28.

14. Трухачев В.И., Самойлов В.А., Нестеренко П.Г. [и др.]. Аппаратурно-процессовое оснащение производства молочных продуктов. Ставрополь: Издательство «АГРУС», 2005, 456 с.

15. Chebotarev E., Sugarov K., Bratsikhin A. MiLk and its properties as an object of separation. Journal of Hygienic Engineering and Design, 2018, VoL. 25, p. 101-106.

16. Krykavskyi Ye. V., Stets O. M. Modern internet technologies in market promotion of dairy products and miLk. Marketing and Management of Innovations, 2016, № 2, p. 39-48.

17. Smyth E. A, CLegg R. A., HoLt C. Biological perspective on the structure and function of caseins and casein miceLLes. InternationaL JournaL of Dairy TechnoLogy, 2004, VoL. 57, № 2-3, p. 121-126.

18. Semak I. V., Budzevich A., MaLiushkova E. [et aL.] DeveLopment of dairy herd of transgenic goats as biofactory for Large-scaLe production of bioLogicaLLy active recombinant human Lactoferrin. Transgenic Research, 2019, VoL. 28, № 5-6, p. 465-478.

19. Wuytack F., Raeymaekers L., Missiaen L. PMR1/SPCA Ca2+ pumps and the roLe of the GoLgi apparatus as a Ca2+ store. PfLügers Archiv: European JournaL of PhysioLogy, 2003, VoL. 446, № 2, p. 148-153.

20. Brines J., BiLLeaud C. Breast-feeding from an evoLutionary perspective. HeaLthcare, 2021, VoL. 9, № 11.

UDC 621.43.038

DOI 10.36461/N P.2022.63.3.014

THEORETICAL JUSTIFICATION AND COMPUTER SIMULATION OF THE DEVICE FOR PRIMARY MILK PROCESSING

A.V. Yashin, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Y.V. Polyvyanyj, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; P.N. Khorev, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; O.S. Kalinina, lecturer

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Penza State Agrarian University", Penza, Russia, e-mail: yashin.a.v@pgau.ru

Cleaning and cooling are considered one of the main technological operations in the whole complex of primary milk processing operations. According to research by a number of authors, preservation of the original properties of milk is only possible when the number of micro-organisms is less than 200,000 per 1 cm3, with more than 1 million micro-organisms per 1 cm3 irreversible deterioration of milk quality occurs. Poor quality cleaning or untimely cooling of the milk leads to intensive multiplication of lactic acid bacteria. In 1 cm3 of freshly milked quality milk the number of bacteria is 186,000, and after five hours of storage at 20 °C their number increases to 2 million. Theoretical calculations to determine the minimum geometric parameters of the coil pipe of the proposed cooler were carried out, on the basis of which it is possible to design its construction. In order to confirm the theoretical results, a computer simulation of the working process of the primary milk processing device, including the analysis of milk and coolant movement in the application "SOLID WORKS Flou Simulation" and thermal analysis of the primary milk processing device in the application "SOLIDWORKS Simulation Thermal Analysis", were conducted.

Keywords: milk, filter, primary treatment devices, workflow, design, thermal analysis.

References.

1. Andreeva E.V. Machine milking and milk quality [Influence of technical and sanitary condition of milking equipment on milk quality]. Inzhenerno-Tekhnicheskoe Obespechenie APK. Abstract-journal, 2006, № 4, p. 1196.

2. GOST 31449-2013 Raw cow's milk. Technical specifications [Electronic resource]. https://internet-law.ru/gosts/gost/56442/ (circulation date 19.11.2022).

3. USSR inventor's certificate # 1812937, MPK A01J11/06. Vacuum milk filter-cooler. Kirenkov L.I. Published 30.04.1993.

4. Ovtov V.A., Yashin A.V., Gudin V.M. [etc]. Stress-strain analysis of screw oriented shaft. Surskiy Vest-nik, 2020, №4 (12), p. 66-69.

5. Ovtov V.A., Yashin A.V. Shaft fracture research using computer modelling. Remont. Vosstanovlenie. Modernizatsiya, 2021, № 4, p. 25-27.

6. Ovtov V. A., Yashin A. V., Khaleev D. Yu. Stress-deformed analysis of details and units of the sowing section of a grain drill. Agrarian Scientific Journal, 2021, № 5, p. 96-98.

7. Kozlov A.N., Shatrukov V.I., Pleskachev P.A. Influence of technical state of milking units on raw milk quality. AIC of Russia, 2020, V. 27, № 2, p. 322-326.

8. Gudz V.P., Belyavsky V.N. Somatic cells and their influence on the quality and technological properties of milk (review). Ecology and Wildlife, 2019, № 1, p. 49-53.Wodolazskaja N.W., Wodolazskaja E.G., Iskrizkiy V.M. Dynamika procesu modutowego montazu poiqczen srubowych. Technologia i automatyzacja montazu, 2002, № 1 (35), p. 30-32.

9. Khitsenko A.V. Primary processing of milk in farms. Youth and Science, 2019, № 3, p. 94.

10. Uzhik V.F., Kuzmina O.S., Kitaeva O.V., Kabashko Y.V. Results of experimental studies of milk flow sensor of a quaternary milking machine. The Machinery and Equipment for Rural Area, 2022, № 2 (296), p. 22-27.

11. Shutov A.A., Tuvaev V.N. Primary processing of raw milk using thermization unit. Agricultural Machinery and Technologies, 2012, № 1, p. 45-47.

12. Fialkova E.A., Kuzmin A.V., Kulenko V.G. [et al]. Improving the design of vortex homogenizing head by computer simulation of hydrodynamic processes in SolidWorks Flow Simulation. Molochnokhozyayst-ven-nyy Vestnik, 2020, № 1 (37), p. 128-138.

13. Chervetsov V.V., Kulenko V.G., Rattur E.V. Study of the impact of the preparation of cream for churning usingvacuum atomization on the structure of butter. Foods and Raw Materials, 2015, Vol. 3, № 2, p. 23-28.

14. Trukhachev V.l., SamoiLov V.A., Nesterenko P.G. [et al.]. Hardware and process equipment of dairy products production. Stavropol: Publishing house "AGRUS", 2005, 456 p.

15. Chebotarev E., Sugarov K., Bratsikhin A. MiLk and its properties as an object of separation. JournaL of Hygienic Engineering and Design, 2018, VoL. 25, p. 101-106.

16. Krykavskyi Ye. V., Stets O. M. Modern internet technologies in market promotion of dairy products and miLk. Marketing and Management of Innovations, 2016, № 2, p. 39-48.

17. Smyth E. A, CLegg R. A., HoLt C. BioLogicaL perspective on the structure and function of caseins and casein miceLLes. International Journal of Dairy Technology, 2004, Vol. 57, № 2-3, p. 121-126.

18. Semak I. V., Budzevich A., MaLiushkova E. [et aL.] DeveLopment of dairy herd of transgenic goats as biofactory for Large-scaLe production of bioLogicaLLy active recombinant human Lactoferrin. Transgenic Research, 2019, Vol. 28, № 5-6, p. 465-478.

19. Wuytack F., Raeymaekers L., Missiaen L. PMR1/SPCA Ca2+ pumps and the roLe of the GoLgi apparatus as a Ca2+ store. Pflügers Archiv: European Journal of Physiology, 2003, Vol. 446, № 2, p. 148-153.

20. Brines J., BiLLeaud C. Breast-feeding from an evoLutionary perspective. HeaLthcare, 2021, VoL. 9, № 11.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.