Пастеризационно охладительная установка для молока принцип работы. Паровые пластинчатые пастеризационно-охладительные установки. Пастеризационно-охладительные установки для молока

Назначение

Пастеризация и охлаждение молока, соков, соковых напитков, вин, виноматериалов, пива, кваса, а также других жидких пищевых продуктов.

Исполнения:

• Автоматизированные пастеризаторы для выработки молока питьевого назначения.
• Автоматизированные многофункциональные пастеризаторы для выработки молока питьевого назначения и одновременной подготовки молока к процессам сквашивания и топления.
• Полуавтоматические пастеризаторы с ручным управлением.

Дополнительная опция: исполнение пастеризатора с функцией санитарной обработки линий подачи и выдачи продукта.

Характеристики

* Производительность пастеризационно-охладительных установк может быть задана Заказчиком произвольно в интервале до 25 000 л/ч
** Время выдержки при температуре пастеризации может быть задано Заказчиком произвольное.

Реализация в одной установке различных температурных режимов обработки продукта продукта и возможность подключения внешнего оборудования (сепаратор, гомогенизатор) обеспечивает универсальность пастеризатора.

Принцип работы:

1. Исходный продукт поступает в приемный бак, в котором благодаря специальному устройству производится его заполнение до определенного уровня. Из приемного бака продукт насосом подается в секцию (секции) регенерации многосекционного пластинчатого аппарата для предварительного нагрева и далее направляется в секцию пастеризации, где нагревается до заданной температуры. Далее, нагретый продукт поступает в выдерживатель, из которого направляется последовательно в секции регенерации и охлаждения. По желанию закзчика, секции рекуперации могут иметь выходы на сепаратор и гомогенизатор.
2. Нагрев продукта до требуемой температуры в секции пастеризации осуществляется горячей водой, которая циркулирует в замкнутом контуре парового нагрева.
3. Охлаждение молока до необходимой температуры осуществляется в два этапа по принципу противотока: вначале - в секции(ях) регенерации исходным холодным продуктом и затем, в секции охлаждения - хладоносителем (ледяной водой, или др.)
4. В многофункционально пастеризаторе имеется дополнительный контур подготовки горячей воды и дополнительные секции пластинчатого теплообменника для обеспечения различных температур продукта на выходах, например, для горячего розлива, или для выпуска теплого пастеризованного молока с целью его дальнейшего сквашивания и получения кисломолочной продукции.

Процесс обработки продукта в пастеризаторе полностью автоматизирован. Система управления процессом построена на базе программируемых контроллеров фирмы «Omron» (Япония). Точность поддержания температурного режима пастеризации обеспечивается реализацией ПИД-закона автоматического регулирования температуры при управлении клапаном подачи пара.

Разрешение на первичную выдачу продукта дается оператором. Далее, система управления следит за температурным режимом пастеризации, и в случае его нарушения, установка переходит в состояние циркуляции по внутреннему контуру до восстановления заданного режима.

Использование сенсорной панели оператора позволяет выполнять разнообразную визуализацию процесса в цифровом и графическом видах с выдачей сообщений на действия оператора и аварийные ситуации (функции SKADA-системы). В отдельном окне задаются параметры технологического процесса пастеризации. В пастеризаторе реализована функция архивирования значений параметров процесса на удобном для заказчика виде носителя информации, что позволяет реализовать документирование всего технологического процесса.

Высокая степень автоматизации с использованием портов USB и Ethernet позволяет, по желанию заказчика, обеспечить возможность подключения пастеризатора к системе верхнего уровня и АСУ ТП предприятия.

ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЕ ПАСТЕРИЗАТОРЫ С РУЧНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ.

Все пастеризаторы серии ОКЛ аналогичны по своему конструктивному исполнению.

В пастеризаторах с ручным управлением включение насосов, нагрева контуров горячей воды и продукта, а также режимов «циркуляция», «пастеризация», «слив» осуществляется переключателями. Температурный режим задается и контролируется по ПИД-закону регуляторами температуры фирмы «Omron», которые управляют клапанами подачи пара в контурах подготовки горячей воды.

Разрешение на первичную выдачу продукта также дается оператором, а далее система управления следит за температурным режимом пастеризации, и в случае его нарушения, установка переходит в состояние циркуляции по внутреннему контуру до восстановления заданного режима.

Визуализация состояния установки выполняется световыми индикаторами, а температурные режимы индицируются на регуляторах температуры. Для архивации температурных режимов используется бумажный или электронный регистратор. Задание температурных режимов выполняет оператор на регуляторах температуры и на регистраторе на котором виден и график температур.

В пастеризаторе также контролируется уровень продукта в приемном баке и давление в магистралях движения продукта и в контурах горячей воды.

1. Пластинчатый теплообменный аппарат имеет несколько секций (для базового исполнения – 3 секции: регенерации, пастеризации и охлаждения) и состоит из станины с зажимными устройствами, набора теплообменных пластин с уплотнениями, разделительной и нажимных плит. В пластинчатом аппарате применяются теплообменные пластины, штампованные из нержавеющей листовой стали. С обеих сторон каждой пластины имеются каналы, по которым, с одной стороны движется продукт, а с другой - теплоноситель или хладоноситель. Герметичность в собранном аппарате создается резиновыми уплотнительными прокладками (NBR, EPDM), вставленными в специальные пазы пластин.
2. Выдерживатель представляет собой систему трубопроводов, обеспечивающую определенное время выдержки продукта при температуре пастеризации.
3. Бак приемный представляет собой емкость цилиндрической формы с регулятором уровня, который обеспечивает постоянный уровень продукта.
4. Блок подготовки горячей выполнен с использованием паяного теплообменника, расширительного бака и группы безопасности.
5. Для подачи горячей воды в контур пастеризации используется центробежный насос в нержавеющем исполнении фирмы «Grundfos» (Германия).

