На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Установки для стерилизации молока в потоке. Установки поверхностного типа.(Часть 1)

Установки для стерилизации молока в потоке. Установки поверхностного типа.(Часть 1)

Стерилизационные установки, предназначенные для стерилизации молока при УВТ-режиме, устроены таким образом, что позволяют осуществить тепловую обработку сырого молока путем последовательного ступенчатого нагревания до температуры стерилизации и также ступенчатого охлаждения до задаваемой конечной температуры.

Сами по себе установки являются главными частями линий для выработки стерилизованного молока с использованием УВТ- режима. Помимо стерилизационной установки линия включает промежуточный асептический резервуар для кратковременного хранения стерилизованного молока перед его фасовкой, автомат для фасовки стерилизованного молока в асептических условиях.

Типичная схема установки с нагревателем пластинчатого типа представлена на рис. 1.

Молоко до температуры стерилизации нагревается паром, загрязненность которого не влияет на качество стерилизуемого продукта.

Молоко накапливается в уравнительном баке 1, из которого оно центробежным насосом 2 нагнетается в первую секцию регенерации 10 и далее во вторую секцию регенерации 9. В этой секции молоко нагревается до температуры гомогенизации. Насос 2 прокачивает молоко через две секции регенерации к гомогенизатору 4. После гомогенизации молоко стерилизуется в секции стерилизации 7. Затем охлаждается последовательно в секциях 8, 9, 10 путем регенерации и далее холодной или ледяной водой в охладителе 12.

Рис. 1. Принципиальная схема установки для стерилизации молока в потоке с нагревателем пластинчатого типа:

Рис. 1. Принципиальная схема установки для стерилизации молока в потоке с нагревателем пластинчатого типа: 1 — уравнительный бак; 2 — центробежный насос; 3 — предохранительный клапан; 4 — гомогенизатор; 5 — регулятор температуры стерилизации; 6 — возвратный клапан; 7 — секция стерилизации; 8 — третья секция регенерации; 9 — вторая секция регенерации; 10 — первая секция регенерации; 11 — вентиль подпора; 12 — охладитель возвратного молока.

 

Фирма «Сорди—Лоди» (Италия) изготовляет стерилизационные установки «Стериплак» на основе теплообменников пластинчатого типа (рис. 2) производительностью 3600—4000, 5400—6000, 7200—10 000 л/ч.

Одна из таких установок производительностью 8000 л'/ч эксплуатируется на Харьковском городском молочном заводе.

Молоко, подлежащее стерилизации, накапливается в уравнительном баке I, который снабжен поплавковым регулятором уровня. Кроме того, в уравнительном баке установлен сигнализатор нижнего уровня. Он предназначен для того, чтобы остановить аппарат, когда в него по какой-либо причине прекратится подача молока. Если молоко в уравнительном баке переходит допустимый нижний уровень, то в него подают воду. Это предохраняет аппарат от образования пригара на поверхностях теплообменных пластин.

Из уравнительного бака молоко центробежным насосом II нагнетается через регулятор равномерности потока 5 в первую III и вторую IV секции регенерации. Вал центробежного насоса имеет уплотнение в виде сальника, который во избежание износа при работе насоса охлаждается водопроводной водой. Регулятор равномерности потока представляет собой ручной вентиль с калиброванным проходным сечением, которое можно-

Рис. 1. Схема установки «Стериплак»

 Рис. 1. Схема установки «Стериплак»: I— уравнительный бак; II— центробежный насос; III, IV, VII— секции регенерации! V — центробежный молокоочиститель; VI — гомогенизатор; VIII и XIII — трубчатые выдерживатели; IX — секция стерилизации; X — бойлер; XI — насос для горячей воды] XII — промежуточный сосуд; XIV — возвратный клапан; XV — деаэратор; XVI — асептический насос для молока; XVII — эжекторный вакуум-насос; XVIII — секция водяного охлаждения;

1 — пневматические клапаны с поршневым приводом; 2—пневматический клапан с мембранным приводом; 3 — расходомер-счетчик; 4 — ротаметр; 5 — регулятор равномерности потока; 6 — поплавковый регулятор уровня; 7 — показывающие манометры; 7а— место измерения давления; 8 — электроконтактные манометры; 8а — датчики электроконтактных манометров; 9 — манометрические термометры; 9а — мембранные термобаллоны манометрических термометров; 10 — сигнализатор нижнего уровня; 10а — датчик сигнализатора нижнего уровня; 11 — регулятор температуры стерилизации; 11а — датчик регулятора температуры стерилизации; 11б — паровой клапан с мембранным приводом; 12 — программное устройство; 1Р—10Р — электронные реле времени; ЛС — сигнальные лампочки.

