автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии и средств первичной обработки молока на доильно-молочной линии при привязном содержании коров в условиях Азербайджанской Республики



МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

азербайджанской республики

АЗЕРБАЙДЖАНСКАЯ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ им. С.АГАМАЛИОГЛЫ

На правах рукописи

•ЮСИБСЗ ФАХРАДДИН М7РАД ОШ

У/£К 637.116:637.1.023

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА НА Д0ИЛЫЮ-МОЛОЧНОЙ ЛИНИИ ПРИ ПРИВЯЗНОМ СОДЕРЖАНИИ КОРОВ В УСЛОВИЯХ АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Специальность 05.20.01 - мзханязэция сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степкш. кандидата технических наук

Гянджа - 19Э1

Работа выполнена в АяарйаЛпданском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (АзНИШЗ

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

Защита диссертации состоится 199А» г.

в Ю ч. на заседании специализированного совета К 120.43.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Азербайджанской ордена "Знак Почета" сельскохозяйственной академии ем. С.Агамаьиоглы по адресу: 374700, Азербайджанская Республика, г. Гяндаа, ул. Азизбекова, 262.

С диссертацией исвшо ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан " Ю " ое139/.г.

- кандидат технических наук, профессор ШИШКОВ H.H.

- доктор технических наук, профессор КРАСНОВ И.Н.

- кандидат технических наук, доцент АСАДОВ Т.М.

- Всероссийский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательски} и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства (ВНШШЭСХ)

7ченый секретарь специализированного совета, --/v, лО кавд.тохн.заук, доцент /''1с ü?J£''f>->

Р.И.РУСТЖОВ

•;; аннотация

Работа посвящена разработке и обоснованию технологических и конструктивных параметров установки для пастеризацг'г молока в потоке воздействием СВЧ энергии во время доения коров на доильных установках с переносными ведрами.

В работе теоретически и экспериментально обоснованы реяимы мгновенной пастеризации молока в потоке, конструктивные параметры пастеризационного сосуда, энергетические показатели процесса. Изучены условия обеспечения вакуумного реяима в доильной линии при работе с передвижной вакуумированной емкостью, расход воздуха и загрузка доярок.

На основе результатов исследования разработана и осуществлена хозяйственная проверка работы экспериментальной передвижной СЗЧ пастеризационной установки. Определены технико-экономлческио показатели разрабатываемой установки. Годовой эффект использования установки доя коровника на 100 голов составляет 1842 рубля. Эффект образуется за счет снижения затрат труда, электрической энергии и

I

высвобождения одного работника.

На защиту выносятся:

- технология получения гарантированного чистого молока путем пастеризации его в потоке СВЧ энергией во время доения коров на доильных установках с переносными доильными ведрами и последующим охладдениеы в танках-охладителях;

- передвижная СВЧ пастеризационная установка с молокосборником, подключенная к вакуумной линии доильной установки и обеспечивающая мгновенную пастеризацию молока во время перекачки его из доильных ведер в молокосборяик.

онцая характеристика работы

Актуальность теш заключается в ее тесной связи с задачами интенсификации животноводства республики и увеличением производства молока. Одновременно с дальнейшим увеличением производства молока перед колхозами и совхозами стоят задачи по улучшению качества и сохранности продукции, борьбе с потерями ценного продукта. С целью сохранения качества молока до доставки его в перерабатывающие предприятия в качестве первичной обработки на фермах наибольшее применение нашло охлаждение. Охлаадение молока способствует увеличению продолжительности его бактерицидной фазы. Однако, это не исключает содержание в молоке опасных для людей и животных микроорганизмов. Практика молочного животноводства показывает, что молоко еще до поступления в охладитель загрязняется мокрофлорой. Источником их попадания мажет быть больной скот, а иногда и обслуживающий персонал. Для получения на фермах гарантированного чистого молока необходима его тепловая обработка. Однако применение существующих пастеризаторов чревато большими энергетическими, трудовыми затратами и ухудшением качества молока. Это является главной причиной, задерживающей внедрение пастеризации молока на фермской практике.

