Пастеризационно-охладительная установка ОПФ-1

Введение

Большинство технологических процессов  на перерабатывающих предприятиях осуществляется в условиях подвода или отвода теплоты. В таких процессах тепловой поток направлен от тела с более высокой температурой к телу, температура которого ниже.

При переработке  сырья растительного или животного  происхождения наиболее широкое распространение получили следующие виды теплообменных процессов: нагревание и охлаждение, испарение и выпаривание, замораживание и размораживание.

В некоторых  случаях пищевые среды обрабатывают для повышения концентрации входящих в них компонентов. Для этой цели служат массообменные процессы, в основе которых лежит избирательный обмен компонентами между фазами многокомпонентных систем посредством поверхностного контакта фаз. К массообменным процессам относятся: экстракция, кристаллизация, абсорбция, адсорбция и др.

Совмещенные процессы переноса теплоты и массы в капиллярно-пористых телах получили название тепломассообменных. Характерная черта таких процессов заключается в том, что они протекают с изменением физического состояния распределяемого компонента и сопровождаются поглощением или высвобождением значительного количества теплоты. В перерабатывающих производствах широкое распространение получили такие тепломассообменные процессы, как варка, сушка, обжарка, выпечка, ректификация.

Особенность пищевой промышленности заключается в привязанности  производителей к местам производства сырья и малых сроках хранения готовой продукции. Производство, в  основном, носит местный и региональный характер. Возможность экспансии  на рынки соседних регионов имеют  только производители, наладившие выпуск продукции с длительным сроком хранения, который позволяет не только увеличить  ее сбыт, но и уменьшить издержки при транспортировке и хранении. В связи с этим, одним из приоритетных направлений развития является производство современного теплообменного оборудования с применением высоких технологий для термической обработки жидких, вязких и пастообразных продуктов.

Перспективным направлением переработки молока является внедрение новых энергосберегающих  технологий, позволяющих увеличить  сроки хранения продукции и максимально  приблизить стоимость продукта к  платежеспособному спросу населения.

Прогрессивной является тенденция переработки пищевых продуктов методом асептического консервирования с максимальным сохранением пищевой ценности.

В настоящее время значительная часть молочной и плодово-ягодной  продукции перерабатывается с использованием методов концентрирования или высушивания  удалением от 70 до 90 % биологически ценной влаги и ароматических веществ.

Данная технология была актуальной и экономически оправданной в  период острой нехватки способов стерилизации, асептической упаковки и транспортировки  к местам выпуска готовой продукции.

Тенденции мировой пищевой  индустрии предполагают развитие новых  видов теплообменных установок, способных производить обработку  вязких продуктов, со сложными компонентными  составами.

На базе этих установок  изготовлена творожная линия, линия  майонеза. В разработке новые технологии различных концентрированных продуктов.

Перспективным видится рынок  установок для тепловой обработки  комбинированного типа, сочетающих в  себе теплообменники пластинчатого  и трубчатого типа, позволяющие в  максимальной степени использовать все преимущества теплообменников  этих типов.

Развитие отечественной  пищевой промышленности требует  не только приобретения оборудования для организации новых производств, но и перевооружения старых предприятий. Вышеназванные фирмы, используя  гибкие схемы оплаты, а также реализуя оборудование через лизинговые компании, способны предоставить весь спектр услуг в полной мере, конкурируя в соотношении цена – качество с признанными мировыми лидерами.

Целью курсового проектирования является изучение устройства и принципа действия пластинчатого теплообменника, как основного оборудования пластинчатой пастеризационно-охладительной установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Обзор литературных источников

Тепловую  обработку в перерабатывающей промышленности проводят при разной температуре  на различном оборудовании.

Нагревание сырья интенсифицирует  многие технологические операции. Пастеризация сырья и полуфабрикатов служит для  подавления жизнедеятельности вегетативных форм микроорганизмов. В некоторых случаях жидкие пищевые продукты пастеризуют не нагреванием до необходимой температуры, а путём обработки их ультрафиолетовыми лучами на специальных установках.

Уничтожение не только вегетативных, но и споровых форм микроорганизмов  обеспечивает стерилизация пищевых  продуктов, позволяющая значительно  увеличить срок их хранения.

Для удаления из жидких пищевых продуктов  посторонних запахов и вкусов применяют вакуум-термическую обработку.

Тепловую обработку пищевых  продуктов можно осуществлять между  горячими и холодными средами, разделёнными перегородками, а так же путём  непосредственного воздействия  на них пара или инфракрасных лучей.

Применяемое в перерабатывающей промышленности оборудование для тепловой обработки  либо представляет собой комбинированные очистительно-охладительные, пастеризационно-охладительные или стерилизационные установки.

Оборудование классифицируют:

• По характеру соприкосновения продукта и окружающего воздуха: открытые и закрытые;
• По форме рабочих органов: плоские и круглые;
• По профилю поверхности рабочих органов: трубчатые и пластинчатые;
• По конструкции: однорядные и многорядные (пакетные);
• По числу секций: односекционные и многосекционные;
• По направлению движения охлаждающей жидкости  относительно охлаждаемого продукта: прямоточные и противоточные;
• По режиму работы: длительной, кратковременной и мгновенной пастеризации;

Кроме этого, оборудование для  пастеризации и стерилизации пищевых  продуктов в зависимости от характера  выполнения данных операций делятся на аппараты непрерывного и периодического действия. В зависимости от источника энергии, необходимой для выполнения этих процессов, аппараты подразделяются на паровые, электрические и комбинированные.

