Устаткування для пастеризації молока

Молоко та молочні продукти пастеризують у спеціальних ємностях, трубчастих пастеризаційних установках, а також у пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установках.

До перших відносять ванни тривалої пастеризації та універсальні ванни.

Трубчаста пастеризаційна установка (рис. 5.24) складається з двох відцентрових насосів, трубчастого апарату, зворотного клапана, конденсатовідвідників та пульта управління з приладами контролю та регулювання технологічного процесу.

Мал. 5.24. Трубчаста пастеризаційна установка: 1 – відцентрові насоси

для молока; 2 – конденсатовідвідники; 3, 4 - патрубки для відведення конденсату;

5, 6, 7, 8 - молокопроводи; 9 – зворотний клапан; 10 - регулюючий клапан

подачі пари; 11 – запобіжні клапани; 12 – паропровід; 13 -манометри

для пари; 14 – патрубок для виходу пастеризованого молока; 15 - манометр

для молока; 16 – пульт управління; 17 – верхній барабан; 18 - нижній барабан;

Основний елемент установки – двоциліндровий теплообмінний апарат, що складається з верхнього та нижнього циліндрів, з'єднаних між собою трубопроводами. У торці циліндрів вварені трубні ґрати, в яких розвальцьовано по 24 труби діаметром 30 мм. Трубні решітки з нержавіючої сталі мають короткі вифрезеровані канали, що з'єднують послідовно кінці труб, утворюючи, таким чином, безперервний змійовик загальною довжиною близько 30 м. Торцеві циліндри закривають кришками з гумовими ущільненнями для забезпечення герметичності апарату і ізолювання коротких каналів.

Пара подається в міжтрубний простір кожного циліндра. Відпрацьована пара у вигляді конденсату виводиться за допомогою термодинамічних конденсатовідвідників.

Молоко, що нагрівається, рухається у внутрішньотрубному просторі, проходячи послідовно нижній і верхній циліндр. На вході пари встановлений регулюючий клапан подачі пари, а на виході молока з апарату – зворотний клапан, за допомогою якого недопастеризоване молоко автоматично спрямовується на повторну пастеризацію. Поворотний клапан пов'язаний через регулятор температури з термодатчиком, розташованим на виході молока з апарату. Установка має манометри для контролю за тиском пари і молока.

Оброблюваний продукт із накопичувальної ємності за допомогою першого відцентрового насоса подається в нижній циліндр теплообмінного апарату, де нагрівається пором до температури 50...60 °С і переходить у верхній циліндр. Тут він пастеризується за 80. 90 °С.

Другий насос призначений для подачі молока з першого циліндра до другого. Слід зазначити, що у трубчастих пастеризаційних установках швидкість руху різних продуктів неоднакова. В установці для пастеризації вершків швидкість їхнього переміщення в трубах теплообмінного апарату 1,2 м/с. У процесі теплообміну вершки надходять у циліндри пастеризатора за допомогою одного відцентрового насоса. Швидкість переміщення молока внаслідок застосування двох насосів вища і становить 2,4 м/с.

Перевагами трубчастих пастеризаційних установок порівняно з пластинчастими є значно менша кількість і розміри прокладок ущільнювачів, а недоліками – великі габарити і висока металомісткість; крім того, при чищенні та миття цих установок потрібен вільний простір з боку торців циліндрів теплообмінного апарату.

Трубчасті установки ефективні в тому випадку, якщо подальший процес обробки молока проводять при температурі, що незначно відрізняється від температури пастеризації.

Пастеризаційно-охолоджувальні установки застосовують для теплової обробки молока, вершків та суміші морозива. Конструкція кожної з таких установок має особливості, які відображені при описі обладнання для виробництва різних молочних продуктів (рис. 5.25).

Пастеризаційно-охолоджувальні установки працюють у режимі короткочасної пастеризації при 75...76 °С з витримкою нагрітого молока близько 20 с у потоковому трубчастому витримувачі.

Сире молоко надходить із танка в зрівняльний бак, де поплавковим регулятором підтримується його постійний рівень. Насос подає молоко через стабілізатор потоку в секцію пластинчастого апарату, яким молоко, підігріте до 60...62 °С, виходить в один з відцентрових очищувачів. Очищення молока перед пастеризацією підвищує ефективність роботи пастеризатора та є однією з умов надійної пастеризації. Вона оберігає пластини пастеризаційної секції від передчасного утворення пригару, що знижує теплопередачу та продуктивність апарату.

