Стерилизация молока

Охлаждение банок можно провести другим образом. После прекращения подачи пара в конце периода собственно стерилизации внутрь автоклава подают сжатый воздух, повышая давление на 49 - 78 кПа. Затем в автоклав подается холодная вода под давлением. Вследствие этого пар быстро конденсируется, что приводит к резкому сбросу давления. Давление сжатого воздуха должно скомпенсировать возникшее внутреннее давление в банке. При постепенном охлаждении банок производят постепенное снижение давления воздуха и воды. При достижении давления, равного атмосферному, крышку открывают и производят разгрузку автоклава.

Контроль и регулирование температуры в процессе стерилизации осуществляются автоматически. Для этой цели используется программный регулятор температуры ПРТ-2 и программный регулятор давления РДУ.

Продолжительность стерилизации в периодически действующих автоклавах можно сократить за счет вращения корзины с банками внутри автоклава. Переворачивание корзины (банки при этом переворачиваются с донышка на крышку) способствует перемешиванию продукта внутри банки, улучшению конвективного теплообмена.

С целью сокращения затрат труда при стерилизации в периодически действующих автоклавах па некоторых консервных заводах используются устройства для загрузки автоклавных корзин банками с продуктом и их разгрузки. При фасовании продукции в стеклянную тару загрузка автоклавных корзин осуществляется послойно. Для этого необходимо иметь корзины с передвижным дном. Устройство для загрузки и разгрузки марки А9-КР2-Г имеет гидравлическую систему, с помощью которой в начальный момент ложное дно корзины поднимается на уровень выносного транспортера закаточной машины или накопительного стола. Работница сдвигает накопленные банки па поверхность дна. После полного заполнения на слой банок накладывают перфорированную прокладку. Затем слой банок опускается на одну ее высоту, и процесс загрузки повторяется. Возможна загрузка автоклавных корзин без перфорированных прокладок.

При стерилизации продукта, фасованного в металлические банки, автоклавные корзины можно загружать навалом. С целью предупреждения повреждения банок загрузку осуществляют через водяную ванну. При таком способе пустую корзину помещают в ванну с водой. Банки с выносного транспортера направляются в автоклавную корзину. Нижний конец транспортера должен быть опущен в воду. Вода выполняет роль буфера и гасит энергию падения банок. При загрузке сеток навалом в одну сетку помещается примерно на 10 % меньше банок, чем при послойной укладке. Кроме того, при таком способе максимальная вместимость банки не должна превышать 0,8 кг. Однако, учитывая, что при этом сокращаются затраты труда, способ загрузки сеток металлическими банками навалом довольно широко используется на консервных заводах.

Разгрузка автоклавных корзин с уложенными навалом металлическими банками производится с помощью устройства А9-КРЕ. Автоклавная корзина с банками захватывается зажимами и переворачивается над ванной с водой. Банки падают в воду и наклонным транспортером выносятся на накопительный стол [9].

2) Аппараты непрерывного  действия.

Наиболее прогрессивным оборудованием для стерилизации являются стерилизационные аппараты непрерывного действия.

В консервной промышленности используются стерилизационные аппараты роторные (барабанные), горизонтальные с пластинчатым транспортером, гидростатические и пневмогидростатические.

Роторный стерилизатор представляет собой горизонтальный цилиндр, внутри которого вращается барабан с приваренными вдоль образующей ребрами-полосами из угловой стали. На внутренней поверхности неподвижного корпуса приварена спиральная направляющая. Банки находятся в промежутках между двумя витками спиральной направляющей и двумя ребрами-полосами. При вращении внутреннего барабана банки получают вращение вокруг собственной оси и перемещаются вдоль оси барабана от загрузочного к выгрузочному концу. Подача банок в стерилизатор осуществляется через шлюзовое устройство, позволяющее проводить процесс стерилизации под давлением.

Стерилизационная установка может состоять из двух (стерилизатор и охладитель), трех (подогреватель, стерилизатор и охладитель) или четырех (подогреватель, стерилизатор и два охладителя) барабанов.

В подогревателе банки подогреваются водой с температурой 95 - 98 °С. Стерилизация проходит при температуре до 130 °С, охлаждение осуществляется теплой и холодной водой. Продолжительность стерилизации регулируется частотой вращения барабана.

Недостатком таких стерилизаторов является то, что в них можно стерилизовать продукт только в металлических банках и притом только одного размера. Кроме того, перемещение банок внутри барабана приводит к образованию потертостей на их наружной поверхности. Эти недостатки сдерживают применение таких стерилизаторов в консервной промышленности.

