Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Роль очистки доильно-молочного оборудования в повышении качества молока 10
1.2. Анализ технологических линий мойки доильно-молочного оборудования доильных установок и агрегатов 14
1.3. Режимы процесса промывки молокопроводов и основные требования, предъявляемые к ним 22
1.4. Анализ работ, направленных на повышение качества очистки деталей молокопровода 27
1.5. Анализ системы мойки доильной установки АДМ-8А 31
1.6. Объект исследования 36
1.7. Цель и задачи исследований 41
2. Анализ процесса работы системы циркуляционной мойки молокопровода и ее элементов 42
2.1. Основные закономерности процесса очистки молокопровода от загрязнений 42
2.2. Анализ работы пульсоусилителя 52
2.3. Динамика пневмопривода пульсоусилителя для подачи воздуха в систему очистки молокопровода от загрязнений 54
2.4. Основные закономерности очистки молокопровода при подаче в него упругих пробок 62
Выводы 66
3. Программа и методика экспериментальных исследований 67
3.1. Общая программа и методика исследования 67
3.2. Описание приборов и экспериментальной установки 68
3.3. Частные методики экспериментальных исследований 72
3.3.1. Методика оптимизации режимов мойки молокопровода 72
3.3.2. Методика определения качества мойки молокопровода 76
3.3.3. Методика исследований температурного режима мойки молокопровода 77
3.3.4. Методика определения межфазной энергии на границе разных сред 79
3.3.5. Методика измерения краевых углов смачивания 80
3.3.6. Методика определения кажущейся плотности упругой пробки 81
3.3.7. Методика испытания материала упругой пробки на сжатие 82
3.3.8. Методика определения удельного сопротивления соскабливания упругой пробкой загрязнений молокопровода 83
3.3.9. Методика определения коэффициентов трения упругой пробки о внутреннюю поверхность молокопровода 84
3.4.Методика обработки экспериментальных данных 86
4. Результаты экспериментальных исследований системы мойки молокопровода 89
4.1. Анализ загрязнений внутренних поверхностей деталей молокопровода 89
4.2. Исследование режимов течения моющей жидкости в молокопроводе диаметром 52 мм 95
4.3. Качество очистки деталей молокопровода от загрязнений при его циркуляционной мойке 100
4.4. Исследование процесса работы пульсоусилителя для подачи воздуха в молокопровод доильных установок 104
4.5. Динамика изменения температуры жидкости при ее циркуляции в молокопроводе в пульсирующем потоке ПО
4.6. Результаты исследования физико-механических свойств материала упругих пробок и режимов их движения в молокопроводе 112
4.7. Обоснование режимов очистки молокопровода от загрязнений 117
4.8. Удельная энергия мойки молокопровода 120
Выводы 122
5. Производственная проверка системы мойки молокопровода и экономическая эффективность ее использования 126
5.1. Результаты производственной проверки функционирования системы мойки молокопровода 126
5.2. Экономическая эффективность внедрения результатов исследования 133
Выводы 137
Общие выводы 138
Литература 140
Приложения 151
- Роль очистки доильно-молочного оборудования в повышении качества молока
- Основные закономерности процесса очистки молокопровода от загрязнений
- Описание приборов и экспериментальной установки
- Исследование режимов течения моющей жидкости в молокопроводе диаметром 52 мм
Введение к работе
В последние годы сельское хозяйство в России претерпело серьезные изменения. За счет сокращения поголовья животных, несовершенства материально-технической базы и недостатков в использовании технологического оборудования значительно уменьшились темпы производства всех видов животноводческой продукции, в том числе и молочной. В связи с этим в настоящее время принимаются соответствующие меры по реконструкции агропромышленного комплекса, обеспечению развития его отраслей, механизации и автоматизации производственных процессов.
Задачи дальнейшего развития молочного животноводства связаны с дополнительными вложениями частных и государственных инвестиций на селекцию животных, совершенствование форм организации производства и труда, применение новых и усовершенствованных технологий и техники.
Наряду с увеличением производства молока необходимо предусматривать повышение его качества. Качество получаемого молока, являющегося одним из объектов окружающей среды, и повышение его чистоты, в том числе снижение бактериальной загрязненности, не может не сказаться на благополучии состояния и здоровья человека. Кроме того, в условиях рыночной экономики фактор качества является одним из основных в сбыте молока. Это обусловлено, прежде всего, более высокими закупочными ценами на молоко высшего сорта, используемого при производстве детского питания, йогуртов, сыров и других продуктов. Наметилась явная тяга потребителей к высококачественной отечественной молочной продукции.
