Установка пластинчатого типа. Она предназначена для стерилизации и охлаждения пить­евого молока в потоке с последующей его фасовкой в асептических условиях.

При работе установки (рис.1) сырое молоко подают в уравни­тельный бак 38 при температуре 4 ⁰ С. Из бака через пневматический клапан 36 оно подается центробежным насосом для молока 34 в плас­тинчатый аппарат 15, который состоит из пяти секций: трех секций ре­куперации тепла I, II, III, секции стерилизации IV, секции охлаждения стерилизованного молока холодной водой V.

Рис.1. Схема стерилизационно-охладительной установки пластинчатого типа:

 

1-4,7,30,31,36,37,39,40-42-пневмоклапаны с поршневым приводом; 5-эжекторный вакуум-насос; 6-пневмоклапан с мембранным приводом; 8-вакуумная камера; 9-асептический насос для молока; 10,21,22,27,28,32-показывающие манометры; 11,14,25-датчики температуры; 12-возвратный клапан; 13-расходомер; 15-пластинчатый аппарат; 16,26-трубчатые выдерживатели; 17-промежуточный сосуд; 18-ротаметр; 19-датчик электроконтактного манометра; 20-клапан регулирования подачи пара; 23-насос для горячей воды; 24-аппарат трубчатого типа; 29-гомогенизатор; 33-сепаратор-молокоочиститель; 34-насос для молока; 35-регулятор равномерности потока; 38-уравнительный бак; 43-поплавковый регулятор уровня;

I,II,III – секции рекуперации; IV – секция стерилизации; V – секция охлаждения.

 

Секция рекуперации I предназначена для нагрева молока от 4 до 36 ⁰ С. В секции рекуперации II оно нагревается до 75 ⁰ С. С этой тем­пературой молоко поступает в сепаратор-молокоочиститель 33 и далее- в гомогенизатор 29. После гомогенизатора молоко температурой 79⁰ С (повышение температуры на 40 ⁰ С происходит при гомогенизации) под давлением 30 МПа поступает в секцию рекуперации III тепла, где нагревается до 108 ⁰ С. Секция рекуперации III имеет трубчатый вы­держиватель 26, в котором молоко выдерживается в течение 30 с.

Из секции рекуперации III молоко поступает в секцию стерилиза­ции IV, в которой нагревается до температуры 140 ⁰ С горячей водой температурой 144⁰ С. При этой температуре молоко выдерживается в течение 2 с. В обратном потоке стерилизованное молоко проходит последовательно через секции рекуперации III и II, где охлаждается соответственно до 109 и 70 ⁰ С при давлении 350 кПа молоко поступает в камеру 8, внутри которой поддерживается абсолютное давление Р = 28 кПа с помощью вакуум-насоса 5. В камере 8 молоко освобождается от воздуха и образовавшихся при действии высоких температур газов, которые выводятся через пневматический трехходовой клапан 7. Клапан связан с системой программного управления и обеспечивает также мойку и стерилизацию камеры 8. Стерилизованное молоко из нее откачивается насосом 9. Дальнейшее охлаждение стерилизованного мо­лока осуществляется в секции рекуперации I до 35⁰ С и в секции ох­лаждения V холодной водой до 18⁰С.

Для нагревания молока в секции стерилизации применяется горя­чая вода, которая нагревается до температуры 144⁰ С паром в аппара­те трубчатого типа 24. В секцию стерилизации горячая вода качается насосом 23. Для того чтобы предотвратить кипение воды в потоке поддерживается постоянное избыточное давление. Избыточное давление достигается с помощью промежуточного сосуда 17, заполненного во­дой. Сосуд соединен с компрессором. Контроль за заданной величиной давления осуществляется электроконтактным манометром, датчик 19 кото­рого установлен в промежуточном сосуде. Греющий пар подается во внутритрубное пространство аппарата, и количество его можно регу­лировать пневматическим клапаном 20, который связан с системой ав­томатического регулирования температуры стерилизации.

Установка имеет ротаметр 18 для определения количества стери­лизуемого молока. Возвратный клапан 12 предназначен для возврата недостерилизованного молока в уравнительный бак. Он связан с сис­темой автоматического регулирования температуры стерилизации.

Датчик температуры 25 автоматической системы регулирования температуры стерилизации установлен на выходе молока из секции стерилизации.

Пластинчатый аппарат установки собран на основе пластин с гофриро­ванной поверхностью ленточно-поточного типа. Конструкция его аналогич­на пластинчатому аппарату пастеризационно-охладительной установки. Особенностью конструкции является применение штанг повышенной прочнос­ти, так как они испытывают значительно большее разрывное усилие.

Необходимая герметичность каналов в пластинчатых аппаратах обес­печивается прокладками, которые укладываются в выштампованные по пери­ферии пластины канавки. Сложность герметического уплотнения в пластин­чатом аппарате стерилизационной установки состоит в том, что прокладка работает в условиях высоких температур и большого удельного давления.

