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

 

70

Обработка полученных данных осуществлялась в программе ЛА-70. Погрешность приборов для записи осциллограмм не превышала 3% от максимального давления в системе мойки и ее узлах.

Комплект аппаратуры для тензометрических измерений системы мойки молокопровода

1 - усилитель ТД-6А; 2 - монитор; 3 - системный блок с АЦП; 4 - плата сопряжений Рис. 3.2. Расход воздуха через определенный элемент системы мойки молоко-провода определялся с помощью газового счетчика АС-5М (рис. 3.3)

Рис. 3.3

Общий вид газового счетчика АС-5М

 

71

Определение расхода моющего раствора системой мойки осуществлялось по схеме, изображенной на рис. 3.4.

Схема устройства для определения расхода моющего раствора

системой мойки

1 — молокосборник; 2 - молочный насос; 3 — емкость для сбора и измерения моющего раствора; 4 - емкость с исходным раствором; 5 — вакуумпровод; 6 — молокопровод; 7 - блок герметичных контактов; 8 - вакуумный регулятор; 9 - кран

Рис. 3.4.

Она включала молокосборник 1, подача раствора в который производилась из емкости 4, а регулировалась краном 9. Молочный насос 2 соединялся всасывающим патрубком с молокосборником 1, а нагнетательным -с измерительной емкостью 3. Уровень вакуума в молокосборнике 1 регулировался вакуумным регулятором 8. В молокосборнике 1 был установлен блок герметичных контактов 7 управления работой молочного насоса 2, что позволяло поддерживать заданный перепад уровней жидкости в молокосборнике 1.

При проведении исследований жидкость всасывалась под действием рабочего разрежения в молокосборник 1. Как только уровень ее достигал заданного, включали молочный насос 2, который откачивал эту жидкость

 

72

в мерную емкость 3. По времени заполнения мерной емкости 3 определялась подача молочного насоса 2.

Измерение температуры моющей жидкости в системе мойки производилось с помощью потенциометра ПП-63 (класс точности 0,2), а в моечной ванне - ртутным термометром.

Для определения величины межфазной энергии на границах «молочный жир — моющий раствор» и «моющий раствор - воздух» использовался прибор академика П.А. Ребиндера [26, 46]. Торец капилляра этого прибора тщательно отшлифовывался.

Измерение краевых углов избирательного смачивания поверхности мо-локопровода молочным жиром производили по методике и на оборудовании, предложенных Б.А. Дорониным [46]. Для измерений изготавливались плоские пластины из нержавеющей стали и других материалов. Относительная ошибка измерений ± 1%.

3.3. Частные методики экспериментальных исследований 3.3.1. Методика оптимизации режимов мойки молокопровода

Исследования режимов мойки молокопровода, его узлов и деталей осуществлялись на лабораторной установке (рис. 3.5) максимально приближенной к действующей на АДМ-8А системе мойки молочной линии.

Установка включала вакуумный насос 1, молокосборник 9, ванну 8, молочный насос 10, молокопровод 12 и промывочный трубопровод 4. Впуск воздуха в систему мойки осуществлялся пульсоусилителем 14, установленным в начале молокопровода 12. Клапаны его приводились в действие пневмоприводом посредством пульсатора 13. На участке молокопровода 12 со стабилизированным течением газожидкостного потока при помощи соединительных муфт устанавливалась исследуемая вставка молокопровода 18 в виде отрезка трубы длиной 1 м.

 

73

Схема (а) и общий вид установки (б) для исследования режимов мойки молокопровода

I - вакуумный насос; 2 - вакуумный баллон; 3 - вакуумметр; 4 - промывоч 
ный трубопровод; 5 - доильные аппараты; 6 - коллекторная труба; 7 - ваку- 
умпровод; 8 - моечная ванна; 9 - молокоприемный бак; 10 - молочный насос;

II - сливной трубопровод; 12 - молокопровод; 13,15 - пульсаторы; 14 -пуль- 
соусилитель; 16 - магазин-питатель; 17 - упругие пробки; 18 - исследуемая 
вставка молокопровода; 19 - прозрачная молокопроводная вставка

Рис. 3.5.