Учитывая шшеуказанное, данная работа, предусматривающая обос-кование технологии и технических средств первичной обработки молока, гарантирующие его чистоту и качество с-наименьшими энергозатратами, является актуальной и имеет большое народнохозяйственное значение.

Целью исследования является обоснование и разработка основных технических и технологических параметров установки, обеспечиванцих получение гарантированного чистого молока в условиях фермы с привязным содержанием коров.

Объектами исследования являются технологическая линия доения в первичной обработки молока, вакуумная линия линейной доильной установки, СЗЧ аппарат, ыолокосборник, пастеризованное молоко.

Методика исследований. Теоретические исследования проведенн с применением методов математической физики и прикладной математики. Экспериментальные исследования выполнены на специально изготовленной установке пастеризации молока с использованием физико-химических методов анализа молока. Результаты экспериментов обработаны методами математической статистики.

Научная новизна. Теоретически обоснованы вакуумный режим линейной доильной установки с вакуумированной передвижной емкостью и СВЧ пастеризационным аппаратом и ритм подключения к нему заполненных доильных ведер. Получены расчетные формулы для вычисления конструктивных параметров пастеризационного сосуда, определения скорости потока молока в СВЧ камере и выбора режима пастеризации.

На основании исследований разработана технологическая схема пастеризации молока во время доенш коров на линейных доильных установках со сбором молока в передвижной вакуумированной емкости. Разработана конструкция пастеризационного аппарата.

Практическая ценность. Разработанная технология и установка для СВЧ пастеризации молока во время доения позволяет обеспечить получение гарантированного чистого молока на фермах, особенно при опасности возникновения эпизоотии.

Пути реализации работы. Результаты исследований могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями, занимающимися разработкой доильных установок и оборудований первичной обработки молока, а также практическими работниками молочнотоварных 'ферм и комплексов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Ш республиканской научно-практической конференции молодых ученых АзНИВИ (г. Баку, 1984 г.), научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава МКИСП им. Горячена (г. Москва, 1985 г.), научной конференции АзСХИ ил. Агамалиогли

(г. Гянджа, 1987 г.), заседании секции по производству, переработке продуктов животноводства и ветеринарии НТС Госагропрома Азербайджанской Республики (г. Баку, 1986 г.), на 1У республиканской конференции молодых ученых и специалистов на тему "Интенсификация агропромышленного производства в современном этапе" (г. Баку, 1988 г.).

Внедрение. Результаты проведенных исследований одобрены научно-техническим советом Госагропрома республики (протокол № I от 19.II. 1986 г.) и рекомендованы к внедрения на фермах. Специальным конструкторским бюро АзНИИМЭСХ изготовлен оСытный образец доильной установки с передвижным пастеризационным аппаратом и внедрен на молочнотоварной ферме колхоза "Кутнашен" Кабалинского района. Экономический эффект от внедрения этой установки составил 1842 рубля в год.

Публикация. По материалам исследований опубликовано 7 статей общим объемом 1,2 печатных листов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего 95 наименований, из них -9 на иностранных языках,и приложений. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включает 29 рисунков и 16 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, раскрыта общая характеристика работы и представлены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе "Состояние вопроса, цель и задачи исследования" рассмотрены существующие технологии первичной обработки молока, методы пастеризации и применяемые технические средства, их преимущества и недостатки.

Анализ поточных линий первичной обработки молока показывает, чт;о в современных молочных товарных фермах пастеризации отводится •важное место. Однако, до настоящего времени, пастеризация является

энергоемкой, требует больших трудовых и материальных затрат.

В направлении совершенствования процесса пастеризации молока особый интерес представляет пастеризация прямого действия со сверх-высокочастотшм нагревом, Эффективное использование преимуществ этого способа на практике в условиях молочнотоварных ферм требует рассмотрения его применительно к линиям доения и первичной обработки молока.