Наилучшим материалом для прокладки является резина. Надежная гер­метичность при работе аппарата обеспечивается применением термически стойких марок резины.

Пневматические клапаны с поршневым приводом предназначены для циркуляционной мойки установки.

Установка трубчатого типа. Стерилизационно-охладительная установка трубчатого типа предназна­чена для стерилизации молока в потоке с последующей его фасовкой в асептических условиях.

При работе установки (рис.2) сырое молоко температурой 4⁰С пода­ется в уравнительный бак 38 через пневматичесий клапан 39. Уровень его в баке регулируется поплавковым регулятором уровня 37. Из уравнитель­ного бака оно через трехходовый пневматический клапан 40 центробежным насосом 36 нагнетается во вспомогательный подогреватель 34 трубчатого типа и далее - в первую подсекцию рекуперации 32, где молоко нагрева­ется до температуры 65⁰С.

Рис.2. Схема стерилизационно-охладительной установки трубчатого типа:

1-бак для приготовления моющих растворов; 2,3,5,7,9,11-14,26,28,39,40-пневмоклапаны с поршневым приводом; 4,10-дроссельные клапаны; 6,19,24,29,30-показывающие манометры; 8-вспомогательный охладитель; 15,21,22,33-термодатчики; 16-секция охлаждения водой; 17-рекуператор; 18-вторая подсекция рекуператора; 20-гомогенизатор; 23,31-пневмоклапаны с мембранным приводом; 25-секция стерилизации; 27,35-конденсатоотводчики; 32-первая подсекция рекуператора; 34-вспомогательный подогреватель; 36-насос для молока; 37-поплавковый регулятор уровня; 38-уравнительный бак.

Вспомогательный подогреватель предназначен для нагревания воды па­ром во время мойки установки. При движении молока в установке пар в него не подается.

После первой подсекции рекуперации молоко поступает в двухступен­чатый клапанный гомогенизатор 20, где оно гомогенизируется при макси­мальном давлении 25 МПа. В гомогенизаторе создается напор, необхо­димый для дальнейшего прокачивания молока через остальную часть уста­новки. Гомогенизированное молоко нагревается до температуры 110⁰С во второй подсекции рекуперации и окончательно до температуры 135⁰С - в секции стерилизации 25.

Рекуператор, состоящий из двух подсекций, изготовлен в виде змее­вика из двух концентрических труб. Он имеет два канала: центральный канал круглого сечения и периферийный канал кольцевого сечения. По одному из каналов течет нагреваемое молоко, а по другому - охлаждаемое.

Секция стерилизации изготовлена в виде змеевика из трех концент­рических труб (рис.3).

 

Рис.3. Устройство для трубчатого нагревателя секции стерилизации:

1-внутренняя труба; 2-промежуточная труба; 3-внешняя труба; 4-проволочные вставки.

 

В пространство первой центральной трубы 1 вводится пар. В кольцевом пространстве между первой центральной и второй трубой 2 течет нагревае­мое молоко. В кольцевое пространство между второй и третьей (наружной) 3 трубой вводится пар через пневмоклапан 23 (см.рис.2), который связан с системой автоматического регулирования температуры стерилизации.

Секция стерилизации также изготовляется в виде змеевика из одной трубы. Змеевик помещается в камеру, куда при работе установки вводится греющий пар. Конденсат как в первом, так и во втором случае удаляется через конденсатотводчик 27.

После секции стерилизации молоко охлаждается вначале в секции ре­куперации до 30⁰С и далее в секции охлаждения 16 - водой до 15-18⁰ С.

Пневмоклапаны 12-14 предназначены для направления стерилизованного молока к фасовочным автоматам.

Установка не имеет возвратного клапана для направления молока на повторную стерилизацию. В том случае, когда температура стерилизации не достигает установленного значения (145⁰С), в установку автоматичес­ки прекращается подача сырого молока и она переключается на мойку.

Для мойки установки приготовляются моющие растворы в баке 1.

Пневмоклапаны с поршневым приводом 2,3,9,39,40 предназначены для регулирования потоков при мойке, а клапаны 5,7,11- для регулирования количества холодной воды, подаваемой в секцию охлаждения и во вспомогательный охладитель 8.

Контроль за давлением молока осуществляется показывающими мано­метрами 19 и 29, пара -24 и 30 и холодной воды - 6.

 

Установки пароконтактные. Они изготавли­ваются с нагревателями инжекционного и инфузионного типов. Установка с нагревателем инжекционного типа предназначена для стерилизации питьевого молока в потоке с последующей его фасовкой в асептических условиях.