 

74

Заданная температура циркуляции обеспечивалась водонагревателем и контролировалась ртутным термометром. Регулировка скорости газожидкостного потока осуществлялась путем изменения расхода жидкости с помощью вентиля и расхода воздуха регулировкой хода клапанов пульсоуси-лителя и краном подачи воздуха в него.

Скорость потока при сплошном наполнении молокопровода определялась по данным измерений расхода Q жидкости в ванной 8 за определенный промежуток времени t:

V   А (3.1)

ж    7cd²t

где d — диаметр молокопровода, м.

Коэффициент объемного газосодержания потока определялся по показаниям приборов, регистрирующих расход жидкости С)_ж и газа Q_B на исследуемом участке течения газожидкостной смеси за время t [77]:

Р_г=———• (3.2)

^г    Q.+Q*

Скорость газожидкостного потока при пробковом течении вычислялась по зависимости

_{v  =} <q, + qJ ₍з.з)

см Ted t

где Qk - расход жидкости, м³/ч; Q_B - расход газа, м³/ч.

При этом расход газа определялся по показаниям газового счетчика.

Время процесса фиксировалось секундомером двухстрелочным 51СД с ценой деления 0,1 с.

При подготовке к исследованию моющего эффекта молочный жир из пипетки равномерно наносился на внутреннюю поверхность вставки молокопровода 18 для образования жировой пленки на длине 60 мм. В течение 5 мин образец выдерживался при температуре 36°С, что соответствует температуре свежевыдоенного молока. Это обеспечивало межфазное равновесие

 

75

систем «воздух - молочный жир - поверхность детали». Затем образец дополнительно выдерживался при комнатной температуре до затвердения пленки (5...8 мин). Общий вид вставки молокопровода показан на рис. 3.6.

Общий вид исследуемой вставки молокопровода из нержавеющей

стали для определения моющего эффекта растворов 
1 2

-

1 - соединительные муфты; 2 - участок молокопровода Рис. 3.6. Опыты проводились в следующей последовательности. Исследуемый образец участка молокопровода монтировали на молокопроводе 12. Ванну 8 заполняли жидкостью с заданной температурой (путем смешивания горячей воды от водонагревателя и холодной воды из водопровода), затем в неё вводился концентрированный моющий раствор и перемешивался.

Общий вид прозрачной молокопроводной вставки

I 2

1 - соединительные муфты; 2 - участок молокопровода из стекла Рис. 3.7. При включении вакуумного насоса 1 в системе создавался вакуум, под действием которого моечная жидкость из ванны 8 засасывалась в промывочный трубопровод 4 и далее, проходя через молокопровод 12 и исследуемый образец его, попадала в молокосборник 9 (рис. 3.5). Из молокосборника 9 жидкость откачивалась молочным насосом 10 через сливной трубопровод 11

 

76

в ванну 8. Во время циркуляционной промывки молокопровода пульсоусили-телем 14 осуществлялась периодическая подача воздуха в систему для образования газожидкостного потока. Виды течения газожидкостного потока прослеживались по прозрачной молокопроводной вставке, изображенной на рис. 3.7.

В опытах варьировали скоростью потока, его температурой и временем обработки. При этом изменялось значение одного из них, два других поддерживались постоянными.

3.3.2. Методика определения качества мойки молокопровода

Контроль качества мойки молокопровода осуществлялся, как и в работах других исследователей [26, 46], с помощью коэффициента светопро-пускания раствора. Основу раствора составляла или однонормальная серная кислота, подогретая до 60°С, или смесь Блюра [46]. Растворение в нем бел-ково-жировых молочных остатков вызывало помутнение, которое учитывалось коэффициентом светопропускания, измеряемым на электрофотокало-риметре.

В качестве контролируемой детали использовалась вставка молокопровода из различных материалов, закрепленная с помощью соединительных муфт. Контролируемую деталь демонтировали с молокопровода после исследуемой фазы очистки и подвергали измерениям на загрязненность. Для этого вставка молокопровода заглушалась пробкой с одной стороны. Затем она заполнялась подогретой в водяной бане до температуры 60°С серной кислотой из расчета 0,26 мл на см² контролируемой поверхности детали. Далее заглушался второй открытый конец вставки молокопровода, и она интенсивно встряхивалась вручную 60 раз. Общее время контакта растворителя загрязнений с деталью составляло 1,5 мин.

