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

В режиме промывки доильная установка образует три замкнутые гидравлические линии (рис. 1.8).

 

34 Технологическая схема установки АДМ-8А в режиме промывки

3 4

й-""^*»       >—»-

I - ванна; 2 - доильные аппараты; 3 - молокопроводы; 4 - вакуумпроводы; 
5 - счетчики молока; 6 - молокосборник; 7 - молочный насос: 8 - проточный 
охладитель; 9 - командный аппарат КЭП-12У; 10 - вакуумные насосы;

II - коллекторная труба

Рис. 1.8. Две основные линии содержат промывочную ванну 1, доильные аппараты 2, соединенные с коллекторной трубой 11, молокопроводы 3, молокосборник 6. Третью линию образуют ванна 1, молочный охладитель 8, молокосборник 6. По всем трем линиям промывочная жидкость под действием разрежения, создаваемого в системе вакуумными насосами 10, засасывается в молокосборник 6, откуда молочным насосом 7 перекачивается обратно в ванну 1, а в конце промывки на слив. Горячая вода в систему промывки подается от водонагревателя. Управление потоками моющего раствора и поддержание его температуры на необходимом уровне осуществляется командным аппаратом КЭП-12У (рис. 1.9).

 

35

Схема управления потоками моющего раствора при промывке доильной установки АДМ-8

1 — ванна; 2 - командный аппарат КЭП-12У; 3 - пневмоклапаны; 4 - водонагреватель

Рис. 1.9.

В настоящее время НПП «Фемакс» разработал и поставил на производство новую отечественную доильную установку УДМ-200, являющейся дальнейшей модернизацией АДМ-8А как альтернатива импортным молоко-проводам. Отличительной особенностью её является молокопровод из нержавеющей стали с увеличенным до 52 мм диаметром, обеспечивающий щадящий режим транспортировки молока и исключающий создания «молочных пробок». В три раза сокращено количество неблагоприятных в санитарном плане стыков между трубами молокопровода. Существенно упрощена конструкция подъемного устройства и тем самым повышена его надежность. Для стабилизации вакуума применен вакуумпровод диаметром 40 мм вместо 25 мм.

Однако технология циркуляционной промывки молочной линии УДМ-200 не доработана и не обеспечивает качественную очистку в связи с увеличением площади внутренней поверхности молокопровода. Режимы мойки автомата промывки не оптимизированы. Режимы течения жидкости также требуют обоснования. В связи с этим ухудшается качество очистки доильно-молочного оборудования и снижается качество выдоенного молока. Это свидетельствует о необходимости совершенствования как конструкции системы мойки и ее отдельных узлов, так и самого технологического процесса.

 

36

1.6. Объект исследования

Основное направление совершенствования процесса мойки молокопровода АДМ-8А (УДМ-200) - улучшение качества очистки внутренних поверхностей, соприкасающихся с молоком, и повышение на этой основе качества молока.

С этой целью объектом исследования является усовершенствованная система циркуляционной промывки молокопровода доильной установки УДМ-200 с пневмоустройством для подачи воздуха в моющий раствор и устройством автоматической подачи упругих пробок (рис. 1.10) [54, 100, 101].

Схема усовершенствованной системы циркуляционной промывки молокопровода доильной установки УДМ-200

2 1

 

I — вакуумный насос; 2 — вакуумный баллон; 3 - вакуумметр; 4 — всасываю 
щий трубопровод; 5 - доильные аппараты; 6 - коллекторная труба; 7 - ваку- 
умпровод; 8 — моечная ванна; 9 — молокосборник; 10 - молочный насос;

II — сливной трубопровод; 12 — молокопровод; 13, 15 — пульсаторы; 
14 — пульсоусилитель; 16 — магазин-питатель; 17 - упругие пробки

Рис. 1.10.