Основные преимущества теплообменных аппаратов на базе пластин API Schmidt-Bretten (Германия):

• Эффективный теплообмен за счет специального гофрированного профиля проточной части пластины, который образует трёхмерные турбулентные потоки. При этом минимизируется вероятность отложения загрязнений на поверхности пластин.
• Двойное уплотнение теплопередающих пластин в зоне входа и выхода сред , что препятствует смещению сред.
• Наличие специального канта утечки в зоне уплотнения. В случае разгерметизации одного из уплотнений, среда будет вытекать наружу, не смешиваясь с другой.
• Кроме функции разделения сред, уплотнения центрируют пакет пластин. Уплотнения фиксируются в пластинах специальными клипсами только в одном направлении, что значительно облегчает технологию сборки.

Пастеризация молока и молочных продуктов получила широкое распространение во всех странах мира. Она позволяет значительно повысить сроки хранения и реализации продукции.

Молоко и молочные продукты пастеризуют в специальных емкостях, трубчатых пастеризационных установках, а также в пластинчатых пастеризационно-охладительных установках.

Трубчатая пастеризационная установка

Трубчатая пастеризационная установка состоит из двух центробежных насосов, трубчатого аппарата, возвратного клапана, конденсатоотводчиков и пульта управления с приборами контроля и регулирования технологического процесса.

Основной элемент установки - двухцилиндровый теплообменный аппарат, состоящий из верхнего и нижнего цилиндров, соединенных между собой трубопроводами. В торцы цилиндров вварены трубные решетки, в которых развальцовано по 24 трубы диаметром 30 мм. Трубные решетки из нержавеющей стали имеют выфрезерованные короткие каналы, соединяющие последовательно концы труб, образуя таким образом непрерывный змеевик общей длиной около 30 м. Торцевые цилиндры закрывают крышками с резиновыми уплотнениями для обеспечения герметичности аппарата и изолирования коротких каналов друг от друга.

Пар подается в межтрубное пространство каждого цилиндра. Отработавший пар в виде конденсата выводится с помощью термодинамических конденсатоотводчиков.

Нагреваемое молоко движется во внутритрубном пространстве, проходя последовательно нижний и верхний цилиндры. На входе пара установлен регулирующий клапан подачи пара, а на выходе молока из аппарата - возвратный клапан, с помощью которого недопастеризованное молоко автоматически направляется на повторную пастеризацию. Возвратный клапан связан через регулятор температуры с термодатчиком, расположенным также на выходе молока из аппарата. Установка снабжена манометрами для контроля за давлением пара и молока.

Обрабатываемый продукт из накопительной емкости с помощью первого центробежного насоса подается в нижний цилиндр теплообменного аппарата, где нагревается паром до температуры 50-60°С и переходит в верхний цилиндр. Здесь он пастеризуется при температуре 80-90°С.

Второй насос предназначен для подачи молока из первого цилиндра во второй. Следует отметить, что в трубчатых пастеризационных установках скорость движения различных продуктов неодинакова. В установке для пастеризации сливок скорость их перемещения в трубах теплообменного аппарата 1,2 м/с. В процессе теплообмена сливки поступают в цилиндры пастеризатора с помощью одного центробежного насоса. Скорость перемещения молока за счет применения двух насосов выше и составляет 2,4 м/с.

Преимуществами трубчатых пастеризационных установок по сравнению с пластинчатыми являются значительно меньшие количество и размеры уплотнительных прокладок, а недостатками - большие габариты и высокая металлоемкость; кроме того, при чистке и мойке этих установок требуется свободное пространство со стороны торцов цилиндров теплообменного аппарата.

Трубчатые установки эффективны в том случае, если последующий процесс обработки молока проводят при температуре, незначительно отличающейся от температуры пастеризации.

Пластинчатая пастеризационно-охладительная установка

Пластинчатые п астеризационно-охладительные установки применяют для тепловой обработки молока, сливок и смеси мороженого. Конструкция каждой из таких установок имеет свои особенности, которые отражены при описании оборудования для производства различных молочных продуктов.

В состав пластинчатой пастеризационно-охладительной установки, используемой для тепловой обработки молока , входят уравнительный бак, центробежные насосы для горячей воды и молока, пластинчатый аппарат, сепаратор-молокоочиститель, выдерживатель, возвратный клапан, система нагрева и шкаф управления.

Центробежный насос предназначен для забора молока из уравнительного бака и подачи его в пластинчатый аппарат. Для исключения подсоса воздуха в насос в уравнительном баке с помощью поплавкового механизма поддерживается определенный уровень молока (не менее 300 мм). Невыполнение этого условия приводит к пенообразованию, которое снижает эффективность пастеризации.

Пластинчатая пастеризационно-охладительная установка имеет главную переднюю стойку и вспомогательную заднюю стойку, в которые закреплены концы верхней и нижней горизонтальных штанг. Верхняя предназначена для подвески теплообменных пластин. По периферии каждой пластины в специальной канавке уложена большая резиновая прокладка, герметично уплотняющая канал.

Пластины имеют отверстия с небольшими кольцевыми резиновыми прокладками. После сборки пластин в аппарате образуются две изолированные системы каналов, по которым перемещаются молоко и охлаждающая жидкость.

Пластинчатый аппарат снабжен теплообменными пластинами из нержавеющей стали, разбитыми на пять секций: первая и вторая ступени регенерации, пастеризации, охлаждения артезианкой водой и охлаждения ледяной водой. Некоторые пластинчатые аппараты имеют одну секцию регенерации. Секции отделены друг от друга специальными промежуточными плитами, имеющими по углам штуцера для подвода и отвода жидкостей. На пластине выбиты порядковые номера, те же номера указаны на схеме компоновки пластин.

