Молочный комбинат

       1 Литературный обзор 
 

       Молоко  содержит все питательные вещества, необходимые для поддержания жизни и развития молодого организма.

       Высокая питательная ценность молока обусловлена  не только содержанием в нем белковых веществ, жира, углеводов, минеральных солей и благоприятный их соотношением, но и специфическим составом указанных компонентов. Фактически нет другого пищевого продукта, который по питательной ценности равен молоку. В 1 литре молока содержится: 32г белка, что соответствует количеству его в 4-5 куриных яйцах, 32г молочного жира, или примерно 36г сливочного масла, 48г молочного сахара, что эквивалентно приблизительно 12 кусков пиленого сахара, а также минеральные соли и почти все известные витамины, необходимые организму человека любого возраста.

       Ежедневное потребление 0,5л молока цельного или кисломолочных напитков покрывает около 35% суточной потребности человека в животном белке, тем самым в значительной мере удовлетворяются нужды организма в незаменимых аминокислотах (лизин, триптофан и др.), которых, как правило, недостаёт в белках растительного происхождения.

       Молоко  является исключительно важным источником минеральных веществ, в особенности  кальция и фосфора.

       Именно  поэтому важное значение приобретает  вопрос качественной переработки, охлаждения и хранения молока для сохранения всех его питательных свойств.

       Поступившее на предприятие молоко должно храниться  до переработки в охлажденном состоянии. Цель охлаждения молока заключается в создании условий, значительно замедляющих развитие в нем микроорганизмов. В охлаждённом молоке значительно замедляется развитие микроорганизмов, в результате кислотность его длительное время не увеличивается. При хранении молока температуру 10^оС принято считать критической. В зависимости от первоначального обсеменения молоко при этой температуре может храниться без существенного изменения кислотности от 12 до 24 часов. При температуре выше 10^оС в нем могут размножаться стафилококки, кишечная палочка и другие микроорганизмы. В мировой практике считается, что температура охлаждения молока должна быть в пределах 2-3^оС. При таком глубоком охлаждении его можно хранить 2-3 суток. 
 
 
 
 
 
 
 

       Для охлаждения полученного молока применяют  специальные установки для приёмки, фильтрации, охлаждения и хранения молока, а также пластинчатые и трубчатые охладительные установки. Наиболее совершенным оборудованием для охлаждения молока являются пластинчатые охладительные установки. Они предназначены для быстрого и тонкослойного охлаждения молока в потоке до 2 – 4^оС. Процесс охлаждения происходит непрерывно в закрытых каналах, образуемых пластинами, что обеспечивает высокое качество охлажденного молока.

       Из  охладителя молоко поступает в ёмкости  для временного хранения (резервирования), которое осуществляется в целях  равномерного обеспечения предприятия сырьём в течение всех рабочих смен.

       Молоко  хранят в двухстенных вертикальных или горизонтальных емкостях вместимостью до 30 тыс. л. Емкости для хранения молока целесообразно устанавливать вне здания на специальных площадках, что значительно экономит производственные помещения /2, с.13/.

       В камерах хранения холодильника проектируют  обычно один температурный режим минус 20 ^оС, обеспечивающий высококачественное хранение замороженных творога и сливок.

       Для замораживания выпускаемого заводом  творога предусматривается камера замораживания с температурой минус 30 ^оС.  В зависимости от мощности завода проектируют одну или две камеры замораживания, в которые загружают продукт через накопительную камеру с температурой 0 ^оС.

       Особенности технологических процессов в  городских молочных заводах и компоновки производственных помещений не всегда позволяют запроектировать четкий контур холодильника. В него обычно не входят общая холодильная камера, связанная с цехом розлива, а также другие охлаждаемые помещения /3, с.20/.

       При проектировании молочный завод и холодильник блокируют в общем здании производственного корпуса, в котором размещают также машинное отделение центральной холодильной установки.

