Пастеризационная охладительная установка для молока. Пастеризационные установки

Пастеризационно-охладительные установки

Пастеризационно - охладительные установки пластинчатого типа предназначены для тепловой обработки молока при выработке пастеризованного молока и молока, используемого для производства кисломолочных продуктов, а также для пастеризации сливок и смеси мороженого.

В состав пастеризационно-охладительной установки пластинчатого типа входят пластинчатый теплообменный аппарат, уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня молока в баке, центробежный насос, сепаратор - молокоочиститель, выдерживатель, установка для подготовки теплоносителя, пульт управления с приборами контроля и регулирования процесса.

Пластинчатый теплообменный аппарат имеет секции, в которых осуществляются следующие процессы: пастеризация (нагревание продукта до температуры пастеризации), охлаждение (водой, охлаждение рассолом или ледяной водой), рекуперация теплообмен между горячим и холодным продуктами.

На двух стойках (передней и задней) аппарата укреплены две штанги, которые являются опорами теплообменных пластин, угловые отверстия пластин окружены прокладками. По периферии Пластины уложена прокладка.

При сборке аппарата и сжатии пластин образуются две изолированные системы герметичных каналов. В одном канале движется горячая среда, а в другом - холодная. Собранные пластины объединяются в секции. Внутри секций пластины группируются в пакеты, в каналах которых продукт движется параллельно. Уравнительный бак представляет собой емкость с патрубками для входа и выхода продукта. Внутри бака установлен поплавковый регулировочный клапан, поддерживающий постоянный уровень продукта в баке.

Центробежный насос предназначен для забора молока из бака и подачи его в пластинчатый теплообменный аппарат.

В сепараторе - молокоочистителе подогретое в аппарате молоко очищается от механических примесей.

Пастеризация питьевого молока, кисломолочных продуктов, питьевых сливок и мороженого осуществляется в различных пастеризационно - охладительных установках.

В пастеризационно-охладительной установке для питьевого молока сырое молоко поступает в уравнительный бак, а котором с помощью поплавкового регулятора поддерживается постоянный уровень продукта. Центробежный насос забирает продукт из бака и подает его в первую рекуперационную секцию теплообменника, где молоко нагревается до 40-45 °С. установленный за центробежным насосом регулятор потока обеспечивает постоянный расход молока, поступающего в теплообменник. Нагретое молоко поступает в сепаратор - молокоочиститель, где очищается от механических примесей, и затем подается во вторую секцию рекуперации 11, где нагревается до 65-70 °С. Далее молоко по внутреннему каналу переходит в секцию пастеризации 111, где нагревается, водой до 76-78 °С: Молоко выдерживается при температуре пастеризации и направляется на охлаждение сначала в секции рекуперации 11 и 1, затем в секции водяного 1 V и рассольного V охлаждения. Охлажденное до 4-6 °С молоко проходит через возвратный клапан, который направляет поток молока или в емкости хранения (при соблюдении режимов обработки), или на повторную пастеризацию в уравнительный бак (при нарушении режимов пастеризации).

Рисунок 4 - Схема пастеризационно - охладительной установки для молока;

1 - уравнительный бак; 2 - поплавковый регулятор уровня; 3 - насос для молока; 4 - ротаметрический регулятор; 5 - пластинчатый теплообменный аппарат; 6 - сепаратор-молоко очиститель; 7 - выдерживатель; 8, 12 - датчики температуры; 9, 10, 13, 14,20, 22, 23 - манометры; 11 - вентиль рёгулировки подачи рассола; 15 - возвратный клапан; 16 - насос горячей воды; 17 - бачок-аккумулятор; 18, 19 - клапаны, регулирующие подачу пара; 21 - насос для пастеризованного молока

Курсовой проект

Пластинчатая пастеризационно-охлаждительная установка для молока производительностью 10000 л/ч

Введение

В целях значительного увеличения производства продуктов питания намечены меры по увеличению объемов переработки молока, улучшению ассортимента и повышению качества молочных продуктов. Осуществление этих мер связано с реализацией задач агропромышленного комплекса и техническим перевооружением отраслей пищевой промышленности, в том числе молочной.

При техническом перевооружении молочной промышленности предусматривается использование высокопроизводительного технологического оборудования, изготовление комплектов машин, аппаратов и поточных технологических линий, обеспечивающих повышение производительности труда, освоение нового технологического оборудования и автоматизированных линий для розлива молока и оборудования для упаковки молочных продуктов.

Одной из основных задач, поставленных Продовольственной программой, является завершение в период до 1990 года перевооружения молочной промышленности на новой технической основе, обеспечивающей повышение технического уровня, качество и надежность используемых машин и аппаратов.

В настоящее время машины и аппараты периодического действия все больше вытесняются оборудованием непрерывного действия, что позволяет увеличить объем производства и значительно повысить эффективность использования техники.

Научно-технический прогресс в молочной промышленности способствует внедрению новых способов обработки и переработки молока на основе применения прогрессивного, наиболее высокопроизводительного оборудования. При использовании такого оборудования очень важно максимально сохранить первоначальные свойства молока и его составных частей. Поэтому обязательным условием рационального технического оснащения предприятия является соблюдение технологических требований к вырабатываемому продукту.

Современная технология базируется на большом опыте развития техники переработки молока. Возрастают роль и значение мировой науки, в которую советские ученые внесли существенный вклад.

Машины и аппараты для выработки молочных продуктов, а также для проведения операций, предшествующих обработке или переработке и подготовке продуктов к реализации, должны отвечать следующим условиям:

высокая производительность и технологически оптимальное воздействие на обрабатываемый продукт;

минимальные затраты на единицу продукта, вырабатываемого на технологических линиях с включением соответствующих машин и аппаратов;

герметизация процесса;

автоматизированный контроль и регулирование рабочих процессов;

безразборная мойка и использование стандартных моющих средств.

Технологическое оборудование разнообразно. В основу его классификации можно положить различные признаки: структуру рабочего цикла, степень механизации и автоматизации, принцип сочетания элементов машины в производственном потоке, функциональный признак.

