Типичная конструкция пастеризатора с вытеснительным барабаном показана на рис. 1.
Пастеризатор представляет собой закрытый сверху конический резервуар 4 с паровой рубашкой 7, установленный на чугунной литой станине и снабженный внутри коническим барабаном-мешалкой 5. Резервуар пастеризатора из нержавеющей стали заключен в цилиндрический корпус. Между резервуаром и корпусом имеется пространство, в которое во время работы аппарата поступает пар. Снаружи поверх корпуса надет кожух 8 для тепловой изоляции аппарата.
На наружной поверхности внутреннего резервуара 4 приварены слезниковые кольца 6 с отогнутым нижним краем. Слезниковые кольца отводят с поверхности резервуара образующийся при работе конденсат, который в противном случае будет стекать сверху вниз толстым слоем и уменьшит теплопередачу. Кроме того, слезниковые кольца увеличивают жесткость и прочность резервуара.
Рис. 1. Паровой пастеризатор ОПМ с вытеснительным барабаном:
1— станина; 2 — раструб (улитка); 3— днище; 4 — внутренний резервуар; 5 — вытеснительный барабан; 6 — слезниковое кольцо; 7 — паровая рубашка; 8 — кожух; 9 — винт; 10 — струбцина;11—резиновая прокладка; 12 — крышка; 13 — лопасть; 14 — предохранительный клапан; 15 — вакуумный клапан; 16 — вертикальный вал; 17 — электродвигатель; 18 — шкив электродвигателя; 19 — клиновидный ремень; 20 — шкив пастеризатора; 21 — патрубок для входа молока.
В нижней части к резервуару прикреплен литой раструб 2 с патрубком 21 для входа молока в аппарат, а в верхней по касательной к расширенной стенке резервуара — выходной патрубок для молока. Сверху резервуар закрывается крышкой 12, которая прижимается откидными или съемными струбцинами 10.
В центре крышки находится отверстие для выхода газов, выделяющихся из молока при нагревании. Между крышкой и резервуаром расположено уплотнение — кольцевая резиновая прокладка 11.
Барабан 5 аппарата, а также и другие части, соприкасающиеся с молоком, изготовлены из тонкой нержавеющей стали. Для лучшего перемешивания молока в узком зазоре по боковой конической поверхности барабана приварена узкая ленточная спираль левого направления. В некоторых конструкциях вытеснительных барабанов вместо спирали приварены ребра, направленные почти вертикально по образующей конуса и предназначенные для той же цели. Практически обе эти конструкции можно считать равноценными.
Вытеснительный барабан представляет собой замкнутый со всех сторон сосуд и попадание молока внутрь него совершенно исключено.
В верхней части барабана приварены лопасти 13, нагнетающие молоко в линию. Вместо приваренных к барабану лопастей в пастеризаторах может быть цельная съемная крыльчатка, которая закрепляется вместе с барабаном при затягивании зажимного винта. В аппарате такой конструкции удобнее мыть барабан.
Механизм приводится в действие от индивидуального фланцевого электродвигателя 17, смонтированного на одной станине с пастеризатором. Движение от электродвигателя на вал вытеснительного барабана передается через два клиновидных ремня 19, что значительно уменьшает шум при работе пастеризатора. Вертикальный вал вращается на двух роликовых подшипниках.
Действие вращающихся лопастей позволяет поднять горячее молоко на высоту 4—5 м без применения дополнительного насоса.
Молоко или сливки поступают в аппарат через приемную воронку, откуда через патрубок 21 проходят в нижнюю часть аппарата. Действием барабана 5 молоко приводится во вращение и поднимается в зазоре между стенкой внутреннего резервуара и вытеснительным барабаном. При этом молоко или сливки успевают нагреться от начальной температуры до температуры пастеризации.
Вверху молоко попадает в расширенную часть, где образует вращающееся кольцо жидкости, в котором пузырьки газа, воздуха и частицы пены под действием центробежной силы выделяются к центру. Таким образом, пастеризатор обладает обесценивающим действием, что важно с технологической точки зрения.
В качестве теплоносителя в пастеризаторах с вытеснительными барабанами применяют насыщенный пар давлением до 0,3 ат. Пар поступает в рубашку через боковой патрубок, расположенный примерно на 2/3 высоты рубашки. Внутри рубашки пар распределяется отражающими щитками или кольцевыми распределителями, которые предупреждают местное перегревание стенки в зоне расположения парового патрубка.