Мал. 5.25. Схема установки ОПФ-1: 1 - пластинчастий апарат;

2 – сепаратор-молокоочисник; 3 – відцентровий насос; 4 – зрівняльний бак; 5 – перепускний клапан; 6 – витримувач; 7 – насос гарячої води;

8 - бойлер; 9 – інжектор; 10 – пульт керування; I - секція першої регенерації;

II – секція другої регенерації; III – секція пастеризації; IV - секція водяного

охолодження; V - розсольного охолодження.

Напівгерметичні очищувачі мають забезпечувальну дію. Вони затримують та руйнують піну молока, тому вона не потрапляє до секції пастеризації. Піна сприяє утворенню пригару та ускладнює прогрівання всіх частинок молока до температури пастеризації.Очищувач має напірний диск, що відіграє роль відцентрового насоса. Під його дією молоко проходить через секцію пастеризації, в якій нагрівається до 74 ... 76 ° С гарячою водою, що надходить з бойлера. Охолодження пастеризованого молока відбувається у регенеративній, водяній та розсольній секціях.

У пастеризаційно-охолоджувальній установці УОМ-ІК-1, крім секцій витримувача та пластинчастого теплообмінного апарату, є секція інфрачервоного електронагріву. Вона складається з трубок кварцового скла U-подібної форми з відбивачами з анодованого алюмінію. У секції 16 трубок (10 основних, 4 регулюючих режим нагріву та 2 додаткових), на які навита спіраль з ніхрому. Трубки включені до мережі паралельно.

Мал. 5.26. Схема пастеризаційно-охолоджувальної установки УОМ-ІК-1.

1 – секція інфрачервоного електронагріву; 2 – витримувач;

3, 15 – термометри; 4 – оглядова ділянка; 5, 6 – триходові крани; 7 – секція охолодження крижаною водою (розсолом); 8 – секція охолодження водою; 9 - секція

регенерації; 10 -манометр; 11 – пластинчастий теплообмінник; 12, 13 – вентилі; 14 – припускний клапан; 16 – термометр опору; 17 - кран;

18 – зрівняльний бак; 19 – насос; 20 - мийний бак; 21 - ємність для зберігання молока.

Витримувач складається з двох послідовно з'єднаних труб із нержавіючої сталі.

У пластинчастому теплообмінному апараті є секція регенерації та дві секції охолодження.

Молоко надходить у зрівняльний бак і з нього насосом послідовно подається в секції регенерації, інфрачервоного нагрівання та витримувач. Після витримувача пастеризоване молоко проходить секцію регенерації, передаючи теплоту холодному молоку, та послідовно проходитьсекції охолодження водою та розсолом.

Пластинчасті пастеризаційно-охолоджувальні установки в порівнянні з іншими типами теплових апаратів мають ряд переваг:

мала робоча місткість, що дозволяє приладам автоматики точніше відстежувати хід технологічного процесу (у пластинчастій установці робоча місткість у 3 рази менша, ніж у трубчастої такої ж продуктивності);
здатність працювати досить ефективно за мінімального теплового натиску;
мінімальні теплопритоки та втрати теплоти та холоду (теплова ізоляція зазвичай не потрібна);
суттєва економія (80-90 %) теплоти в секціях регенерації (питома витрата пари в пластинчастих установках у 2-3 рази менша, ніж у трубчастих, і в 4-5 разів, ніж у ємнісних теплообмінниках);
мала установча площа (пластинчаста установка займає приблизно 4 рази меншу поверхню, ніж трубчаста аналогічної продуктивності);
можливість змінювати кількість пластин у кожній секції, що дозволяє адаптувати теплообмінний апарат до конкретного технологічного процесу;
можливість безрозбірного циркуляційного миття апаратури.

Найбільш високі технологічні показники серед вітчизняних установок мають модульні автоматизовані пастеризаційно-охолоджувальні установки з електронагрівом типу «Потік Терм 500/1000/3000».

Особливістю цих установок є високий коефіцієнт регенерації теплоти (0,9), система підготовки гарячої води з електронагрівом та чотирисекційний пластинчастий теплообмінник (дві секції регенерації, секція пастеризації та секція охолодження). В останньому гумові прокладки виконані з патентованого матеріалу і з'єднані з пластинами спеціальними затискачами, тобто без клею.