Функциональный признак положен в основу классификации технологического оборудования в программе курса «Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности» и структуры настоящего учебника. Оборудование подразделяют на оборудование хранения и транспортировки, для механической и тепловой обработки молока, выработки молочных продуктов, подготовки продуктов к реализации и общезаводского назначения.

Оборудование хранения и транспортировки включает транспортные цистерны и емкости хранения молока, емкости технологического и межоперационного назначения и трубопроводы, насосы и пневматические транспортные системы. Как правило, в этом оборудовании не должно происходить каких-либо изменений в структуре продукта. Исключение составляют лишь емкости технологического назначения, в которых такие изменения задаются.

К оборудованию для механической, тепловой обработки молока относят фильтры, фильтр-прессы и мембранные фильтрационные аппараты, гомогенизаторы и гомогенизаторы-пластификаторы, сепараторы и центрифуги, а также установки для термовакуумной обработки, нагреватели и охладители. В этом оборудовании достигается определенный технологический эффект. Однако составные части остаются неизменными, т. е. при концентрации отдельных составных частей после смешивания можно получить первоначальный продукт.

К оборудованию для выработки молочных продуктов относят пастеризационные и стерилизационно-охладительные установки, фризеры и морозильные аппараты, маслоизготовители и систему машин для изготовления сыра, для сгущения и сушки молочных продуктов; к оборудованию для подготовки продуктов к реализации - машины для фасовки и упаковки молочных продуктов, оборудование для подготовки тары к наполнению (бутылкомоечные машины и др.), приборы для учета количества и оценки качества продуктов в технологических линиях.

Описание технологического процесса

Приемка и подгатовка сырья

Подогрев, очистка

т = (35 40) С

Охлаждение и промежуточное хранение

Нормализация

Подогрев

т = (40 5) С

Гомогенизация

т = (60 65) С

Р = (10 15) МПа

Пастеризация

т = (76 С, τ = 20 сек

Топление

т = (95 99) С

Охлаждение и

промежуточное хранение

Расфасовка и упаковка

Хранение и реализация

Приёмка молока и другого сырья осуществляется по массе и качеству, установленному лабораторией предприятия. Качество молока оценивается в соответствии с ГОСТ 52054 на молоко коровье-сырье.

Сразу же после приёмки молоко подогревают до температуры (35 40)С и очищают на центробежных молокоочистителях или другом оборудовании без подогрева. Для очистки сырого молока рекомендуется также использовать бактериофугу со специально встроенным герметичным сепаратором для удаления бактерий из молока. После этого молоко напрявляют на переработку или охлаждают до температуры С и хранят в резервуарах промежуточного хранения. Хранение молока, охлажденного до температуры 4 С, до переработки не должно превышать 12 ч, охлажденного до температуры 6 С – 6 ч.

Нормализация молочного сырья осуществляется с целью стандартизации состава готового продукта по массовой доле жира и/или сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО). Нормализация молока по массовой доле жира может осуществляться двумя способами: периодический способ и непрерывный способ.

После нормализации молоко подогревают до температуры (40 5) С и очищают на сеператорах-молокоочистителях. Подогрев идёт в секции рекуперации пластинчатого пастеризатора. Затем молоко вновь подогревается до температуры (60 65) С и подается на гомогенизатор, где и гомогенизируется при давлении (10 15) Мпа. Гомогенизации рекомендуется подвергать, в том числе маложирные и классические виды молока для улучшения вкуса.

После гомогенизации молоко поступает на пастеризацию в пластинчатую установку и пастеризуется при температуре (76 С с выдержкой 20 сек. При производстве топленого молака пастеризация проводится при температурах (9599) С. Затем проводится топление молока.

После пастеризации или топления молоко охлаждают до температуры С. Охлаждение идёт на пластично пастеризационно-охлаждительной установке. После этого молоко направляют в резервуар для промежуточного хранения или непосредственнона розлив. Допускается хранить пастеризованное охлажденное молоко до розлива в течение не более 6 ч. И при этой температуре молоко может храниться от 36 ч до 10 суток.

Описание работы установки

Вмолочной промышленности для пастеризации и стерилизации молока и молочных продуктов применяют пастеризационные и стерилизационные установки, а также стерилизаторы.

Пастеризационные установки бывают пластинчатого и трубчатого типов. Пастеризационные установки пластинчатого типа, или пастеризационно-охладительные, предназначены для пастеризации и охлаждения в потоке питьевого молока, молока при выработке кисломолочных продуктов, сливок и смеси мороженого, пастеризационные установки трубчатого типа - для пастеризации в потоке молока и сливок.

Пастеризационно-охладительные установки для питьевого молока различают по производительности. Выпускают пастеризационно-охладительные установки производительностью 3000, 5000, 10000, 15 000 и 25 000 л/ч.

Пастеризационно-охладительные установки производительностью 3000 и 5000 л/ч имеют ряд узлов и деталей одинаковой конструкции. В этих аппаратах размещение секций по отношению к главной стойке одностороннее. В первом аппарате использованы теплопередающие пластины ленточно-поточные П-2, а во втором – сетчато-поточные АГ-2. В пастеризационно-охладительных установках производительностью 10 000, 15 000 и 25 000 л/ч применены пластинчатые аппараты с двусторонним расположением секций по отношению к главной стойке. В первых двух аппаратах использованы ленточно-поточные пластины П-2, в третьем – сетчато-поточные ПР - 0,5М.

Наиболее распространенной является пастеризационно-охладительная установка производительностью 10 000 л/ч.

Из молокохранильного отделения молоко подается в уравнительный бак 1 , который имеет поплавковый регулятор уровня 2. При работе установки постоянный уровень в уравнительном баке поддерживается регулятором, что способствует стабильной работе центробежного насоса и предотвращает перелив молока из бака. Далее молоко центробежным насосом 3 нагнетается в первую секцию рекуперации I пластинчатого аппарата 5. Между центробежным насосом и пластинчатым аппаратом установлен ротаметрический регулятор 4, который обеспечивает постоянство производительности установки. В первой секции рекуперации молоко нагревается до температуры (40 – 45)°С и поступает в сепаратор-молокоочиститель 6, где происходит его очистка. Установка может иметь один сепаратор-молокоочиститель с центробежной выгрузкой осадка или два сепаратора-молокоочистителя без центробежной выгрузки, работающих поочередно. После очистки молоко, нагреваясь до температуры (65 – 70)°С во второй секции рекуперации II , по внутреннему каналу переходит в секцию пастеризации III , где нагревается до температуры пастеризации (76 – 80)°С. После секции пастеризации молоко выдерживается в выдерживателе 7 и возвращается в аппарат, где предварительно охлаждается в секциях рекуперации I и II и окончательно до конечной температуры – в секциях водяного охлаждения IV и рассольного охлаждения V .