Усовершенствованию работы доильных установок с узлами первичной обработки молока посвящены работы многих отечественных п зарубежных ученых: В.И.Ахматова, В.П.Бабкина, Н.Н.Белянчикова, И.Г.Ве-литока, А.С.Веприцкого, М.Я.Горма, Ф.Л.Гарысавого, И.В.Жилоза, М.Г.Закса, Л.П.Карташова, Э.А.Келписа, В.Ф.Королева, И.Н.Краснова, А.А.Скроманиса, Ю.А.Цоя, А.Н.Турнера, У.Г.Уиттлстоуна.

Изучению методов и средств пастеризации молока посвящены исследования Н.В.Барановского, Е.П.Виноградова, Ю.Н.Ковалева, Г.Л.Кука, А.Э.Мянда, А.И.Попова, В.И.Фешенко, К.Робе и других советских и зарубежных ученых.

В отечественной и зарубежной практике известны многочисленны© работы, направленные на усовершенствование работы линейной доильной установки с молокопроводом. Эти работы касались в основном улучшения вакуумного режима, определения оптимальных монта"кшх и технологических параметров, устранения факторов, отрицательно влияюг-л. на качество молока.

Однако до сих пор не проводилась работа, направленная на совершенствование технологии и техники доильной линии с первичной обработкой молока для конкретных специфических условий животноводства южной зоны страны, обеспечивающих получение гарантированного чистого молока.

Исходя из вышеизложенного, в настоящей работа ставится цель -обосновать и разработать основные технические и технологические

параметра установки, обеспечивающие получение гарантированного чистого молока при привязном содержании коров.

Для разработки поставленной цели решались следующие задачи:

1. 'Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности применения передвшшой вакуумированной емкости на вакуумной линии доильной установки для пастеризации и сбора молока в емкость.

2. Разработка методики расчета конструктивных, режимных и энергетических паршлетров пастеризационного аппарата для пастериза-10ш молока в потоке с применением СВЧ энергии.

3. Экспериментальное обоснование конструктивно-технологических параметров СВЧ пастеризации.

4. Разработка математической модели обеспечения вакуумного ре-кима доильной линии с передвикной пастеризационной установкой для оптимизации объема вшеуумированной емкости и производительности насоса.

5. Технико-экономическая оценка в хозяйственных условиях экспериментальной, передвикной СВЧ пастеризационной установки применительно к линейным доильным установкам с переносными доильными ведрами.

Во второй главе "Теоретическое исследование технологии пастеризации молока на доеяьно-иолочной линии при привязном содержании коров" обосновали условие обеспечения ¡вакуумного режима в доильной линии при работе СВЧ пастеризационного аппарата с передшпшой вакуумированной емкостью, рейт мгновенной пастеризации потока молока, энергетические показатели и нагрузка доярки при работе переносными ведрами с откачкой молока из ведер,сборкой емкости пастеризационной установки.

Динамические вакуумные системы - это установки с непрерывной откачкой, в которых не полностью устранен источник воздуха.

Сохранение нужного давления в вакуумпроводе, соединенном с

вакуумировалщс"; емкостью, возможно при соблюдении равновесия откачки воздуха насосом ( О.отнас), воздуховццеления и латекания:

где О.отнас - производительность насоса, м3/ч;

О., ~ часовое воздуховыделение, м3/ч;

0.г - часовая воздухотечка, и3/ч.

Быстроту откачки можно определить из выражения с> = ¡7Т~ ■ причем проходящий за I с через сечение трубы объем воздуха измеряется при том давлении, которое существует в этом сечении. Давление на входе в насос Р ниже, чем давление в системе Р, , иначе не было бы откачиваемого потока О,от . Поскольку поток одинаков в любом сечении трубы, то р и 5 меняются вдоль трубы как показано на рисунке I. Следовательно, эффективная быстрота откачки объема системы меньше, чем номинальная быстрота откачки насоса . Причина этого - конечная пропускная способность соединительной трубы с .