изменять с помощью рукоятки. Регулятор снабжен шкалой, градуированной в единицах расхода. Регулятором равномерности потока устанавливают требуемую производительность насоса для того, чтобы обеспечить заданный температурный режим работы первой и второй секций регенерации и нормальную работу центробежного молокоочистителя, предохраняя его от переполнения барабана.

В первой и второй секциях регенерации холодное молоко нагревается теплом стерилизованного молока до 75° С.

С температурой 75° С молоко поступает в центробежный молокоочиститель V для отделения скоагулированного при нагревании в секциях регенерации белка, а также механических загрязнений, которые могли попасть в молоко. В установке использован центробежный молокоочиститель типа RN фирмы «Вестфалия» (ФРГ) производительностью 10 000 л/ч. Центробежный молокоочиститель должен создавать давление молока на выходе около 400 кПа.

После обработки молока в молокоочистителе оно поступает в гомогенизатор VI. Специальная перемычка, образованная трубой и двумя пневматическими клапанами 1, предназначена для выключения из схемы центробежного молокоочистителя.

Молоко гомогенизируют при температуре 75° С, которая повышается до 79° С. Гомогенизатор состоит из трехплунжерного насоса и гомогенизирующей головки.

Электродвигатель гомогенизатора имеет мощность 9,6 кВт при производительности установки 8400 л/ч и максимальном давлении гомогенизации 3,0-104 кПа.

Давление гомогенизации регулируют, подкручивая маховичок микрометрического винта, который увеличивает давление в гидросистеме, связанной с гомогенизирующим клапаном.

Гомогенизатор снабжен специальным электронным предохранительным устройством, которое предупреждает звуковым сигналом о чрезмерном повышении давления гомогенизации и автоматически выключает гомогенизатор. Для визуального контроля давления гомогенизации применяют манометр с мембранным разделителем, шкала которого градуирована до 6,0-104 кПа.

Из гомогенизатора молоко направляется в третью секцию регенерации VII. Перед входом в секцию установлен электроконтактный манометр, показывающий давление на входе. При работе аппарата это давление постепенно повышается в результате увеличения сопротивления в каналах секций из-за образования осадка. При достижении предельно допустимого давления аппарат переключается на мойку.

В третьей секции регенерации молоко нагревается до 108° С. При этой температуре происходит 30-секундная выдержка в трубчатом выдерживателе VIII в целях осаждения денатурированных белков при нагревании молока до 108° С. Выдержка способствует уменьшению образования осадков в секции стерилизации IX, где происходит дальнейшее нагревание молока горячей водой до 140° С. Стерилизованное молоко выдерживается при 140° С в течение 2 с в выдерживателе XIII и возвращается в третью и вторую секции регенерации. Из второй секции регенерации при температуре 70° С молоко выводится и направляется в деаэратор XV. На линии между пластинчатым аппаратом и деаэратором устанавливается расходомер-счетчик 3. Температура молока перед деаэратором контролируется манометрическим термометром, а давление в деаэраторе (28 кПа)—манометром. На входе в деаэратор установлен регулирующий впускной клапан, перед которым давление молока поддерживается около 350 кПа. Благодаря специальной форсунке и регулированию открытия клапана молоко вводится в деаэратор в виде конической струи.

Разбрызгивание молока в деаэраторе и перепад давлений (Р=350—28 = 322 кПа) . способствуют выделению из молока воздуха и различных газов, которые удаляются из камеры деаэратора вакуум-насосом эжекторного типа. А молоко, освобожденное от газов, направляется асептическим центробежным насосом XVI в первую секцию регенерации, где оно охлаждается до 25° С. Вероятность попадания микроорганизмов в стерилизованное молоко из окружающей среды через сальник насоса исключается благодаря двойному уплотнению и циркуляции в камере сальника стерильного конденсата.