На выходе из аппарата установлен возвратный клапан 15. Он регулирует направление потока пастеризованного охлажденного молока к фасовочным автоматам или в уравнительный бак для повгорной пастеризации при нарушении режима пастеризации.

Горячая вода для нагревания молока подается в секцию пастеризации насосом 16. Из этой секции охлажденная вода, после того как она отдаст тепло молоку, возвращается в бачок-аккумулятор 17. Вода нагревается до температуры (78 – 82)°С паром в пароконтактном нагревателе 21.

В пароконтактный нагреватель подается пар регулирующими клапанами подачи 18 и 19.

На выходе пастеризованного молока из секции пастеризации установлен датчик температуры 8, который связан с автоматической системой регулирования температуры пастеризации посредством клапана 19 и возврата молока на повторную пастеризацию посредством клапана 15. Датчик температуры 12 предназначен для контроля температуры охлажденного пастеризованного молока.

Установка снабжена показывающими манометрами для контроля давления молока после сепаратора-молокоочистителя 9, для контроля давления холодной воды 10, для контроля давления рассола 13, для контроля давления греющего пара 20, 22 и 23.

Расчёт

Исходные данные для расчета :

Производительность……………………………G 1 = 2,77кг/с (10000 кг/ч)

Начальная температура молока………………………………...t 1 = 4 °С

Температура пастеризации………………….…………………..t 3 = 75 °С

Конечная температура молока…………………………….……..t 6 .= 4° С

Коэффициент рекуперации тепла………………………………..ɛ = 0,76

Начальная температура горячей воды………………….……..t ’ г = 79 °С

Кратность горячей воды……………………………………..…..n г = 4

Начальная температура холодной воды……………….………..t ’ в = 8 °С

Кратность холодной воды…………………………………….....n в = 3

Начальная температура ледяной воды…………………………..t ’ л = +1 °С

Кратность ледяной воды………………………………………...n л = 4

Температура молока после секции водяного охлаждения……..t 5 = 10 °С

Общее допустимое гидравлическое сопротивление……….. Δ P = 500 кПа (5 кгс/см 2)

Средняя удельная теплоемкость молока………………….c M = 3880 Дж /(кг.°С)

Плотность молока…………………………………………..ρ M . = 1033 кг/м 3

Удельная теплоемкость холодной и горячей воды……… с в = с г = с л = 4186 Дж/(кг.°С)

Аппарат намечено изготовлять на базе пластин типа П-2 с горизонтальными гофрами ленточно-поточного вида

Основные данные пластины:

рабочая поверхность F 1 = 0,21 м 2

рабочая ширина b = 0,315 м

приведенная высота L n = 0,800 м

площадь поперечного сечения одного канала f 1 = 0,00075 м 2

эквивалентный диаметр потока d ϶ = 0,006 м

толщина пластины δ = 0,00125 м

коэффициент теплопроводности материала пластины λ CT = 16 Вт/(м.°С)

Для пластины данного типа действительны уравнения теплоотдачи и потерь энергии:

Еu = 760 Rе -0,25 ; ξ = 11,2 Re -0,25

Решение

1. Определение начальных и конечных температур, вычисление температурных напоров и параметров S:

а. Секция рекуперации тепла:

Температура сырого молока в конце секции рекуперации тепла (при входе в секцию пастеризации) :

t 2 = t 1 + ( t 3 - t 1 ) ɛ = 4 + (75 – 4) 0,76 = 57,96°С ≈ 58°С

Температура пастеризованного молока после секции рекуперации (при входе в секцию охлаждения водой) :

t 4 = t 1 + ( t 3 – t 2 ) = 4 + (75 – 58) = 21°С

Средний температурный напор в секции рекуперации при характерной для нее постоянной разности температур:

= t 3 – t 2 = 75 – 58 = 17°С

Тогда симплекс:

S рек =
°С

б. Секция пастеризации:

Температура горячей воды при выходе из секции пастеризации молока из условий баланса тепла:

t ’’ г = t ’ г –
( t 3 – t 2 ) = 79 –
(75 – 58) = 75,06°С

Средний температурный напор при:

Δ t б = t ’’ г – t 2 = 75,06 – 58 = 17,06°С

Δ t м = t ’ г – t 3 = 79 – 75 = 4°С

определим по формуле:

S n =

в. Секция охлажденияводой:

Температура холодной воды, выходящей из водяной секции:

t ’’ в = t ’ в +
( t 4 – t 5 ) = 8 +
(21 – 10) = 11,4°С

Средний температурный напор при:

Δ t б = t 4 – t ’’ в = 21 – 11,4 = 9,6°С

Δ t м = t 5 – t ’ в = 10 – 8 = 2°С

найдем из уравнения:

Тогда симплекс:

S n =

г. Секция охлаждения ледяной водой:

Температура ледяной воды на выходе из аппарата:

t ’’ л = t ’ л +
( t 5 – t 6 ) = 1 +
(10 – 4) = 2,4°С

Средний температурный напор для секции охлаждения ледяной водой при:

Δ t б = t 5 – t ’’ л = 10 – 2,4 = 7,6°С

Δ t М = t 6 – t ’ л = 4 – 1 = 3°С

определим по формуле:

Тогда симплекс:

S л =

2. Отношение рабочих поверхностей и допустимые гидравлические сопротивления по секциям:

Выбираем ориентировочно следующие значения коэффициентов теплопередачи по секциям (в Вт/(м 2 .°С) :

секция рекуперации k рек = 2900

секция пастеризации k п = 2900

секция водяного охлаждения k в = 2320

секция охлаждения ледяной водой k л = 2100

Отношение рабочих поверхностей секции составляет

Принимая меньшее из этих отношений за единицу, можем написать

F рек: F п : F в : F л = 1,92:1,15: 1,71: 1

Принимая распределение допустимых гидравлических сопротивлений соответствующим распределению рабочих поверхностей и допуская небольшое округление, получим Δ P рек: Δ P п: Δ P в: Δ P л = 1,92:1,15: 1,71: 1

