Оборудование для пастеризации и стерилизации

В пароконтактный нагреватель подается пар регулирующими клапанами подачи 18 и 19.

На выходе пастеризованного молока из секции пастеризации уста новлен датчик температуры 8, который связан с автоматической си стемой регулирования температуры пастеризации посредством кла пана 19 и возврата молока на повторную пастеризацию посредством клапана 15. Датчик температуры 12 предназначен для контроля тем пературы охлажденного пастеризованного молока.

Установка снабжена показывающими  манометрами для контроля давления молока после сепаратора-молокоочистителя 9, для контроля давления холодной воды 10, для контроля давления рассола 13 для контроля давления греющего пара 20, 22 и 23 [1].

 

 

1— уравнительный бак; 2— поплавковый регулятор уровня; 3— центробежный насос для молока; 4— ротаметрическпй регулятор; 5 — пластинчатый аппарат; 6 — сепаратор-молокоочиститель; 7 — выдерживатель; 8, 12 — датчики температуры; 9, 10, 13, 14, 20, 22, 23 — показывающие манометры; 11 — вентиль для регулирования подачи рассола; 15 — возвратный клапан; 16 — центробежный насос для горячей воды; 17 — бачок-аккумулятор; 18, 19 — регулирующие клапаны подачи пара; 21 — нароконтактный нагреватель

Рисунок 4 - Принципиальная схема пастеризационно-охладительной установки для питьевого молока

 

1.2 Пастеризационная установка трубчатого типа

Пастеризационная установка предназначена  для быстрой пастеризации молока в потоке на молочных, сыро- и маслодельных заводах, а также на молочноконсервных заводах. Они бывают производительностью 5000 и 10 000 л/ч.

В состав установки (рисунок 5) входят центробежный насос для молока, трубчатый аппарат, возвратный клапан, конденсатоотводчик и приборы для контроля процесса пастеризации, смонтированные на пульте управления.

Установка имеет два центробежных насоса для молока, размещенных последовательно. Насосы обеспечивают необходимый напор для ирокачивания молока через первую и вторую секции аппарата.

Трубчатый аппарат состоит из двух цилиндров, расположенных один над  другим и закрепленных на трубчатой  раме 19.

В торцы цилиндров вварены трубные  решетки, в которые вваль- цованы трубы наружным диаметром 30 мм. Трубные  решетки изготовлены из нержавеющей стали и имеют выфрезерованные короткие каналы для соединения торцов труб попарно.

 

1 — центробежные насосы для молока; 2 — конденсатоотведчнкн термодинамические; 3, 4 — патрубки для отвода конденсата; 5, 6, 7, 8 — молокопроводы; 9 — возвратный клапан: 10 — регулирующий клапан подачи пара; И — предохранительные клапаны; 12 — паропровод; 13 — манометры для пара; 14 — патрубок для выхода пастеризованного молока; 15 — манометр для молока; 16 — пульт управления; 17 — вторая секция; 18 — первая секция; 19 — трубчатая рама

 

Рисунок 5 - Пастеризационная установка трубчатого типа

 

В торцах цилиндров установлены  крышки с резиновыми уплотнениями, обеспечивающие герметичность и изоляцию каналов друг от друга.

Пар подается в межтрубное пространство каждого цилиндра. Отработавший пар в виде конденсата выводится из цилиндров с помощью термодинамических конденсатоотводчиков 2.

Нагреваемое молоко движется во внутритрубном пространстве последовательно  через нижний и верхний цилиндры.

На входе пара установлен регулирующий клапан 10, а на выходе молока из аппарата — возвратный клапан 9, с помощью которого автоматически молоко можно направить на повторную пастеризацию.

Термодинамический конденсатоотводчик состоит из корпуса 1, седла 2, тарелки 3 и крышки 4. С трубопроводами он соединяется посредством муфтовых присоединительных концов.

Накопившийся в межтрубном пространстве конденсат поступает  под давлением пара в конденсатоотводчик, проходит по централь ному каналу седла  и отжимает крышку. Через образовавшуюся щель между седлом и крышкой конденсат  выходит из конденсатоотводчика. Запирание  конденсатоотводчика происходит после  того, как в пространство между тарелкой и крышкой попадет пар, который прижмет крышку к седлу.

На выходе молока из аппарата установлен термодатчик, связанный  через прибор с возвратным клапаном.