При работе установки (рис.4) сырое молоко подается в уравнитель­ный бак 1, в котором поплавковый регулятор уровня поддерживает уровень молока при его поступлении в бак- это предотвращает переливание молока через край и стабилизирует работу центробежного насоса.

Центробежный насос 59 нагнетает молоко температурой 4⁰С в секцию 8, где оно нагревается горячей водой до 75⁰С. Вода поступает из кон­денсатора вакуум-камеры 17, где она использовалась как охлаждающая. Температура ее на выходе из конденсатора 70⁰С.

Далее вода нагревается паром в пароконтактном нагревателе 9 до 78-80⁰С. Подогретое молоко насосом высокого давления 55 нагнетается в пароконтактный нагреватель 14, и температура его становится равной 140⁰С. При этой температуре молоко выдерживается в течение 3-5 с в трубопроводе, проложенном от пароконтактного нагревателя до подпорной шайбы, которая находится между возвратным клапаном 20 и вакуум-камерой 17.

Пройдя возвратный клапан, молоко поступает в вакуум-камеру, где из него частично удаляется вода, а также охлаждается до 76⁰С. Из ваку­ум-камеры асептический насос 38 подает молоко к асептическому гомоге­низатору 31, и да

Рис.4. Схема стерилизационно-охладительной установки пароконтактной:

1-уравнительный бак; 2-регулирующий вентиль; 3,13,19,25,29,39,50,58-запорные клапаны; 4,7,12,18,24,27,32,44,48-показывающие манометры; 5,22-трехходовой пневматический клапан с мембранным приводом; 6-секция охлаждения; 8- секция предварительного нагрева; 9-пароконтактный нагреватель для воды; 10,11-двухходовой пневматический клапан с мембранным приводом; 14-пароконтактный нагреватель для молока;15,16,33,47,56,57-термодатчики; 17-вакуум-камера; 20-возвратный клапан; 21,49-дренажный клапан; 23-фильтр; 26-вакуум-насос; 28-насос для откачки конденсата; 30,34,37,40,41,43,45,53,60,62,63-пневмоклапаны с поршневым приводом; 31-асептический гомогенизатор; 35,42,52,54,61-вентили; 36-циклон; 38-асептический насос для стерилизованного молока; 46-поплавковый регулятор уровня; 51-асептический пластинчатый охладитель; 55-насос высокого давления; 59-насос для сырого молока.

 

лее молоко охлаждается до температуры 20⁰С в секции охлаждения 6 пластинчатого охладителя.

В установке осуществляются автоматическое регулирование темпера­туры стерилизации молока и возврат недостерилизованного молока на повторную стерилизацию. После нагревателя установлен термодатчик 15, свя­занный через систему приборов с пневмоклапаном 11, с помощью которого регулируется количество пара, подаваемого в пароконтактный нагрева­тель. Одновременно срабатывает возвратный клапан 20 и направляет поток молока в уравнительный бак. Перед тем как поступить в бак, молоко ох­лаждается в пластинчатом охладителе 51. Вода для охлаждения поступает в охладитель после конденсатора, который встроен в вакуум-камеру. Сек­ции 8 и 6, а также асептический пластинчатый охладитель 51 собраны на основе ленточно-поточных пластин с рифленой поверхностью.

Нагреватель инжекционного типа (рис.5) имеют два концентрических кольцеобразных канала, по одному из которых течет молоко, а по другому- греющий пар. Молоко вводят в нагреватель через патрубок 6, пар - че­рез патрубок 9.

 

 

Рис.5. Схема нагревателя инжекционного типа («пар в молоко»):

1-корпус нагревателя (нижняя часть); 2-отвертие для молока; 3-уплотнительное кольцо; 4-кольцевой канал для молока; 5-корпус нагревателя (верхняя часть); 6-патрубок для ввода молока; 7-центральный стержень; 8-регулировочный винт; 9-патрубок для ввода пара; 10-канал для пара; 11-камера смешения.

 

Смешение пара с молоком начинается на выходе из кольцевых каналов и продолжается в камере смещения 11 нагревателя. Часть молока проника­ет через отверстие 2 в центральный кольцевой канал, образованный между верхней частью корпуса 5 и центральным стержнем 7, который имеет коль­цевую проточку. В нее вложено уплотнительное кольцо, предотвращающее попадание молока в регулирующее устройство. Путем осевого перемещения центрального стержня можно устанавливать сечение кольцевой щели для молока, регулируя его расход.

Рассмотренный нагреватель относится к сопловому типу с регулируе­мым сечением сопла.

В пароконтактных установках распространены нагреватели инжектор­ного типа с перфорированными вставками. Такие нагреватели более эффек­тивны с точки зрения быстроты и равномерности нагревания и более просты по конструкции и в эксплуатации.