Так как общее допустимое гидравлическое сопротивление согласно заданию Δ P =5.10 5 Па, то, можем написать:

Δ P рек + Δ P п + Δ P в + Δ P л = 5.10 5 Па

Так как отношение сопротивлений уже известно, то в соответствии с ним распределим сопротивления по секциям следующим образом:

Δ P рек = 166 000 Па

Δ P п = 99 500 Па

Δ P в = 148 000 Па

Δ P л = 86 500 Па

3. Определение максимально допустимых скоростей продукта в межпластинных каналах по секциям:

Для условий работы данного аппарата целесообразно определить лишь максимально допустимые скорости в секциях для движения продукта. Гидравлические сопротивления по стороне движения рабочих сред малы, так как мала длина соответствующих трактов.

Это позволяет выбрать скорости рабочих сред из условий соблюдения приемлемой кратности по отношению к молоку, причем при наличии условий, циркуляции и повторного использования можно выбирать большие значения.

Предварительно задаемся вспомогательными величинами: ожидаемый коэффициент теплоотдачи молока ориентировочно - α м = 5000 Вт/(м 2 .°С).

Средняя температура стенки:

в секции рекуперации

в секции пастеризации

в секции водяного охлаждения

в секции охлаждения ледяной водой

Коэффициент общего гидравлического сопротивления:

в секции рекуперации ξ р = 1,6

в секции пастеризации ξ п = 1,4

в секции водяного охлаждения ξ в = 1,95

в секции охлаждения ледяной водой ξ л = 2,2

Используя эти данные, определим максимально допустимые скорости движения молока:

а) в секции рекуперации

б) в секции пастеризации

в) в секции водяного охлаждения

г) в секции охлаждения ледяной водой

Полученные значения скорости для секций почти совпадают между собой. Наличие значительной разницы свидетельствовало бы об ошибке в вычислении или неправильном распределении допустимых гидравлических сопротивлений.

Объемная производительность аппарата:

Определяем число каналов в пакете, приняв ω м = 0,57 м/с:

Так как число каналов в пакете не может быть дробным, округляем до т = 6

Уточняем в связи с этим величину скорости потока молока:

Скорость холодной воды принимаем равной скорости молока:

ω в = ω м = 0,59 м/с

Скорость циркулирующей горячей воды и ледяной воды принимаем:

ω г = ω л = 2ω м = 1,18 м/с

4. Средняя температура, число Рг, вязкость и теплопроводность продукта и рабочих жидкостей:

Число Рг, кинематическую вязкость v и теплопроводность продукта и рабочих жидкостей определяем при средних температурах жидкостей, пользуясь справочными данными.

а. Секция рекуперации тепла:

Средняя температура сырого молока (сторона нагревания) :

Для молока при этой температуре

Pr = 9,6 ; λ м = 0,524 Вт/(м.°С)

ν = 1,27.10 -6 м 2 /с

Средняя температура пастеризованного молока (сторона охлаждения) :

Этой температуре молока соответствуют

Pr = 5,7 ; λ м = 0,575 Вт/(м.°С)

ν = 0,87.10 -6 м 2 /с

б. Секция пастеризации:

Средняя температура горячей воды (сторона охлаждения) :

Pr = 2,30 ; λ м = 0,671 Вт/(м.°С)

ν = 0,38.10 -6 м 2 /с

Средняя температура молока (сторона нагревания)

Pr = 4,0 ; λ м = 0,611 Вт/(м.°С)

ν = 0,63.10 -6 м 2 /с

в. Секция охлаждения молока водой:

Средняя температура холодной воды (сторона нагревания)

Pr = 9,7 ; λ м = 0,572 Вт/(м.°С)

ν = 1,32.10 -6 м 2 /с

Этой температуре молока соответствуют

Pr = 17,4 ; λ м = 0,476 Вт/(м.°С)

ν = 2,07.10 -6 м 2 /с

Средняя температура ледяной воды (сторона нагревания)

Этой температуре воды соответствуют

Pr = 12,9 ; λ м = 0,557 Вт/(м.°С)

ν = 1,8.10 -6 м 2 /с

Средняя температура молока (сторона охлаждения)

Этой температуре молока соответствуют

Pr = 24,0 ; λ м = 0,455 Вт/(м.°С)

ν = 2,6.10 -6 м 2 /с

5. Вычисление числа Рейнольдса:

Число Рейнольдса вычисляем по вязкости при средних температурах жидкостей в каждой секции

а. Секция рекуперации тепла:

Для холодного молока:

Для горячего молока;

б. Секция пастеризации:

Для молока:

Для горячей воды:

Для молока:

Для воды:

г. Секция охлаждения молока ледяной водой:

Для молока:

Для ледяной воды:

6. Определение коэффициента теплопередачи:

Для определения коэффициентов теплоотдачи α 1 и α 2 пользуемся формла для пластин типа П-2:

Nu = 0,1 Rе 0,7 Рг 0,43 (Рг / Рг ст) 0,25

или

Отношение (Рг/Рг С т) 0,25 может быть принято в среднем для всех секций:

по стороне нагревания 1,05

по стороне охлаждения 0,95

а. Секция рекуперации тепла:

Для стороны нагревания сырого молока:

Для стороны охлаждения пастеризованного молока:

Коэффициент теплопередачи с учетом термического сопротивления стенки толщиной 1,25 мм:

б. Секция пастеризации:

Для стороны нагревания молока:

Для стороны охлаждения горячей воды:

Коэффициент теплопередачи:

С учетом постепенного отложения пригара уменьшаем эту величину при расчете до k п = 2800 Вт/(м 2 .°С), чтобы обеспечить устойчивую работу пастеризатора.