Санитарно-гигиеническое качество производимого молока — комплексная проблема, определяемая рядом факторов, которые объединяются понятием «технология и культура производства». Средства и методы контролирования этих факторов регламентируются такими документами, как «Санитарные правила и нормы производства молока», ГОСТ Р 52054-2003 «Молоко натуральное коровье - сырье. Технические условия» и «Ветеринарное законода-
тельство». В современных условиях производства молока решающее значение на его качественные показатели оказывает санитарное состояние доильного оборудования. В процессе эксплуатации доильных установок на внутренних поверхностях их трубопроводов образуются разнообразные по составу, свойствам, толщине, прочности сцепления с очищаемой поверхностью отложения, наличие которых приводит к загрязнению молока, в результате чего происходит снижение его сортности и цены за реализацию. Основная доля микробиальных и механических загрязнений молока при соблюдении всех необходимых условий содержания животноводческих помещений формируется за счет недостаточно промытого доильно-молочного оборудования [18, 19, 21, 26, 37, 47 и др.]. Поэтому процесс промывки его является одной из важнейших технологических операций, от эффективности выполнения которой зависит уровень первичной загрязненности молока. Применение способов эффективной очистки молокопроводящих путей доильных установок -это важный путь улучшения качества молока и повышения производительности труда в молочном животноводстве.
В нашей стране около 50% всех молочных ферм оснащены доильными установками АДМ-8 с молокопроводом. Обеспечить удовлетворительное санитарно-гигиеническое состояние данного оборудования представляется крайне затруднительным. Большое количество стыков между трубами моло-копроводов, их малый диаметр, удаленность молокоприемника от доильных аппаратов в цепи транспортирования молока, резкие изгибы профиля моло-копровода, применение пластиковых и резиновых соединительных труб в этих местах, доступ воздуха в замкнутую систему доения и транспортировки сырья, недостаточный объем приемной камеры коллектора, сильное гидродинамическое воздействие на молоко в процессе транспортировки по молокопроводу и многие другие факторы способствуют образованию трудно-удаляемых липидопротеиновых загрязнений, адсорбционно-связанных с поверхностью оборудования и приводящих к потерям структурных элементов молока (белка и жира) при производстве. Наиболее совершенным на данный
момент является оборудование западных фирм («Альфа-Лаваль Агри», «Вестфалия», «Гасконье Мелотт» и др.). Однако оно довольно дорогое, и немногие хозяйства могут его приобрести. Поэтому необходимо разрабатывать эффективные средства удаления загрязнений и поддержания хорошего санитарно-гигиенического состояния доильной системы с учетом специфики отечественного оборудования.
С 1999 г. разработаны и поставляются на рынок новые отечественные доильные установки УДМ-200, предназначенные для замены устаревших АДМ-8 и как альтернатива импортному оборудованию [37, 84]. Доильная установка УДМ-200 снабжена молокопроводом из нержавеющей стали с увеличенным до 52 мм диаметром. В ее конструкции использована новая элементная база, существенно упрощен механизм подъемного устройства моло-копроводной арки и тем самым повышена его надежность. По сравнению с серийными установками в три раза сокращено количество стыков, что позволило увеличить расход молока. Обеспечен стабильный вакуумный режим, повышена надежность и сокращена трудоемкость обслуживания и ремонта.
Однако система циркуляционной промывки молочной линии УДМ-200 не доработана и не обеспечивает качественную очистку молокопровода, так как с увеличением площади внутренней поверхности его происходит лишь частичное отмывание верхней части трубопровода. Эффективность промывки зависит от комплексного воздействия таких факторов как температура, скорость течения моющего раствора, его концентрация, продолжительность циркуляции и др. Проведенные исследования данных показателей технологического режима промывки неоднозначны, при этом ряд рекомендуемых значений параметров или не могут быть получены, или неприемлемы при обслуживании доильной установки УДМ-200. Поэтому режимы мойки молоко-провода и параметры оборудования для этой цели требуют обоснования.