Пластины прижаты к стойке с помощью плиты и прижимных устройств. Степень сжатия тепловых секций определяют по таблице со шкалой, установленной на верхней и нижней распорках. Нулевое деление устанавливают по оси болта вертикальной распорки, оно соответствует минимальному сжатию, обеспечивающему герметичность.

В установках большой производительности пластинчатые аппараты имеют двустороннее расположение секций по отношению к главной стойке.

В состав пастеризационно-охладительной установки также входит с епаратор-молокоочиститель и выдерживатель. Молокоочиститель служит для очистки молока. При использовании очистителя с центробежной выгрузкой осадка устанавливают один сепаратор, с ручной - два.

Выдерживатель - один из основных элементов пастеризационно-охладительных установок. В нем молоко выдерживается при температуре пастеризации в течение определенного времени (20 или 300 с), необходимого для завершения бактерицидного действия температуры.

Выдерживатель состоит из одного или четырех цилиндров, которые закреплены на трубчатых опорах. В некоторых установках выдерживатель выполнен в виде четырех спиралеобразных секций, изготовленных из труб диаметром 60 мм.

Возвратный, или перепускной, электрогидравлический клапан служит для автоматического переключения потока молока на повторную пастеризацию при снижении его температуры в секции пастеризации.

Работа пастеризационно-охладительной установки при производстве питьевого молока заключается в следующем. Молоко из емкости для хранения направляется самотеком или под напором в уравнительный бак, откуда насосом подается в первую секцию регенерации пластинчатого аппарата. Подогретое до 37-40°С, оно поступает в молокоочиститель для очистки от механических примесей и идет на дальнейший подогрев во вторую секцию регенерации и секцию пастеризации, где нагревается до 90°С. Из секции пастеризации молоко через электрогидравлический перепускной клапан направляется в выдерживатель, находится там до 300 с, далее поступает в секции регенерации для передачи теплоты встречному потоку молока, поступающему в аппарат. После этого оно попадает последовательно в секции охлаждения водой и рассолом, где охлаждается до 8°С, и выходит из установки.

Охлаждается молоко с помощью артезианской и ледяной воды или рассола, поступающих от холодильной установки. Охлаждение молока до температуры не выше 8°С возможно только при нормальной кратности подачи воды и рассола в секции охлаждения. Весь процесс пастеризации регулируется автоматически.

Необходимая температура пастеризации поддерживается электронным мостом. Регулировка плавная. Температура пастеризации записывается на диаграммной ленте контрольного прибора. Звуковая и световая сигнализация срабатывает при падении температуры пастеризации ниже заданных параметров .

Для нагревания продукта кроме горячей воды, пара или электроэнергии в некоторых пастеризационно-охладительных установках в качестве источника прямого нагрева молока применяют инфракрасные нагреватели. В установках с небольшой производительностью молоко подается на обработку инфракрасным излучателем тонким слоем.

Пластинчатые пастеризационно-охладительные установки по сравнению с другими типами тепловых аппаратов имеют ряд преимуществ:

• малая рабочая вместимость, что позволяет приборам автоматики более точно отслеживать ход технологического процесса (в пластинчатой установке рабочая вместимость в три раза меньше, чем у трубчатой такой же производительности);
• способность работать достаточно эффективно при минимальном тепловом напоре; минимальные теплопритоки и потери теплоты и холода (тепловая изоляция обычно не требуется);
• существенная экономия (80…90 %) теплоты в секциях регенерации (удельный расход пара в пластинчатых установках в 2-3 раза меньше, чем в трубчатых, и в 4-5 раз, чем в емкостных теплообменниках);
• малая установочная площадь (пластинчатая установка занимает примерно в 4 раза меньшую поверхность, чем трубчатая аналогичной производительности);
• возможность менять число пластин в каждой секции, что позволяет адаптировать теплообменный аппарат к конкретному технологическому процессу;
• возможность безразборной циркуляционной мойки аппаратуры.

Одним из перспективных направлений совершенствования пастеризационных установок является применение в них роторных нагревателей, специальная конструкция которых позволяет за счет молекулярного трения частиц обрабатываемого продукта нагревать последний до заданной температуры. Температура тепловой обработки продукта зависит от времени его нахождения в роторном нагревателе и может регулироваться в широких пределах. Одновременно с этим продукт подвергается гомогенизации.

Рис. 5. 14. Технологическая схема ОПУ-3М

1 – теплообменный аппарат; 2 – насос для горячей воды; 3 – бойлер;

4 – инжектор; 5 – трубчатый выдерживатель; 6 – щит управления;

7 – клапан автоматического возврата недопастеризованного молока;

8 – танк; 9 – насос для молока; 10 – промежуточный бак;

11 – стабилизатор потока; 12 – насос; 13 – секция пастеризации;

14 – секция регенерации; 15 – секция водяного охлаждения;

16 – секция рассольного охлаждения; 17 – молокоочиститель

Охладительно – пастеризационная установка ОПУ – 3У предназначена для центробежной очистки, тонкослойной пастеризации молока в закрытом потоке и последующего его охлождения.

В каждую установку входят: пластинчатый пастеризатор-охладитель, уравнительный бак с поплавком, насосы для молока, регулятор равномерности потока, сепараторы - молокоочистители, автоматический клапан для отвода недопастерезованного молока, бойлер для нагрева воды, паровой инжектор, насос для горячейводы, пульт управления с выдерживателем и трубопроводы пара и рассола с регуляторами давления и расхода.

