Оборудование для первичной обработки молока

 

Выдерживатель — один из основных элементов пастеризационно-охладительных установок. В нем молоко выдерживается при температуре пастеризации в течение определенного времени (20 или 300 с), необходимого для завершения бактерицидного действия температуры.

Выдерживатель состоит из одного или четырех цилиндров, которые закреплены на трубчатых опорах. В некоторых установках выдерживатель выполнен в виде четырех спиралеобразных секций, изготовленных из труб диаметром 60 мм. При обработке молока, полученного от здоровых животных, в работе участвует одна секция. В случае обработки молока от больных животных оно пропускается последовательно через все четыре секции выдерживателя. Таким образом, время выдержки молока при прочих равных условиях зависит от объема выдерживателя.

Возвратный, или перепускной, электрогидравлический клапан служит для автоматического переключения потока молока на повторную пастеризацию при снижении его температуры в секции пастеризации.

Система нагрева промежуточного теплоносителя пастеризационно-охладительной установки состоит из конвекционного бака, насоса горячей воды, инжектора, регулирующего клапана подачи пара и трубопроводов.

Бак служит для сбора, выравнивания температуры и отвода излишков воды.

Инжектор предназначен для смешивания пара с водой, циркулирующей между конвекционным баком и секцией пастеризации установки. Количество пара, поступающего в инжектор, регулируется клапаном в зависимости от заданной температуры пастеризации молока.

Для циркуляции горячей воды в системе инжектор — пластинчатый аппарат — конвекционный бак применяют центробежный насос 2К20/18 или 2К20/30.

В пастеризационно-охладительных установках с электронагревом промежуточного теплоносителя вместо конвекционного бака с инжектором установлен электрический водонагреватель — емкость цилиндрической формы вместимостью около 40 л, на крышке которой размещены электронагревательные элементы. Для подпитки и поддержания постоянного уровня воды имеется уравнительный бак, смонтированный на корпусе емкости. Уровень воды в емкости контролируется измерителем уровня, который отключает нагревательные элементы при падении его ниже нормы. Избыток воды из водонагревателя удаляется с помощью переливной трубы.

Работа пастеризационно-охладительной установки при производстве питьевого молока заключается в следующем. Молоко из емкости для хранения направляется самотеком или под напором в уравнительный бак, откуда насосом подается в первую секцию регенерации пластинчатого аппарата. Подогретое до 37...40 °С, оно поступает в молокоочиститель для очистки от механических при¬месей и идет на дальнейший подогрев во вторую секцию регенерации и секцию пастеризации, где нагревается до 90 °С. Из секции пастеризации молоко через электрогидравлический перепускной клапан направляется в выдерживатель, находится там в течение 300 с, далее поступает в секции регенерации для передачи теплоты встречному потоку молока, поступающему в аппарат. После этого оно попадает последовательно в секции охлаждения водой и рассолом, где охлаждается до 8 °С, и выходит из установки.

Охлаждается молоко с помощью артезианской и ледяной воды или рассола, поступающих от холодильной установки. Охлаждение молока до температуры не выше 8 °С возможно только при нормальной кратности подачи воды и рассола в секции охлаждения. Весь процесс пастеризации регулируется автоматически.

Требуемая температура пастеризации поддерживается электронным мостом. Регулировка плавная. Температура пастеризации записывается на диаграммной ленте контрольного прибора. Звуковая и световая сигнализация срабатывает при падении температуры пастеризации ниже 90 °С.

Для нагревания продукта кроме горячей воды, пара или электроэнергии в некоторых пастеризационно-охладительных установках в качестве источника прямого нагрева молока применяют инфракрасные нагреватели. В установках с небольшой производительностью молоко подается на обработку инфракрасным излучателем тонким слоем.

В пастеризационно-охладительной установке УОМ-ИК-1 (рисунок 16) кроме секций инфракрасного электронагрева имеются выдерживатель и пластинчатый теплообменный аппарат.

Секция инфракрасного нагрева состоит из трубок кварцевого стекла (Л-образной формы с отражателями из анодированного алюминия. В секции 16 трубок (10 основных, 4 регулирующих режим нагрева и 2 дополнительных), на которые навита спираль из нихрома. Трубки включены в сеть параллельно.

Выдерживатель состоит из двух последовательно соединенных труб из нержавеющей стали.

В пластинчатом теплообменном аппарате имеются секция регенерации и две секции охлаждения.

