Пастеризационно-охладительная установка ОПФ-1

Пастеризационно-охладительная  установка ОПФ-1 применяется для тепловой обработки молока, сливок и смеси мороженого.

В состав пастеризационно-охладительной  установки, входят уравнительный бак, центробежный насос для молока, пластинчатый аппарат, сепаратор-молокоочиститель, выдерживатель, возвратный клапан, инжекторы, центробежный насос для горячей воды, пароконтактный нагреватель и шкаф управления.

Пластинчатый  аппарат снабжен теплообменными пластинами из нержавеющей стали, которые разбиты на пять секций: первая и вторая ступени регенерации, пастеризации, охлаждения артезианской водой и охлаждения ледяной водой.

Пастеризационно-охладительная  установка для молока А1-ОКЛ-3 предназначена для быстрого нагрева продукта в тонком слое и закрытом потоке и последующего охлаждения его после кратковременной выдержки. Технологический процесс тепловой обработки молока автоматизирован, что обеспечивает высокие санитарно-гигиенические условия производства, исключает выход недопастеризованного молока и предотвращает его перегрев.

В состав установки входит: пластинчатый аппарат, трубчатый теплообменник, выдерживатель емкостной, выдерживатель трубчатый, бак приемный, бойлерный узел.

Принцип работы аппарата: молоко из резервуара поступает в приемный бак, в котором благодаря клапанно-поплавкому устройству производится его заполнение до определенного уровня. Из приемного бака молоко насосом подается в секцию регенерации пластинчатого аппарата для предварительного нагрева и далее проходит через секцию пастеризации, где нагревается до температуры 76 - 80 °С и направляется в выдерживатель, откуда поступает в секции регенерации и охлаждения и далее направляется в молокохранилище. Нагрев молока в секции пастеризации до температуры 76 - 80 °С осуществляется горячей водой, которая циркулирует с помощью центробежного насоса в замкнутом контуре бойлерно-инжекторного блока, проходя последовательно через инжектор пара, аппарат, бак конвекционный. Охлаждение молока до температуры 2 - 6 °С осуществляется в секции регенерации холодным молоком и в секции охлаждения - хладоносителем.

 

Таблица №1. Сравнительная  характеристика данных пастеризационных установок. 

Показатель	ПМР-0,2 Вт	УПО-3	ОПТ-3	ОПФ-1	А1-ОКЛ-3
Производ-ть, л/ч	1000	3000	3000	1000	3000
Температура молока, поступающего на обработку,	10…30	4…6	2…6	4…6	5…10
Температура пастеризации молока,	74…96	78…95	72…76	70…80	76…80
Продолжит-ть выдержки молока при температуре пастеризации, с	15…20	25	-	-	-
Температура охлаждённого молока,	6…10	6	6…8	2…6	2…6
Теплоноситель	Водяной пар	Водяной пар	Водяной пар	Горячая вода	Водяной пар
Хладоноситель	Ледяная вода	Ледяная вода	Ледяная вода	Ледяная вода	Ледяная вода
Габаритные размеры, мм	1100*1000*1500	2500*1600*1750	-	-	3700*3530*2500
Масса, кг	300	1100	-	-	2000

 

2. Обоснование выбранных решений

Пластинчатые  пастеризационно-охладительные установки  по сравнению с тепловыми аппаратами других типов имеют ряд преимуществ:

• малый рабочий объем аппарата, что позволяет с помощью приборов автоматики более точно отслеживать ход технологического процесса (у пластинчатого теплообменника рабочий объем для продукта и теплоносителя в 3 раза меньше, чем у трубчатого такой же производительности);
• способность работать достаточно эффективно при минимальном тепловом напоре;
• минимальные теплопритоки и потери теплоты и холода (тепловая изоляция обычно не требуется);
• существенная экономия (80...90 %) теплоты в секциях регенерации (удельный расход пара в пластинчатых аппаратах в 2...3 раза ниже, чем в трубчатых, и в 4...5 раз меньше, чем в резервуарных теплообменниках);
• малая установочная площадь (пластинчатый теплообменник занимает примерно в 4 раза меньшую поверхность пола, чем трубчатый аналогичной производительности);
• возможность менять число пластин в каждой секции, что позволяет адаптировать теплообменный аппарат к конкретному технологическому процессу;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Описание конструкции и принципа работы аппарата

Пастеризационно-охладительная  установка ОПФ-1 применяется для тепловой обработки молока, сливок и смеси мороженого.