Секции установки отличаются различной компоновкой пластин, их типом и расположением. В установке имеется пять секции: пастеризации, регенерации (I и II ступени), охлаждения водой и охлаждения рассолом. Работа пластинчатой автоматизированной пастеризационно -охладительной установки осуществляется так. Сырое молоко из танка подается насосом в промежуточный бак. Уровень молока в баке поддерживается поплавковым устройством. Из бака молоко насосом 12 направляется через стабилизатор 11 потока в секцию регенерации пластинчатого аппарата, где подогревается пастеризованным молоком. Затем молоко идет в попеременно работающие молокоочистители 17. Очищенное молоко под напором подается в секцию пастеризации пластинчатого аппарата, в которой нагревается горячей водой до температуры 76 ± 2 0 С и далее направляется в трубчатый выдерживатель 5 , а затем в секцию 14 регенерации. При температуре пастеризации ниже заданной молоко автоматическим клапаном возвращается в бак 10 для повторной тепловой обработки. При заданной температуре пастеризации молоко из выдерживателя 5 последовательно проходит секции 15 и 16 водяного и рассольного охлаждения пластинчатого аппарата, охлаждаясь до 4 ± 2°С. Вода для секции пастеризации подогревается в инжекторе 4 и подается водяным насосом 2.

Техническая характеристика:

Производительность, л/ч 3000

Температура, 0 С:

Пастеризации 76 ± 2

Охлажденного молока 4 ± 2

Расход пара, кг/ч 72

Расход охлаждающей 9000

Рабочее давление 1,5

пара, МПА

Установленная мощность

электродвигателей, кВт 16,5

Габаритные размеры, мм:

Длина 2015

Ширина 700

Молоко и молочные продукты пастеризуют в специальных емкостях, трубчатых пастеризационных установках, а также в пластинчатых пастеризационно-охладительных установках.

К первым относятся ванны длительной пастеризации и универсальные ванны.

Трубчатая пастеризационная установка (рис. 4.4) состоит из трубчатого аппарата, двух центробежных насосов, возвратного клапана, кон- денсатоотводчиков и пульта управления с приборами контроля и регулирования технологического процесса.

Основной элемент установки - двухцилиндровый теплообменный аппарат, состоящий из верхнего и нижнего цилиндров, соединенных между собой трубопроводами. В торцы цилиндров вварены трубные решетки, в которых развальцовано по 24 трубы диаметром 30 мм. В трубных решетках из нержавеющей стали выфрезерованы короткие каналы, соединяющие последовательно концы труб. В результате образуется непрерывный змеевик общей длиной около 30 м. Торцы цилиндров закрыты крышками с резиновыми уплотнениями для обеспечения герметичности аппарата и изолирования коротких каналов друг от друга.

Рис. 4.4.

1 - центробежные насосы для молока; 2 - конденсатоотводчики; 3, 4 - патрубки для отвода конденсата; 5, 6, 7, 8 - молокопроводы; 9 - возвратный

клапан; 10 - регулирующий клапан подачи пара; 11 - предохранительные клапаны; 12 - паропровод; 13 - манометры для пара; 14 - патрубок для выхода пастеризованного молока; 15 - манометр для молока; 26 - пульт управления;

17 - верхний цилиндр; 18 - нижний цилиндр; 19 - рама

Пар подается в межтрубное пространство каждого цилиндра. Отработавший пар в виде конденсата выводится при помощи термодинамических конденсатоотводчиков. Нагреваемое молоко движется во вну- тритрубном пространстве, проходя последовательно нижний и верхний цилиндры. На входе установлен клапан, регулирующий подачу пара, а на выходе молока из аппарата - возвратный клапан, при помощи которого недопастеризованное молоко автоматически направляется на повторную пастеризацию. Возвратный клапан связан через регулятор температуры с термодатчиком, расположенным также на выходе молока из аппарата. Установка снабжена манометрами для контроля за давлением пара и молока.

Обрабатываемый продукт из накопительной емкости первым центробежным насосом подается в нижний цилиндр теплообменного аппарата, где нагревается паром до 50...60°С и переходит во второй цилиндр. Здесь он пастеризуется при 80...90°С.

Второй насос предназначен для подачи молока из первого цилиндра во второй. В трубчатых пастеризационных установках скорость движения различных продуктов неодинакова. В установке для пастеризации сливок скорость их перемещения в трубах теплообменного аппарата 1,2 м/с. В процессе теплообмена сливки подаются в цилиндры пастеризатора одним центробежным насосом. Скорость перемещения молока двумя насосами выше, чем одним, и составляет 2,4 м/с.

К преимуществам трубчатых пастеризационных установок по сравнению с пластинчатыми относятся значительно меньшие количество и размеры уплотнительных прокладок, а к недостаткам - большие габариты и высокая металлоемкость; кроме того, при чистке и мойке этих установок требуется свободное пространство со стороны торцов цилиндров теплообменного аппарата.

Трубчатые установки эффективны тогда, когда дальнейший процесс обработки молока проводят при температуре, незначительно отличающейся от температуры пастеризации.

Пастеризационно-охладительные установки применяют для тепловой обработки молока, сливок и смеси мороженого. Конструкция каждой из таких установок имеет свои особенности, которые отражены при описании оборудования для производства различных молочных продуктов.

В состав пастеризационно-охладительных установок, применяемых при производстве питьевого молока, обычно входят уравнительный бак, центробежные насосы для молока и горячей воды, пластинчатый аппарат, сепаратор-молокоочиститель, выдерживатель, возвратный клапан, система нагрева воды и шкаф управления. В зависимости от производительности такие установки могут иметь различное число секций в пластинчатом аппарате, а также отличаться способом нагрева теплоносителя. Технологическая схема автоматизированной пластинчатой пастеризационно-охладительной установки производительностью 1000 л/ч приведена на рис. 4.5.

Центробежный насос предназначен для забора молока из уравнительного бака и подачи его в пластинчатый аппарат. Для исключения подсоса воздуха в насос в уравнительном баке при помощи поплавкового механизма поддерживается определенный уровень молока (не менее 300 мм). Невыполнение этого условия приводит к пенообра- зованию, которое снижает эффективность пастеризации.