Молоко поступает в уравнительный бак и из него насосом последовательно подается в секции регенерации, инфракрасного на¬грева и выдерживатель. После выдерживателя пастеризованное молоко проходит секцию регенерации, передавая теплоту холодному молоку, и последовательно проходит секции охлаждения водой и рассолом.

Пластинчатые пастеризационно-охладительные установки по сравнению с другими типами тепловых аппаратов имеют ряд преимуществ:

малая рабочая вместимость, что позволяет приборам автоматики более точно отслеживать ход технологического процесса (в пластинчатой установке рабочая вместимость в три раза меньше, чем у трубчатой такой же производительности);

способность работать достаточно эффективно при минимальном тепловом напоре; минимальные теплопритоки и потери теплоты и холода (тепловая изоляция обычно не требуется); существенная экономия (80...90 %) теплоты в секциях регенерации (удельный расход пара в пластинчатых установках в 2...3 раза меньше, чем в трубчатых, и в 4...5 раз, чем в емкостных теплообменниках);

малая установочная площадь (пластинчатая установка занимает примерно в 4 раза меньшую поверхность, чем трубчатая аналогичной производительности);

возможность менять число пластин в каждой секции, что позволяет адаптировать теплообменный аппарат к конкретному технологическому процессу;

возможность безразборной циркуляционной мойки аппаратуры.

 

 

1 — секция инфракрасного  электронагрева; 2 — выдерживатель; 3, 15 — термометры; 4 — смотровой участок; 5, б—трехходовые краны; 7—секция охлаждения ледяной водой (рассолом); 8— секция охлаждения водой; 9— секция регенерации; 10— манометр; 11 — пластинчатый теплообменник; 12, 13— вентили; 14— перепускной клапан; 16—термометр сопротивления; 17— кран; 18— уравнительный бак; 19— насос; 20— моечный трубопровод; 21 — емкость для хранения молока

 

Рисунок – 16 Схема пастеризационно-охладительной установки УОМ-ИК-1

Наиболее высокими технологическими показателями среди отечественных установок обладают модульные автоматизированные пастеризационно-охладительные установки с электронагревом «Поток Терм 500/1000/3000».

Особенностью этих установок является высокий коэффициент регенерации теплоты (0,9), система подготовки горячей воды с электронагревом и четырехсекционный пластинчатый теплообменник (две секции регенерации, секция пастеризации и секция охлаждения). В последнем резиновые прокладки выполнены из патентованного материала и соединены с пластинами специальными зажимами, т. е. без помощи клея.

Устройство всех пастеризаторов этого типа одинаково: корпус, в котором размещены распределитель молока, верхнее и нижнее облучающие устройства с пастеризационными пластинами и блок питания. Распределитель молока состоит из клапана-оросителя, к которому по трубопроводу подается молоко. Облучающие устройства представляют собой специальные газоразрядные лампы и отражатели. Конструкция верхнего и нижнего облучающих устройств одинакова.

Работает пастеризатор следующим образом. Молоко через отверстия клапана-оросителя подается тонким слоем на верхнюю пастеризационную пластину и, стекая по ней, проходит через интенсивный поток ультрафиолетовых лучей, испускаемых облучающим устройством. Через отверстия верхнего сборника молоко поступает на нижнюю пастеризационную пластину, где повторно обрабатывается нижним облучающим устройством. Пастеризованное молоко с нижней пастеризационной пластины стекает в сборник, а из него — в приемную емкость.

В блоке питания пастеризатора установлена пускорегулирующая аппаратура, обеспечивающая работу верхнего и нижнего облучающих устройств. В пастеризаторах производительностью 1000 л/ч и больше пускорегулирующая аппаратура размещена в отдельном шкафу.

Для периодической мойки пастеризаторов содовым раствором и водой все их рабочие органы, соприкасающиеся с молоком, выполнены легкосъемными.

Пастеризаторы УФО являются безнапорными аппаратами, и при использовании насоса для подачи молока последний должен комплектоваться запорным клапаном, обеспечивающим напор 0,1...5 м водяного столба.

Одним из перспективных направлений совершенствования пастеризационных установок является применение в них роторных нагревателей, специальная конструкция которых позволяет за счет молекулярного трения частиц обрабатываемого продукта нагревать последний до заданной температуры. Температура тепловой обработки продукта зависит от времени его нахождения в роторном нагревателе и может регулироваться в широких пределах. Одновременно с этим продукт подвергается гомогенизации.