На качество промывки молочной линии большое влияние оказывают режимы течения моющего раствора (скорость и турбулентность потока) [26, 27, 46, 115]. В поле скоростей турбулентного потока образуются вихри (воз-
мущения), которые активно воздействуют на стенки молокопровода, смывая с него остатки молока и жира. Чем выше степень турбулентности потока жидкости, тем больше сила воздействия его на стенки молокопровода, а следовательно, и лучше качество промывки.
Тем не менее, в последнее время зарубежные и отечественные специалисты считают наиболее эффективным режимом промывки молокопроводов «пробковый», обеспечивающий повышение качества промывки и снижение расхода воды и моющих средств [6, 8, 65, 86, 104]. Однако на практике его сложно обеспечить, поскольку для того, чтобы заполнить трубу большого диаметра (38...52 мм) потребовался бы значительный расход воды, неизбежно повлекший за собой увеличение емкости молокоприемника. Поэтому необходимо найти другие технические решения эффективной очистки молочной линии установки УДМ-200.
Повышение производительности труда и обеспечение высокого качества получаемого на УДМ-200 молока путем совершенствования технологического процесса циркуляционной мойки молокопровода этой доильной установки составляет один из актуальных вопросов молочного животноводства, решению которого посвящена настоящая работа. Этот вопрос является важной составной частью проблемы повышения качества молока и устранения потерь сельскохозяйственной продукции.
В задачи наших исследований входили разработка основ расчета и проектирования системы циркуляционной мойки молокопровода УДМ-200, совершенствование технологического процесса очистки его от механических и бактериальных загрязнений, обоснование системы мойки и ее отдельных узлов, определение рациональных режимов мойки молокопровода, а также оценка работы доильной установки в усовершенствованном варианте в условиях опытного производства.
По результатам выполненного исследования на защиту выносятся:
обоснование параметров основных фаз и операций технологического процесса промывки молокопровода доильной установки, их набора и последовательности;
усовершенствованная конструкция системы циркуляционной мойки молокопровода УДМ-200;
рациональные режимы работы усовершенствованной системы мойки молокопровода с учетом взаимосвязи показателей технологического процесса промывки с конструктивными, технологическими и эксплуатационными параметрами работы оборудования;
результаты производственной проверки системы промывки и оценки ее экономической эффективности.
Роль очистки доильно-молочного оборудования в повышении качества молока
Для повышения качества молока разработан и внедрен Государственный стандарт на заготавливаемое молоко - ГОСТ Р 52054-2003 «Молоко натуральное коровье - сырье. Технические условия» [35], согласно которому сдаваемое хозяйствами молоко подразделяется на сорта в зависимости от физико-химических и бактериологических показателей, представленных в табл. 1.1.
Г.П. Дегтерев и A.M. Рекин [40] отмечают, что молоко из соска вымени выходит практически стерильным (за исключением первых струек, составляющих «микробную пробку», которые нужно сдаивать в отдельную посуду). По мере продвижения по доильной системе происходит бактериальное обсеменение молока и к тому времени, когда оно попадает в молокоприем-ник, в нем уже формируется определенная микрофлора. Ее количественный и качественный состав, изменяясь и развиваясь со временем в зависимости от условий хранения и транспортировки молока, определяет санитарно-гигиенические показатели сырья при сдаче на переработку.
Большое влияние бактериальной обсемененности на качество молока отмечается в опубликованных работах отечественных и зарубежных исследователей.
Примерная динамика бактериальной обсемененности молока в доиль-но-молочной линии на основании данных И.И. Архангельского [16], И.П. Да-ниленко [36], Г.П. Дегтерева [37, 38], И.С. Загаевского [55], К.В. Марковой [80], П.А. Обухова [91] и других отечественных исследователей [20, 26, 99, 115, 116] представлена на рис. 1.1, согласно которому можно отметить рост бактериальной обсемененности молока по мере продвижения его по технологической линии.
На всем пути от производства до потребителя происходит микробное обсеменение молока. Быстрота накопления и динамика развития определенных видов микроорганизмов зависит от санитарного состояния потенциальных источников контаминизации молока, условий его хранения и, прежде всего, от температурного фактора. Поэтому требования к молоку с введением ГОСТа Р 52054-2003 повысились по сравнению с прошлым ГОСТом 13264-88.