В главной передней (рис. 4.6, а) и вспомогательной задней стойках пластинчатого аппарата закреплены концы верхней и нижней горизонтальных штанг. Верхняя предназначена для подвески теплообменных пластин. По периферии каждой пластины в специальной канавке уложена большая резиновая прокладка, герметично уплотняющая канал.

В пластинах сделаны отверстия с небольшими кольцевыми прокладками. После сборки пластин в аппарате образуются две изолированные системы каналов, по которым перемещаются молоко и охлаждающая жидкость.

Пластинчатый аппарат снабжен теплообменными пластинами из нержавеющей стали, которые разбиты на пять секций: первая и вторая ступени регенерации, пастеризации, охлаждения артезианской водой и охлаждения ледяной водой. Некоторые пластинчатые аппараты имеют одну секцию регенерации. Секции отделены друг от друга специальными промежуточными плитами, по углам которых установлены штуцеры для подвода и отвода жидкостей. На пластине выбиты порядковые номера, те же номера указаны на схеме компоновки пластин.

Рис. 4.5.

1 - пластинчатый аппарат; 2 - сепаратор-молокоочиститель; 3 - молочный

насос; 4 - уравнительный бак; 5 - пульт управления; 6 - выдерживатель;

7 - водяной насос; 8 - конвекционный бак; 9 - инжектор; 10 - клапан, регулирующий подачу пара; 11 - перепускной электрогидравлический клапан;

I, II - секции регенерации; III - секция пастеризации; IV - секция охлаждения холодной водой; V - секция охлаждения ледяной водой

Пластины прижаты к стойке плитой и прижимными устройствами. Степень сжатия тепловых секций определяют по таблице со шкалой, размещенной на верхней и нижней распорках. Нулевое деление устанавливают по оси болта вертикальной распорки, оно соответствует минимальному сжатию, обеспечивающему герметичность аппарата.

В установках большой производительности секции пластинчатых аппаратов расположены по обе стороны от главной стойки (рис. 4.6, б).

Сепаратор-молокоочиститель служит для очистки молока. При использовании очистителя с центробежной выгрузкой осадка устанавливают один сепаратор, с ручной - два.

Выдерживатель - один из основных элементов пастеризационноохладительных установок. В нем молоко выдерживается при температуре пастеризации в течение определенного времени (20 или 300 с), необходимого для завершения бактерицидного действия температуры.

Рис. 4.6.

а - с односторонним расположением секций: 7,2,11, 12 - штуцеры;

• 3 - передняя стойка; 4 - верхнее угловое отверстие; 5 - малая кольцевая резиновая прокладка; 6 - граничная пластина; 7 - штанга; 8 - нажимная плита;
• 9 - задняя стойка; 10 - винт; 13 - большая резиновая прокладка;
• 14 - нижнее угловое отверстие; 15 - теплообменная пластина; б - с двусторонним расположением секций: 1 - зажимное устройство;
• 2 - нажимные плиты; 3 - первая секция рекуперации; 4 - штуцер для вывода молока из секции рекуперации и подачи его к сепаратору-молокоочистителю;
• 5 - вторая секция рекуперации; 6 - штуцер для ввода молока в секцию рекуперации после выдерживателя; 7 - секция пастеризации; 8 - главная стойка; 9 - секция водяного и рассольного охлаждения; 10 - штуцер для подачи пастеризованного молока; 11 - распорка; 12 - ножка; 13 - штуцер для выхода рассола; 14 - штуцер для выпуска пастеризованного молока из секции пастеризации и подачи его в выдерживатель; 15 - штуцер для подачи молока в секцию рекуперации после сепаратора-молокоочистителя; 16 - штуцер для выпуска горячей воды; 17 - штуцер для выхода холодной воды; 18 - штуцер для подачи рассола;
• 19 - штуцер для подачи пастеризованного молока в секцию водяного охлаждения;
• 20 - разделительные плиты; 21 - штуцер для подачи сырого молока

Выдерживатель состоит из одного или четырех цилиндров, которые крепятся на трубчатых опорах. В некоторых установках выдерживатель выполнен в виде четырех секций, каждая из которых представляет собой спираль, изготовленную из трубы диаметром 60 мм.

При обработке молока, полученного от здоровых животных, в работе участвует одна секция. В случае обработки молока от больных животных оно пропускается последовательно через все четыре секции выдерживателя. Таким образом, время выдержки молока при прочих равных условиях зависит от вместимости выдерживателя.

Возвратный, или перепускной, электрогидравлический клапан служит для автоматического переключения потока молока на повторную пастеризацию при снижении его температуры в секции пастеризации.

Система нагрева промежуточного теплоносителя пастеризационноохладительной установки состоит из конвекционного бака, насоса горячей воды, инжектора, клапана подачи пара и трубопроводов.

Бак служит для сбора, выравнивания температуры и отвода излишков воды.

Инжектор предназначен для смешивания пара с водой, циркулирующей между конвекционным баком и секцией пастеризации установки. Количество пара, поступающего в инжектор, регулируется клапаном в зависимости от заданной температуры пастеризации молока.

Для циркуляции горячей воды в системе инжектор - пластинчатый аппарат - конвекционный бак применяют центробежный насос 2К 20/18 или 2К 20/30.

В пастеризационно-охладительной установке с электронагревом промежуточного теплоносителя (Б6-ОП2-Ф1) вместо конвекционного бака с инжектором используют электрический водонагреватель - емкость цилиндрической формы вместимостью около 40 л, на крышке которой размещены электронагревательные элементы. Для подпитки и поддержания постоянного уровня воды на корпусе емкости смонтирован уравнительный бак. Избыток воды из водонагревателя удаляют при помощи переливной трубы. Уровень воды в емкости контролируется специальным измерителем, который отключает нагревательные элементы при снижении уровня ниже нормы.