Функция насоса заключается в том, чтобы удалять запас воздуха непосредственно из объема система - этот этап откачки заканчивается сравнительно быстро. Высоковакуумная откачка происходит тогда, когда насос удаляет воздух, поступапций в результате воздухостдоленл: и течей, при этом:

Я«-.«« А *«г

и давление медленно понижается.

На доильных установках в основном применяются ротораие вакуумные насосы. Их потенциальная возможность заключается в обеспечении нужного давле!шя в конкретном объеме. В таких насосах ось вращения ротора не совпадает с осью полости статора. Точка касания ротора скользит по статору, при этом разделительная пластинка и

Насос

Рис. I. Схема вакуумной системы с подключением в него вакуумированной доильной емкости

ротор делят полость насоса на два объема: расширяющийся и сжимаемый. Первый объем соединен с откачиваемой установкой, второй - с атмосферой через клапан. Камера насоса помещена в бак с шелом, который предотвращает проникновение воздуха вдоль привода вала и через торцевые сочленения камеры. Масло частично проникает в камеру к уплотняет скользящие линии соприкосновения ротора к статора, ротора и пластины, по которым возможен прорыв воздуха из области сжатия в область разрежения. В любой момент в насосе содержатся две порции воздуха, причем каздая порция откачивается за два полных оборота ротора: за один оборот всасывается, за следующий - выталкивается. Эти порции воздуха взаимно сдвинуты по фазе откачки (углу поворота ротора) на 360°.

Обозначим Кпах объем зазора мевду ротором и статором, равный ьнксигальному объецу откачиваемой порции воздуха в момент наиболь-

шего расширения. Тогда за I мин. откачивается объем воздуха, рав-:шй Утахп/2. Подача откачки насоса 5Л :

^=2(1^ -2.) -У^-гг . (2)

где п - частота вращения, мин~*.

С учетом пропускной способности входного патрубка насоса и

его предельного вакуума тлеем:

Р

5 = 1 ~ 1

Sr (3)

bjстрога откачивания насоса зависит от размеров V„ax , частота вращения п -от С„ . Для согласованности расхода воздуха на линиях и в насосе Сн = 2 С'. Подключив на оба витка вакуумирован-ный объем с пропускной способностью С , соблюдаем условно Сн =2 С • Практически это означает то, что диаметр соединительного шланга, соединяющего вакууыированную емкость вакуумпроводом, должен бить равным диаметру самого вакуумпровода ( dta = dtJ>).

Мощность, потребляемая насосом, зависит от режима работы вакуумной системы и определяется работой по преодолению сил трения ротора в масле и работой сжатия откачиваемого воздуха. Основным режимом считается асимптотическое равновесие по уравнению (I) откачиваемого воздуха и потоков воздуховыделения и натекання, когда предельное давление постоянно, пока работает насос. Мощность откачки равна:

WaTK= 0,133 5Р JL. [(£.) u>

где f- =1,4 кг/и3 для воздуха;

fi - плотность воздуха, нг/и3. В момент начала откачки = rnirt поскольку Р - р^ , кот

разрешения воздуха. С уменьшением давления на входе насоса ^апгнссггь

откачки увеличивается. В процессе откачки К10ТК достигает максимума и остается на таком уровне при рабочем давлении.

При обычном процессе нагревания через столкновения молекул теплота передается от одной молекулы к другой и нагрев происходит постепенно, от периферии к центру, тогда как при электропастеризации нагрев молока происходит одновременно в каждой точке объема молока, независимо от того, находится ли эта точка внутри или на поверхности массы электропастеризуемого молока.

При электропастеризации нагревается одновременно каздая частица молока, подвергающаяся воздействию переменного тока. Однако для выбора конструктивных параметров и режима электропастеризации молока воздействием сверхвысокочастотного переменного тока требуется исследовать механизм теплового воздействия такого тока на молоко.