Нагреватель (рис.6) имеет центральную трубку 10, в которую вво­дится молоко через патрубок 1. Греющий пар подается через патрубок 7 в канал для пара 8. Пар проникает в поток через отверстия 9. Стерилизо­ванное молоко выходит из нагревателя через патрубок 5. Для улучшения теплообмена путем турбулизации потока в начале канала устанавливается турбулизатор 12.

 

 

Нагреватели инжекционного типа в установках блокируются запорнымм клапанами 13 и 19 (см. рис.4). Подобная блокировка необходима для то­го, чтобы при определенных превышениях давления пара или молока пре­дотвратить проход пара в магистраль и попадание его в нагреватель 8 или попадание молока в паровую линию.

При пароконтактном нагреве пар конденсируется и превращается в конденсат, который разбавляет молоко. Первоначальная концентрация стерилизованного молока восстанавливается путем охлаждения молока в вакуум-камере.

Вакуум-камера 17 представляет собой цилиндрический со­суд с встроенным в него конденсатором.

Рис.6. Схема нагревателя типа «пар в молоко» с перфорированной

вставкой:

1-патрубок для ввода молока; 2,4-накидные гайки; 3-корпус; 5-патрубок для выхода стерилизованного молока; 6-прокладка; 7-патрубок для ввода пара; 8-кольцевой канал для пара; 9-отверстия для пара; 10-центральная перфорированная трубка; 11-прокладки; 12-турбулизатор.

 

Внутри вакуум-камеры устанавливается щелевидная форсунка, через которую нагретое молоко выходит тангенциально по отношению к внутрен­ней стенке цилиндра. Образовавшийся при кипении молока в вакууме вто­ричный пар, поднимаясь в верхнюю часть сосуда, проходит в кольцевое пространство между наружным и внутренним цилиндрами.

В этом пространстве размещен конденсатор.

Из вакуум-камеры коденсат откачивается через циклон 36 насосом 28.

К верхней части вакуум-камеры прикреплена форсунка для разбрызги­вания моющего раствора при циркуляционной мойке установки.

После вакуум-камеры расположен поплавковый регулятор уровня 46, обеспечивающий стабильность работы центробежного насоса 38(см.рис.4). Когда уровень молока перед насосом (в вакуум-камере) понижается, начи­нается замкнутая циркуляция стерилизованного молока, в результате ко­торой устраняется нежелательный подсос воздуха и газов из вакуум-каме­ры.

Чтобы избежать попадания микроорганизмов из атмосферы в стерилизо­ванное молоко, все вспомогательные части установки после вакуум-камеры надежно герметизируются. Соединения трубопроводов, патрубки охладителя 6, сальник насоса 38, сальники плунжерного насоса гомогенизатора 31 помещены в специальные камеры, куда подводится пар.

Установка снабжена системой автоматического контроля и регулиро­вания процесса стерилизации, которая позволяет регулировать температу­ру стерилизации и предварительного нагревания молока, величину вакуума и возвращать недостерилизованное молоко на повторную стерилизацию.

Установка также имеет программное устройство, обеспечивающее пос­ледовательность и продолжительность операций стерилизации установки, стерилизации молока и мойки установки.

Стерилизационно-охладительная установка пароконтактная с нагрева­телем инфузионного типа предназначена для стерилизации и охлаждения питьевого молока в потоке с последующей его фасовкой в асептических условиях.

Установка снабжена системой автоматического контроля и регулиро­вания процесса стерилизации, которая обеспечивает регулирование темпе­ратур стерилизации, температуры предварительного нагрева молока, вели­чины вакуума и возврат недостерилизованного молока.

Установка имеет программную систему для обеспечения циркуляцион­ной мойки.

Стерилизуемое молоко вводится в камеру 6 по патрубку 2 (рис.7), а греющий пар - по патрубку 1. Стерилизованное молоко выходит по патруб­ку 7. Перед подачей молока в камеру из нее выводится воздух через пат­рубок 4. Внутри камеры установлена форсунка для мойки камеры, моющий раствор и вода в которую подаются по патрубку 3. Для распыления молока в камере установлена центробежная форсунка 5, образующая факел из рас­пыленного молока в виде мельчайших капелек. Эффективность нагревания в результате этого увеличивается.

Рис. 7. Нагреватель типа «молоко в пар»:

1-патрубок для подвода пара в нагреватель; 2-патрубок для подвода молока; 3-патрубок для подвода моющего раствора; 4-патрубок для впуска воздуха; 5-форсунка для молока;6-камера; 7-патрубок для вывода стерилизованного молока.

В установках также могут применяться нагреватели инфузионного ти­па ("молоко в пар"), в которых установлены струйные форсунки, выпол­ненные в виде сверлений в струеобразующем диске 6 (рис.8). Молоко в виде множества цилиндрических струй малого диаметра входит в атмосферу пара, подаваемого в камеру 1 через патрубок 5. Стерилизованное молоко выходит из камеры через патрубок 9.