Работа пастеризационно-охладительной установки при производстве питьевого молока заключается в следующем. Молоко из емкости (см. рис. 4.5) направляется самотеком или под напором в уравнительный бак, откуда насосом подается в первую секцию регенерации пластинчатого аппарата. Подогретое до 37...40°С, оно поступает в моло- коочиститель для очистки от механических примесей и направляется на дальнейший подогрев во вторую секцию регенерации и секцию пастеризации, где нагревается до 90°С.

Из секции пастеризации молоко через электрогидравлический перепускной клапан направляется в выдерживатель, находится там в течение 300 с, далее поступает в секции регенерации для отдачи теплоты встречному потоку молока, поступающему в аппарат. После этого оно попадает последовательно в секции охлаждения водой и рассолом, где охлаждается до 8°С, и выходит из установки.

Охлаждается молоко артезианской и ледяной водой или рассолом, которые поступают от холодильной установки. Охлаждение молока до температуры не выше 8°С возможно только при нормальной кратности подачи воды и рассола в секции охлаждения. Весь процесс пастеризации регулируется автоматически.

Требуемая температура пастеризации поддерживается электронным мостом. Регулировка плавная. Температура пастеризации молока записывается на диаграммной ленте контрольного прибора. Звуковая и световая сигнализация включается при снижении температуры пастеризации ниже 90°С.

Наряду с косвенным обогревом продукта, когда молоко обрабатывается горячей водой, подогретой паром или электронагревателями, в. некоторых пастеризаторах в качестве источника прямого нагрева продукта применяют инфракрасные нагреватели. В пастеризаторах небольшой производительности молоко подается на обработку инфракрасным излучателем тонким слоем.

В пастеризаций нно-охладителъной установке УОМ-ИК-1 (рис. 4.7) кроме секций инфракрасного электронагрева имеются выдер- живатель и пластинчатый теплообменный аппарат.

Рис. 4.7.

• -молоко,---холодная вода,---ледяная вода,
• - х- подача водопроводной воды,----сброс воды при мойке
• 1 - секция инфракрасного электронагрева; 2 - выдерживатель;
• 3, 15 - термометры; 4 - смотровой участок; 5,6 - трехходовые краны;
• 7 - секция охлаждения ледяной водой (рассолом); 8 - секция охлаждения водой; 9 - секция регенерации; 10 - манометр; 11 - пластинчатый теплообменник; 12, 13 - вентили; 14 - перепускной клапан; 16 - термометр сопротивления; 17 - кран; 18 - уравнительный бак; 19 - насос; 20 - моечный трубопровод; 21 - емкость для хранения молока

Секция инфракрасного нагрева состоит из трубок кварцевого стекла U-образной формы с отражателями из анодированного алюминия. В секции 16 трубок (10 основных, 4 регулирующие режим нагрева и 2 дополнительные), на которые навита спираль из нихрома. Трубки включены в сеть параллельно.

Выдерживатель состоит из двух последовательно соединенных труб из нержавеющей стали.

В пластинчатом теплообменнике имеются секция регенерации и две секции охлаждения.

Молоко поступает в уравнительный бак и из него насосом последовательно подается в секции регенерации, инфракрасного нагрева и выдерживатель. После выдерживателя пастеризованное молоко проходит секцию регенерации, передавая тепло холодному молоку, и последовательно проходит секции охлаждения водой и рассолом.

Пластинчатые пастеризационно-охладительные установки по сравнению с другими типами тепловых аппаратов обладают определенными преимуществами:

• малый рабочий объем аппарата, что позволяет приборам автоматики более точно отслеживать ход технологического процесса (в пластинчатой установке рабочий объем для продукта и теплоносителя в 3 раза меньше, чем в трубчатой такой же производительности);
• способность работать достаточно эффективно при минимальном тепловом напоре;
• минимальные теплопритоки и потери теплоты и холода (тепловая изоляция обычно не требуется);
• существенная экономия (80...90%) теплоты в секциях регенерации (удельный расход пара в пластинчатых аппаратах в 2...3 раза меньше, чем в трубчатых, и в 4...5 раз меньше, чем в емкостных теплообменниках);
• малая установочная площадь (пластинчатая установка занимает примерно в 4 раза меньшую поверхность пола, чем трубчатая аналогичной производительности);
• возможность менять число пластин в каждой секции, что позволяет адаптировать теплообменный аппарат к конкретному технологическому процессу;
• возможность безразборной циркуляционной мойки аппаратуры.

Наиболее высокими технологическими показателями среди отечественных тепловых аппаратов обладают модульные автоматизированные пастеризационно-охладительные установки с электронагревом «Поток Терм 500/1000/3000».

Особенность этих установок - высокий коэффициент регенерации тепла (0,9), система подготовки горячей воды с электронагревом и четырехсекционный пластинчатый теплообменник (две секции регенерации, секция пастеризации и секция охлаждения). В теплообменнике резиновые прокладки выполнены из патентованного материала и соединены с пластинами специальными зажимами, т.е. без помощи клея. Основные технические характеристики установок данного типа приведены в табл. 4.1.

Основные технические данные пластинчатых пастеризационно-охладительных установок для молока

Таблица 4.1

Кроме автоматизированных выпускаются также модульные полуавтоматические пастеризационно-охладительные установки «Поток Терм 3000/5000/10000», в которых продукт нагревается до температуры пастеризации паром давлением 300 кПа. Расход пара в этих установках составляет соответственно 60, 100 и 173 кг/ч.

Наряду с пастеризаторами, в которых в качестве источника прямого нагрева молока используются инфракрасные лучи, разработаны и получают все большее распространение установки для пастеризации молока, работа которых основана на использовании ультрафиолетового излучения. Применение таких установок позволяет значительно снизить металло- и энергоемкость технологического процесса пастеризации молока, улучшить его качество и сократить потери, сохраняя при этом полезные компоненты продукта (белки, жиры, витамины).