в. Секция охлаждения молока водой:

Для стороны нагревания воды:

Коэффициент теплопередачи:

г. Секция охлаждения молока ледяной водой:

Для стороны нагревания воды:

Для стороны охлаждения молока:

Коэффициент теплопередачи:

7. Расчет рабочих поверхностей секции числа пластин и числа пакетов:

а. Секция рекуперации тепла:

Рабочая поверхность секции:

Число пластин в секции:

Число пакетов X определяем, зная число каналов в пакетах m = 8 получено выше):

Принимаем Х рек = 6 пакетов

б. Секция пастеризации молока:

Рабочая поверхность секции равна:

Число пластин в секции:

Число пакетов в секции на стороне молока:

Принимаем X п = 3 пакета.

в. Секция охлаждения молока водой:

Рабочая поверхность секции:

Число пластин в секции:

Число пакетов в секции:

Если число пакетов в результате расчета оказывается дробным, то следует решить вопрос или об увеличении числа пакетов до ближайшего большего числа, или об уменьшении числа каналов в пакетах данной секции.

При уменьшении числа каналов скорость потока увеличится, что следует учесть при определении потребного напора. На теплопередаче уменьшение числа каналов скажется незначительно в сторону увеличения и его можно не учитывать.

В нашем случае сохраним компоновку пакетов и округлим полученное значение до Х в = 5 пакета.

Небольшой запас рабочей поверхности, полученный вследствие округления числа пакетов до ближайшего большего числа, компенсирует снижение среднего температурного напора при смешанном потоке.

г. Секция охлаждения молока ледяной водой:

Рабочая поверхность секции:

Отклонения могут быть лишь в результате того, что в расчете были допущены усреднения некоторых параметров и округлены число каналов и число пакетов в ту или другую сторону.

Для проверки этого отклонения и соответствия фактического гидравлического сопротивления допустимому в заключение следует сделать контрольный расчет общих гидравлических сопротивлений по тракту движения продукта. Кроме того, необходимо вычислить гидравлические сопротивления для рабочих жидкостей.

Гидравлическое сопротивление для каждой секции определяют по формуле

Сделаем такой расчет для всех секций, учитывая, что для принятого типа пластин коэффициент сопротивления единицы относительной длины канала определяется:

ξ = 11,2 Re -0,25

а. Секция рекуперации тепла: (X = 6)

Для потока холодного нагреваемого молока при
= 2551:

Сопротивление секции составит:

г. Секция охлаждения молока ледяной водой: (X = 2)

Для потока молока при Rе л = 1246 получим:

Сопротивление секции будет разно:

Общее гидравлическое сопротивление аппарата по линии движения моло-. ка составит:

Расчет показывает, что распределение сопротивлений по секциям несколько отличается от полученного предварительно в первом приближении, однако общее сопротивление близко к исходному допустимому гидравлическому сопротивлению 0,5 МПа.

Техника безопасности

Пастеризатор-охладитель устанавливают на полу цеха молочного завода без фундамента строго по уровню, используя регулирующие устройства ножек аппарата. После осмотра всех элементов аппарата, убедившись в их исправности и чистоте, а также в правильном расположении теплообменных пластин в соответствии с их нумерацией, его собирают.

Пластины и промежуточные плиты вручную передвигают по тягам на рабочие места. Для уменьшения усилий во время сдвига пластин и плит необходимо рабочие поверхности тяг и резьб зажимных устройств слегка смазывать. Окончательно прижимают теплообменные пластины и плиты винтовым зажимом с помощью специального ключа.

Необходимую для герметичности степень сжатия тепловых секций определяют стрелкой, нанесенной на верхней и нижней распорках, которая должна совпадать с центром вертикальной распорки обеих тяг. При этом, учитывая наличие двухвинтового зажима, необходимо производить равномерную затяжку каждым винтовым устройством во избежание перекоса.

Перед пуском установки в работу ее обязательно чистят, моют и стерилизуют горячей водой, а при безразборной мойке - моющими средствами с помощью специальных для этих целей установок. Безразборная мойка, при которой моющие растворы циркулируют в замкнутой системе с отключенным молокоочистителем, допустима лишь в том случае, если отсутствуют детали, изготовленные из бронзы и алюминия.

Для прекращения работы установки выключают подачу молока и вместо него подают воду. После вытеснения молока из аппарата выключают пар, горячую воду и рассол, выключают молокоочистители, обесточивают щит управления и выпускают весь рассол. После этого всю установку подвергают санитарной обработке. Во время чистки и мойки нельзя пользоваться металлическими щетками и другими абразивными материалами.

При высокотемпературной пастеризации необходимо аппарат снабжать защитным кожухом.

В нерабочее время нельзя оставлять рассол в аппарате; он должен быть полностью слит, а секции промыты, иначе срок службы пластин сократится из-за их коррозии.

Стойки и другие чугунные части следует чаще протирать тканью, покрытой небольшим слоем консистентной смазки, что придает аппарату хороший внешний вид и защищает окрашенные части.

В процессе эксплуатации изнашиваются резиновые прокладки на пластинах пастеризатора. Износ прокладок компенсируется последовательным увеличением степени поджатая пластин. Максимальное поджатие за риску на тягах допускается на величину 0,2 мм, ... для получения обезжиренного молока для производства. Сгущение проводят для концентрации составных частей молока ... производительного цикла на 11,3%, увеличивает среднегодовую выработку сгущенного обезжиренного молока ... вакуум-выпарной установки «Ангидро» ...

Отчет по практике в фабрика мороженого Инмарко

Отчет по практике >>

Сырое молоко подается на пластинчатую пастеризационно -охладительную установку ОКЛ-10. В установке молоко ... производительностью линии 5000 л/ч, в состав линии входит пастеризационно – охладительная установка марки Н17 и гомогенизатор Rannie. Смесь для ...

Проект технологической линии производства сливочного масла методом периодического сбивания

Реферат >> Промышленность, производство

... Для сепарирования молока принимаем сепаратор-сливкоотделитель марки Ж5-ОСН-С, имеющий производительность по молоку 10000 ... Пастеризацию сливок проводим в пластинчатой пастеризационно -охладительной установке марки А1-ОКЛ-1 с производительностью 1000 л/ч ...

Первичная обработка молока на молочно-товарной ферме ОАО ГВАРДЕЕЦ Чебоксарского района

Реферат >> Промышленность, производство

... пластинчатых пастеризационно – охладительных установок Показатель А1-ОКЛ-3 А1-ОКЛ-5 Производительность , л/ч 3000 5000 Температура, о С молока ... имеет большую производительность . Трубчатые пастеризационные установки : служат для обработки молока в закрытом...