* Характер теплового процесса при электропастеризации дает возможность производить подогрев молока до требуемой температуры очень быстро и без каких бы то ни было местных перегревов; наряду с этим достигается требуемая степень стерильности. Очевидно также, что при электропастеризации приходится выдерживать молоко при соответствующей температуре в течение значительно меньшего времени, так как все микроорганизмы нагреваются быстро и равномерно, тогда как при обычной пастеризации для достижения той же степени стерильности необходимо относительно продолжительное :выдерживание молока при данной температуре для того, чтобы прогреть до этой температуры все удаленные от источника тепла частицы молока.

Теплообразование при электропастеризации в основном является результатом трения, обусловленного вынужденным трансляторам колебанием ионов. Количество тепла, выделяющегося в единицу времени,зависит от сукларного количества энергии вращения, энергии колебания ионов и врекени, в течении которого происходят .эти движения.

Тек как время теплового воздействия, как это уяснено, играет

свою определенную роль в режимах пастеризации, то естественно возникает вопрос о распределении скоростей поперек потока и, в частности, о максимальной скорости в потоке, которая, очевидно, соответствует самому короткому времени пребывания молока в канале. Если длина канала £ (рис. 2), то время пребывания молока в нем:

где со - скорость потока.

Рис. 2. Схема пастеризационного канала

Скорость потока обычно характеризуется величиной:

е^ = . . ■ (5)

где '/ - объем протекагацего молока, м3/с; / - сечение канала, м2. Это значение для скорости есть среднее расчетное, чаще зсего входящее в формулы практической гидродинамики. Эта скорость входит з расчет напора по формуле:

4- тг ю

и в форьулу, определяющую величину критерия Рейнольдса:

* - Чг ' »)

е V

В действительном потоке скорость непрерывно меняется от стенки до сотаж в осевой полости симметричного канала.

Ясно, что действие электрополя на поток, движущийся с переменной скоростью, будет так же величиной переменной для частиц, движущихся на различном расстоянии от стенки.

Общий эффект процесса, очевидно, полностью зависит от осевой скорости со„аж , предопределяющей кратчайшее время воздействия, возможное в данном канале. Это кратчайшее время:

* ■ = — • (8)

Теоретическая схема, которая связывает распределение скоростей с изменением концентрации, будет одинакова для ламинарного и турбулентного потока, но полученная для этих различных режимов математическая зависимость, конечно,различна.

Для ламинарного потока в цилиндрическом сосуде закон распределения скоростей имеет вид:

, ао)

где лр - перепад давления, Па;

и - коэффициент динамической вязкости,

Н.с/м2;

-I - длииг сосуда (канала), м;

- радиус сосуда, и. Количество протекающей жидкости:

- Ш •

П - удельный расход молока, л/с. Средняя скорость

д, лр с^. ^ (12)

откуда

~ п/гг а ер

аз)

При замене одной элементарной частицы молока у выходного отверстия вторая часть молока покаяется, очевидно, через время

= —— . К этой части молока постепенно будет прибавляться объем второй части молока, соответствующей менее скорым частям потока, в то время как части потока, прилегающие к стенкам, еще состоят из первой части молока.

Если отобрать у выхода из канала пробу по всему сечению потока, то проба эта будет состоять из объема второй части молока (в осевой полости) и из объема <3Л первой части молока (у стенок). Вместе оба объема будут равны производительности потока 0.е , проходящего по всему сечению трубы.

Отношение

в -п •

= ч '

очевидно, будет определять концентрацию потока в момент отбора у конца трубы. В этот момент скорость частиц, успевших дойти до-устья канала, равна со . Этой скорости соответствует определенный радиус £ по формуле:

а>»2сов,<<- . (14)

Частица с меньшими скоростями до места отбора нэ доИдут. Все.

частицы со скоростями больше со пронесут через место отбор: кость в количестве

О Ч»ТТТТ_

(15)

о

где со - переменная величина.

