Введение к работе
Актуальность темы. Одним из путей повышения рентабельности производства сельхозпроизводителей, в том числе, предприятий малых форм хозяйствования является организация не только первичной обработки молока, но и его переработки. Организация цехов переработки позволяет производителям молока увеличивать прибыль, не зависеть от колебаний цен на сырое молоко и обеспечить потребителей экологически чистой продукцией – сметаной, творогом, сливками, сырами.
Производство сыров непосредственно у сельскохозяйственных товаропроизводителей отличается сложностью и особенностью проведения технологического процесса. Оборудование, серийно выпускаемое промышленностью для производства сыров, имеет большую производительность, габариты и энергоемкость, что затрудняет переработку сырья именно у сельскохозяйственных товаропроизводителей, для которых важным является эксплуатация конструкций машин и оборудования с малой энергоемкостью, реализующих ресурсосберегающие технологии.
Определенную долю сточных вод сельскохозяйственных предприятий, занимающихся переработкой молока, образуют стоки, основу которых составляют отработанные рассолы после посолки сыра. Наличие поваренной соли делает стоки, содержащие рассолы, агрессивными по отношению к технологическому оборудованию, арматуре и окружающей среде. Поэтому целесообразно многократное использование отработанных рассолов с целью снижения их объема и экономии поваренной соли и питьевой воды.
Однако при регенерации отработанных рассолов требуется инактивация микрофлоры методом пастеризации. Но применение существующих пастеризационных установок сопровождается большими энергетическими затратами, что значительно затрудняет в условиях сельскохозяйственных предприятий регенерацию отработанных рассолов после посолки сыров.
Изложенное выше показывает актуальность совершенствования процесса регенерации отработанного сырного рассола. Представляется перспективным использовать кавитационный теплогенератор для решения поставленной задачи регенерации отработанного рассола методом пастеризации.
Цель работы. Обоснование конструкции и параметров кавитационного теплогенератора, обеспечивающего снижение энергетических затрат при совершенствовании процесса регенерации отработанных рассолов.
Объект исследования. Технологический процесс регенерации рассола после посолки сыров и кавитационный теплогенератор.
Методика исследования. В теоретических и экспериментальных исследованиях использованы методы моделирования процессов и математической статистики, теория планирования экспериментов. Обработка результатов теоретических и экспериментальных исследований выполнялась на ПЭВМ с использованием прикладных программ SolidWorks 2010, Statistica 7.011, Microsoft Office Excel 2003 и MathCAD-14 for Windows.
Научная новизна работы. Разработана конструктивно-технологическая схема кавитационного теплогенератора, новизна которого подтверждена патентами РФ на полезные модели № 73165 и № 107022; получены модели регрессии рабочего процесса кавитационного теплогенератора, позволяющие определить его оптимальные конструктивно-технологические параметры.
Практическая ценность. Разработана установка регенерации отработанных рассолов для посолки сыров, включающая кавитационный теплогенератор с целью пастеризации рассолов, позволяющая снизить энергоемкость тепловой обработки, расход соли и воды при посолке сыров и объем соленых сточных вод за счет регенерации отработанных рассолов при многократном их использовании.
Реализация результатов исследования. Результаты исследований используются предприятием ОАО племенной завод «Большемурашкинский» при производстве сыра в цехе переработки молока и ОАО «Княгининское сухое молоко» (ОАО «Лысковский маслосырзавод») Нижегородской области.
Апробация работы. Основные положения диссертационный работы доложены на: международной научно-практической конференции «Разработка и внедрение технологий и технических средств для АПК Северо-Восточного региона Российской Федерации» (Киров, 2007 г.); V научно-практической конференции «Перспективы развития масложировой, маслодельной и сыродельной промышленности» (Москва, 2007 г.); международной научно-практической конференции Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии, посвященной 75-летию заслуженного деятеля науки и техники Российской Федерации, доктора технических наук, профессора Лисунова Е.А. и 40-летию кафедры «Надежность и ремонт машин» «Ресурсосберегающие технологии и технические средства в агропромышленном комплексе» (Н.Новгород, 2010 г.); международной научно-практической конференции «От Великой Победы – к современности: инновационный путь развития АПК» (г. Княгинино, 2010 г.).
Защищаемые положения:
- процесс регенерации отработанных сырных рассолов путем пастеризации с использованием кавитационного теплогенератора;
- конструктивно-технологическая схема кавитационного теплогенератора для регенерации отработанного рассола при его пастеризации;
- модели регрессии рабочего процесса кавитационного теплогенератора для определения его оптимальных конструктивно-технологических параметров;
- результаты экспериментальных исследований кавитационного теплогенератора и отработанного рассола после пастеризации;
- экономический эффект применения процесса регенерации отработанного рассола путем пастеризации с использованием кавитационного теплогенератора.
Публикации. Основные материалы диссертации отражены в 15 печатных работах, в том числе три - в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Федерального агентства по образованию РФ, получено два патента на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 148 страницах компьютерного текста и состоит из введения, пяти глав и основных выводов. Работа содержит 13 таблиц, 43 рисунка и 12 приложений. Список литературы включает 167 источников, в том числе 12 на иностранных языках.