Стерилизованное молоко охлаждается до 18° С в секции XVIII холодной водой. Температура молока контролируется манометрическим термометром.

Охлажденное стерилизованное молоко, пройдя через возвратный клапан и мембранный пневматический клапан, направляется в асептический резервуар вместимостью 5000 л.

Молоко до температуры стерилизации в установке «Стериплак» нагревают горячей водой, нагнетаемой в секцию стерилизации под давлением. Воду до температуры, превышающей температуру стерилизации на 3—4° С, нагревают в бойлере (кожухотрубном теплообменнике) X паром, который подается из котельной. Циркуляция горячей воды в нагревательном контуре осуществляется с помощью центробежного насоса. Необходимое давление в потоке горячей воды, для того чтобы предотвратить ее кипение, достигается благодаря промежуточному сосуду XII, заполненному водой. Сосуд соединяется с воздушным компрессором и нагревательным контуром, а давление на заданном уровне контролируется электроконтактным манометром 8, датчик которого 8а установлен на сосуде XII.

Установка снабжена системой автоматического контроля и регулирования температуры стерилизации и возврата молока на повторную стерилизацию. Датчик регулятора температуры (термометр сопротивления) 11а установлен на выходе молока из секции стерилизации. Возможные изменения температуры стерилизации, воспринимаемые датчиком в виде сигнала, подаются на регулятор температуры стерилизации 11. Здесь он усиливается и сравнивается с температурой, установленной на задатчике. При несоответствии сигнала и заданной температуры появляется сигнал рассогласования. Сигнал рассогласования преобразуется в пневматический и подается к паровому клапану 116, который изменяет подачу греющего пара в нагреватель горячей воды. По сигналу от регулятора температуры стерилизации срабатывает возвратный клапан XIV и поток молока направляется в уравнительный бак. Одновременно срабатывает и пневматический клапан, отключающий установку от линии розлива.

Последовательность работы установки, продолжительность стерилизации молока, мойки установки химическими растворами и водой, стерилизации установки горячей водой при 140° С осуществляется электронными реле времени 1Р-10Р и электронным программным устройством 12.

Недостатком стерилизационной установки «Стериплак» является то, что в качестве промежуточного теплоносителя для нагревания молока до температуры стерилизации применяют горячую воду.

Это, во-первых, усложняет конструкцию установки, так как появляются дополнительные конструктивные элементы: насос для горячей воды, бойлер, компенсационный бачок (см. рис. 2). Во-вторых, нагнетание горячей воды в секцию стерилизации при повышенном давлении требует дополнительного расхода мощности на работу насоса. Расход мощности зависит от кратности горячей воды и может достигать значительных величин при кратности п=4ч-8 и большой производительности стерилизационной установки. В-третьих, поверхности конструктивных элементов системы приготовления горячей воды (насос, бойлер, компенсационный бачок, трубопроводы) являются дополнительными источниками потерь тепла в окружающую среду.

Установка для стерилизации молока при УВТ-режиме «Ультраматик» фирмы APV (Англия) скомпонована на основе пластинчатых теплообменников «Парафлоу». Схема пластины теплообменника приведена на рис. 3. Она относится к лен- точно-поточному типу со сложным профилем, образованным глубокими рифлеными гофрами, создающими извилистый канал. Гофрировка двойная, т. е. на крупных гофрах имеются более мелкие. Извилистый канал, образованный таким сложным гофрированием поверхности пластины, имеет переменное сечение и обусловливает пульсирующее движение рабочих сред.

Новая конструкция пластин «Парафлоу» не имеет глубокой гофрировки.

Особенность установки «Ультраматик» заключается в том, что после предварительного подогревания молока до 85° С его выдерживают 6 мин в бачке-выдерживателе. В результате сывороточный белок стабилизируется, что в свою очередь приводит к уменьшению отложений денатурированного белка на рабочей поверхности пластин в секции стерилизации.