Когда давление пара повышается сверх установленной нормы, приподнимается предохранительный клапан 14 и избыток пара выпускается.
Рис. 2. Пастеризатор ОПД с двойным обогревом:
1 — корпус; 2 — паровая рубашка; 3 — вытеснительный барабан; 4 — кожух; 5 — отверстие для прохода конденсата вверх; 6 — вертикальный вал; 7 —трубка для воздуха; 8 — болт; 9 — лопасть; 10 — сборник конденсата; переливная труба; 12 — набивка; 13 и 14 — трубки для отвода конденсата; 15 — предохранительный клапан давления; 16 — предохранительный клапан вакуума.
При прекращении подачи пара в паровой рубашке возникает вакуум. Чтобы в этом случае устранить возможность повреждения пастеризатора атмосферным давлением, на аппарате открывается предохранительный вакуумный клапан 15.
Для отвода конденсата из аппарата применяются разные системы пружинных и простых конденсатоотводчиков. Конденсатоотводчик должен быть отрегулирован так, чтобы, с одной стороны, в рубашке не накоплялся конденсат, а с другой, — чтобы не было сквозного прохождения пара через рубашку («пролетного пара»). Возможно использование и других систем отвода пара, например, применение гидравлических затворов и конденсационных горшков.
Пастеризаторы ОПМ выпускают с поверхностью нагрева 0,3; 0,6 и 1,0 м2. Кроме того, существуют пастеризаторы ОПД с двусторонним обогревом, у которого пар подводится не только в рубашку, но и внутрь вытеснительного барабана. Благодаря этому у пастеризаторов с двусторонним обогревом при тех же размерах примерно вдвое большая греющая поверхность и увеличенная производительность.
Устройство пастеризатора ОПД, разработанного ВНИМИ на базе пастеризатора ОПМ, показано на рис. 2. Конструкция аппарата имеет следующие особенности.
Центральная втулка вытеснительного барабана удлинена и верхняя половина ее имеет вид трубки, конец которой выходит через отверстие в центре крышки пастеризатора, где находится сальниковое устройство с жаростойкой набивкой. Через эту трубку внутрь барабана поступает пар через отверстия в нижней части трубки.
Пар конденсируется на стенках и образующийся конденсат под действием центробежной силы поднимается по внутренней поверхности вытеснительного барабана, выходит в коробку для сбора конденсата в верхней части вытеснительного барабана, а затем отводится по изогнутой поворачивающейся трубке наружу. Кольцевой слой конденсата в коробке создает гидравлический затвор, препятствующий сквозному проходу пара.
Переливная труба, расположенная на крышке пастеризатора, предотвращает попадание молока в конденсат через центральное отверстие коробки при увеличении сопротивления в нагнетательной трубе для отвода молока.
При разборке аппарата трубка для отвода конденсата поворачивается в сальниковой втулке, смонтированной на крышке, к оси аппарата, после чего свободно проходит через центральное отверстие в коробке. Когда аппарат собирают, изогнутую трубку поворачивают так, чтобы ее свободный конец, захватывающий конденсат, находился у боковой стенки коробки.
Труба, подводящая пар в вытеснительный барабан, ответвлена от трубы, подводящей пар в рубашку пастеризатора. Подача пара в рубашку и в вытеснительный барабан регулируется отдельно вентилями.
В остальном пастеризатор ОПД подобен пастеризатору ОПМ, имеет такой же приводной механизм, предохранительные устройства, систему подачи молока.
Благодаря увеличению поверхности нагрева вдвое (до 1,2 м2) и высокому коэффициенту теплопередачи через стенки вращающегося барабана производительность аппарата ОПД увеличена по сравнению с производительностью пастеризатора ОПМ вдвое.
Техническая характеристика пастеризаторов с вытеснительными барабанами и рубашками
М-0,6 ОПД-1,2
Поверхность нагрева, м2 0,6 1.2
Производительность (в л/ч) при нагревании 1000 2000
молока от 5 до 85°С
от 40 до 85° С 2000 4000
сливок от 5 до 85° С 500 1000
Потребная мощность, кет 1,1 1,1
Число оборотов барабана в минуту 366 366
Масса, кг 260 320
