87 / 332
УДК 637.52.037
П О Л У Ч Е Н И Е Г Р А Н У Л И Р О В А Н Н О Г О Л Ь Д А Н А Ф Е Р М А Х Д Л Я
О Х Л А Ж Д Е Н И Я П А Р Н О Г О М О Л О К А
Асп. С.Ю. Гончаров, д.т.н. В.И. Полтавцев, д.т.н. Н.Г. Бережное
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Кемеровский сельскохозяйственный институт
Россия
86
Сборник статей международной конференции
Охлаждение молока до низкой температуры замедляет или прекращает разви
тие микробов. Молоко, получаемое на фермах и предназначенное для сдачи на пред
приятия молочной промышленности, необходимо охлаждать немедленно после вы
даивания: летом - до 4-6°С, зимой - до
6
-
8
°С. Способ охлаждения (ледяная вода, гра
нулированный лёд, холодильная камера и т.д.) зависит от численности дойных ко
ров. При малом стаде (десятки животных) предпочтительно использовать лед.
Кратчайший путь передачи холода к молоку путем использования льда
реализован в льдогенераторах барабанного типа. Недостатки последних
общеизвестны: наличие механической системы и односторонний поток холода к
намораживаемому слою льда.
Получение льда в кипящем слое, как в системе Т:Г, так и в трехфазной Т:Ж:Г,
ликвидирует механическую систему, оставляя высоким уровень интенсивности теп
лового потока.
Экспериментальное и теоретическое исследование процесса теплообмена при
последовательной кристаллизации пленки воды на гранулах льда проведено нами с
применением математических методов планирования эксперимента, значительно со
кратившее число опытов. Характеристика цели, заданной колличественно, названа
критерием эффективности процесса, который является откликом на воздействие
факторов, определяющих поведение выбранной системы. В качестве критерия выде
лены параметры, характеризующие процесс и удовлетворяющие предъявляемым к
ним требованиям. Это плотность теплового потока от продукта (сферическая части
ца льда) к охлаждающей среде (воздух) - q(yi), Вт/м2; плотность теплового потока от
падающей капли воды при её соприкосновении со льдом - q(y
2
), кВт/м2, и т - про
должительность послойной кристаллизации льда.
Исходя из теории нестационарной теплопроводности, увеличение плотности
теплового потока сокращает продолжительность замораживания и наоборот. Поэто
му объединение критериев невозможно из-за наличия между ними внутренней связи.
По экономическим соображениям рассматриваем общую плотность теплового пото
ка, которая прямо пропорционально связана с энергетическими и экономическими
затратами. Продолжительность процесса непосредственно влияет на его производи
тельность и тоже может быть эффективным параметром с экономической точки зре
ния. Таким образом, выделены в качестве основных критериев эффективности -
плотность теплового потока и продолжительность послойной кристаллизации льда.
Выбранный объект исследования (тонкая пленка воды) представлен в виде
неограниченной пластины, при кристаллизации которой в потоке воздуха тепло в
большей степени отводится через поверхность частицы льда нежели к псевдоожи
жающей среде. В этом случае границы кристаллизации, движущиеся с противопо
ложных сторон жидкости, сойдутся не на осевой плоскости, а ближе к той поверхно
сти, на которой больше коэффициент теплоотдачи. Обозначим этот коэффициент на
одой поверхности (лёд) cci, а на другой (псевдоожижающаяся среда) осг. Тогда име
ются эмпирические уравнения:
ТТ —
ЯР
*ж h
'W
l 2
1
2 4-
Г =■
q£
• / •
r t - t
\
ж
со
\
2
•
X а
U
1
+ ■
2
J
2-X а
1
J
(
1
)
(
2
)
Научная электронная библиотека ЦНСХБ