Непрерывно действующий стерилизатор с пластинчатым транспортером представляет собой три прямоугольных корпуса, внутри которых помещены специальные транспортеры. Первая камера – стерилизатор, вторая – охладитель под давлением и третья – душевой охладитель при атмосферном давлении. Банки от закаточной машины через роторный клапан передаются на внутренний пластинчатый транспортер и без предварительного подогрева подвергаются воздействию температуры стерилизации. Пройдя через стерилизационную камеру, банки при помощи такого же роторного клапана передаются в камеру охлаждения. Кинематическая схема привода транспортеров позволяет изменять скорость перемещения банок, а тем самым продолжительность стерилизации от 11 до 90 мин. Этим же регулируется производительность непрерывно действующего стерилизатора.

Основным недостатком таких стерилизаторов является ненадежная конструкция роторных клапанов. В них может происходить затор банок, что вызывает аварийную остановку стерилизатора.

Этих недостатков лишены стерилизаторы гидростатического действия. Внедрение таких стерилизаторов в консервную промышленность связано с именем французского инженера П. Карвалло. Их конструкция основана на принципе гидростатического уравновешивания давления.

Возникающее внутри банок давление компенсируется увеличивающимся столбом воды. С учетом атмосферного давления в месте размещения стерилизатора при температуре насыщенного пара в зоне стерилизации 127 °С высота водяного столба, компенсирующая давление, должна быть около 15 м.

По выходе из камеры предварительного нагрева банки поступают в зону стерилизации, заполненную насыщенным паром под давлением, определяемым высотой компенсирующего водяного столба. Уровень воды в нижней части камеры регулируется поплавковым регулятором. Пройдя зону стерилизации, банки поступают в зону охлаждения. По мере снижения температуры снижается внутреннее давление в банке. Разгрузочное устройство в верхней части стерилизатора выталкивает банки из носителей.

Одним из недостатков стерилизаторов гидростатического типа является то, что давление и температура стерилизации взаимосвязаны между собой и не могут регулироваться независимо друг от друга. Кроме этого, недостатком таких стерилизаторов является их большая высота.

Использование гидростатических стерилизаторов требует соблюдения четкого поддержания уровня воды, так как в противном случае происходит колебание давления в стерилизационной камере, а это может привести к деформации металлических банок и срыву крышек со стеклянных.

Возможный срыв крышек можно устранить с помощью специальных носителей либо создать стерилизатор для обработки продукта только в банках определенного размера и по строго разработанному режиму. Ввиду того что конструкции таких стерилизаторов весьма сложны и они являются дорогими, указанные ограничения не позволяют широко применять их в консервной промышленности.

Выходом из этого положения является создание в камере стерилизации давления, превышающего давление насыщенных паров, при данной температуре за счет подачи воздуха в камеру стерилизатора.

В настоящее время на ряде консервных предприятий эксплуатируются пневмогидростатические стерилизаторы «Хунистер» венгерской фирмы «Комплекс» (приложение Б.1). Этот стерилизатор состоит из 14 башен, каждая из которых разделена на две одинаковые камеры. Первые шесть ванн составляют секцию подогрева, следующая секция является зоной стерилизации. Из нее банки поступают в секцию предварительного охлаждения и в последующем в шесть камер охлаждения.

Банки после закаточной машины через загрузочное устройство подаются в носители, прикрепленные к двум тяговым цепям. Носители последовательно проходят через шесть ванн предварительного подогрева. В каждой ванне разность уровня воды по обе стороны перегородки, разделяющей ванну на две камеры, равна 4 м. Это обеспечивается подачей воздуха в одну из камер ванны. Подача пара и воздуха в каждую ванну осуществляется таким образом, чтобы в зоне подогрева давление плавно возрастало на 40 кПа от башни к башне. В седьмой и восьмой башнях поддерживается давление пара 240 кПа, что обеспечивает поддержание температуры 130 °С. В зоне охлаждения давление от башни к башне постепенно снижается на 40 кПа. Проходя через все башни, банки с продукцией равномерно прогреваются, выдерживаются при температуре стерилизации и постепенно охлаждаются с понижением давления.

В таких стерилизаторах можно стерилизовать продукцию, фасованную в металлическую и стеклянную тару. Производительность стерилизатора и продолжительность стерилизации регулируются путем изменения скорости движения тягового транспортера. В зависимости от размера тары и вида продукта производительность аппарата составляет от 5080 до 19400 банок в час.

