Для сквашивания, охлаждения и созревания кисломолочных напитков применяют резервуар, показанный на рисунке 1.
Он представляет собой цилиндр из нержавеющей стали, закрытый сверху и снизу приваренными сферическими днищами и смонтированный вертикально на ножках.
В рубашке, изготовленной из листовой стали толщиной 8 мм, помещен полированный внутри рабочий резервуар. Рубашка служит основанием (станиной) резервуара, к ней крепится вся арматура, которой снабжен резервуар.
Наружный диаметр рабочего резервуара меньше внутреннего диаметра резервуара на 40-60 мм, вследствие чего между ними по всей высоте образуется кольцевой зазор в 20-30 мм. В зазор поступает вода, которая проходит через отверстия, просверленные в верхнем фланце (корытного профиля), соединяющем рабочий резервуар и рубашку. Вода, протекая через отверстие фланца, омывает стенку рабочего резервуара, стекая сверху вниз, образует систему оросительного охлаждения - достаточно эффективного теплообмена.
Охлаждающая вода, достигнув днища резервуара, свободно стекает через его штуцеры в систему ледяного охлаждения.
В рабочем резервуаре смонтирована мешалка, состоящая из двух горизонтальных лопастей, расположенных в верхней и в нижней частях резервуара. Они развернуты одна к другой под углом 90°. Лопасти мешалка соединены между собой тягами.
1 - стенка внутреннего резервуара; 2- стенка кожуха; 3 - крестообразная мешалка: 4 - привод мешалки: 5-люк: 6 - грибковый клапан для спуска готового продукта н наполнения молоком; 7 - штуцер для подачи хладагента; 8-штуцер переливной трубы; 9 - штуцер для подачи растворов в моющее устройство; 10 - пробный средний краник; 11- изоляция; 12- штуцер для датчика верхнего уровня; 13 - штуцер для удаления (слива) охлаждающей воды.
Рисунок 1 - Резервуар для охлаждения и созревания кисломолочных напитков
При вращении мешалки жидкость, находящаяся в резервуаре, движется снизу вверх и по окружности в сторону вращения, что способствует плавному перемешиванию продукта.
Мешалка монтируется в подвешенном положении на шариковом подшипнике, закрепленном в стакане привода, который прикреплен к верхнему днищу рабочего резервуара. Привод имеет редуктор РН-1204-38/5 и коническую пару шестерен. Узлы и детали мешалки разъемные, что позволяет легко разбирать и собирать ее при ремонте, демонтаже и монтаже. В нижней части резервуара имеется люк диаметром 500 мм, который закрывается поворотной крышкой.
Резервуар заполняется молоком и опорожняется через грибковый клапан, расположенный в нижнем днище.
Внутри резервуара имеется устройство для механической мойки внутренних поверхностей, установленное в верхнем днище и состоящее из съемного кольца с отверстиями, через которые выходит моющий раствор. Расположение рабочих отверстий моющего кольца предусматривает образование сплошного потока по всей внутренней обмываемой поверхности, что значительно улучшает качество мойки.
Каждый резервуар оснащен устройством для автоматического контроля и регулирования процесса сквашивания, перемешивания и охлаждения продукта.
Первые двустенные резервуары для производства кисломолочных напитков были изготовлены на московском заводе «Котлоагрегат». Такие резервуары установлены на Очаковском н опытном заводах (Москва) и на Кировском (Новосибирск) городских молочных заводах.
Конструкция таких резервуаров показана на рисунке 2. В отличие от описанных ранее резервуаров, верхнее днище у них коническое, а нижнее - плоское с наклоном в сторону сливного штуцера.
Продукт в резервуаре охлаждается также с помощью оросительной системы. Холодная вода в таких танках вначале поступает в трубчатое кольцо, опоясывающее рабочий резервуар верхнего края цилиндрической части. На трубе сделаны отверстия, через которые вода стекает на стенку резервуара, скатываясь вниз, охлаждает его и уходит через штуцер в днище. В резервуаре имеется мешалка, которая состоит из горизонтально неположенных пропеллеров диаметром 500 мм. В нижнем дни- вал мешалки опирается на подшипник. Мешалка делает 29 оборотов в минуту.
1 - привод: 2 - светильник; 3 - мешалка; 4 - изоляция; 5 - кожух; 6 - рубашка; 7 - дно облицовки; 8 - воротник ножки; 9 - плита опорная; 10 - воротник патрубка; 11 - кран проходкой; 12 - воротник крана пробного; 13- кран пробный, средний; 14 - окно смотровое; 15 - гайка штуцера.