       Емкость холодильника принимают в размере 10–15-сменной мощности завода по переработке молока. Объёмно-планировочным решением производственного корпуса городского молочного завода предусматривается одноэтажная компоновка холодильника с центральным коридором. Сетка колонн 6х12 м, благодаря чему вес холодильные камеры не имеют внутренних колонн. Это повышает эффективность использования площади камер и создает удобства для механизации грузовых работ. Высота камер 4,8 – 6,0 м в чистоте.

       В проектах для холодильников предусматривают  сборные железобетонные унифицированные конструкции покрытия и поддерживающих его колонн. К холодильнику примыкают обычно машинное отделение и производственные помещения городского молочного завода, откуда поступает в камеры хранения готовая продукция. Из холодильных камер можно подавать на производство сырьё (творог и сливки). Вдоль холодильника располагают автоплатформу для выдачи через экспедицию продукции на автотранспорт или для приёмки сырья. Холодильники городских молочных заводов, как правило, не имеют железнодорожной платформы /3, с. 20/. 

       Исходя  из заданной производительности молокозавода 15т/сутки, можно сделать следующий вывод, что при проектировании данного холодильника целесообразно использование аммиачной холодильной установки. Учитывая, что данному предприятию необходимо большое количество холода, то целесообразным будет использование крупных винтовых агрегатов. Для поддержания необходимой температуры в камерах  применяются  аммиачные воздухоохладители и батареи.

       В роли холодильного агента применяется  аммиак. Аммиак R717 (NH₃). Бесцветный газ с резким запахом, температура кипения NH₃ при барометрическом давлении минус 33,3 ⁰С. Он обладает хорошими термодинамическими свойствами, большой объемной холодопроизводительностью.

       Аммиак  практически нерастворим в масле  и очень интенсивно поглощается водой. Утечки аммиака из холодной системы легко обнаруживаются по запаху или с помощью лакмусовой бумаги. С черными металлами (сталь, чугун) аммиак не вступает в реакцию, но в присутствии влаги разъедает цинк, медь и медные сплавы.

       Оказывает вредное действие на человека – раздражает слизистые оболочки глаз, желудка, дыхательных путей, вызывает ожоги кожного покрова и спазмы дыхательных органов. Обладая резким запахом, аммиак распознается органами осязания человека при концентрации 0,0005%. При содержании аммиака в воздухе свыше 0,5% возможно отравление человека. При концентрации в воздухе 16…27% R717 (аммиак) образует взрывчатую смесь.

       Аммиак  – дешевый хладагент с очень  хорошими термодинамическими характеристиками. Он применяется в средних и крупных холодильных машинах с поршневыми и винтовыми компрессорами. Холодильные машины, работающие на R717, функционируют при температуре кипения хладагента до минус 70 ⁰С. В малых холодильных машинах NH₃ не применяется из-за его токсичности и взрывоопасности /5, с. 689/. 

       Схема холодильной установки должна отвечать следующим требованиям:

• обеспечивать надежной поддержание заданного режима в охлаждаемых объектах и быть гибкой в эксплуатации;
• быть по возможности простой и не требующей больших затрат для её выполнения;
• быть наглядной и удобной для обслуживания, способствовать осуществлению быстрых и безошибочных переключений и иных действий обслуживающего персонала;
• обеспечивать безопасность обслуживающего персонала и долговечность установленного оборудования.

       Применение  средств автоматики в значительной степени облегчает выполнение всех этих требований /4, с. 174/.

       Проблема  создания рациональных схем непосредственного  охлаждения в значительной степени сосредоточена в правильном решении схемы узла подачи хладагента в испарительную систему. Здесь концентрируются и основные трудности, возникающие при работе установок непосредственного охлаждения, и основные недостатки этой системы.

