Обоснование параметров и режимов работы системы мойки молокопровода доильных установок для доения коров в стойлах

Скорость ее потока в молокопроводе с учетом подсоса воздуха через коллекторы доильных аппаратов и неплотности молочной линии оказывает

 

119

большое влияние на длительность фазы прополаскивания. Увеличение ее сокращает эту фазу, но повышает расход холодной водопроводной воды.

Хуже прополаскиваются детали и узлы молокопровода из резины типа СКН (сосковая резина доильных аппаратов и молочные шланги их) и пищевого алюминия (молочная камера коллектора, детали средств учета надоя молока и др.). Однако, как правило, они имеют поперечное сечение значительно меньшее, чем сам молокопровод. В связи с этим, скорость течения воды при промывке в деталях из этих материалов всегда выше скорости ее в молокопроводе в реальных условиях очистки его от загрязнений. Это позволяет выбор режимов предварительного прополаскивания осуществлять, исходя из используемых материалов для молокопровода: для молокопровода из нержавеющей стали при скорости потока равной 2 м/с время промывки 2...2,6 мин, а расход воды 46...52 л. К этому времени необходимо добавить 1...1,5 мин для освобождения труб от жидкости при переходе к следующей фазе.

Второй фазой очистки молокопровода от загрязнений является его циркуляционная мойка и дезинфекция. В связи с наличием в нем значительного количества деталей из резины, алюминия и полимеров рациональная продолжительность этой фазы определяется длительностью их очистки. Данные таблицы 4.6 позволяют сделать заключение о том, что продолжительность этой фазы должна быть не менее 9...12 мин. При пробковом режиме течения газожидкостной смеси со скоростью 2 м/с и среднем объемном газосодержании ее Р = 0,8...0,9 расход воды за время этой фазы составит 100... 130 л в комплектации доильной установки на 100 коров.

После мойки и дезинфекции молокопровода производят очистку его от остатков моющего и дезинфицирующих растворов прополаскиванием молочной линии холодной водой. Это третья, заключительная, фаза очистки молокопровода.

Так как прочность сцепления пленки моющего раствора с поверхностью молокопровода в несколько раз ниже, чем пленки молока, то и время

 

120

смыва остатков моющего или дезинфицирующего раствора меньше, чем смыва молочных остатков. Однако для унификации операций этих фаз целесообразно длительность окончательной промывки и режим ее сохранить такими же, как и в фазе предварительного прополаскивания.

Таблица 4.12. Расходные характеристики фаз мойки молокопровода стационарного

доильного агрегата варианта комплектации на 100 коров

 

Фазы очистки молокопровода от загрязнений	Температура воды или моющего раствора, °С	Затраты времени, мин	Расход воды, л
Предварительное прополаскивание	25...30	"••х • » • ^/	46...52
Циркуляционная мойка и дезинфекция	70...80	9...12	100...130
Прополаскивание для удаления остатков моющего раствора	25...30	4,5...5	40...45

Таким образом, общая продолжительность очистки молокопровода из нержавеющей стали диаметром 52 мм должна составлять в среднем 20 мин, а режимы отдельных фаз с учетом разнородности материалов деталей и узлов молокопровода соответствовать данным, приведенным в таблице 4.12.

4.8. Удельная энергия мойки молокопровода

Энергетические затраты на очистку молокопровода зависят от адгезии белково-жировых загрязнений к его внутренней поверхности. Удельная энергия адгезии, как уже отмечалось нами ранее, в используемой молочной линии находится в прямой зависимости от материала деталей этой линии, свойств загрязнителей, состава моющего раствора и его температуры и определяется на основе полученных о них данных по зависимости, приведенной в работах С.С. Воюцкого и СМ. Липатова [33]:

 

121 
W = g-(1 + cos0), (4.3)

где  a - межфазная энергия  на границе «загрязнитель — моющий раствор», Дж/м²; 0 - краевой угол смачивания, град.

Таблица 4.13.

Влияние температуры моющего раствора на удельную энергию адгезии белково-жировых загрязнений молокопровода

 

Применяемый материал деталей молокопровода	Температура раствора в			°С моющего порошка
		типа А			типа Б
		60	70	80	60	70	80
		Удельная энергия адгезии, 10*3 Дж/м2
Нержавеющая сталь	2,7	2,2	2,0	3,0	2,5	2,2
Алюминий	7,5	6,2	5,5	7,9	7,4	7,0
Резина	5,7	4,6	4,2	6,1	5,3'	4,7
Стекло	4,8	3,9	3,5	5,2	4,5	4,1

Зависимость удельной энергии мойки молокопровода от времени выдержки его в загрязненном состоянии до начала очистки

2 \	<	т                                   ^^
^^■в"*^"*	і ^^^і	<
і	1

W,

10"³Дж/м²

10

5

0 30 60 t,MHH

1 и 2 - для деталей молокопровода из нержавеющей стали и резины

Рис. 4.12.