Рисунок 2 - Резервуар для кисломолочных продуктов емкостью 6000 л:
При внедрении резервуарного способа производства кефира было выявлено, что существенное значение для перемещения кефира имеет конструкция мешалки - профиль ее лопастей. На рис. 3 показана мешалка, профиль которой является лучшим для сохранения сгустка.
В начале эксплуатации Долматовских двухстенных резервуаров было выявлено неравномерное перемешивание мешалкой кефирного сгустка и большая скорость вращения ее в связи с этим проведена модернизация резервуаров - теперь мешалка заменена новой конструкцией крестообразной формы, скорость вращения снижена до 19- 20 об/мин\ кроме того резервуар оснащен устройством для механической мойки новой конструкции реактивного действия.
Ранее при заполнении резервуара молоком через верхний штуцер - наблюдалось образование пены после модернизации его заполняют через нижний штуцер, вследствие чего вспенивания не наблюдается. В технических характеристиках модернизированных резервуаров изменению подвергалась скорость вращения мешалки и марка резервуаров, все остальные технические данные сохранились.
1 - крестообразная мешалка-. 2-3 - дополнительные трубчатые детали; 4,5 - трубы в горизонтальной плоскости; б - вал мешалки: 7 - контур рабочего резервуара.
Рисунок 3 - Модернизированная мешалка
С 1986 г. двустенные танки ОТК-2, ОТК-4 и ОТК.-6 поставляются заводом комплектно с устройством КУ-2 для автоматического контроля и процесса сквашивания молока и созревания кефира в танке и управления этими процессами. Пульт управления КУ-2 представляет собой герметизированный металлический шкаф, на лицевой панели которого размещены электронный показывающий мост ЭМВ-2-210 с вращающейся шкалой, пусковые кнопки управления работой мешалки и клапана на линии подачи ледяной воды, световые табло и переключатель ручного и автоматического режима работы.
Внутри пульта размещены командный электропневматический прибор КЭГМ2У, электромагнитные промежуточные реле, электрические блоки сигнализаторов уровня, электрическое реле времени ЭВ-237, сигнализации кислотности и температуры, а также предохранители.
Основным прибором устройства КУ-2 является электронный показывающий мост ЭМВ-2-210, который измеряет кислотность продукта в танке и его температуру. Шкала этого прибора про- градуирована в градусах кислотности и градусах температуры. Шкалы переключают с помощью тумблера. Автоматическое управление процессом осуществляется следующим образом. Программа работы мешалки задается на приборе КЭП-12У, который производит автоматическое включение электродвигателя мешалки через заданные интервалы времени.
Верхний и нижний уровень продукта в танке определяются с помощью кондуктометрических сигнализаторов уровня, включающих световые табло. Кислотность и температура продукта воспринимаются комбинированным кондуктометрическим датчиком, установленным в крышке люка танка. При достижении заданного значения кислотности (установленного на электронном мосту ЭМВ-2-210) с датчика на прибор ЭМВ-2-210 поступает .импульс, сигнализирующий об окончании процесса сквашивания. На панели прибора включается световое табло и электрический звонок.
Если температура продукта превышает заданную на приборе ЭМВ-2-210, то с прибора поступает импульс на исполнительный механизм клапана на линии подачи ледяной воды.
В целях усовершенствования устройства КУ-2 в резервуарах ОТК-2, ОТК-4 и ОТК-6 в 1968 г.ВНИМИ модернизировало его. Новое устройство получило название КУ-2М. Его отличие от КУ-2 состоит в том, что кислотность кефира измеряется величиной (рН) вместо °Т. Остальные функции устройства КУ-2 сохранены.
На Черкизовском городском молочном заводе в Москве для производства кефира резервуарным способом установлены десятитонные вертикальные резервуары YNBS-100, поставляемые шведской фирмой Альфа Лаваль (рис. 4).
Резервуар состоит из вертикального цилиндра диаметром 2200 мм, закрытого сверху и снизу приваренными днищами. Поверхность его полирована, внутри находится мешалка рамного типа с тремя лопастями шириной 80 мм, расположенными под углом 45° к горизонтальной плоскости.
Лопасти находятся в верхней, средней и нижней частях рамы мешалки, что позволяет перемешивать жидкость по всей высоте резервуара. Вал мешалки соединен с редуктором, который приводится в действие от электродвигателя, установленного на верхнем днище танка. На валу по всей его длине закреплена пластина шириной 250 мм, что позволяет интенсивно перемешивать столб жидкости в центре резервуара. Мешалка вращается вправо и влево со скоростью 20 и 10 об/мин. Направление ее вращения меняется автоматически.