 

37

Данная система включает в себя: вакуумную установку, состоящую из вакуумного насоса 1, вакуумного баллона 2 и вакуумметра 3, вакуумпровод 7 из оцинкованной трубы, моечную ванну 8, всасывающий трубопровод 4, мо-локопровод 12, соединенный с молокоприемным баком 9, содержащим перфорированный лоток и заслонку, коллекторную трубу 6, на которую перед промывкой устанавливаются доильные аппараты 5. К молокоприемному баку 9 подсоединен молочный насос 10, соединяющийся с моечной ванной 8 сливным трубопроводом 11. В начале молокопровода параллельно коллекторной трубе подключены пневмоустройство 14 для подачи воздуха в моющий раствор и устройство автоматической подачи упругих пробок 17.

вакуум

Схема пневмоустройства для подачи воздуха в молокопровод (патент № 2220566)

Поток

жидкости от доильных аппаратов

Поток

жидкости от доильных аппаратов

^6

а — в режиме прерывания подачи воздуха; б - в режиме подачи воздуха; 1 — пульсатор; 2 - вакуумпровод; 3 — промываемый трубопровод; 4 — камера переменного вакуума пульсоусилителя; 5 - камера постоянного атмосферного давления; 6 - управляющая камера пульсоусилителя; 7 — шайба; 8 — мембрана; 9, 10 - патрубки; 11 - клапан пульсоусилителя; 12 - кран

Рис. 1.11.

 

38

Пневмоустройство состоит из пульсатора 13 и пульсоусилителя 14. Пульсоусилитель содержит (рис. 1.11) рабочую камеру 4, камеру постоянного атмосферного давления 5, управляющую камеру 6, шайбу 7, мембрану 8, подводящий патрубок 9, патрубок подачи воздуха 10, кран 12 и двойной клапан 11.

Пульсатор 1 обеспечивает периодическую подачу в управляющую камеру 6 пульсоусилителя то вакуума, то воздуха атмосферного давления, для чего пульсатор соединен с вакуумпроводом 2.

При подаче в камеру 6 вакуума клапан 11 его открыт, и воздух атмосферного давления через кран 12 подается в молокопровод 3. При атмосферном давлении в камере 6 клапан 11 закрыт и подача воздуха в молокопровод 3 прекращается. Частота пульсов в этом устройстве регулируется установочным винтом пульсатора.

Схема устройства автоматической подачи упругих пробок

(патент №2233581)

1 - пульсатор; 2 - поршень; 3 - корпус; 4 - пружина; 5 - регулировочный винт; 6 — прижимная пластина; 7 — упругие пробки; 8 — крышка; 9 - молокопровод

Рис. 1.12.

Устройство автоматической подачи упругих пробок включает в себя пульсатор 15 и магазин-питатель 16 с упругими пробками 17 (рис. 1.10). Магазин состоит (рис. 1.12) из корпуса 3, в котором размещены упругие пробки 7, крышки 8, регулировочного винта 5, пружины 4 и прижимной пластины 6.

Пульсатор 1 этого устройства соединен с вакуумпроводом. Упругие пробки поочередно поступают под действием пружины 4 во всасывающий

 

39

патрубок молокопровода 9 и всасываются в него в тот момент, когда пульсатор подает к ним воздух атмосферного давления.

Циркуляционная промывка молокопровода осуществляется следующим образом (рис. 1.10).

При отсасывании воздуха вакуумным насосом 1 в системе создается вакуум, под действием которого моющая жидкость из моечной ванны 8 засасывается в промывочный трубопровод 4 и далее, проходя через коллекторную трубу 6, доильные аппараты 5 и молокопровод 12, попадает в молокоприемный бак 9, откуда она откачивается молочным насосом 10 в моечную ванну 8.

В процессе промывки пульсатор 1 обеспечивает подачу в управляющую камеру 6 пульсоусилителя сначала вакуума (рис. 1.11, б). Двойной клапан 11 закрывает камеру постоянного атмосферного давления 5 и открывает отверстие, соединяющее рабочую камеру 4 с молокопроводом 3. При этом атмосферный воздух через патрубок 10 поступает в промываемый молокопровод 3. Объем подаваемого воздуха регулируется краном 12, что изменяет состав моющей смеси и режим ее течения в молокопроводе.