 

122

Приведенные в таблице 4.13 расчётные величины удельной энергии адгезии белково-жировых загрязнений к молокопроводу из различных материалов показывают, что её величина с повышением температуры раствора синтетических моющих порошков снижается. Это снижение составляет в среднем 13% на каждые 10°С повышения температуры раствора.

Удельная энергия адгезии загрязнителя в воде почти в 2 раза выше, чем в моющем растворе, чем объясняется плохая отмываемость молокопроводов чистой водой.

С увеличением промежутка времени после окончания доения коров до начала мойки молокопровода удельная энергия его очистки повышается (рис. 4.11).

Это увеличение весьма существенно при больших промежутках времени до начала мойки молокопровода и, особенно, для его участков, выполненных из трудно отмываемых материалов, что свидетельствует о недопустимости значительных отсрочек в уходе за молочной линией доильной установки после доения коров.

Выводы

1. Выдержка загрязнений на поверхности молокопровода ведет к изменению их свойств: кинетическая вязкость через час до мойки повышается в 3 раза, кислотность - в 1,7 раза, микробная загрязненность — почти в 2 раза, поэтому силы адгезии возрастают, и ухудшается процесс очистки.
2. Взаимодействие между белково-жировым загрязнителем и поверхностями исследованных материалов молочной линии доильных установок обусловлено преимущественно межмолекулярными силами сцепления, зависящими от межфазной энергии соприкасающихся сред. Наибольшее значение межфазной энергии наблюдается на границе сред "загрязнитель - воздух", "вода - воздух" и "0,5%-ный раствор моющего порошка типа А — воздух". С увеличением температуры моющего раствора на основе синтетического
 

123

порошка А от 20 до 70°С межфазная энергия снижается от 5,7-10"³ до 3,Ы0-³Дж/м².

3. В технологии мойки молокопровода доильной установки целесообразно использовать пробковый режим течения газожидкостной смеси с объемным газосодержанием 0,8...0,9 при скорости потока 1,2...2 м/с. При этом необходимо обеспечить прерывистую подачу воздуха в молокопровод с частотой 0,33 Гц и соотношением тактов впуска воздуха в молокопровод к такту прекращения подачи его 62%:38%.
4. Молокопровод из любого материала лучше очищается более горячим моющим раствором, чем холодным. Так при увеличении температуры 0,5%-го раствора моющего порошка типа А от 60°С до 85°С время очистки молокопровода сокращается с 9,5 минут до 1,5 минуты или в 6 раз.
5. Качество мойки деталей молочной линии существенно зависит от их материала и режимов мойки. Хуже всего очищаются детали из алюминия пищевого и резины, даже при достаточно высоких скоростях газожидкостной смеси в пробковом режиме её течения, лучше из нержавеющей стали и стекла.
6. Увеличение времени переходных процессов в управляющей камере пульсоусилителя для подачи воздуха в молокопровод прямо пропорционально увеличению ее объема при одном и том же диаметре шланга (5 мм) пневмопривода и его длине (30 см). Повышение частоты пульсаций сокращает длительность тактов ti и t2 в пневмоприводе клапанов пульсоусилителя. Предельная частота пульсаций, при которой процесс подачи воздуха в промываемый трубопровод не нарушается, составляет 2 Гц.
7. Периодическая подача упругих пробок в молокопровод при мойке повышает качество его очистки от загрязнений. В качестве материала упругих пробок, используемых при очистке молокопровода, рекомендуется поролон марки ST 5050 и ST 2025. Емкость магазина для упругих пробок в автомате их ввода в молокопровод должна быть равной 5-ти, цикличность их пуска - одна в минуту, а скорость перемещения 2...3 м/с. Частота пульсатора пневмопривода автомата - 0,017 Гц.
 

124

8. Процесс мойки молокопровода содержит фазы предварительного 
прополаскивания после доения, циркуляционной мойки и дезинфекции и за 
ключительного прополаскивания для удаления остатков моющего раствора.