В случае недостаточной очистки и дезинфекции поверхности доильно-молочного оборудования, как отмечают В.Д. Яблочкин и И.П. Даниленко [16], а также Г.П. Дегтерев [37, 38], на ней в течение короткого периода времени накапливаются молочные остатки, которые являются хорошей средой для развития микроорганизмов. Так, молочнокислые бактерии на подобных средах удваивают свою численность в среднем за 40 мин., бактерии группы кишечной палочки - за 20 мин при 30С [47], т.е. в идеальных условиях в период между дойками (9 ч при двукратном доении) численность микрофлоры возрастает приблизительно в 16400 раз. Бактерии, остающиеся после дезинфекции в количестве 2% в среде липидопротеиновых загрязнений могут восстановить свою численность примерно за 3,5 ч. 1 и 2 - при нормальном и неудовлетворительном состоянии молочной линии Рис. 1.1. Согласно В.И. Березуцкому [26], СВ. Харькову [115], Г.П. Дегтереву [40, 41, 43], Г.П. Шамановой [117], В.М. Карташовой [63] и др. [16, 18, 85, 92] качество молока и безопасность его потребления в значительной степени зависят от чистоты и стерильности доильно-молочного оборудования.
Изменения в составе молока, обусловленные метаболической активностью микроорганизмов, как отмечает О.Н. Якубчак [124] характеризуется появлением вкусовых и ароматических веществ, сдвигом рН, уменьшением стабильности казеинов (пониженная стабильность к теплу, спонтанное свертывание), влиянием на закваски.
Согласно их исследованиям изменение исходных свойств молока в результате бактериальных процессов возможно только при числе микроорганизмов свыше 200 тыс. в 1 см3 и отчетливо проявляются при числе микроорганизмов более 1 млн. в 1 см3. Следовательно, большое значение имеет допустимый уровень разных групп микроорганизмов в молоке.
Свежевыдоенное молоко - исключительно благоприятная среда для развития микроорганизмов, поэтому все узлы и механизмы доильной установки нужно периодически промывать специальным раствором, а доильную установку содержать в исправном состоянии. С этой целью правилами технического обслуживания в России [15, 58, 60, 94] предусмотрены ежедневное техническое обслуживание доильных установок ЕТО (перед доением, во время доения и по окончанию доения), техническое обслуживание ТО №1 (через 180...200 часов работы) и ТО №2 (через 2000.. .2500 часов работы).
Наиболее важной операцией по уходу за доильной аппаратурой и молочным оборудованием является его промывка. Основная задача промывки доильного оборудования - удаление с его внутренней поверхности, соприкасающейся с молоком, различного рода загрязнений (молочных остатков, грязи, бактериальных скоплений и других частиц и веществ). Причем, молочная пленка и жир являются не только благоприятной средой для быстрого размножения бактерий, но и причиной преждевременного износа резиновых деталей.
В понятие «санитарная обработка», как отмечают В. Моор [89], входит комплекс манипуляций, направленных на уничтожение патогенных и снижение количества непатогенных микроорганизмов до такого уровня, когда они не оказывают существенного влияния на качество молока при повторном использовании оборудования.
Существует три основные стадии санитарной обработки молочного оборудования: предварительное ополаскивание холодной или подогретой водой от остатков молока и наружных загрязнений; мойка горячим раствором моющего средства; заключительное ополаскивание от остатков раствора. При наличии моюще-дезинфицирующего средства мойка и дезинфекция объединяются в одном процессе.
Основные закономерности процесса очистки молокопровода от загрязнений
При образовании загрязнений важную роль играют микроструктурные изменения, которые возникают в результате воздействия различных физических и технологических факторов.
Молоко представляет собой сложную полидисперсную систему, состоящую из жировых шариков, диаметром до 2 мкм, молочных телец, белков, в основе которых лежат субмицелы казеина, и казеиновые частицы размером более 0,2 мкм, частиц коллоидной размерности и растворенных молекул и атомов, взаимосвязанных между собой [38, 43]. Кроме того, возможно присутствие отдельных частичек и капелек грязи, попавших в молокопровод.
По данным В.В. Молочникова и Л.М. Пинчука [87] на поверхности оборудования после контакта с молоком остаётся плёнка загрязнений, в которой содержится молочный жир, белки и незначительная доля минеральных солей-2...4%.