Сохранность скоропортящихся и молочных продуктов всегда была и остается актуальной во все времена. Представленное оборудование для молока отвечает самым современным требованиям для его сбора, хранения и дальнейшей обработки.

Все компоненты установок изготовлены из высококачественных и высокопрочных пищевых материалов, отвечающих условиям санитарных норм, а также техническим параметрам, применимым к данному оборудованию. Корпус молочной установки независимо от формы и объема, выполнен из теплоизоляционных материалов, чтобы сократить энергопотребляемость и уменьшить потери тепла в окружающую среду.

Все оборудование для молока имеет систему управления с приборами учета и контроля производственных процессов.

Обязательным также является наличие моечных и перемешивающих установок для поддержания однородной массы молочного продукта, равномерности распределения вспомогательных каких-либо компонентов, взбивания и т.п.

При выборе также можно оговорить дополнительные комплектации для удобства обслуживания молочного агрегата, рассчитать необходимое потребление и определить размер необходимых емкостей.

Пастеризационно-охладительные установки для молока

Помимо функции сохранения и обработки в виде пастеризации, обладает еще регенерирующими и охлаждающими свойствами.

В качестве хладагента и теплоносителя в оборудовании используется исключительно природные ресурсы - обычная очищенная жесткими фильтрами вода, которая нагревается, или наоборот, охлаждается до нужной температуры и пропускается по пластинчатым трубам через резервуар с молоком.

Сама же установка состоит из резервуара, принимающего с помощью насоса молоко и воду, собственно самих подающих и выводящих насосов, пластинчатого узла циркуляции воды, температурных модулей нагрева и охлаждения воды для производственных нужд, пульта автоматического регулирования производства, контролирующих датчиков объема жидкости и систем оповещения на случай понижения или увеличения минимально допустимого уровня, а также отклонений от заданных технических процессов.

Оборудование требует для размещения достаточно габаритные площади. При его запуске пастеризационной установки и пастеризационно-охладительной установки для молока необходимо наличие отводящих трубопроводов для пара, а также механически фильтруемого холодного водоснабжения, электропитания не ниже 230В с возможностью заземления, напольных систем слива и дренажа, канализации.

Пастеризационная установка и пастеризационно-охладительная установка для молока предназначена для термообработки молочных продуктов без потери его главных свойств.

Применяя щадящие методы обработки, в молоке остаются неизменными белок, сахар и молекулы жира. Принцип их работы заключается в том, что молоко последовательно перетекает из одного резервуара в другой, смешиваясь постепенно с уже подогретым молоком и, наконец, весь его объем нагревается до необходимой для регенерации температуры и выдерживается необходимое время (молоко - 30 сек., кисломолочные смеси - 300 сек.) при температуре пастеризации.

После термической обработки продукт охлаждается и может быть подвергнут розливу и упаковыванию.

Все параметры производственного процесса автоматически проходят регистрацию и контролируются специальными датчиками. При наличии каких-либо отклонений от заданных режимов молочный продукт отправляется на вторичную пастеризацию. При этом срабатывает система оповещения, открывается клапан обратного выхода и процесс регенерации запускается заново.

Установки для производства сухого молока

Несколько отличается от оборудования, применяемого для сушки других продуктов питания. В молочной индустрии показателем качества сухого молока является его растворимость, то есть при взаимодействии с жидкостью продукт должен быстро распадаться на молекулы и смешиваться с нею. И именно таким оно становится благодаря поэтапному технологическому процессу его осушения.

При монтаже и запуске установки производства сухого молока, помещение, где предполагается установка агрегата, должно соответствовать санитарным и строительным нормам. Обязательно наличие канализации, водопровода, электроэнергии от 220В, вентиляционной вытяжки, стены и полы должны быть в кафеле или пластике.

Производственная технология порошкового молока состоит из нескольких этапов: поставка молока, фильтрация, измерение и определение жирности, пастеризация и охлаждение. После оно попадает в сублимационную камеру, где вначале сгущается, затем доводится до гомогенной консистенции и уже после этого высушивается.

Пастеризация при изготовлении сухого молока необходима для уничтожения различного рода микробов, растворению в нем соматических клеток для достижения однородной жидкости. Кроме этого, молоко, прежде чем стать порошком, проходит несколько степеней очистки. Чем больше и качественнее фильтры, тем лучше.

В качестве сырья можно использовать самое маложирное молоко с высоким содержанием соматических клеток. Не секрет, что наши коровы достаточно часто болеют маститами и органика попадает в молоко. После ряда фильтрации и обработки эта проблема разрешима.

Чем еще выгодна установка производства сухого молока?

Помимо молочных продуктов на данном оборудовании можно получить яичный порошок, делать сыры, основы для супов и т.п.

На рынке товаров и услуг молочные продукты пользуются особым спросом. И вопросы их пригодности к употреблению, сроков хранения и качества всегда волнуют потребителя.

Сублимированное молоко широко применяются в производстве косметических средств, в кулинарии, из него делается различное детское питание путем смешивания и добавления определенных наполнителей, корма для животных, его восстанавливают, консервируют и даже делают на его основе некоторые кисломолочные продукты.

При определенных условиях хранения оно обладает увеличенным сроком годности, в нем сохранены все полезные свойства настоящего коровьего молока, что крайне важно, например, для регионов Крайнего Севера.

Примеры современных установок для молока демонстрируются на ежегодной выставке «Агропродмаш»!

Пластинчатые пастеризационно-охладительные установки предназначены для очистки от механических загрязнений, пастеризации с заданной выдержкой и охлаждения молока. Они применяются на животноводческих фермах, на мини-заводах сельскохозяйственных предприятий и на крупных перерабатывающих комбинатах. Для пастеризации молока в условиях ферм широкое распространение получила установка Б6-ОП2-Ф-1, не требующая при работе пара от котельной. Ее технические данные, а также краткие характеристики других пластинчатых установок приведены в табл. 3.11.