Время, соответствующее скорости,

Подставим в формулу (15) скорость

гг

»V -

гг

со = г со« О - -гт> » (16)

тогда

где

5 = ег(2- (I?)

Концентрация

* (18) 1 0.С лКгбоср ег ^ ег

Лдя турбулентного потока будем иметь формулу Прандтля:

^ = Л . . - (19)

со* = ¿, «

СО (/— >

*

где со - скорость, соответствующая напряжению силы трения молока на 10 м2;

- коэффициент 'сопротивления, ^ = - со* 2,5 ¿п

£

в-г

Подставив эту скорость в формулу (15), получим:

Выбор наиболее подходящей скорости потока, используя приведенные расчетные формулы, позволяет также определить конструктивные параметры канала (сосуда) для пастеризационного аппарата.

В третьей главе "Программа п методика экспериментальных исследований" даются методики исследований режима пастеризации молока, проходящего через сосуд, вмещенный в СВЧ пространстве, оптимизации технических данных доильного агрегата с передвижной пастеризационной установкой. Дается технологическая -особенность СВЧ пастеризации молока на линейной доильной установке и описание конструкции экспериментальной установки.

В лабораторных исследованиях основным критерием оценки режима пастеризации являлась сохранность сывороточного белка, как одного из основных компонентов молока, характеризующих его качество. В задачу исследований входил выбор диапазона длины волны и частоты тока, обеспечивающий при температуре 75...85°С наименьшую денатурацию сывороточных белков.

Для проведения этой работы была изготовлена экспериментальная лабораторная установка, обеспечивающая обработку молока сверхвысокочастотной энергией.

Принципиальная схема установки показана на рис. 3.

В качестве источника СВЧ энергоизлучат&лл использовался магнетрон типа М571, выходнач шщность-2,5 кВт в непрерывном режиме прианодное напряжение-3,6 кВ; анодный ток-1,1 А; мощность канала-300 Вт.

Для устранения влияния фактора времени на качество объем обрабатываемого продукта для одного опыта составлял 10 л молока.

Контроль качества молока (определение общего количества бактерий группы кишечной палочки, просмотр микроскопических препаратов) проводился по Г0С1У 9225-68.

Измерение температуры на выходе пастеризационного аппарата

произвпдттдооь с помощью ртутных "брмОшёхроа. Измерение температуры в камере пастеризационного аппарата производилось с помощью потенциометра ПП-63 (класс точности 0,2). Напряжение и мощность пастеризации измеряли с помощью комплекта приборов К-50 (класс точности .0,5).

Рис. 3. Лабораторная установка для первичной обработки молока с пастеризацией СВЧ -энергией

I - вакуушровод; 2 - доильное ведро; 3 - пульсатор; 4 - кран на молочном шланге; 5,15,18 - краны на вакууыпроводе; 6 -кран на доильном ведре;.7 - СВЧ пастеризационный аппарат; 8 -экран для излучения СВЧ энергии; 9 - сосуды для обработки молока в СВЧ электрическом поле; 10 - па"ель управления; II - кран на отсасывающем патрубке; 12 - кран, регулирующий поток пастеризованного молока; 13 - вакуумированная емкость; 14 - кран дал отвода молока из вакууыированной емкости; 16,20 - молочные насосы; 17 - вакуумный охладитель; 19 - кран для отвода охлажденного молока; 21 - холодильная установка; 22 - танк для хранения молока; 23 - кран для отбора молока из танка; 24,25 -термодатчики; 26 - паналь для наблюдения и записи температуры молока

Б четвертой главе " Результаты экспериментальных исследований"

приводятся анализы полученных данных экспериментов по обоснования режима пастеризации, конструктивных параметров пастеризационного сосуда, вакуумного режима систеш. Даются сравнительная оценка разработанной технологии с существующими и расчет экономической объективности.

Изучение влияния частоты тока на время нагрева и скорость повышения температуры, характер изменения скорости и времени нагревания в зависимости от частоты тока изображены графически на рис. 4.

