Оборудование для тепловой обработки молока и молочных продуктов

Практическая работа 4

Цель: Изучить классификацию, устройство и принцип действия теплового оборудования

Вопросы, выносимые на рассмотрение:

1. Нагреватели, пастеризаторы и стерилизаторы

2. Аппараты для охлаждения молока

1 Оборудование для тепловой обработки молока.

Тепловая обработка (охлаждение и нагревание) молока и молочных

продуктов является обязательной при производстве питьевого молока и других молочных продуктов.

Охлаждение проводится в целях понижения температуры продукта в соответствии с требованиями технологических процессов, а нагревание – для обезвреживания продуктов в микробиологическом отношении, предохранения их от порчи в процессе хранения.

На заводах для охлаждения молока применяют пластинчатые охладительные установки с комбинированным охлаждением водой и рассолом, а также трубчатые охладители. Пластинчатый нагреватель (охладитель) представляет собой комплект теплообменных пластин. Пластины рифленые, штампованные, с приклеенными по периферии резиновыми прокладками. Они изготовляются из нержавеющей стали и стягиваются стяжными болтами между упорной и нажимной плитами. С одной стороны пластины протекает продукт, а с другой – тепло- или хладоноситель (горячая вода, холодная вода, рассол).

В молочной промышленности применяют основной вид тепловой обработки молока – пастеризацию, которую осуществляют на пастеризационных установках.

Пастеризационные установки также бывают пластинчатого и трубчатого типов, они предназначены для пастеризации и охлаждения в потоке питьевого молока.

Выпускают пастеризационно – охладительные установки производительностью 3 000, 5 000, 10 000, 15 000 и 25 000 л/ч.

Пастеризационно — охладительные установки пластинчатого типа предназначены для тепловой обработки молока при выработки пастеризованного молока и молока, используемого для производства 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 прибором контроля и регулирования процесса.

Пластинчатый теплообменный аппарат (рис. 17) 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.

Рис.17. Пластинчатый теплообменный аппарат.

1, 2, 11, 12 - штуцера; 3 - передняя стойка; 4 - верхнее угловое отверстие;

5 - малая кольцевая прокладка; 6- граничная пластина 7- штанга;

8— нажимная плита; 9- задняя стойка; 10— винт;

13- большая резиновая прокладка; 14 - нижнее угловое отверстие;

15- теплообменная пластина

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.

Выдерживатель представляет собой цилиндрическую трубу, смонтированную в пульте управления либо установленную отдельно на раме. Пастеризация питьевого молока, кисломолочных продуктов, питьевых сливок и мороженого осуществляется в различных пастеризационно — охладительных установках.

Рис. 18. Схема пастеризационно-охладительной установки для питьевого молока:

1 - уравнительный бак; 2 - поплавковый регулятор уровня;

3 - насос для молока; 4 - ротаметрический регулятор;

5 -пластинчатый теплообменный аппарат; 6 - сепаратор - молокоочиститель;

7 - выдерживатель; 8, 12 - датчики температуры;

9, 10, 13, 14, 20, 22, 23 - манометры; 11 - вентиль регулировки подачи рассола;

15 - возвратный клапан; 16— насос горячей воды; 17 - бачок-аккумулятор;

18, 19 - клапаны, регулирующие подачу пара; 21- пароконтактный нагреватель воды.

Для стерилизации молока в молочной промышленности применяют стерилизационные установки, а также стерилизаторы.

Стерилизационные установки поточные бывают с нагревателями поверхностного типа (пластинчатые и трубчатые) и пароконтактными (инжекционные и инфузионные).

Стерилизаторы предназначены для стерилизации и охлаждения питьевого молока, фасованного в стеклянные бутылки, и для стерилизации и охлаждения сгущенного молока, фасованного в жестяные банки.

Все установки снабжаются системами автоматического контроля и регулирования температуры пастеризации и стерилизации.

Конструктивные особенности стерилизационных установок определяются условиями их работы. Стерилизация молока происходит при высоких температурах нагревания – выше 100 º С.

Для того чтобы молоко не вскипало при этих температурах, оно прокачивается через аппарат при повышенном давлении. Это значит, что прочность аппарата и его соединительных узлов должна быть выше, чем, например, в пастеризационных установках.

Фирма GЕА – Ahlborn (Германия) выпускает пластинчатые теплообменные установки производительностью до 33 тыс. л/ч для УВТ-обработки молока при температуре 140º С с регенерацией не менее 92% тепла. В основу конструкции теплообменника для УВТ-нагрева положен известный способ снижения пригарообразования путем предварительного выдерживания горячего молока с целью стабилизации его белков. Для этого подогретое до 100º С в секции регенерации молоко перед подачей его в последующие секции теплообменника подвергают промежуточному выдерживанию в потоке при указанной температуре в течение 50 с.

В установках пластинчатого типа (рис. 19) сырое очищенное молоко из уравнительного бака подается центробежным насосом в рекуперативную секцию III, где нагревается горячим молоком до 66 С.

Рис. 19. Схема стерилизационно-охладительной установки пластинчатого типа:

1 - промежуточный бак; 2 - насос для молока; 3 - теплообменник-рекуператор;

4— насос высокого давления для молока; 5 - стерилизатор; 6 - выдерживатель;

7 - гомогенизатор; 8 - емкость для асептического хранения молока;

9 - пульт управления; 10 - бачок-аккумулятор; 11 - насос горячей воды;

12 - пароконтактный нагреватель воды.