Предварительное прополаскивание молокопровода доильной установки необходимо осуществлять теплой водой температурой 25...30°С в течение 4,5...5 мин. Расход воды при этом находится в пределах 46...52 л.

Продолжительность фазы циркуляционной мойки и дезинфекции молокопровода при наличии значительного количества деталей и узлов из пищевого алюминия должна быть не менее 9...12 мин при температуре моющего раствора 70...80°С. При пробковом режиме течения газожидкостной смеси со скоростью 1,6 м/с и среднем объемном газосодержании ее Р = 0,7...0,8 расход воды за время этой фазы составит 100... 130 л.

Заключительное прополаскивание молочной линии должно осуществляться водой температурой 25...30°С в течение 4,5...5 мин. Расход воды на эту операцию составляет 40...45 л.

9. За время фазы мойки молокопровода происходит значительное уменьшение температуры моющего раствора (примерно на 30%), что снижает эффективность очистки деталей системы. Поэтому возникает необходимость поддержания температуры его с помощью электронагревателей, вмонтированных в ванну для моющего раствора.
10. Удельная энергия адгезии загрязнителя в воде почти в 2 раза выше, чем в моющем растворе. С повышением температуры раствора на каждые 10°С снижение удельной энергии адгезии загрязнений составляет в среднем 13%. С увеличением промежутка времени после окончания доения коров до начала мойки молокопровода удельная энергия его очистки повышается. Это увеличение весьма существенно при больших промежутках времени до начала мойки молокопровода и, особенно, для участков его, выполненных из трудно отмываемых материалов.
 

125

11. Полученные данные по динамике пневмопривода исследуемой системы близки к теоретическим и в совокупности с расходными ее характеристиками, а также характеристиками и свойствами используемых в ней материалов могут быть положены в основу расчета и проектирования новых и совершенствуемых технологических линий циркуляционной мойки молоко-проводов увеличенного диаметра.

 

126

5. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА СИСТЕМЫ МОЙКИ МОЛОКОПРОВОДА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

5.1. Результаты производственной проверки функционирования системы мойки молокопровода

Производственная проверка работы системы мойки молокопровода проведена на молочной ферме АОЗТ «СКВО» Зерноградского района Ростовской области в коровнике на 200 коров привязного содержания. Одна из групп этого коровника - 100 голов в первых двух рядах здания обслуживалась переоборудованной молочной линией по результатам наших исследований, а другая - 100 голов в третьем и четвертом рядах стойл коровника обслуживалась молочной линией в серийном, заводском исполнении. Молоко-проводы выполнены из нержавеющей стали. Обе группы животных были красной степной породы, масса коров колебалась от 450 до 500 кг. Продуктивность их за лактацию была выше 3000 кг. Доение трехкратное. Получаемое молоко сдавалось в переработку на собственный молочный завод.

Работы по оценки качества очистки сравниваемых молокопроводов проводились в молочном отделении коровника с использованием приспособления и приборов, предложенных В.И. Березуцким [26].

Для проверки чистоты мойки деталей и узлов молочных линий применялось его приспособление (на базе доработанного устройства Б.А. Доронина [46]) для нанесения на поверхности контролируемых деталей молокопровода специальной индикаторной жидкости. Оно было выполнено в виде поршневого дозатора, осуществляющего разбрызгивание индикаторной жидкости на поверхность деталей из расчета 0,033 см³ её на 1см² поверхности. Индикаторной жидкостью служил раствор 0,2 г измельченного порошка краски «Судан - Ш» и 0,05 г метиловой синьки в 70 см³ 96%-ного этилового спирта, на-

 

127

гретого до 60°С. В такой раствор добавляли 10 мл 25%-ного раствора аммиака и 20 мг дистиллированной воды [26].

По цвету окрашенной в индикаторной жидкости плёнки на поверхности контролируемой детали определяли качество мойки её, пользуясь данными тарировочной таблицы 5.1.

Таблица 5.1. Тарировочные показатели оценки качества мойки и дезинфекции

контролируемых деталей молокопровода

 

Состояние поверхности контролируемой детали		Оценка качества
Цвет поверхности очищаемой детали	Цвет окраски дезинфицируемой детали
Пятна и полоски жёлтого цвета отсутствуют	Тёмно-бурый или сине-бурый	Хорошее
Имеются слабо окрашенные жёлтые пятна малого диаметра	Бледно-бурый или синий	Удовлетворительное
Вся поверхность детали интенсивно окрашена в жёлтый цвет	Цвет отсутствует	Неудовлетворительное