Моделирование процесса производства кефира

13 – штуцер для удаления охлаждающей воды

Предназначен для приготовления производственных заквасок на чистых культурах молочно — кислых бактерий путем пастеризации молока, его сквашивания и охлаждения закваски.

Состоит из резервуара для сквашивания и блока управляющей аппаратуры. Термоизолированный резервуар снабжен устройством для залива исходного и слива готового продукта, перемешиваю

щим устройством, змеевиками пара и ледяной воды, устройством для мойки внутренней поверхности резервуара, датчиком контроля температуры процесса пастеризации и сквашивания. Внутренняя ванна резервуара через патрубок заполняется молоком.

Перемешивание молока осуществляется мешалкой. В змеевик, расположенный на дне наружной ванны, подается пар под давлением 0,3 ± 0,05 МПа и молоко через водяную ванну нагревается до температуры пастеризации 95° ± 2°С.

После окончания пастеризации продукта, с целью ускорения охлаждения молока до температуры сквашивания, происходит подача водопроводной воды, которая вытесняет горячую воду из рубашки, одновременно включается подача ледяной воды. При необходимости, готовую закваску можно охладить до температуры хранения 3-10°С и хранить до употребления.

Постоянная температура в процессе сквашивания поддерживается автоматически с точностью до ± 1°С с периодической подачей пара в теплообменник.

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Структурная идентификация объекта

Перечислим величины, влияющие на протекание процесса:

- объем молока , м3;

- объем закваски , м3;

- расход воды , л;

- температура воды , К;

- уровень продукта , м;

- температура продукта , К;

Остальными переменными, характеризующими данный процесс закваски, можно пренебречь из-за их малого влияния.

ОУ

Рис. 2.1 - Структурная схема заквасочника

Определим статические и динамические характеристики для соотношений «объем закваски на входе - уровень продукта на выходе» и «температура воды на входе - температура продукта на выходе».

Рис. 2.2 - Структурная схема заквасочника для соотношений «объем закваски на входе - уровень продукта на выходе» и «температура воды на входе - температура продукта на выходе»

2.2 Статическая модель технологического объекта

2.2.1 Материальный баланс

Введем следующие обозначения:

- объем продукта, м3;

- площадь бака, м2 ;

Пользуясь этими обозначениями, можно написать уравнение материального баланса продукта, подвергшегося закваске:

(2.1)

Зная площадь бака и уровень продукта получим:

(2.2)

(2.3)

В результате получим основное уравнение материального баланса:

(2.4)

2.2.2 Тепловой баланс

Уравнение теплового баланса для заквасочника будет иметь вид:

(2.5)

где - тепло поступающее в заквасочник с молоком и закваской;

- тепло, отданное воде;

- потери тепла в окружающую среду.

После раскрытия содержания составляющих уравнение (2.5) примет следующий вид:

(2.12)

где , , - удельные теплоемкости молока, закваски и воды;

, , - массы молока, закваски и воды;

, , , - температуры молока, закваски, воды и продукта;

- потери тепла в окружающую среду

Примем допущение, что тепловые потери пренебрежительно малы

()

 Скачать реферат