Для нагрева молока и других жидких пищевых продуктов применяют  подогреватели резервуарного, трубчатого и пластинчатого типов.

В процессе приготовления  некоторых молочных продуктов молоко нагревают в резервуарных теплообменниках аппаратах различного назначения (резервуары для созревания сливок и производства кисломолочных напитков, ванны длительной пастеризации молока и т.д.).

Для изменения температуры  вязких  и жидких пищевых продуктов  широкое распространение получили кожухотрубные подогреватели.

Теплообме́нник, теплообме́нный аппарат — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Теплообменный аппарат –  автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для  входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов  в аппарате могут быть любыми. Система  теплообменников – совокупность теплообменников, расположенных в  ряд, параллельно либо в любой  другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.

Пластинчатый  теплообменник состоит из набора пластин, среды движутся между пластинами, прост в изготовлении (штампованные пластины складываются с прокладками между ними), легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), хорошая эффективность (большая площадь контакта через пластины).

Пластинчатые теплообменники бывают следующих видов:

• разборные пластинчатые теплообменники;
• паяные пластинчатые теплообменники;
• сварные и поллусварные пластинчатые теплообменники.

Рассмотрим 5 марок пластинчатых теплообменников и их технические  характеристики:

Высокотемпературный пастеризатор молока с роторным нагревателем ПМР-0,2ВТ производительностью 1000 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.

Специальная конструкция  роторных нагревателей позволяет за счёт молекулярного трения частиц обрабатываемого  продукта нагреть последний до заданной температуры. Температура тепловой обработки продукта зависит от времени  его нахождения в роторном нагревателе, и её можно регулировать в широком  диапазоне. Одновременно с этим продукт  гомогенезируется.

Принцип работы аппарата: 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.

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

Универсальная пластинчатая пастеризационно-охладительная установка УПО-3 предназначена для тепловой обработки сырого молока, в закрытом потоке. Установка предназначена для её применения на молокоперерабатывающих предприятиях и используются для сепарирования и пастеризации обрата. При производстве питьевого молока, творога, сыра и кисломолочных напитков. Установку можно использовать для пастеризации купажа при производстве фруктовых напитков и соков. Реализация нескольких тепло-временных режимов в установке, придаёт ей универсальность. В составе УПО - пластинчатый теплообменник-пастеризатор с рекуперацией тепла, охладитель. Установка может быть укомплектована термическим выдерживателем. Предусмотрено подключение сепаратора и гомогенизатора.

Принцип работы аппарата: исходное молоко с температурой 5-10°С поступает в приемный бак, в котором с помощью датчиков уровня происходит поддерживание уровня молока на определенном уровне. Из приемного бака молоко насосом подается в пластинчатый теплообменник для предварительного нагрева до температуры 55-60°С пастеризованным молоком и может подаваться по необходимости в сепаратор-молокоочиститель для очистки от механических примесей и других загрязнений. Затем молоко возвращается в установку, проходит через секцию пастеризации, где нагревается до температуры пастеризации 76-80°С. Нагрев молока до необходимой температуры осуществляется горячей водой, которая циркулирует с помощью центробежного насоса в замкнутом контуре, проходя последовательно через бак расширительный, насос, инжектор, теплообменный аппарат. В инжектор пар поступает через паровой клапан.

 В случае недогрева  молока до требуемой температуры,  поток молока через возвратный клапан возвращается в приемный бак и далее на повторную пастеризацию (т.е. при этом осуществляется режим циркуляции). В случае соответствия температуре пастеризации молоко направляется в выдерживатель В, где находится 25 секунд. После выдерживателя молоко поступает в секции регенерации и охлаждения: в секции регенерации охлаждается поступающим молоком, в секции охлаждения - ледяной водой. Молоко с температурой 2-6°С далее направляется на розлив.

Комбинированная пастеризационно-охладительная установка типа ОПТ-3 предназначена для пастеризации и охлаждения молока, смесей мороженого, молочных и других пищевых продуктов в закрытом потоке. В составе УПО - пластинчатый теплообменник-пастеризатор, выдерживатель, секция регенерации, секция охлаждения. Параметры теплоносителя регулируются автоматически в зависимости от температуры продукта. Управление работой установки осуществляется с пульта управления.

Принцип работы аппарата: продукт поступает в уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня. Центробежным насосом из уравнительного бака продукт подается в секцию регенерации пластинчатого аппарата для теплообмена с пастеризованным продуктом. Из секции регенерации продукт поступает в секцию пастеризации и на переключающий клапан. Если температура пастеризации соответствует заданной, продукт поступает на выдерживатель, секцию регенерации, где охлаждается сырым продуктом, в секции охлаждения и выходит из установки. Если температура пастеризации ниже заданной, то по сигналу управляющей аппаратуры автоматически происходит переключение клапана и продукт направляется в уравнительный бак.

Параметры теплоносителя  регулируются автоматически в зависимости  от температуры продукта.Управление работой установки осуществляется с пульта управления.