Наибольшую сложность очистки молокопровода после доения представляет удаление жировых отложений. В 1 см3 натурального молока содержится около 2...4 млрд. жировых шариков, окруженных водной фазой [38]. Они имеют белково-липоидную оболочку, представляющую собой поверхностный абсорбционный слой. Наружная сторона пленки жировых шариков, обращенная к водной фазе, состоит из белкового слоя, который в свою очередь образует гидратную оболочку. Подобное строение оболочки жирового шарика активно препятствует процессам слияния молочного жира и осаждения его на поверхности молокопровода, которые вызваны стремлением дисперсионной системы занять, наиболее выгодное энергетическое состояние.
Однако данные оболочки не обладают достаточной прочностью. В результате теплового движения возможно взаимное проникновение гидратных слоев жировых шариков с образованием крупных конгломератов. При машинном доении неизбежны различного рода механические воздействия, в результате чего происходит повышение энергии движения, и жировые шарики с гидрофобизированной поверхностью, смешиваясь в значительной степени со стабилизирующей их белково-гидратной оболочкой, легко оседают на поверхности оборудования.
Процесс загрязнений поверхности протекает поэтапно [38, 43]. При движении молока и воздуха по молокопроводу образуется воздушно-молочная эмульсия и возникают сильно развитые поверхности раздела фаз плазма-жировые шарики и плазма-воздух, что вызывает перераспределение концентрации белково-липоидной оболочки в пограничных слоях контактирующих фаз. При столкновении частиц происходит разрушение защитного слоя вокруг жировых шариков, они становятся более гидрофобными и притягиваются поверхностью воздушного пузырька. Жидкая фракция жира на поверхности воздушного пузырька, да и сами жировые шарики, лишившись защитной гидрофильно-липоидной оболочки, активно способствуют зарождению и росту определенной части кристаллов жира, как на этих поверхностях, так и на стенках молокопровода. На последнем этапе соли кальция, входящие в состав молока, создают армирующий скелет высокой прочности и прочно закрепляют загрязнения на поверхности оборудования, образуя твёрдые отложения в виде молочного камня.
В зависимости от физико-химических процессов формирования загрязнений и их связей с очищаемой поверхностью Г.П. Дегтерев разделяет все загрязнения, встречающиеся на молочном оборудовании на три группы [43] (рис. 2.1): 1) адгезионные (в виде остатков молока и устойчивых частиц молочного жира); 2) поверхностно-адсорбционно связанные (в виде макрочастиц, жира и гелеобразных отложений); 3) прочно (глубинно) связанные (в виде «молочного камня»). лочного жира препятствует смачивание поверхности молочной плазмой, содержащей частички казеина, молекулы лактозы и другие составные части молока. П.Н. Белянин и В.М. Данилов [24] отмечают, что в процессе очистки можно выделить три стадии: - отделение частиц загрязнений от поверхности молокопровода; - перевод этих частиц в моющий раствор; - удержание взвешенных частиц в моющем растворе до его слива без повторного осаждения на поверхность. Однако данное представление не учитывает необходимость разрушения довольно сильных связей между соседними жировыми шариками, особенно в загрязнениях в виде подсохших поверхностных плёнок. Наиболее полно механизм очистки загрязнений отражен в исследованиях Г.П. Дегтерева. Так, процесс удаления адгезионно связанных загрязнений он разделяет ещё на два этапа: уменьшение толщины слоя и удаление тонкого пристенного граничного слоя. При удалении загрязнений с поверхности молокопровода в первую очередь происходит взаимное проникновение и смешивание дисперсионной среды молочной плёнки и моющей жидкости, что обусловлено их химической однородностью. В результате движения моющей жидкости происходит удаление адге-зионых загрязнений, так как в этом случае нет действительного прилипания, а имеет место лишь тесное соприкосновение загрязнений с поверхностью, либо с загрязнениями другого вида. В данном случае силы аутогезии (силы связи внутри загрязнений) превышают силы адгезии (связь между загрязнениями и поверхностью).