Рабочий резервуар танка размещен в стальном цилиндре диаметром 2240 мм с приваренным днищем. Снаружи этот цилиндр покрыт термоизоляционным слоем и поверх него металлическим кожухом. На верхнем днище танка находится люк, предназначенный для проникновения внутрь танка в случае необходимости. Танк установлен на четырех опорах, приваренных к нижнему днищу, и оснащен устройством для механической мойки. соответствующей арматурой, а также приборами автоматического контроля.
1- привод; 2 - люк; 3 - стенка рабочего резервуара; 4,8 - лопасти мешалки; 5 - вертикальная лопасть мешалки; 6- кожух; 7- рубашка танка; 9 - кран; 10 - оросительный коллектор; 11 - вал мешалки; 12- опора; 13 - штуцер для подачи растворов.
Рисунок 4 - Двустенный танк VXBS-100:
При охлаждении все пространство между рабочим резервуаром и стальным цилиндром заполняется ледяной водой, которая поступает через отверстия перфорированной трубы, опоясывающей рабочий резервуар в его верхней части.
Двустенные танки YXBS-100 поставляются вместе с пультом управления. Наличие данного пульта позволяет осуществлять Автоматический контроль и управление процессом сквашивания молока и созревания кефира в танке.
Пульт управления представляет собой герметизированный шкаф, на лицевой панели которого расположены показывающий и электрический логометр с встроенным в него двухпозиционным регулирующим устройством, прибор, показывающий степень заполнения танка продуктом, кнопки управления работой мешалки, клапаны на линии подачи ледяной воды_ световые сигнальные лампы и переключатель режима работ (ручное и автоматическое управление).
Внутри пульта установлены три реле времени, магнитные пускатели и предохранители. Прибор, показывающий степень заполнения танка продуктом, состоит из показывающего манометра, шкала которого градуирована в единицах объема, мембранной коробки и соединяющей их полиэтиленовой трубки. .Мембранная коробка установлена в нижней части боковой поверхности танка в таком положении, что мембрана соприкасается с продуктом. В мембранную коробку через дроссель к соплу подается сжатый воздух под давлением 1,4 кГ/см2. В зависимости от степени заполнения танка продуктом в результате перемещения мембраны относительно сопла и изменяется давление воздуха, поступающего через соединительную трубку к манометру.
Режим автоматического управления процессом осуществляется следующим образом.
Требуемый по технологии температурный режим охлаждения устанавливается задатчиком электрического логометра. Когда температура кефира превысит заданную, с электрического термометра сопротивления, вмонтированного в стенку танка, поступает импульс на логометр. Срабатывает двухпознционкое регулирующее устройство и с него подастся импульс на исполнительный механизм клапана на трубопроводе, подводящем ледяную воду в рубашку танка.
Продолжительность процессов сквашивания и созревания задают тремя электрическими реле времени. На первом реле устанавливают период времени, необходимый для сквашивания молока (диапазон выдержки времени 0,6-24 ч). Через заданный на первом реле период времени включается второе реле, которое через магнитный пускатель включает электродвигатель мешалки.
Продолжительность работы мешалки задается на втором реле в интервале от 0,12-5 мин. Третье реле управляет реверсированием мешалки (изменение направления вращения) в соответствии с импульсом, получаемым от второго.. Продолжительность охлаждения кефира в танках -1-6 ч.
При эксплуатации двустенных танков необходимо соблюдать следующие условия. Вертикальные танки монтируют по уровню так, чтобы оросительная система охлаждения омывала все стороны резервуара. При монтаже резервуаров ОТК-6 охлаждающая вода подается в коллектор с двух противоположных сторон.
Величина сечения трубопровода должна быть такой, чтобы вода в оросительную систему поступала в следующем количестве: для танков емкостью 2000 л - не менее 6000 и емкостью 6000 л - не менее 9000 л\ч. Охлаждающая вода из танков емкостью 6000 л должна выходить в днище через два штуцера диаметром 40 мм (танки московского завода «Котлоагрегат») и через один штуцер диаметром 75 мм (танки далматовского завода -«Молмашстрой»).
Перед вводом в эксплуатацию нужно проверить швы рабочего резервуара.
В процессе эксплуатации танков отверстия оросительной системы необходимо очищать от загрязнения не реже одного раза в месяц. Целесообразно периодически промывать их межстенное пространство раствором соды.
Перед включением привода мешалки нужно проверить ее работу на холостом ходу. Необходимо, чтобы .вал мешалки находился в строго вертикальном положении. Ее привод должен работать бесшумно. Возможность попадания смазочных масел в продукт с привода должна быть исключена до ввода танка в эксплуатацию.
Категорически запрещается проникать в танк, если не работает система автоблокировки, отключающей привод электродвигателя мешалки при открывании большого люка.