Возвратный клапан состоит  из трех частей, соединяемых накидными  гайками. В нижней части 3 корпуса  клапана расположены два патрубка, один из которых предназначен для ввода пастеризованного молока, а другой — для его вывода. В корпусе клапана располагается на штоке 2 двойной клапан с уплотнением 1. Средняя часть тройника клапана имеет один патрубок для вывода молока на повторную пастеризацию. Верхняя часть представляет собой пневмопривод, который состоит из корпуса 7, нижней 13 и верхней 11 тарелок. Нижняя и верхняя тарелки образуют камеру, внутри которой помещена мембрана 10. В нижнее положение клапаны устанавливаются с помощью сжатого воздуха, который давит на мембрану. В исходное положение мембрана возвращается под действием пружины 8. При этом клапан поднимается вверх и открывает выход для пастеризованного молока.

Пастеризационная установка  снабжена показывающими манометрами для контроля давления пара и молока.

На молочных заводах также  эксплуатируются пастеризационные установки трубчатого типа, в которых  нагревание молока в первой секции проводится горячей водой, а во второй — паром[1].

 

         1.3 Ванны длительной пастеризации

 

Ванны длительной пастеризации ВДП-300, Г6-ОПА-600 и Г6-ОПБ-1000 предназначены для подогрева или пастеризации молока и сливок с последующим охлаждением.

Ванна ВДП-300 представляет собой цилиндрический сосуд, включенный в двустенный корпус (рис. 33). В качестве теплоносителя используют горячую воду, подогреваемую паром, поступающим в межстенное пространство через пароподводящее устройство 9. В верхней части наружного корпуса расположен штуцер, к которому подсоединена переливная труба 11. Ванна снабжена штуцерами для подачи воды и пара и спускным вентилем, а для контроля температуры продукта и воды — техническими термометрами в оправах. Для более интенсивного теплообмена в процессе нагревания и охлаждения продукт перемешивается пропеллерной мешалкой. Ванна заключена в кожух из листовой стали. На наружный корпус ее нанесена изолиния.

1 — внутренний корпус; 2 — наружный корпус; 3 — мешалка; 4 — привод: 5 — оправа термометра; 6 — крышка ванны; 7 — штуцер  молокопровода; 8 — кран; 9 — паропроводящее  устройство; 10 — опора; 11 — переливная труба.

Рисунок 6 - Ванна длительной пастеризации ВДП-300

 

При эксплуатации в ванну сначала подается молоко. Затем межстенное пространство заполняется водой. Как только в переливной трубе появится вода, вентиль для холодной воды закрывают и открыли ют вентиль для пара. Температуру продукта в ванне и воды в межстенном пространстве регулируют изменением количества поливаемого пара.

 Если необходимо охлаждать  продукт в ванне после нагревания, I ит межстенного пространства  удаляется через спускной вентиль  Е юрячая вода, а вместо пара  подается ледяная вода. На трубопроводе, подводящем пар к ванне ВДП, обязательно должны стоять манометр и редукционный клапан. Паровые трубопроводы, подводящие пар, должны быть изолированы. Запрещается ставить запорные устройства на переливной трубе.

Перед работой ВДП проверяют исправность и прочность крепления редуктора, электродвигателя мешалки, насоса, а также наличие смазки в редукторе. Заполняя ванну продуктом, следует помнить, что при нагревании происходит Объемное расширение его и образуется иена, поэтому нельзя использовать геометрическую вместимость ванн на 100%.

Пар нужно впускать в межстенное пространство, плавно открывая паровой вентиль. В рабочем состоянии крышка должна быть закрыта. При работе мешалки не разрешается мыть ванну, а также измерять температуру продукта, погружая в него термометры [2].

 

1.4 Аппараты для стерилизации

 

Стерилизациоийо-охладительные установки  бывают пластинчатого и трубчатого типов, а также пароконтактные.

Установка пластинчатого типа предназначена для стерилизации и охлаждения питьевого молока в потоке с последующей его расфасовкой в асептических условиях.

При работе установки (рисунок 7) сырое молоко подается в уравнительный бак 38 при температуре 4⁰С. Из бака через пневматкческяй клапан 37 оно подается центробежным насосом 34 в пластинчатый аппарат, состоящий из пяти секций: трех секций рекуперации тепла I, II, III, секции стерилизации IV, секции охлаждения стерилизованного молока холодной водой V. 

Секция рекуперации I предназначена  для нагревания молока от 4 до 36 °С, секция рекуперации II — до 75 С. С этой температурой молоко поступает в сепаратор-молокоочиститель 33 и далее в гомогенизатор 29. После гомогенизатора молоко температурой 79 °С (повышение температуры на 4 °С происходит при гомогенизации) поступает в секцию рекуперации III, где нагревается до 108 ⁰С. В ней расположен выдерживатель 26, в котором молоко выдерживается в течение 30 с в целях уменьшения образования пригара а секции стерилизации.