¿4-

го

/5

а

К)

3

Ъ $

% \ *

ч ч N S \ N

\ % Ч \ \ /v /

у \ V

У 1 / / /1 /

А / / / к/

—-- \ > у N

43

С

40 "

I

32 §

Ч:

Í6 ^ §

I

'J

2 3 4 $6Г

Частота тока , ГГц

Рпс. 4. График изменения скорости нагревания молока в зависимости от частоты тока

1 - изменение времени нагрева;

2 - изменение скорости нагрева

Как видно из рлсунка 4, для выбрашюй конструкции оптимальной

частотой тока является 5 ГПц, при которой скорость нагревшим молока составляет 40°С, а время нагревания - всего лишь 2 с.

Изменение вакуумного режима при одновременной откачке ведер через короткий молокопровод в вакуумированную емкость изображена кривыми распределения плотности вероятностей значений вакуума на рисунках 5 и 6. __

ол

$.0.1

ч» ?

о

00j

1 Г

3 / ч 2 \ V

/ / é / V

I

при 2/3 заполненном объеме;

2 - при 1/2 заполненном

объеме;

3 - при пустом объеме

40 41 42 43 h,K¡la Рис. 5. Кривые распределения плотностей

вероятностей при различных объемах заполнения вакуумированной емкости

Опыты показали, что с заполнением вакуумированной емкости плотность вероятностей изменяется незначительно, однако, математическое ожидание величины вакуума имеет склонность к уменьшению. При 1/2 объема заполнения м =46,9 кПа, а при 2/3 объема заполнения ваяу-умированной емкости М •= 48,7 кПа.

На стабильность вакуума существенно влияет количество одновременного подключения доильных аппаратов к вакуумированной емкости для откачки молока. Чем больше аппаратов, тем больше значение и рассеивание значений величины вакуума.

Оценка качества молока,обработанного согласно представленной технологии, производилась лабораторией Кабалинского молочного за-•Еода. Сравнительная оценка изменения по характерным-показателям

Рис. 6. Кривые распределения плотностей

вероятностей при различных количествах подключения доильных ведор к вакуумиро-ванной емкости для откачки молока

качества молока при обработке СВЧ энергией в окончательно выбранном решило и паровой пастеризацией выявила преимущество СВЧ пастеризации по ряду показателей: более высокая степень обеззараживания -2.5...3 раза, з меньшей степени выражен залах пастеризации, лучше сохраняются белок и витамины (табл. I).

Таблица I

Изменение состава и свойств молока при различных способах пастеризации

Ж Показатели Молоко сырое ¡Лолоко, обрабо-до обработки тайное паром Молено,обработанное СВЧ

I 2 3 4 5

I. Внешний вид однородная жидкость без осадка

2. Вкус п запах чистые.свой- чистые, с явно ственные на- шраяенной туральному пастеризацией молоку чистые,свойственные натуральному молоку

продолжение таблицы I

1 2 3 4 5

3. Цвет от белого до слабо желтого

4.. Кислотность 16,90 17,00 16,86

5. Плотность, г/см3 1,03 1,03 1,03

6. Содержание жира, % 3,84 3,40 3,40

7. Общий белок, % 3,12 3,07 3,10

8. Альбумин-глобулин, % 0,55 - 0,46 ' 0,53

9. Небелковый азот, мл# 13,70 14,30 14,30

10. Общая мшшобиальная загрязненность, мл 400000 2500 400

Таким образом, состав и свойства молока при пастеризации его СВЧ энергией не претерпевает отрицательных изменений. Пастеризованное молоко обладает способностью к длительному хранению и может быть сырьем для производства кисломолочных продуктов.

ОБЩИЕ МОДЦ

1. Установлено, что в процессе, эксплуатации доильных установок и технологических линий первичной обработки молока ухудшается качество молока и повышается энергоемкость его обработки. СВЧ обработка молока и других пищевых продуктов обеспечивает лучшую сохранность первоначальных качеств шадевой продукции.