Высокотемпературный пастеризатор молока с роторным нагревателем ПМР-0,2ВТ производительностью 500, 1000 и 1800л/ч предназначен для пастеризации, выдержки, фильтрации и охлаждения молока. Его можно использовать совместно с доильной установкой или автономно. При необходимости пастеризатор настраивают на режим стерилизации молока.

Удельные затраты электроэнергии по сравнению с затратами при работе других установок снижены в 2,5...3 раза, а площадь, занимаемая установкой, не превышает 1,5 м2. На рисунке 17 приведена технологическая схема пастеризатора ПМР-0,2 ВТ.

Молоко из емкости для хранения поступает в приемный бак, насосом подается в фильтр и далее в пластинчатый теплообменный аппарат. В секции регенерации аппарата молоко подогревается за счет теплоты, передаваемой от продукта, поступающего из выдерживателя, и подается в роторный нагреватель. Температура обработки молока в нагревателе измеряется термометром сопротивления и отображается с помощью цифрового индикатора на пульте управления. В случае нарушения заданного режима пастеризации молоко с помощью автоматического клапана возврата направляется на повторную обработку. Нагретое до нужной температуры молоко подается в выдерживатель, где находится 15...20 с, а затем последовательно перемещается через секции регенерации и охлаждения пластинчатого теплообменного аппарата.

 

 

1 - пульт управления; 2 - термометр  сопротивления; 3 - автоматический клапан  возврата; 4 - вход молока; 5- приемный  бак; 6 - молочный насос; 7 - фильтр; 8 - пластинчатый теплообменник; 9 - выход молока; 10 - выдерживатель; 11 - кран проходной; 12 – роторный нагреватель

 

Рисунок – 17 Технологическая схема пастеризатора ПМР – 0,2 Вт

 

Пастеризатор оснащен электронным управлением, что позволяет непрерывно контролировать его рабочие параметры.

 

10 АППАРАТЫ ДЛЯ СТЕРИЛИЗАЦИИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

 

Установки для стерилизации трубчатого и пластинчатого типов имеют много общего с оборудованием аналогичного типа, применяемого для пастеризации молока. Основные их отличия заключаются в конструкции теплообменного аппарата, наличии гомогенизатора и температурном режиме. Например, в автоматизированной установке для стерилизации молока А1-ОПЖ пластинчатый теплообменный аппарат состоит из семи секций: трех секций регенерации, секций пастеризации и стерилизации и двух секций охлаждения.

До выхода молока из выдерживателя работа этой установки соответствует работе пастеризационно-охладительной установки.

В стерилизационной установке продукт после выдерживателя поступает в двухступенчатый гомогенизатор, где при температуре

.85 °С, проходя через третью секцию регенерации, поступает в секцию стерилизации. При входе в секцию стерилизации продукт уже имеет температуру 120... 123 °С, а на выходе — 135 °С. Достигается это подачей в секцию стерилизации пара, нагретого до 145 °С. Далее стерилизованное молоко последовательно перемещается через три секции регенерации и две охлаждения.

Применение трубчатых и пластинчатых теплообменных аппаратов при стерилизации молока оправдано в основном тем, что при косвенном нагреве продукта значительно снижается расход энергии (в основном за счет регенерации теплоты). Между тем в таких аппаратах продолжительность термообработки довольно велика, так как в них невозможно быстро охладить продукт. С другой стороны, молоко и молочные продукты более чувствительны к продолжительности обработки, чем к температурному режиму последней. Поэтому в настоящее время считается целесообразным совершенствование технологического оборудования для стерилизации молока, работающего как по принципу косвенного нагрева, так и в режиме прямой термообработки.

На рисунке 18 показан один из вариантов пароконтактного нагрева молока, реализованный в стерилизационной установке фирмы «Алъфа-Лавалъ» (Швеция).

Предназначенный для нагревания продукт через патрубок по¬дается в кольцевой канал нагревателя и направляется в камеру. Сюда же через патрубок и канал поступает очищенный острый пар. Он смешивается с молоком, конденсируется в нем и таким образом нагревает продукт до 135... 140 °С.

В более совершенной конструкции стерилизатора молоко с помощью специального тефлонового диска разделяется на множество мелких потоков, которые в течение 1,5...2 с нагреваются паром до 125°С. Прямой нагрев продукта в сочетании с косвенным может быть осуществлен и в пластинчатом аппарате. Для этого в теплообменных пластинах имеется определенное число отверстий диаметром 0,8...1,2 мм. При подаче вместо теплоносителя пара давлением, превышающим давление продукта на 0,05...0,1 МПа, получают комбинированный нагрев молока