Учитывая, что эти стерилизаторы очень дорогие, на консервных предприятиях создаются стерилизационные отделения, обслуживающие несколько технологических цехов. В зависимости от сезонности переработки различного сырья стерилизаторы могут быть предназначены для обработки различных видов консервов. Это позволяет в лучшей степени использовать основные фонды предприятия.

Безусловно, такие стерилизаторы экономически выгодны лишь на заводах с большим объемом производства одного вида продукции [9].

2.2 Аппараты  для стерилизации молока в  потоке

Аппараты для стерилизации молока в потоке делятся на два вида: поверхностные (пластинчатые, трубчатые и др.) и пароконтактные с нагревателями инфузионного («молоко в пар») и инжекционного («пар в молоко») типа.

1) Оборудование поверхностного типа.

Схема пластинчатой стерилизационно-охладительной установки поверхностного типа приведена на рисунке 4 а. Молоко из уравнительного бака центробежным насосом подается в первую секцию регенерации, а затем во вторую. В последней молоко нагревается до температуры гомогенизации и поступает в гомогенизатор. После него молоко направляют в секцию стерилизации, где оно нагревается паром до температуры стерилизации. Охлаждение молока осуществляется последовательно путем передачи теплоты сырому молоку в первой, второй и третьей секциях регенерации. Окончательное охлаждение молока происходит в охладителе. Часовая производительность пластинчатых стерилизационно-охладительных установок составляет от 500 до 10000 л и более.

В трубчатой стерилизационно-охладительной установке (рисунок 4 б) молоко из бака подается насосом через первую секцию регенерации в гомогенизатор. Гомогенизированное молоко, проходя вторую секцию регенерации, поступает в секцию стерилизации, где стерилизуется и поступает в выдерживатель. Затем проходит вторую и первую секции регенерации, в которых отдает теплоту холодному молоку. Окончательно стерилизованное молоко охлаждается в секции установки.

а – пластинчатая установка: 1 – уравнительный бак, 2 – насос,                              3 – предохранительный клапан, 4 – гомогенизатор, 5 – регулятор температуры стерилизации, 6 – возвратный клапан, 7 – секция стерилизации, 8 - 10 – секции регенерации, 11 – кран, 12 – охладители; б – трубчатая установка:                       1 – уравнительный бак, 2 и 4 –  секции регенерации, 3 – гомогенизатор,                5 – секция стерилизации, 6 – паровой вентиль, 7 – регулятор температуры,         8 – выдерживатель, 9 – охладитель, 10 – кран, 11 – насос.

Рисунок 4 – Схемы стерилизационно-охладительных установок поверхностного типа

2) Пароконтактные нагреватели.

Пароконтактная стерилизационная установка с нагревателем инжекционного типа (рисунок 5 а) работает следующим образом. Молоко из бака подается в первый подогреватель, а затем во второй. Во втором подогревателе оно подогревается паром из котельной, а в первом – вторичным паром, поступающим из первого подогревателя. Затем насосом высокого давления молоко перекачивается в пароконтактный нагреватель, где нагревается до температуры стерилизации и направляется в вакуумную камеру (дезодоратор) [10].

Пароконтактный нагреватель инжекционного типа («пар в молоко») представляет собой закрытый канал, по которому движется нагреваемое молоко. В поток молока через специальные отверстия поступает водяной насыщенный пар. Объемом пара и его температурой определяется степень нагрева молока. По конструкции такие нагреватели могут быть различными: с двумя концентрическими кольцевыми щелями, через которые под давлением выходят в расширяющую часть конуса молоко и пар; с двумя коаксиально расположенными трубами, в одной из которых (центральной, перфорированной отверстиями малого диаметра) движется молоко, а пар вводится в кольцевое пространство между перфорированной трубой и цилиндрическим корпусом; с загрузкой потоков молока и др.

а – инжекционного типа: 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 насос,             11 – регулятор соотношений, 12 и 13 – подогреватели, 14 – насос;                        б – инфузийного типа: 1 – уравнительный бак, 2 – регулятор температуры стерилизации, 3 – пароконтактный нагреватель, 4 – вакуум-камера,                     5 – охладитель, 6 – асептический гомогенизатор, 7 – асептический насос,        8 – насос высокого давления, 9 – регулятор соотношений, 10 и                              11 – подогреватели, 12 – насос для конденсата, 13 – наcoc для молока.