В следующую фазу пульсатором 1 в управляющую камеру 6 пульсоусилителя подается воздух атмосферного давления (рис. 1.11, а). По мере наполнения камеры 6 воздухом сила, действующая на мембрану 8 вверх, становится меньше силы, действующей на двойной клапан 11 вниз, и двойной клапан 11 переключается. При этом отверстие, соединяющее рабочую камеру 4 с молокопроводом 3, закрывается, и подача атмосферного воздуха прекращается. Затем пульсатор 1 снова подает в камеру 6 вакуум. Двойной клапан 11 переключается, обеспечивая подачу воздуха в молокопровод 3. Далее процессы работы пневмоустройства повторяются с частотой, заданной пульсатором 1.

При такой работе атмосферный воздух периодически подается от пульсоусилителя 14 (рис. 1.10) в молокопровод 12, за счет чего скорость потока моющей жидкости повышается, увеличивается его турбулентность, а, следо-

 

40

вательно, и механическое воздействие на частицы загрязнений. Это позволяет более эффективно осуществлять процесс циркуляционной промывки мо-локопровода.

Одновременно пульсатор 15 обеспечивает периодическую подачу вакуума и атмосферного давления в магазин-питатель 16. При подаче в него вакуума на торцах нижней упругой пробки 17 действуют примерно одинаковые силы, и она неподвижна. В следующую фазу в магазин-питатель 16 от пульсатора 15 подается атмосферное давление. При этом упругая пробка 17 за счет разницы давлений на торцах поступает в молокопровод 12 и движется по нему до молокоприемного бака 9, где попадает на перфорированный лоток и в конце промывки вручную извлекается через заслонку.

Как только первая упругая пробка 17 выводится из магазина-питателя 16, на ее место под действием собственного веса и пружины 4 (рис. 1.12) поступает следующая пробка и цикл повторяется. Регулировка усилия прижатия упругой пробки 7 осуществляется регулировочным винтом 5. Частота запуска упругих пробок 17 в молокопровод устанавливается винтом регулировки частоты пульсаций пульсатора 15 (рис. 1.10).

Движение пробок по молокопроводу увеличенного диаметра способствует механическому воздействию на загрязнения молокопровода и очистке его внутренних поверхностей.

Обычно поток жидкости в молокопроводе 12 имеет у стенок ламинарный подслой, что существенно затрудняет процесс его очистки, так как в нем находится значительное количество жировых шариков пленки молочных загрязнений. При пуске в него упругих пробок 17 происходит механическая очистка и вынос части загрязнений из промываемого молокопровода 12. Кроме того, при перемещении упругой пробки 17 срывается ламинарная пленка с очищаемой поверхности, на стенках возрастают касательные напряжения, что способствует улучшению качества очистки.

Таким образом, в отличие от серийных устройств для мойки молокопро-водов, исследуемый объект оснащен устройствами периодической подачи в не-

 

РОССИЙСКАЯ

41

ГОСУДАРСТВЕННАЯ

БИБЛИОТЕКА

го воздуха атмосферного давления и упругих пробок для дополнительной механической чистки его. При этом частоты подачи воздуха и пробок различны.

1.7. Цель и задачи исследований

Цель работы - повышение качества промывки молокопровода доильных установок при технических уходах за ним за счет совершенствования системы мойки и обоснования режимов ее работы.

В связи с этим в задачи исследований входили:

1. Обоснование режимов мойки молокопровода и определение качества санитарного состояния очищаемых поверхностей;
2. Обоснование возможности интенсификации процесса удаления загрязнений путем усиления течения газожидкостной моющей смеси и использования механической чистки;
3. Определение рациональных параметров системы мойки молокопровода и получение исходных данных к ее расчету с заданными показателями качества мойки;
4. Экономическое обоснование использования усовершенствованного оборудования для мойки молокопровода.

В качестве рабочей гипотезы исследований этой системы выдвинуто предположение о том, что технологический процесс очистки молокопровода от загрязнений возможно интенсифицировать путем усиления пульсаций потока моющей жидкости периодической подачей в молокопровод воздуха атмосферного давления, а также механической очисткой внутренней поверхности труб с помощью упругих пробок, вводимых в молокопровод автоматически через определенные промежутки времени.

 

42

2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ МОЙКИ МОЛОКОПРОВОДА И ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ

2.1. 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.