В состав пастеризационно-охладительной установки, входят уравнительный бак, центробежный насос для молока, пластинчатый аппарат, сепаратор-молокоочиститель, выдерживатель, возвратный клапан, инжекторы, центробежный насос для горячей воды, пароконтактный нагреватель и шкаф управления.

Центробежный  насос предназначен для забора молока из уравнительного бака и подачи его  в пластинчатый аппарат. Для исключения подсоса воздуха в насос в  уравнительном баке с помощью  поплавкового механизма поддерживается определенный уровень молока (не менее 300 мм). Невыполнение этого условия приводит к пенообразованию, которое снижает эффективность пастеризации.

Пластинчатый  аппарат имеет главную переднюю стойку и вспомогательную заднюю стойку, в которые закреплены концы  верхней и нижней горизонтальных штанг. Верхняя предназначена для подвески теплообменных пластин. По периферии каждой пластины в специальной канавке уложена большая резиновая прокладка, которая является герметическим уплотнением канала. Пластины имеют угловые отверстия, вокруг которых уложены малые кольцевые резиновые прокладки. Уплотнительные прокладки после сборки и сжатия пластин образуют в аппарате две изолированные системы каналов, по которым перемешаются молоко и охлаждающая жидкость.

Пластинчатый  аппарат снабжен теплообменными пластинами из нержавеющей стали, которые разбиты на пять секций: первая и вторая ступени регенерации, пастеризации, охлаждения артезианской водой и охлаждения ледяной водой. Некоторые пластинчатые аппараты имеют одну секцию регенерации. Секции отделены друг от друга специальными промежуточными плитами, имеющими по углам штуцера для подвода и отвода жидкостей. На пластине выбиты порядковые номера, те же номера указаны на схеме компоновок - пластин.

Пластины  прижаты к стойке с помощью  плиты и нажимных устройств. Степень сжатия тепловых секций определяется по таблице со шкалой, установленной на верхней и нижнец распорках. Нулевое деление устанавливается по оси болта вертикальной распорки и соответствует минимальному сжатию аппарата, обеспечивающему герметичность.

Горячая вода для пастеризации готовится  в бойлере. Она нагревается паром, поступающим в систему циркуляции горячей воды, через инжектор паропровода обеспечивает автоматическую регулировку поступления пара в зависимости от температуры молока. При понижении температуры молока, выходящего из пастеризационной секции, перепускной клапан автоматически направляет молоко в уравнительный бак для повторной пастеризации.

Перепускной электрогидравлический клапан имеет корпус из нержавеющей стали и состоит из собственно клапана и электрогидравлического реле. Электромагнит реле соединен с мостом, контролирующим температуру пастеризационого молока. Если молоко выходит из пастеризатора, имея температуру ниже заданной величины, то цепь катушки реле замкнута и шток находится в верхнем положении. При этом клапан входа воды в гидрореле закрыт, мембрана реле с ее клапанным устройством находится в верхнем положении и клапан перекрывает верхнее окно, оставляя молоку путь обратно в уравнительный бак.

Установка имеет пульт управления, оснащенный приборными панелями с расположенными на них оборудованием и приборами. На щит пульта вынесены приборы и ключ управления. Электронный мост предназначен для записи температуры пастеризации молока, световой и звуковой сигнализацией установки.

Процесс теплообмена является сложным физическим процессом, зависящим от многих факторов. Интенсивность этого процесса характеризуется коэффициентом теплоотдачи.

На  интенсивность и эффективность  процесса теплообмена влияют также  форма поверхности теплообмена, эквивалентный диаметр каналов, шероховатость поверхности, компоновка каналов, средний температурный напор, наличие турбулизующих элементов в каналах, оребрение и другие конструктивные методы.