Описание приборов и экспериментальной установки
Программой исследования предусматривалось: - определение параметров моющей жидкости и её физико-механических свойств; - совершенствование технологии механической очистки внутренней поверхности молокопровода с помощью упругих пробок; - экспериментальная проверка полученных теоретических зависимостей и определение некоторых величин, входящих в них; - применение полученных результатов исследования в целях расчета и проектирования систем циркуляционной мойки молокопровода доильных установок. В соответствии с этим в процессе экспериментов исследованы следующие основные вопросы: - закономерности течения моющей жидкости в молочном тракте доильной установки; - значения краевых углов смачивания компонентами загрязнений деталей молочной линии доильной установки; - температурный режим мойки молокопровода; - качество очистки молокопровода в зависимости от параметров потока и времени очистки; - режимы мойки в каждую её фазу; - качество очистки молокопровода в зависимости от конструктивных параметров, материала используемых упругих пробок и частоты их пропуска; - энергетические показатели процесса очистки молокопровода. Исследования проводились во ФГОУ ВПО Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия (АЧГАА) на кафедре механизации и технологии животноводства (М и ТЖ). В процессе исследования изготовлен и применялся фрагмент модернизированной доильной установки АДМ-8А с увеличенным диаметром моло-копровода. В качестве моющих растворов использовались растворы моющих порошков А, Б, В, «Дезмол» и другие синтетические моющие средства в донской воде, жесткость которой не превышала 4 миллиграмм-эквивалентов на 1 л [34]. В качестве материала упругих пробок использовался пенополиуретан различной плотности и жесткости. В экспериментальных исследованиях использовались преимущественно однофакторные опыты, когда варьировался один из факторов процесса, влияющих на параметр оптимизации [11, 29, 83]. Отбор проб моющей жидкости и исходного молока, подготовка их к испытанию проводились по стандартной методике согласно ГОСТ 13925-84. Определение цвета, запаха, концентрации смывов и растворов осуществлялось органолептическим методом, температуры - по ГОСТ 26754-85, плотности - по ГОСТ 3625-84, массовой доли жира - по ГОСТ 5867-90, кислотности - по ГОСТ 3624-67, бактериальной обсемененности — по редуктаз-ной пробе согласно ГОСТ 9225-84. Экспериментальные исследования процесса очистки внутренней поверхности молокопровода от загрязнений производились в лабораторных условиях на фрагменте доильной установки, оборудованном серийной и экспериментальной системами мойки. Фрагмент доильной установки был оснащен вакуум-насосом УВУ-60/45 с приводом от электродвигателя, вакуумпроводом, моечной ванной, водонагревателем ВЭТ-200, молокопроводом из нержавеющей стали диметром 52 мм, молокосборником, молочным насосом НМУ-6, пневмоустройством для подачи воздуха в моющий раствор и устройством автоматической подачи упругих пробок в молокопровод. Величина вакуума в системе устанавливалась подбором массы вакуумного регулятора, пределы варьирования его выбраны широкими: от 15 до 60 кПа, контроль глубины вакуума осуществлялся по показаниям образцового вакуумметра. Абсолютная погрешность измерения вакуума составляла ± 0,5 кПа. Для определения частоты пульсаций использовался секундомер двух-стрелочный «51СД» с ценой деления 0,1 с. Погрешность определения времени им не превышала ± 0,2 с на интервале 15 мин.
Характер изменения давлений и величины вакуума в молокопроводе, магазине-питателе, камерах пульсоусилителя и пульсаторов определялся с помощью мембранных тензодатчиков (рис. 3.1). Тензодатчик состоял из корпуса 1, гайки 3 и мембраны 2 из инструментальной стали. На мембрану 2 наклеивался рабочий проволочный датчик 4. Объем полостей тензодатчика был незначителен и не оказывал заметного изменения суммарного объема исследуемой системы. Датчики закреплялись в расточках молокопровода и крышек пульсатора, пульсоусилителя и магазина-питателя, что позволяло записывать процессы при работе данных экспериментальных устройств.
Исследование режимов течения моющей жидкости в молокопроводе диаметром 52 мм
Таким образом, в технологии мойки молокопровода доильной установки целесообразно использовать пробковый режим течения газожидкостной смеси. Он осуществляет смачивание всего периметра трубопровода и достаточно интенсивный скоростной напор жидкости и газа, способствующие отмыванию частиц загрязнений в общий поток и дальнейшему дроблению этих загрязнений. Определению рациональных параметров пневмоустройства, обеспечивающего необходимый вид течения моющей жидкости и усиление воздействия потока на загрязнения посвящены следующие разделы настоящей работы.
