На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
Принципиальная схема стерилизационной установки с пароконтактным нагревателем типа «пар в молоко» представлена на рис. 1.
Молоко из уравнительного бака 1 центробежным насосом 14 подается в первый подогреватель 13, где подогрев осуществляется вторичным паром. Во втором подогревателе 12 молоко подогревается паром, поступающим из котельной. Далее насос высокого давления 9 нагнетает молоко в пароконтактный нагреватель 4, откуда оно, нагревшись до температуры стерилизации, поступает в вакуум-камеру 3. Здесь при пониженном давлении происходит вскипание молока. При этом оно охлаждается, и из него удаляется избыток влаги, оказавшейся в молоке при конденсации пара. Асептический насос 10 откачивает стерилизованное молоко из вакуум-камеры и подает его к асептическому гомогенизатору 8. После гомогенизации происходит охлаждение в охладителе 7.
Рис. 1. Принципиальная схема установки для стерилизации молока в потоке с пароконтактный нагревателем типа «пар в молоко»:
1 - уравнительный бак; 2- конденсатор; 3 - вакуум-камера; 4 - пароконтактный нагреватель; 5 - регулятор температуры стерилизации; 6 - регулятор уровня; 7 - охладитель; 8- асептический гомогенизатор; 9 - насос высокого давления; 10- асептический центробежный насос; 11 - регулятор соотношения; 12 - второй подогреватель; 13 - первый подогреватель; 14 - центробежный насос.
Пароконтактная установка ВТИС фирмы «Альфа-Ла- валь» (Швеция) предназначена для стерилизации цельного молока при УВТ-режиме путем смешения молока с греющим паром. При таком способе молоко мгновенно нагревается до температуры стерилизации (140°С).
Длительное время установки этого типа эксплуатируются на молочных заводах в Москве, Ленинграде, Донецке, Минске.
Сырое молоко из уравнительного бака I (рис. 2) центробежным насосом II подается в первую секцию предварительного нагрева III. Уравнительный бак имеет поплавковый регулятор уровня 1. Между насосом и секцией установлен регулятор равномерности потока 3, предназначенный для обеспечения заданной производительности установки. Предусмотрено также байпасирование насоса дроссельным клапаном давления 2. В случае резкого возрастания давления на нагнетательной стороне насоса, начинается перепускание молока дроссельным клапаном.
В первой секции предварительного нагрева молоко нагревается до 60° С вторичным паром, поступающим в секцию из вакуумных камер X и XIV. Эта секция является секцией регенерации тепла. Далее молоко поступает во вторую секцию предварительного нагрева VI и нагревается до 75°С паром из котельной. Давление пара равно 300 кПа. Температура молока после этой секции регулируется автоматически. Как будет показано ниже, такая регулировка необходима для сохранения равенства концентраций сухих веществ в исходном и стерилизованном молоке. После предварительного нагрева молоко насосом высокого давления VII нагнетается в пароконтактный нагреватель XIII. Схема насоса представлена на рис. 3. Особенность конструкции состоит в том, что насос имеет статор в виде горизонтального металлического цилиндра с внутренним фасонным резиновым вкладышем и металлический ротор в виде винта, вращающийся от электродвигателя через вариатор скорости.
Пароконтактный нагреватель представляет собой конструкцию, обеспечивающую распределенный ввод греющего пара в поток молока.
Благодаря этому молоко быстро и равномерно нагревается до 140° С. Горячее молоко, разбавленное конденсатом, впрыскивается в вакуум-камеру XIV (см. рис. 2). Перед вакуум- камерой помещен возвратный клапан XI.
Рис. 2. Схема установки ВТИС:
I- уравнительный бак; II, IX - центробежные насосы; III - первая секция предварительного нагрева (секция регенерации); IV - конденсатор; V - вакуум-насосы; VI - вторая секция предварительного нагрева; VII - насос высокого давления; VIII - секция водяного охлаждения; X - вакуум-камера для возвратного молока; XI - возвратный клапан; XII - выдерживатель; XIII - пароконтактный нагреватель типа «пар в молоко»; ХIIIа, XIIIб - запорные клапаны; XIV - вакуум-камера для стерилизованного молока; XV - очиститель пара; XVI - асептический центробежный насос; XVII - асептический гомогенизатор; XVIII - асептический охладитель; 1 -поплавковый регулятор уровня; 2,1 - дроссельные клапаны давления; 3 - регулятор равномерности потока; 4, 11 - пневмоклапаны с мембранным приводом; 5, 8 - обратные клапаны; 6 -паровые вентили с ручным приводом; 9, 10 - паровые пневмоклапаны с мембранным приводом; 12 - соленоидные вентили; 13 - показывающие манометры; 13а - места установки показывающих манометров; 14 - реле давления; 15 - регулятор вакуума; 15а - датчик регулятора; 15б - пневмоклапан; 16-прессостаты; 16а - датчики прессостатов; 17 - электроконтактный манометр; 18 - электронное термореле; 18а - термистор; 19 - регулятор температуры стерилизации; 19а - датчик регулятора; 196 - регулирующий пневмоклапан; 20 - регулятор температуры предварительного подогрева; 20а - датчик регулятора; 206 - регулирующий пневмоклапан; 21 - термограф температуры стерилизации; 21а - датчик термографа; 22 - термограф разности температур; 22а, 22б - датчик термографа; 23 - командный электропневматический прибор; 24 - пневмоклапаны с соленоидным приводом; ПВ - пакетный выключатель; ЛC - сигнальные лампочки; МП - магнитный пускатель; Сг - сигнальная сирена; КС - кнопочная станция.