Установка Б6-ОП2-Ф-1 (рис. 3.34) состоит из пластинчатого теплообменного аппарата 4, центробежного молокоочистителя 6, трубчатого выдерживателя 11, молокоприемного бака 8, молочного насоса 7, насоса горячей воды 1, электроводонагревателя 2, водо- и молокопроводов, перепускного клапана 10, пульта управления 9.

Пластинчатый теплообменный аппарат имеет пять секций: I - пастеризации; II и III - регенерации; IV - охлаждения артезианской водой; V - охлаждения ледяной водой. Секции разделены между собой разделительными плитами, имеющими штуцеры для подвода и отвода соответствующей жидкости.

Рабочий процесс установки полностью автоматизирован. Молоко из уравнительного бака 8 подается насосом 7 в секцию регенерации первой ступени III, в которой подогревается теплотой встречного потока молока до температуры 37...40 °С. Из секции III подогретое молоко поступает в сепаратор-очиститель 6. Очищенное молоко направляется на дальнейший подогрев до температуры 55...65°С в секцию регенерации второй ступени II, а затем в секцию пастеризации I, где нагревается циркулирующей водой до температуры 76...95°С (в зависимости от заданного режима) и через перепускной клапан 10 подается в выдерживатель 11, где находится в течение 20 или 300 с. Из вьдерживателя молоко последовательно поступает в секции II и III регенерации, отдает теплоту встречному потоку молока, далее в секции IV и V, где охлаждается холодной, затем ледяной водой до температуры 2...8 °С и направляется в резервуар-термос. До заданной температуры пастеризации молоко нагревается в секции I горячей водой, перекачиваемой насосом 1 по замкнутому контуру: электроводонагреватель 2 - насос 1 - секция I теплообменника - электроводонагреватель.

Выдерживатель с электроводонагревателем обеспечивает нагрев воды для пастеризации молока и выдержку при температуре пастеризации в течение заданного времени.

Змеевик выдерживателя выполнен из нержавеющей стали. Верхняя его секция служит для выдержки при температуре пастеризации молока от здорового стада в течение 20 с. При необходимости обработки молока от больных животных (бруцеллез, ящур и др.) верхнюю и нижнюю секции соединяют перемычкой последовательно, и молоко проходит выдержку 300 с.

На выдерживателе установлен корпус электроводонагревателя, в котором размещены нагревательные элементы (ТЭНы). Вода в подогреватель поступает из уравнительного бачка с поплавковым регулятором уровня. В центре корпуса от верха его расположена сливная труба, а в нижней части концентрично ей приварены отводящая труба с фланцем, от которого идет подвод к водяному насосу.

I ...V - секции пластинчатого теплообменника; 1 - насос горячей воды; 2 - электрово­донагреватель; 3 - трубопровод возврата горячей воды; 4 - пластинчатый теплообменник;

5 - молокопровод; 6 - молоко-очиститель; 7 - молочный насос; 8 - молокоприемный бак; 9 - пульт управления; 10 - перепускной клапан; 11 - выдерживатель

Рисунок 3.34 – Схема пастеризационно-охладительной установки

Подогрев воды осуществляется тремя группами ТЭНов: пусковыми, основными и регулировочными. Пусковые ТЭНы включаются электронным мостом. Первичный сигнал об изменении температуры молока подается от термопреобразователя, установленного на пути горячего молока из секции пастеризации.

Для контроля за температурой охлажденного молока на выходе из секции охлаждения ледяной водой установлен манометрический термометр. Заданная температура пастеризации молока поддерживается автоматически с помощью перепускного электрогидравлического клапана 10, который служит для переключения потока молока на повторный подогрев в случае снижения температуры пастеризации.

Рисунок 3.35 – Схема движения потоков молока, горячей, холодной и ледяной воды

При расчете пастеризационных установок (рис. 3.35) следует принимать следующие параметры:

заданный температурный режим пастеризации и охлаждения молока;

температура сырого молока на входе в секцию регенерации 1-й ступени может быть в пределах от 10 до 35 °С;

Сепаратор-молокоочиститель установки обеспечивает качественную очистку молока, выходящего из секции регенерации 1-й ступени при температурах 37...45°С;

температуру горячей воды на входе в секцию пастеризации устанавливают на 2...18°С выше температуры пастеризации молока с учетом точки кипения;

молоко охлаждают до температуры 4...10°С с учетом времени года и местных условий;

при расчете установки в зависимости от режима пастеризации, охлаждения молока и климатических условий температура охлаждающих жидкостей может быть: артезианской воды - 4...10°С; водопроводной воды - 5...16°С; ледяной воды -1...4°С; рассола - 0...-5°С.

Пастеризационно-охладительная установка используется для того, чтобы пастеризовать и охлаждать кисломолочные продукты. Другими словами, эта установка необходима всем предприятиям, которые работают с этой категорией товаров. К тому же данная установка снабжена автоматической системой контроля и регулирования температуры, что делает ее применение еще более удобным.

Описание установки

На сегодняшний день существуют трубчатые и пластинчатые установки. Далее будет описано устройство второго типа таких приспособлений. Итак, пластинчатая пастеризационно-охладительная установка состоит из таких основных элементов, как:

• пластинчатый теплообменник;
• система, предназначенная для подготовки горячей воды (в состав входит насос, инжектор и бак конвекционного типа).

Основное предназначение данной системы состоит в том, что она подогревает продукты до температуры сквашивания. Имеется также насос для самих продуктов. Естественно, что раз имеется автоматическая система контроля и регулирования параметров, то также в наличии есть пульт управления данной системой. Важно отметить, что пастеризационно-охладительная установка достаточно компактна и выполнена в модульном стиле. Единственное - это выдерживатель, который является отдельным элементом конструкции. Относительно установки он может быть смонтирован в любом доступном месте. В итоге получается удобная система, имеющая все необходимое для автоматического функционирования, которая при этом занимает мало места.

Предназначение установки

Пастеризационно-охладительная установка предназначена для выполнения таких действий, как:

• Подогрев молочного продукта до температуры в 55-60 градусов по Цельсию (температура сепарирования).
• Подогрев до температуры 75-80 градусов (гомогенизация молока).
• ПОдогрев до температуры пастеризации молочного продукта - 90-95 градусов.
• Оборудование также проводит выдержку товара при его температуре пастеризации в течение 300 секунд.
• Последняя операция - это охлаждение продукта до температуры сквашивания, то есть до 20-50 градусов.