Для обеспечения пробкового режима течения газожидкостной смеси в молокопроводе диаметром 52 мм требуется поддержание объемного газосодержания моющего потока в пределах Р = 0,4...0,85 (табл.4.5), то есть в поток жидкости необходимо подавать 1...5 объемов газа по отношению к проходящему в единицу времени объему моющего раствора. Это достаточно широкие пределы, которые позволяют расширить и выбор необходимых частот пульсаций, и соотношения между тактами устройства для ввода в моло-копровод воздуха атмосферного давления.
Установлено, что в таком режиме расстояние между соседними пробками в молокопроводе составляет 1...2 м при скорости течения газо-жидкостной смеси 0,5... 1,6 м/с. При этом за одну волну пробкового течения через каждое сечение молокопровода проходит в среднем 0,5... 1,6 л раствора.
Таким образом, при пульсирующей подаче воздуха в молокопровод по предлагаемой нами схеме согласно рис. 1.11 частота разовых подач его (или частота пульсов устройства для ввода воздуха в молокопровод) должна быть не ниже 0,33...0,5 Гц (20...30 пульсов в минуту). Расход воздуха за каждый цикл должен составить 1 ...5 расходов жидкости, т.е. от 0,5 до 8 литров.
Длительность впуска воздуха в молокопровод зависит от применяемого пульсатора. По схеме рис. 1.11 предложено использовать для этой цели мембранный пульсатор от доильного аппарата «Волга». По данным И.Н. Краснова [70] при числе пульсов 20...30 в минуту он имеет соотношение тактов 62%:38%, ЧТО обеспечивает подачу воздуха в молокопровод на протяжении 62% времени одной пульсации, а длительность циркуляции без впуска воздуха в молокопровод 38% от времени одной пульсации. По этим данным продолжительность периодов подачи воздуха должна находиться в пределах 1,86...1,24 с в зависимости от числа пульсаций (20...30 в минуту), а продолжительность периода цикла без подачи воздуха в молокопровод в пределах 1,14...1,76 с.
На основе этих данных последующие эксперименты по обоснованию качества очистки молокопровода проведены в пробковом режиме течения газожидкостной смеси с прерывистой подачей воздуха в молокопровод с частотой 0,33 Гц и соотношением тактов впуска воздуха в молокопровод к такту прекращения подачи его 62%:38%.
Расход воздуха за один цикл работы устройства ввода его в молокопровод с помощью пульсоусилителя составлял в среднем 3 л. Секундный расход его за время такта впуска составлял 1 л/с, что обеспечивалось регулировкой крана 12 (рис. 1.11) по показаниям газового счетчика, установленного перед ним, или установкой в патрубок 10 шайбы с калибровочным отверстием диаметром 8,7 мм при диаметре клапана пульсоусилителя 15 мм.
Качество очистки деталей молокопровода от загрязнений при его циркуляционной мойки Чистота деталей и узлов молочной линии доильной установки после её циркуляционной мойки зависит как от степени их загрязнения, так и приме- няемых материалов для её изготовления, параметров моющего и дезинфицирующего растворов, скорости их течения в молокопроводе, длительности отдельных фаз мойки и многих других факторов интенсификации процесса. В опытах по оценке качества очистки деталей молокопровода использован, как уже отмечалось ранее, пробковый режим течения газожидкостной смеси, а качество очистки определялось косвенно по показателям светопропускания раствора оставшихся на стенках молокопровода жировых и белковых загрязнений в специальных составах: смеси Блюра или серной кислоты.
По данным В.И. Березуцкого [26] и Б.А. Доронина [46] хорошей очистке соответствует максимальная загрязненность поверхности молокопровода порядка 200 бактерий/см2, ей соответствует коэффициент светопропускания кислотных смывов і 88%, а смеси Блюра т 84%. Зона удовлетворительной очистки, по их данным, находится в области бактериальной загрязненности (2...4)-104 бактерий/см2, а зона неудовлетворительной очистки - в области бактериальной загрязненности более 40000 бактерий/см2.
При использовании загрязнителя состава 2 (табл. 4.1) в опытах по качеству очистки вставки в молокопровод диаметром 52 мм из различных материалов лучшие показатели циркуляционной мойки в общепринятом заводскими инструкциями режиме очистки (5 минут предварительное ополаскивание + 15 минут циркуляционной мойки раствором моющего порошка А + 5 минут заключительного ополаскивания) получены для стекла и нержавеющей стали, хуже для алюминия и резинового шланга (рис.4.4).