Рис. 3. Схема ленточно-поточной пластины «Парафлоу» с двойной гофрировкой

Рис. 3. Схема ленточно-поточной пластины «Парафлоу» с двойной гофрировкой:

1— гофры; 2 — резиновая прокладка; 3 — отверстие для входа молока; 4 — отверстия для выхода молока.

Рис. 4. Кривые, характеризующие зависимость температуры от продолжительности стерилизации на установке «Ультраматик»

Рис. 4. Кривые, характеризующие зависимость температуры от продолжительности стерилизации на установке «Ультраматик»: а — обычный режим: 1 — предварительный нагрев молока; 2 — выдержка; 3— нагрев до температуры стерилизации; 4— выдержка; 5 — охлаждение; б — модернизированный режим: 1 — предварительный нагрев; 2 — нагрев до температуры стерилизации; 3 — выдержка; 4 — охлаждение в секции предварительного охлаждения; 5 — охлаждение в секции регенерации.

На рис. 4, а показан температурный график работы аппарата стерилизационной установки. Фирма предлагает модифицированный вариант установки, в которой бачок-выдерживатель отсутствует, т. е. исключается выдерживание молока при 85° С в течение 6 мин. Смысл этого мероприятия заключается в уменьшении продолжительности нахождения молока при температуре денатурации растворимых белков. Кроме того, сокращена продолжительность пребывания молока в секции регенерации (рис. 4, б). Это рекомендуется для снижения привкуса кипяченого молока.

Рис. 5. Схема установки «Ультраматик»

Рис. 5. Схема установки «Ультраматик»:

I— уравнительный бак; II, V — центробежные насосы; III — секция регенерации; IV — промежуточный бак; VI — гомогенизатор; VII — секция предварительного нагрева; VIII — секция стерилизации; IX — выдерживатель; X — возвратный клапан; XI — рециркуляционный охладитель; XII — трехходовой пневмоклапан; XIII — секция предварительного охлаждения; XIV — секция водяного охлаждения; 1 — поплавковый регулятор уровня; 2 — сигнализаторы предельных уровней; 2а — датчики сигнализаторов предельных уровней; 3 — показывающие манометры; За — датчики пока   вывающих манометров; 4 — регулятор температуры стерилизации; 4а — датчик регулятора температуры стерилизации; 46 — паровой клапан с мембранным пневмоприводом; 4в — поршневой пневмопривод возвратного клапана; 5 — регулятор температуры предварительного охлаждения; 5а — датчик регулятора; 56 — регулирующий клапан с мембранным приводом; 6 — электронно-пневматический регулятор температуры охлаждения стерилизованного молока; 6а — датчик электронно-пневматического регулятора; 66 — регулирующий клапан с мембранным приводом; 7 — программное устройство; 8 — манометрические термометры; 8а — термобаллоны манометрических термометров; 9 — регулятор давления пара; 10 — паровой клапан; ЛC — лампочки сигнальные.

Принципиальная схема установки «Ультраматик» с системой автоматического контроля и регулирования процесса стерилизации приведена на рис. 5. Установка имеет два пластинчатых аппарата.


В уравнительный бак Iпоступает сырое молоко с температурой 6° С из резервуара для хранения молока. Уравнительный бак имеет поплавковый регулятор уровня и сигнализаторы нижнего уровня (НУ) и верхнего уровня (ВУ). При срабатывании сигнализатора верхнего уровня, когда уровень превысит допустимый и молоко может перелиться через край уравнительного бака, поступление молока в установку прекращается. Светозвуковой сигнал предупреждает об этом оператора. Если по каким-либо причинам поступление молока в бачок прекратится и уровень упадет ниже допустимого, то срабатывает сигнализатор нижнего уровня. Происходит автоматическое переключение на подачу воды в уравнительный бак. Воду необходимо подавать потому, что в каналах секций нагревания при отсутствии потока молока остатки его пригорают на рабочих поверхностях теплообменных пластин.

Из уравнительного бака молоко центробежным насосом II нагнетается в секцию регенерации III первого пластинчатого аппарата. Здесь оно нагревается горячим молоком до 85° С. После секции регенерации молоко выдерживают в промежуточном баке IV в течение 6 мин при этой температуре. Бак снабжен поплавковым регулятором уровня и сигнализаторами предельных уровней, выполняющих те же самые функции, что и в уравнительном баке.