2. При откачке молока из доильных ведер в вакуумированную емкость СВЧ пастеризационной установки в вакуумпроводе происходит понижение вакуума, что вызывает дополнительный расход воздуха. Выведены расчетные формулы дая обоснования производительности и мощности вакуумнасосов.

' 3. Теоретический анализ затрат времени при работе передвижной пастеризационной установки показал, что доярка тлеет'возможность,

пока корова доится, подготовить еще несколько коров к доении, осуществить перенос заполненного ведра к пастеризационной установке и откачку через пастеризационный аппарат в емкость.

4. Теоретически установлена роль размеров микроорганизмов в молоке во время теплового воздействия. Тело радиусом в один микрон мгновенно принимает температуру среды. .Картина резко меняется, когда микроорганизмы находятся в агглютинированных скоплениях в молоке размерами порядка = 1,25.10"^ м. При этом центр тлеет температуру на 2°С ниже окружающей среди. Это должно учитываться при выборе режима пастеризации.

5. Получены расчетные формулы для обоснования скорости потока в камере СВЧ пастеризации и определения параметров сосуда пастеризационного аппарата: 0. = л 2>5сля[%г- -|- --вп (£ - е )] .

6. Для обоснования надежной работы доильной установки с передвижной пастеризационной установкой проведено планирование эксперимента с оптимизацией значений емкости бака, производительности насоса и времени восстановления установленного давления. Функцией отклика служила нормальная величина вакуума в системе, '/равнение регрессии решено на ЭВМ типа "Наири-3" и установлено, что оптимальным объемом для емкости может быть 275 л. При таком объеме молоко-сборной передвижной пастеризационной установки для надежной работы доильного агрегата необходимо применять вакуумный насос марки

УВУ 40/65, производительностью 14 л/с.

7. Определены влияние частоты тока на время нагрева и скорость повышения температуры, а также характер изменения скорости и времени нагрева в зависимости от частоты тока. Оптимальная частота тока равна 5 ГГц, при которой скорость нагревания молока составляет

40°С/с, а время нагрева - 2 с.

8. Основным параметром при выборе конструкции сосуда пасгэт ризационного аппарата является отношение площади энергояз^тучалден

камеш к плошали попспочного сечания cocvira: R - " F*

Экспериментально установлено оптимальное значение этого показателя, соответствующее максимальному значению коэффициентов ис-.пользования СВЧ энергии: в стеклянных сосудах В =0,5; =88 /'; в стеклянных змеевиках В = 0,5; i-j = 93 в комбинированном варианте В = 0,5; г\ = 95 %.

9. Хозяйственная проверка работы экспериментальной передвижной СВЧ пастеризационной установки показала? что перенос доильного аппарата к передвижной пастеризационной установке, а также подключение к ней вероятностью 0,8 происходит в интервале 10...30 с с математическим ожиданием 15 с.

На основе полученных данных построена циклограмма работы доярки, по которой производительность доярки q - 25,4 коров/ч, а частота разгрузки пастеризационной установки /г = 0,325.

. 10. Полученные результаты дают основание заключить, что при гарантированном промышленном производстве первосортного товарного молока с пастеризацией его на ферме СВЧ-способом, обеспечивается сохранность его без охлаждения на 14 ч. При необходимости задержки молока больше этого срока'в технологическую линию необходимо включить охладитель, в качестве которого можно использовать охладитель .Ада-13000 с холодильным агрегатом МХУ-8, или же охладитель Т0М-2А.

II. Годовой экономический эффект от внедрения передвижной СВЧ пастеризационной установки на линейных доильных установках составляет 1842 рубля в год. -

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

I. Юсибов Ф.М. Совершенствование доения на линейных доильных установках в условиях Азербайджанской ССР: Материалы третьей республиканской научно-практической конференции молодых ученых .-Баку,