Рис. 3. Схема устройства насоса высокого давления: 1 - приводной вал; 2-шарнирное соединение; 3 - всасывающий патрубок; 4- резиновый вкладыш; 5 - нагнетательный патрубок; 6 - ротор; 7 - корпус насоса.
Рис. 4. Схема устройства сальника плунжерного насоса гомогенизатора: 1 - плунжер; 2 -патрубок для подвода пара; 3- сальник; 4- нагнетательный клапан; 5 - всасывающий клапан; 6 - патрубок для отвода конденсата.
Между вакуум-камерой и возвратным клапаном установлена подпорная шайба, стабилизирующая необходимое давление в пароконтактном нагревателе. В связи с тем, что давление в вакуум-камере ниже атмосферного, в ней происходит самоиспарение молока, в результате которого из молока частично удаляется влага и оно охлаждается до 76-77° С. Охлажденное стерилизованное молоко насосом XVI подается в двухступенчатый гомогенизатор XVII. На нагнетательной линии насоса для стабилизации давления & случае неравномерной работы вакуум-насоса установлены два обратных клапана 8 и дроссельный клапан давления 7.
После гомогенизации при давлении (2,0-2,5)*104кПа молоко охлаждается в охладителе пластинчатого типа XVIII холодной водой до 20° С.
Как охладитель, так и другие пластинчатые теплообменники, входящие в установку, изготовлены на базе ленточно-поточных пластин с горизонтальными гофрами.
Особенностью конструкции насоса XVI, гомогенизатора XVII и охладителя XVIII является наличие в них устройств, предотвращающих возможность попадания микроорганизмов в стерилизованное молоко. Насос в месте входа вала электродвигателя в его корпус снабжен специальным сальниковым устройством, к которому подводится пар низкого давления (300 кПа). Сальники плунжерного насоса там, где плунжеры входят в цилиндр, окружены камерой, в которую подается пар (рис. 4). Соединения трубопроводов и патрубков охладителя также заключены в специальные камеры, в которые вводится пар. Во всех трех случаях предусмотрен отвод конденсата.
Необходимость применения специальных устройств в гомогенизаторе
для предотвращения проникновения в стерилизован
ное молоко из окружающей среды микроорганизмов возникла в связи с установкой
гомогенизатора после секции стерилизации.
Опыт выработки стерилизованного молока на установках с пароконтактный нагревом показал, что при хранении стерилизованного молока через короткий промежуток времени после стерилизации в нем образуется осадок, если гомогенизацию проводили до стерилизации. В случае гомогенизации молока после стерилизации образования осадка не наблюдалось.
Это явление обусловлено образованием агломератов денатурированного белка в первом случае.
В гомогенизаторе, установленном после пароконтактного нагревателя, происходит дробление не только жировых шариков, но и укрупненных частичек денатурированного белка, что повышает гомогенность системы.
Приборы автоматического контроля и регулирования стерилизационной установки контролируют и регулируют температуру стерилизации, возврат молока на повторную стерилизацию и поддерживают одинаковое содержание сухих веществ в исходном и стерилизованном молоке.
После пароконтактного нагревателя (см. рис. 2) установлен датчик регулятора температуры 19а, сигнал которого передается в регулятор температуры 19. Сигнал сравнивается с заданным значением температуры стерилизации, и в случае их несоответствия появляется сигнал рассогласования. Сигнал преобразуется в рабочий импульс, который поступает на паровой пневмоклапан 19б. Температуру стерилизации регулируют, изменяя подачу пара в пароконтактный нагреватель. Одновременно с этим записывается температура стерилизации на диаграмме манометрического термографа 21, датчик 21а которого также установлен на выходе молока из нагревателя. Здесь же установлен термистор 18а, который включается в одно из плеч уравновешенного моста. Разбалансировка моста произойдет в том случае, если величина сопротивления термистора и величина переменного термосопротивления, включенного в другое плечо моста и соответствующего заданному значению температуры стерилизации, не совпадут. При этом срабатывает электровакуумное реле, соединяющее или отключающее пространство над мембраной возвратного клапана XI.
Возвратный клапан XI приводится в действие и переключает поток недостерилизованного молока во вторую вакуум-камеру X. Здесь, так же как и в первой камере, из молока частично испаряется влага и оно охлаждается до 76-77° С. Затем молоко центробежным насосом IX отсасывается из камеры и направляется в секцию водяного охлаждения VIII, где и охлаждается холодной водой до 29-25° С. Охлажденное молоко возвращается в уравнительный бак. На трубопроводе после насоса IX установлены обратные клапаны 5 для стабилизации давления в случае неравномерной работы вакуум-насоса.
Вакуум в вакуум-камерах образуется в результате конденсации вторичного пара в секции регенерации и откачивания конденсата и несконденсировавшихся газов вакуум-насосом V. На линиях вторичного пара установлены пневмоклапаны 4 и клапан 15б регулятора вакуума 15, который поддерживает вакуум в камерах в зависимости от температуры кипения молока в вакуум-камерах.
Температура кипения молока в вакуум-камерах и температура молока, входящего в пароконтактный нагреватель, должны быть такими, чтобы из молока после пароконтактного нагрева была удалена вся влага, попавшая в него в виде конденсата при нагревании. Зависимость между этими температурами определяют на основании теплового баланса звена установки: пароконтактный нагреватель - вакуумный охладитель (рис. 5).
Рис. 5. Схема нагревательно - охладительного звена пароконтактной установки: 1 - пароконтактный нагреватель; 2- вакуумный охладитель (вакуум-камера).