Из промежуточного бачка центробежный насос V подает молоко к гомогенизатору VI, который одновременно с гомогенизацией молока обеспечивает проток его через остальную часть установки. Давление гомогенизации 2,1*104 кПа регулируется автоматически с помощью гидросистемы.

Гомогенизатор нагнетает молоко в секцию второго пластинчатого аппарата, где оно нагревается паром низкого давления до 110° С.

Давление пара регулируется автоматически регулятором прямого действия. В следующей секции стерилизации VIII молоко нагревается до 138° С. Давление пара поддерживается равным 750 кПа.

Первая система автоматического контроля и регулирования температуры стерилизации включает датчик регулятора температуры 4а, установленный на выходе стерилизованного молока из выдерживателя IX, регулятор температуры 4, паровой клапан с мембранным пневмоприводом 46, установленный на линии ввода пара в секцию стерилизации, возвратный клапан X, трехходовой пневмоклапан XII.

Температура стерилизуемого молока воспринимается датчиком температуры. Сигнал от датчика, усиленный в регуляторе, сравнивается со значением температуры, установленной на за- датчике, встроенном в регуляторе. В случае расхождения температур нагреваемого молока и заданной температуры стерилизации возникает сигнал рассогласования, который преобразуется в пневматический и передается к паровому клапану 46. Клапан изменяет подачу пара в секцию стерилизации.

В том случае, если температура молока ниже заданной температуры стерилизации, сигнал от регулятора подается на возвратный клапан X (4в). Возвратный клапан срабатывает и направляет поток молока через охладитель XI в уравнительный бак на повторную стерилизацию. Одновременно срабатывает трехходовой пневмоклапан XII, который отсоединяет стерилизационную установку от фасовочных автоматов.

При правильном соблюдении температурного режима стерилизованное молоко после секции стерилизации охлаждается холодной водой до 100° С в секции водяного охлаждения XIII.

Установка имеет вторую систему автоматического регулирования температуры сырого молока на выходе из секции регенерации III. Она состоит из датчика регулятора 5а (манометрический термобаллон), установленного между секцией регенерации III и промежуточным баком IV, регулятора температуры предварительного охлаждения 5, регулирующего клапана с мембранным приводом 56, установленного на выходе охлаждающей воды из секции предварительного охлаждения XIII.

Задаваемое значение температуры молока устанавливается с помощью задатчика, встроенного в регулятор. Сигнал, поступающий от термодатчика, сравнивается с этим значением. В случае несовпадения сигнала и установленного значения температуры возникает сигнал рассогласования, который преобразуется в рабочий импульс, действующий на регулирующий клапан 56. Регулирующий клапан изменяет количество холодной воды, протекающей в каналах секции.

Окончательно стерилизованное молоко охлаждается в секции водяного охлаждения XIV второго пластинчатого аппарата. Конечная температура стерилизованного молока регулируется автоматически. Для этого существует третья система автоматического регулирования, состоящая из датчика электронно-пневматического регулятора 6а (термометр сопротивления), установленного на выходе стерилизованного молока из второго аппарата, электронно-пневматического регулятора температуры 6, регулирующего клапана с мембранным приводом 66, установленного на выходе холодной воды из секции водяного охлаждения XIV.

Третья система автоматического регулирования функционирует аналогично второй системе, и регулирование конечной температуры стерилизованного молока осуществляется путем изменения количества воды, протекающей в каналах секции.

Установка «Ультраматик» может работать при местном, дистанционном и автоматическом управлении.

Установка имеет программное устройство 1, установленное на пульте управления, которое осуществляет работу установки в автоматическом режиме.

Основные технические характеристики установки следующие: производительность до 9000 л/ч; коэффициент регенерации  0,6; потребление воды для охлаждения 2000 л молока в час — 2800 л/ч при 10° С; потребляемая установкой производительностью 2000 л/ч электрическая мощность, включая работу гомогенизатора, — 54,4 кВт; максимальное потребление сжатого воздуха при давлении 560—700 кПа— 13,8 м3/ч; потребление греющего пара при давлении 500 кПа для стерилизации 2000 л молока в час — 210 кг/ч.

  • Похожие материалы