Из секции рекуперации III молоко поступает в секцию стерилизации IV, в которой нагревается до температуры 140 °С горячей водой температурой 144 °С. При этой температуре молоко выдерживается в течение 2 с в трубчатом выдерживателе 16. Далее стерилизованное молоко проходит последовательно через секции рекуперации III и II, где охлаждается соответственно до 109 и 70 ⁰С. С температурой 70 °С при давлении 3,5- 10⁵ Па молоко поступает в камеру 8, внутри которой поддерживается вакуум (Ра-0,28-10⁵ Па) с помощью вакуум-насоса 5. В камере 8 молоко освобождается от воздуха и газов, которые выводятся через пневматический трехходовой пневмоклапан 7. Эта камера играет роль дезодоратора. Клапан связан с системой программного управления, а также используется при мойке и стерилизации камеры 8, Дальнейшее охлаждение стерилизованного молока осуществляется в секции рекуперации I до 35 °С и в секции охлаждения V холодной водой до 18 °С.

1-4, 7, 30, 31, 36, 37, 39—42 — пневматические клапаны с поршневым приводом; 5 — эжекторный вакуум-насос; 6 — пневматический клапан с мембранным приводом; в — вакуумная камера: 9 — асептический насос для молока; 10, 21, 22, 27, 28, 32 — показывающие манометры; 11, 14, 25 — датчики температуры; 12—возяраТный клапан; 13 — расходомер; 15— пластинчатый аппарат; 16, 26 — трубчатые выдерживатели; 17 — промежуточный сосуд; 18 — ротаметр; 19 — датчик электроноитактного манометра; 20 — клапан регулирования подачи пара; 23 — центробежный насос для горячей воды; 24 — теплообменник трубчатого типа; 29 — гомогенизатор; 33 — сепарагор-молокооднститель; 34 — центробежный насос для молока; 35 — регулятор равномерности потока; 38 — уравнительной бак; 43 — попланковый регулятор уровня

 

Рисунок 7 - Схема стерилизациоино-охладительной установки пластинчатого

типа

 

При нагревании молока до температуры 140 °С применяется горячая вода, которая  нагревается до температуры 144°С паром в трубчатом теплообменнике 24. Циркуляция горячей воды через секцию стерилизации осуществляется центробежным насосом 23. Для того чтобы предотвратить кипение воды, в системе постоянно поддерживается избыточное давление с помощью промежуточного сосуда 17, который заполнен водой. Сосуд соединен с компрессором. Контроль за заданной величиной давления осуществляется электроконтактным манометром, датчик которого 19 установлен в промежуточном сосуде. Греющий пар подается во внутритрубяое пространство аппарата, и количество его регулируется пневматическим вентилем 20. Вентиль связан с системой автоматического регулирования температуры стерилизации.

Установка имеет ротаметр 18, предназначенный для определения количества стерилизуемого молока. Недостерилизованное молоко возвращается возвратным клапаном 12 в уравнительный бак. Работой возвратного клапана управляет регулятор температуры, в котором сигнал датчика температуры 25 трансформируется в рабочий импульс, подаваемый к приводным механизмам возвратного клапана 12 и парового клапана 20.

Стерилизационно-охладительные установки  трубчатого типа и пароконтактные устроены аналогично стерилизационно-охладительным установкам пластинчатого типа. Отличие состоит в том, что для нагревания молока до температуры стерилизации и последующего охлаждения в установках трубчатого типа предназначены трубчатые теплообменники[3].

Применение трубчатых и пластинчатых теплообменных аппаратов при стерилизации молока оправдано в основном тем, что при косвенном нагреве продукта значительно снижается расход энергии (в основном за счет регенерации теплоты). Между тем в таких аппаратах продолжительность термообработки довольно велика, так как в них невозможно быстро охладить продукт. С другой стороны, молоко и молочные продукты более чувствительны к продолжительности обработки, чем к температурному режиму последней. Поэтому в настоящее время считается целесообразным совершенствование технологического оборудования для стерилизации молока, работающего как по принципу косвенного нагрева, так и в режиме прямой термообработки.

На рисунке 8 показан один из вариантов пароконтактного нагрева молока, реализованный в стерилизационной установке фирмы «Алъфа-Лавалъ» .

Предназначенный для нагревания продукт  через патрубок подается в кольцевой канал нагревателя и направляется в камеру. Сюда же через патрубок и канал поступает очищенный острый пар. Он смешивается с молоком, конденсируется в нем и таким образом нагревает продукт до 135... 140 ⁰С.