Творог, выработанный как традиционным, так и раздельным способом, подлежит охлаждению до температуры не выше 8оС. Охлаждение необходимо, прежде всего, для подавления развития микроорганизмов, следовательно, для прекращения роста кислотности творога и сохранения его качества.
В существующих технологических линиях для охлаждения творога применяют открытые или закрытые охладители. При охлаждении открытым способом продукт контактирует с воздухом и обсеменяется микроорганизмами. Закрытые охладители имеют достаточно сложную, в то же время, металлоемкую (весом до 1 т) конструкцию, а потребляемая мощность их привода составляет до 5 квт. К тому же, практически, все существующие охладители не приспособлены для равномерной и непрерывной подачи охлажденного продукта в фасовочные автоматы.
Подобных недостатков лишена предлагаемая нами установка для охлаждения и транспортировки творога.
Установка представляет собой цилиндр, снабженный рубашкой для охлаждающей жидкости. Снаружи цилиндр закрыт кожухом, а с торцов - крышками. Внутри цилиндра на полом валу с возможностью вращения размещен проволочный винт. Зазор между стенкой полого вала и рабочим цилиндром составляет не более 10 мм. Вращение полого вала с винтом осуществляется через приводной механизм. Для подачи творога установка снабжена приемным бункером, а для его отвода, с противоположной стороны - насадкой. Подача и отвод холодной воды в межтрубное пространство осуществляется через соответствующие патрубки.
Технологический процесс происходит следующим образом.
Из теплообменника творожный сгусток поступает во вращающийся барабанный обезвоживатель, обтянутый фильтрующей лавсановой тканью. В процессе вращения барабана, творожная масса отделяется от сыворотки и постепенно поступает в приемный бункер установки. Далее при помощи проволочного винта установки, творожная масса проталкивается в кольцевое пространство между поверхностями полого вала и внутренним цилиндром слоем не более 9...10 мм. В результате чего, перемещающийся вдоль цилиндра продукт, соприкасается с его холодной поверхностью и охлаждается. На определенном участке установки, проволочный винт, выталкивает через насадку охлажденную массу равномерным и непрерывным потоком в приемный бункер автомата фасовки. При необходимости, эффективность процесса охлаждения продукта можно повысить, выполнением полого вала перфорированным, для подачи через него холодного воздуха в установку.
Постановка задачи. Рассмотрим слой творога толщиной δ. Если толщина мала по сравнению с длиной и шириной, то можно считать его неограниченным.
При заданных граничных условиях, когда температура точек поверхностей справа и слева задана. Изменение температуры происходит только в одном направлении х, в двух других направлениях температура не изменяется , следовательно, в пространстве задача является одномерной. Начальное распределение температуры задано . Остывание творога происходит за счет разности температур.
Так как задача в пространстве одномерная, то дифференциальное уравнение принимает вид:
(1)
Начальные условия: при
. (2)
Граничные условия: при
(3)
Дифференциальное уравнение совместно с начальными и граничными условиями однозначно формируют поставленную задачу. Заменим искомую функцию
, (4)
где и должна удовлетворять граничным условиям
, (5)
а функция удовлетворяет уравнению
(6)
с однородными граничными условиями
(7)
и начальным условием, которое находится из равенства
,
откуда ,
(8)
Окончательно решение уравнения (1) запишется
(9)
При больших значениях , распределение температуры будет почти линейным
При граничных условиях второго рода:
(10)
Начальные условия: при
.
Граничные условии при
;
Решение уравнения (10) запишется