Назначение элементов

Пластинчатая пастеризационно-охладительная установка для молока также способна работать с такими жидкими продуктами, как пиво, сок, вино, напитки, щелочи и прочие. За нагрев и охлаждение этой продукции отвечает пластинчатый теплообменник. Все операции осуществляются при закрытом потоке. Стоит также отметить, что из-за высокого показателя тепловой эффективности у таких теплообменников они обладают компактными размерами. Что касается коэффициента полезного действия, то у всех установок, выполненных на базе этой модели, он составляет более 90 %. Все детали пастеризационно-охладительной установки, которые в процессе эксплуатации соприкасаются с продуктами питания, выполнены из стали, разрешенной для применения в пищевой промышленности.

Хладоноситель в таких системах - это либо вода, либо рассол. Носителем тепла также может быть вода или же пар. У прибора имеется который состоит из пластин, станины и нажимной плиты. Все эти детали стянуты между собой фиксирующими шпильками.

Технические характеристики установки

Пастеризационно-охладительная установка для молока обладает определенным рядом технических параметров, который изменяется в зависимости от модели. Далее будут описаны параметры изделия ПБК-1.

Первый и наиболее важный параметр - это, конечно же, производительность. У данного оборудования он находится в пределах от 1000 до 10 000 л/час. Следующий параметр - это температура как хладоносителя, так и теплоносителя в системе. Разница между выходящими продуктами и этими носителями составляет от 2 до 4 градусов по Цельсию при кратности 1/3. Все модели также отличаются по своим габаритам, однако не слишком сильно, и сам по себе параметр не очень важен. Материал, используемый для изготовления пластины, - это сталь марки 12Х18Н10Т. Толщина пластин составляет 0,6 мм. Максимальная температура для ПБК-1 - это 150 градусов.

Принцип работы пастеризационно-охладительной установки

В автоматической системе пластинчатого типа рабочий процесс проходит следующим образом.

На производстве имеется молокосборник, который соединен с уравнительным баком прибора. Из сборника в этот модуль продукты поступают либо при помощи насоса, либо самотеком. Здесь важно следить за тем, чтобы уровень молока не упал ниже чем 300 мл, иначе начнется подсос воздуха в молочный насос. После этого насос перекачивает продукцию в первую секцию теплообменника. Здесь молочный продукт нагревается, так как происходит теплообмен с горячим молоком, следующим из участка пастеризации, через выдерживатель. Здесь температура объекта поднимается примерно до 47-50 градусов по Цельсию, после чего молоко перекачивается через очиститель во вторую секцию. Здесь продукт нагревается повторно. Теплообмен происходит с тем же пастеризованным молоком, которое проходило теплообмен предварительного типа в секции номер 1. После завершения этой процедуры молоко попадает в секцию пастеризации, которая считается третьей. Здесь теплоносителем выступает уже обычная вода. Теплообмен длится до тех пор, пока молочный продукт не нагреется до 76 градусов по Цельсию.

Далее, как было описано выше, пастеризованное молоко возвращается через секцию 1 и 2, где отдает тепло, охлаждаясь тем самым до 20-25 градусов. После этого продукция перекачивается в охладитель, где температура понижается до 5-8 градусов. Полностью охлажденное молоко в результате подается в танки для хранения. На этом работа пастеризационно-охладительной установки для молока заканчивается.

Установка трубчатого типа

Описание выше касалось прибора пластинчатого типа, однако есть еще и второй - трубчатый. Такие приборы состоят из трубчатого аппарата, двух насосов центробежного типа, возвратного клапана, установок отвода конденсата, а также пульта управления, предназначенного для управления автоматическими приборами регулирования и контроля работы.

Описание элементов агрегата

Трубчатая пастеризационно-охладительная установка включает в свой состав Он состоит из двух цилиндров, верхнего и нижнего, которые соединяются между собой при помощи системы труб. В торцы данных цилиндров вварены трубные решетки, в каждой из которых расположено по 24 трубы с диаметром по 30 мм. Решетки выполняются из нержавеющей стали, а также имеют короткие каналы. Этими каналами соединяются все 24 трубы. В результате получается змеевик непрерывного типа с общей протяженностью примерно в 30 м. Цилиндры, в свою очередь, закрыты крышками, которые снабжены резиновыми уплотнителями. Это делается не только для того, чтобы создать полностью герметичную конструкцию, но и для того, чтобы отделить короткие каналы друг от друга.

В работе устройства присутствует пар, который при поступлении попадает в пространство между цилиндрами. После того как он отработал, он выводится из прибора в виде конденсата при помощи конденсатоотводчиков термодинамического типа.

Суть работы агрегата

Молоко, которое необходимо нагреть, движется по очереди через верхний, а потом нижний цилиндр. Перемещается оно по внутритрубному пространству. У установки также имеется клапан, который регулирует подачу пара. Располагается он сразу на входе этого вещества. На выходе из прибора имеется еще один клапан, но уже возвратного типа. Он работает в автоматическом режиме, а его основная цель - это возвращение недопастеризованного молока на повторное прохождение операции. Для выполнения данной функции механизм соединен с термодатчиком через такой прибор, как регулятор температуры, который также расположен на выходе молока. Так как в устройстве присутствует давление пара и молока, то агрегат имеет и несколько манометров.

Стоит отметить, что обработка начинается с нижнего цилиндра, где присутствует пар, который нагревает молоко до температуры 50-60 градусов. В нижнюю часть молоко попадает под воздействием первого центробежного насоса. Для перекачки в верхний используется второй насос. В верхней части осуществляется пастеризация вещества до температуры 80-90 градусов по Цельсию.

Основные преимущества установки

Данное оборудование получило широкое распространение, так как оно выделяется рядом существенных преимуществ, важных для этой промышленности. Во-первых, устройство полностью соблюдает тепловые режимы как при пастеризации, так и при охлаждении. При этом сохраняется заданная производительность. Во-вторых, исполнение модульного типа максимально сокращает размеры аппарата, что делает его компактным, а значит, и удобным для размещения и применения.