Принцип работы пастеризаторов данного типа заключается в бесконтактном воздействии ультрафиолетового излучения на специально сформированный тонкослойный поток молока.

Так, пастеризаторы типа УФО имеют пять типоразмеров (табл. 4.2), различающиеся между собой размерами или размерами и формой.

Таблица 4.2

Основные технические данные пастеризаторов типа УФО

Все пастеризаторы этого типа устроены одинаково: корпус, в котором размещены распределитель молока, верхнее и нижнее облучающие устройства с пастеризационными пластинами и блок питания. Распределитель молока состоит из клапана-оросителя, к которому по трубопроводу подается молоко. Облучающие устройства представляют собой специальные газоразрядные лампы и отражатели. Конструкция верхнего и нижнего облучающих устройств одинаковы.

Работает пастеризатор следующим образом. Молоко через отверстия клапана-оросителя подается тонким слоем на верхнюю пастеризационную пластину и, стекая по ней, проходит через интенсивный поток ультрафиолетовых лучей, испускаемых облучающим устройством. Через отверстия верхнего сборника-оросителя молоко поступает на нижнюю пастеризационную пластину, где повторно обрабатывается нижним облучающим устройством. Пастеризованное молоко с нижней пастеризационной пластины стекает в сборник, а из него - в приемную емкость.

В блоке питания пастеризатора установлена пускорегулирующая аппаратура, обеспечивающая работу верхнего и нижнего облучающих устройств. В пастеризаторах производительностью 1000 л/ч и более пускорегулирующая аппаратура размещена в отдельном шкафу.

Для периодической мойки пастеризаторов содовым раствором и водой все их рабочие органы, соприкасающиеся с молоком, выполнены легкосъемными.

Пастеризаторы типа УФО относятся к безнапорным аппаратам и при использовании молочного насоса для подачи молока последний необходимо комплектовать запорным клапаном, обеспечивающим напор 0,1...5 м водяного столба.

Одним из перспективных направлений совершенствования пастеризационных установок является применение в них роторных нагревателей, специальная конструкция которых позволяет за счет молекулярного трения частиц обрабатываемого продукта нагревать последний до заданной температуры. Температура тепловой обработки продукта зависит от времени его нахождения в роторном нагревателе и может регулироваться в широких пределах. Одновременно с этим продукт подвергается гомогенизации.

Высокотемпературный пастеризатор молока с роторным нагревателем ПМР-0,2 ВТ (рис. 4.8) производительностью 500, 1000 и 1800 л/ч предназначен для пастеризации, выдержки, фильтрации и охлаждения молока. Его можно использовать совместно с доильной установкой или автономно. При необходимости пастеризатор настраивают на режим стерилизации молока.

Рис. 4.8.

• 1 - пульт управления; 2 - термометр сопротивления; 3 - автоматический клапан возврата; 4 - вход молока; 5 - приемный бак; 6 - молочный насос; 7 - фильтр; 8 - пластинчатый теплообменный аппарат; 9 - выход молока;
• 10 - выдерживатель; 11 - кран проходной; 12 - роторный нагреватель

Удельные затраты электроэнергии по сравнению с затратами при работе других установок в данном аппарате снижены в 2,5...3 раза, а площадь, занимаемая им, не превышает 1,5 м 2 .

Молоко из емкости для хранения поступает в приемный бак и молочным насосом подается в фильтр и далее в пластинчатый теплообменник. В секции регенерации аппарата молоко подогревается за счет теплоты, передаваемой от продукта, поступающего из выдерживателя, и подается в роторный нагреватель. Температура обработки молока в нагревателе измеряется термометром сопротивления и отображается при помощи цифрового индикатора на пульте управления.

В случае нарушения заданного режима пастеризации молоко с помощью автоматического клапана возврата направляется на повторную обработку. Нагретое до требуемой температуры молоко подается в выдерживатель, где оно находится 15...20 с, а затем последовательно перемещается через секции регенерации и охлаждения пластинчатого теплообменного аппарата.

Пастеризатор оснащен электронным управлением, что позволяет непрерывно контролировать его рабочие параметры.

Основные технические данные пастеризатора ПМР-0,2 ВТ различных модификаций приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Основные технические данные пастеризаторов с роторным нагревателем

Цель работы. Изучение устройства и работы пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1, частичная разборка-сборка, регулировка, подготовка установки к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка технического состояния.

Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Пастеризационно-охладительная установка ОПФ-1, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.

1. Изучить устройство и работу пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1 и ее основных сборочных единиц.

2. Произвести частично разборку-сборку установки и подготовить ее к работе.

3. Включить установку в работу и после остановки выполнить операции технического обслуживания, дав оценку ее технического состояния.

4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.

Методические указания к работе. Установка пастеризационно-охладительная пластинчатая автоматизированная ОПФ-1 предназначена для центробежной очистки, пастеризации, выдержки и охлаждения молока в закрытом потоке.

Установка ОПФ-1 поставляется в двух модификациях: ОПФ-1-20 – для пастеризации незараженного молока при температуре 74...78 °С с выдержкой 20 с.; ОПФ-1-300 – для пастеризации молока от больных коров при температуре 90...94 °С с выдержкой 300 с.

Установка ОПФ-1 (рис. 62) состоит из пластинчатого теплообменного аппарата 1, центробежного молокоочистителя 2, трубчатого выдерживателя 7, молочного насоса 4 и насоса для горячей воды 8, уравнительного бака 5, перепускного электрогидравлического клапана 11 и перепускного клапана 3, систем трубопровода и автоматики.

Пластинчатый теплообменный аппарат снабжен пластинами из нержавеющей, стали, которые разбиты на пять секций (рис. 62): I – пастеризации, II и III – регенерации, IV – охлаждения холодной (артезианской) водой, V – охлаждения ледяной водой или рассолом.