Затем насосом высокого давления молоко направляется в секцию I, где нагревается горячей водой до 137⁰ С и выдерживается в течение 4 с. Из выдерживателя молоко направляется в рекуперативную секцию теплообменника II, где охлаждается горячей водой до 70^О С. Охлажденное молоко поступает в гомогенизатор и направляется в рекуперативную секцию ‚II, где охлаждается холодным сырым молоком до 20 ⁰С Горячая вода для нагревания молока в стерилизаторе сначала поступает из бачка аккумулятора в пароконтактный нагреватель, а затем в стерилизатор для нагревания молока при температуре 140° С. Из стерилизатора вода направляется в рекуперативные секции теплообменника IV и V и охлажденная до 63° С возвращается в аккумулятор.

Все аппараты установки связаны автоматизированной системой контроля

и управления технологическим процессом.

Фирма A/S Sander Hansen & Co (Дания) изготовляет полностью автоматизированные, работающие на гидростатическом принципе установки для стерилизации молока и жидких молочных продуктов в бутылках при температуре около 118º С производительностью до 25 тыс. бутылок в час. Благодаря качающемуся движению продукта, которое продолжается в течение всего процесса термической обработки, удается воспрепятствовать образованию так называемой “стерильной корки” и получить продукт высокого качества, а также интенсифицировать теплопередачу.

Фирма Elecster OY (Финляндия) изготовляет универсальные автоматизированные линии “Элекстер” для пастеризации и стерилизации молока и расфасовки его в полимерные мешочки емкостью 0, 2; 0, 5 и 1, 0 л.

Для нагрева молока до температуры стерилизации (140º С) используют электроэнергию. Удельный её расход составляет 37 кВт на 1 тыс. л молока. По данным фирмы, применение в теплообменном аппарате электроэнергии вместо пара приводит к снижению издержек почти на 50%, поскольку отпадает необходимость в наличии котельной.

2. Свежевыдоенное молоко охлаждают до низкой температуры, чтобы сохранить его качество. Развитие большинства микроорганизмов в молоке резко замедляется при охлаждении ниже 10 ° С и почти полностью приостанавливается при температуре около 2- 4^О С. По этой причине молоко после дойки охлаждается до 7-8 ^О С. При этом процесс охлаждения совмещается с хранением молока в охлажденной емкости. Простейшим способом охлаждения молока является способ охлаждения фляг с молоком в бассейне, наполненном водой со льдом. Более совершенным способом охлаждения является способ с использованием специальных охладительных емкостей, в которых молоко охлаждается и хранится охлажденным до транспортировки на завод.

Для этой цели на фермах применяют специальные установки для охлаждения и хранения молока (рис. 20).

Рис.20. Установка для охлаждения и хранения молока:

1 - компрессор холодильной установки; 2 - подогреватель воды;

3 - ванны; 4 - фильтр; 5 — осушитель.

Установка предназначена для приемки, фильтрации, охлаждения и хранения молока. Две ванны, входящие в состав установки, снабжены мешалками и сетчатыми фильтрами. На наружной стороне ванны смонтирован змеевик для подачи холодильного агента. Змеевик и наружная стенка ванны имеют изоляцию, покрытую снаружи обшивкой. Компрессорная установка подает холодильный агент параллельно в обе ванны. Система автоматического контроля и регулирования процесса поддерживать определенную температуру молока в ваннах течение всего периода его хранения.

На заводах для охлаждения молока предназначены пластинчатые охладительные установки с комбинированным охлаждением водой и рассолом, а также трубчатые охладители; вязких и вязкопластичных продуктов - цилиндрические охладители открытого и закрытого типов с рассольным охлаждением. В линиях производства творога раздельным способом его охлаждают в трубчатых или пластинчатых охладителях.

Рис.21. Пластинчатая охладительная установка:

1 - пластинчатый теплообменник; 2- пульт управления;

З - регулирующий клапан; 4, - манометр; 5- термометр;

6 - рассольный трубопровод; 7- термометр сопротивления

Комплектуется насосом для молока, пластинчатым теплообменником, пультом управления с приборами автоматического контроля, регулирования и регистрации параметров процесса и трубопроводами.

В пластинчатом теплообменнике имеются две секции, в которых молоко последовательно охлаждается сначала водой, а затем рассолом. В некоторых случаях вместо рассола во вторую секцию охлаждения может подаваться ледяная вода. Температура молока, выходящего из теплообменника, не превышает 4-6 ^О С. Процесс охлаждения происходит непрерывно в закрытых каналах теплообменника, что обеспечивает высокое качество охлажденного молока и исключает попадание в продукт посторонних примесей.

Литература

1 Притыко В.П., Лунгрен В.Г. Машины и аппараты молочной промышленности – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Пищевая промышленность, 1979.– с 63-102

2 Сурков В.Д. и др. Технологическое оборудование перерабатывающей промышленности. Учебн: - 3 изд. перераб. и доп. М.: Легкая и пищевая промышленность. 1983. – 432 с.

3 Липатов Н.Н. Руководство к лабораторным и практическим занятиям по курсу оборудования предприятий молочной промышленности. – 2 изд. доп. и пер. – М.: Пищевая промышленность, 1978. – 287 с.

Вопросы для самоконтроля:

1.Классификация аппаратов для тепловой обработки молока.

2.Какие Вы знаете нагреватели (пастеризаторы)?

3. Что называется пакетом в пластинчатых теплообменниках, секцией?

4. Какое оборудование входит в трубчатую пастеризационную установку?

5. Какие установки применяют для высокотемпературной пастеризации молока?

6 Что такое теплообменник-регенератор?