Образовавшимся раствором загрязнений заполняли плоскопараллельную кювету предварительно оттарированного электрофотокалориметра с рас-

 

77

стоянием между рабочими гранями равным 10 мм. После этого она помещалась в ФЭК-56, и при фильтре №3 определялся коэффициент светопропускания раствора т по отношению к воздуху помещения:

Если т = 90...88%, то очистка считалась хорошей;

если т = 87...55%, то очистка считалась удовлетворительной;

а при к55% очистка была неудовлетворительной.

Контроль степени очистки молокопровода при прополаскивании производился по той же методике, что и в работе В.И. Березуцкого [26] — по содержанию в оставшихся загрязнениях молокопровода белковых составляющих. Остатки загрязнений по описанной выше методике переводились в растворы Блюра или серной кислоты в зависимости от материала молокопровода. Далее смывы помещались в кювету индикатора белка и облучались УФ излучением, под действием которого белок раствора люминесцировал. Это свечение регистрировалось приемником у поверхности раствора, усиливалось дифференциальным усилителем, а уровень его оценивался в относительных единицах шкалы индикатора.

Для тарировки прибора использовались растворы известной концентрации белка в составе растворов Блюра или серной кислоты.

3.3.3. Методика исследований температурного режима мойки

молокопровода

Эффективность мойки доильно-молочного оборудования в значительной мере зависит от температуры промывочных и моющих жидкостей и постоянства ее в течение времени мойки. В связи с этим, одним из направлений наших исследований было определение зависимости интенсивности мойки молокопровода от температуры моющего раствора. При этом под интенсивностью мойки молокопровода и его деталей принималась продолжительность процесса его очистки при постоянстве других факторов до установленного уровня коэффициента светопропускания при мойке.

 

78

Для варьирования температурными режимами отдельных фаз мойки молокопровода использовалась лабораторная установка, описанная выше. Она доукомплектовывалась электронагревателями холодной воды трубчатого типа (ТЭНами), вмонтированными в бак, ртутным термометром, установленным в баке [25, 108].

По уровню воды в баке определялся расход воды на мойку.

В процессе опытов варьировались показатели температуры воды в пределах 20...40°С через каждые 5°С и ее расход в пределах 15...45 л через каждые 5 л при одной и той же ее температуре.

Опыты проводились в два этапа.

На первом этапе моющий раствор в процессе циркуляции дополнительно не подогревался. Измерялись через каждую минуту данные о температуре раствора и скорость его циркуляции. Варьировался расход воды на мойку в пределах 20...40 л через каждые 5 л и время мойки в пределах 5...30 минут через каждые 5 минут.

На втором этапе бак дооборудовался нагревателями воды с термореле, поддерживающими температуру моющей жидкости с колебаниями в пределах ±1°С от установленной величины. В опытах варьировали температурой воды в пределах 55...85°С с интервалом 5°С, временем мойки и расходом воды в тех же пределах и интервалах, что и в первом опыте.

Измерение температуры наружной поверхности деталей доильно-молочной линии при мойке осуществляли электронным термометром ТС-4, датчик которого контактировал с исследуемой поверхностью молочной линии. Цена деления шкалы термометра 0,5°С, пределы измерений 0...100°С, а относительная ошибка измерений ± 0,5%. [25, 108].

 

79

3.3.4. Методика определения межфазной энергии на границе разных сред

Межфазное натяжение определялось на границе молочного жира в водной среде, в 0,25% - ом растворе синтетического моющего порошка типа А и в 0,25% - ом растворе моющего средства «Дезмол».

Определение поверхностного натяжения молочного жира в моющих растворах при различной температуре осуществлялось по схеме акад. П.А. Ре-биндера [26, 46] методом измерения наибольшего давления капли, при этом сам прибор был несколько модернизирован.

Он состоял из пробирки 1 с рубашкой (рис. 3.8), стеклянного капилляра 2, воздуховода 3 с кранами 5, 7 и микрокрана 6. Давление измерялось с помощью микроманометра 4. Капилляр с гладким тщательно отшлифованным торцом закрепляли в пробирке строго вертикально.

Для определения межфазного натяжения капилляр 2 промывался сначала хромовой смесью, затем водопроводной и дистиллированной водой. Пробирка наполнялась соответствующим моющим раствором, поверх которого вливали слой молочного жира высотой 15 мм.