Секции отделены одна от другой специальными промежуточными плитами. На каждой плите выбиты порядковые номера, те же номера указаны на схеме компоновочных пластин. Пластины присоединены к стойке при помощи плит и нажимных устройств. Степень сжатия тепловых секций определяют по табличке со шкалой, установленной на верхней и нижней распорках. Нулевое деление устанавливают по оси болта вертикальной распорки, что соответствует минимальному сжатию аппарата, обеспечивающему герметичность. В секции пастеризации происходит теплообмен между потоками горячей воды и молока, разделенными тонкими пластинами из нержавеющей стали. Между пластинами вода и молоко чередуются в противотоке. Молочный и водяной насосы создают необходимый для движения напор. В плиты ввернуты штуцеры для ввода и вывода молока, холодной и горячей воды.

Центробежный молокоочиститель 2 предназначен для удаления из молока механических примесей. Происходит также очистка молока от частиц эпителия, скоплений микроорганизмов.

Перепускной электрогидравлический клапан 11 служит автоматического переключения потока молока на повторный подогрев при снижении температуры пастеризации молока. Он состоит из клапана с гидравлической камерой и электрогидравлического реле.

Уравнительный бак 5 служит для приема молока и равномерного заполнения им насоса 4, подающего молоко в секцию первой рекуперации. Кроме того, он используется для приготовления моющего раствора при циркуляционной промывке.

Рис. 62. Технологическая схема пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1-300:

1 – пластинчатый аппарат, 2 – центробежный молокоочиститель, 3 – перепускной клапан, 4 – насос для молока, 5 – уравнительный бак, 6 – пульт управления, 7 – выдерживатель, 8 – насос для горячей воды, 9 – бойлер, 10 – инжектор, 11 – электрогидравлический клапан, регулирующий подачу пара

Бойлер 9 в системе нагрева теплоносителя пастеризованной установки служит для сбора воды, выравнивании ее температуры и отвода излишков. Он состоит из цилиндрического бака со сферической крышкой и перфорированных дисков, закрепленных на переливной трубе. В нижней части бака для подвода и вывода теплоносителя имеются два патрубка с фланцами на концах. Инжектор 10 предназначен для смешивания пара с горячей водой, циркулирующей между бойлером и секцией пастеризационной установки. Он представляет собой корпус, внутри которого установлен смеситель с цилиндрическими соплами и резьбовой штуцер с фланцем для подсоединения инжектора к трубопроводу.

Количество пара, поступающего в смеситель, регулируется автоматически в зависимости от температуры пастеризации молока. Подачу пара в инжектор регулируют электрогидравлический клапан.

Установки работают в автоматическом режиме или на ручном управлении.

Технологический процесс в автоматизированной пластинчатой пастеризационно-охладительной установке (рис. 62) протекает в следующем порядке. Молоко, требующее обработки, самотеком поступает в уравнительный бак 5, откуда молочным насосом 4 подается во вторую секцию регенерации, где нагревается до 36–38 °С встречным потоком горячего молока (из выдерживателя), которое идет по другой стороне теплообменных пластин, и далее направляется в центробежный молокоочиститель 2. Здесь под действием центробежных сил молоко очищается не только от механических частиц, но и от слизи, сгустков, эпителия и форменных элементов крови, которые появляются в молоке при заболевании вымени. Из очистителя молоко подается в первую секцию регенерации, где дополнительно нагревается встречным потоком горячего молока и направляется в секцию пастеризации для окончательного нагрева до температуры, требуемой по технологии обработки (ОПФ-1-20 – до 76 °С и ОПФ-1-300 – до 92 °С). Из секции пастеризации молоко идет к перепускному клапану, который автоматически переключает поток, и оно поступает в уравнительный бак на повторный нагрев, если не нагрелось до требуемой температуры. Нагретое до заданной температуры молоко попадает в выдерживатель 7, где находится 300 с и возвращается в первую и вторую секции регенерации. В секциях оно предварительно охлаждается встречным потоком холодного молока, идущим из уравнительного бака, и далее подается в четвертую и пятую секции для окончательного охлаждения.

В установках используется вода, охлажденная естественным льдом или с помощью холодильной установки до 2–4 °С, а также артезианская или водопроводная вода такой же температуры. Расход охлаждающей воды 1800...2000 л/ч. Температура охлажденного молока регистрируется на пульте управления, а температура пастеризации – на диаграммной ленте, которая является документом, подтверждающим соблюдение технологического режима процесса обработки.

Установка работает при малом давлении пара (около 0,4 МПа), агрегатируется с паровым котлом КВ-300М. За счет высокой степени регенерации тепла и полной автоматизации расход пара незначителен.

Техническое обслуживание (ежесменное и периодическое). По окончании работы через установку пропускают чистую воду в циркуляционном потоке в течение 5...7 мин. Затем в бак 4 вносят однопроцентный раствор щелочи и ведут промывку при 70 °С в течение 10...12 мин, отключив подачу охлаждающих жидкостей. Слив раствор, установку вновь промывают чистой водой. При необходимости ведут повторную промывку раствором азотной кислоты (0,5 %) также в течение 10...12 мин и затем ополаскивают систему чистой водой.

Использование моющих порошков «А» и раствора азотной кислоты увеличивают эксплуатационный срок до 80...100 ч без разборки установки для по детальной промывки. Через десять дней работы разбирают выдерживатель и пастеризатор в соответствии с инструкцией для осмотра и удаления молочного камня.

Техническая характеристика ОПФ-1

Отчет о работе.

1. Вычертите принципиально-технологическую схему работы пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1.

2. Приведите основные технические данные установки.

Контрольные вопросы и задания.

1. Из каких основных сборочных единиц состоит пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1?

2. По какой технологической схеме работает установка?

3. Назовите основные операции технического обслуживания установки.