       Схемы узла подачи хладагента должны обеспечить:

• надежную защиту от влажного хода компрессора (т.е. его работу сухим ходом) и полную безопасность установок от гидравлических ударов, так как наибольшее количество аварийных ситуаций на холодильных установках происходит в результате гидравлических ударов, возникающих главным образом при неправильной подаче хладагента в испарительную систему, при резких колебаниях тепловой нагрузки в охлаждаемых объектах, при вскипании хладагента в аппаратах из-за резкого понижения давления в них;
• правильную раздачу жидкого хладагента по охлаждающим приборам охлаждаемых объектов в соответствии с изменяющейся тепловой нагрузкой на них;
• возможность поддержания температуры в охлаждаемых объектах в заданных пределах;
• устранение влияния гидростатического столба жидкого хладагента;
• малую вместимость системы по хладагенту, так как большое количество хладагента, заключенного в испарительной системе, не только увеличивает первоначальные и эксплуатационные затраты, но и создает повышенную опасность эксплуатации такой установки;
• возможно большую интенсивность те5плоодачи от поверхности охлаждающих приборов к кипящему в них хладагенту, что может быть достигнуто достаточным заполнением охлаждающих приборов и выходом из них влажного пара;
• возможность удобного и быстрого удаления масла и загрязнений с внутренней поверхности охлаждающих приборов, а также инея (снеговой шубы) с их наружной поверхности.

       Схемы узла подачи хладагента в охлаждающие  приборы различают, прежде всего, по способу подачи, т.е. под действием  какой разности давлений подается хладагент в охлаждающие приборы.

       Можно указать три способа подачи /4, с. 189/:

• под действием разности давлений конденсации и кипения;
• под действием разности давлений, создаваемой столбом жидкости;
• под действием разности давлений, создаваемой насосом.

       Схемы питания испарителей жидким хладагентом  различают также по направлению движения жидкости в охлаждающем приборе: могут быть схемы с нижней подачей и с верхней подачей, при которой хладагент поступает в батарею сверху, а образовавшийся пар отводиться снизу.

       Насосная  схема имеет значительные преимущества перед первыми двумя способами. Применение насоса существенно усиливает циркуляцию жидкости, так как производительность насоса выбирается такой, чтобы кратность циркуляции была по крайней мере 3 – 6 в период расчетной нагрузки. Это увеличивает эффект саморегулирования подачи и практически освобождает от необходимости вмешиваться в раздачу жидкости по объектам, а также улучшает теплоотдачу в охлаждающих приборах. При такой циркуляции жидкости значительно уменьшается влияние переменного заполнения охлаждающих приборов и выброса жидкости при резком изменении тепловой нагрузки; что создаёт более безопасные условия работы системы /4, с. 196/.

       Безнасосные схемы относительно просты и достаточно надежны, особенно для малых и средних установок. На крупных установках с большим числом охлаждаемых объектов применение подобных схем требует большого количества автоматических регулирующих приборов, нуждающихся в обслуживании и ремонте. Поэтому для таких крупных установок в большинстве случаев оказываются более целесообразными насосные схемы /4, с. 206/.

       Насосно-циркуляционную систему охлаждения предусматривают  для холодильников, в которых  хранят творог, сметану и другие продукты, а также для производственных холодильных камер. Для всех потребителей холода применяют верхнюю подачу аммиака (с совмещенным сливом жидкости и отсосом паров) в охлаждающие приборы, монтируемые обычно высоко под потолком камер.

       Для технологических аппаратов производственных цехов (танки, пластинчатые охладители и др.) непосредственное охлаждение не проектируется, они обеспечиваются холодом посредством рассола и ледяной воды.

       Для распределения холодильного агента по потребителям холода предусматривают  централизованную или децентрализованную распределительную станцию (с жидкостными, всасывающими, оттаивательными и дренажными коллекторами).

       При централизованной станции значительно  возрастает объём монтажных работ по трубопроводам, длина которых получается очень большой, так как из аппаратного отделения необходимо прокладывать жидкостную и всасывающую трубы в каждую камеру и к каждому потребителю холода. При децентрализованных распределительных станциях для холодильника и технологических цехов, размещаемых на площадках или антресолях поблизости от потребителей холода, общую длину аммиачных трубопроводов разводки можно сократить в несколько раз.