Принцип работы: молоко из резервуара направляется самотёком или под напором в уравнительный бак, из которого центробежным насосом подаётся в первую секцию регенерации пластинчатого аппарата, где нагревается до 37-40 , после чего направляется в сепаратор-молокоочиститель, где освобождается от посторонних примесей. Из сепаратора-молокоочистителя очищенное молоко перекачивается в пластинчатый теплообменник во вторую секцию регенерации и нагревается там до 50-60 . Далее молоко направляется в секцию пастеризации и нагревается там до температур пастеризации (90). Теплоносителем в данной секции служит пар. Из секции пастеризации молоко через электрогидравлический перепускной клапан направляется в выдерживатель, где выдерживается при температуре пастеризации в течение 300 секунд для уничтожения патогенной микрофлоры. Из выдерживателя молоко поступает в первую секцию регенерации пластинчатого теплообменника для отдачи теплоты встречному потоку молока, поступающего в аппарат. Пройдя последовательно вторую секцию регенерации и пастеризации молоко попадает в секции охлаждения холодной и ледяной воды, где охлаждается до 8. Далее идёт на упаковку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Функциональное назначение оборудования в технологической схеме производства

Производство  пастеризованного молока включает следующие  стадии:

• очистку, охлаждение и реезервирование;
• нормализацию по содержанию жира;
• гомогенизацию;
• пастеризацию молока;
• охлаждение;
• розлив.

Вначале оценивается качество молока и производится его приемка, в процессе которой  молоко перекачивается центробежными насосами 1 из автомолцистерн. Для определения количества молока на заводах используют устройства для измерения массы — весы и объема — расходомеры-счетчики 2. Масса принимаемого молока может устанавливаться также за счет использования емкостей 3 с тензометрическим устройством или путем использования тарированных емкостей.

Принятое  молоко проходит первичную обработку, в процессе которой оно сначала очищается от механических примесей на фильтрах или сепараторах-молокоочистителях, а затем оно охлаждается до 4...6 на пластинчатых охладителях 4 и насосами 1 по трубам через уравнительный бачок 5 направляется в емкости хранения 3. Молоко с температурой не выше 10 допускается принимать без охлаждения. Охлажденное молоко хранится в емкостях 3 и нормализуется.

С помощью нормализации доводят  до требований стандарта содержание в молоке жира или сухих веществ. В зависимости от жирности исходного сырья и вида вырабатываемого молока для нормализации по содержанию жира используют обезжиренное молоко или сливки, по содержанию сухих веществ — сухое обезжиренное молоко. На практике, как правило, приходится уменьшать жирность исходного молока.

Нормализацию  молока проводят двумя способами: в потоке или путем смешивания. Для нормализации в потоке используют сепараторы-нормализаторы, в которых непрерывная нормализация молока совмещается с очисткой его от механических примесей.

Перед поступлением в сепаратор-нормализатор молоко предварительно нагревается до 40...45 в секции рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки 6.

Для предотвращения отстоя жира и образования в упаковках  сливочной пробки при производстве молока топленого, восстановленного и  с повышенной массовой долей жира (3,5.. .6,0 %) нормализованное молоко подогревают до 40...45 и очищают на центробежных сепараторах-молокоочистителях 7 и обязательно гомогенизируют в гомогенизаторах 8 при температуре 45...63 и давлении 12,5...15 МПа. Затем молоко пастеризуют при 76 °С (±2 ) с выдержкой 15...20 с и охлаждают до 4...6 с использованием пластинчатых пастеризационно-охладительных установок 6. Эффективность пастеризации в таких установках достигает 99,98 %.

Затем молоко при температуре 4...6 поступает в промежуточную емкость 3, из которой направляется на фасование. Перед фасованием выработанный продукт проверяют на соответствие требованиям стандарта.

Пастеризованное молоко выпускают в стеклянных бутылках и бумажных пакетах, мешках из полимерной пленки, а также во флягах, цистернах с термоизоляцией, контейнерах различной вместимости. Фасование молока в мелкую упаковку проводится на автоматических линиях большой производительности, состоящих из нескольких машин, соединенных между собой конвейерами.

Линии по фасованию молока в стеклянные бутылки имеют производительность от 2000 до 36 000 бутылок в час. Заполнение молоком по уровню осуществляется с помощью фасовочной машины карусельного типа, укупоривание бутылок алюминиевыми колпачками производится на укупорочной машине. Затем бутылки автоматически укладываются в ящики.

Все шире используется для фасования  пастеризованного молока тара разового потребления — полиэтиленовые мешки, бумажные пакеты. Такая тара значительно  легче, компактнее, исключает сложный  процесс мойки, гигиеничнее, удобнее для потребителя и транспортирования, требует меньших производственных площадей, трудовых и энергетических затрат.

Бумажные  пакеты имеют форму тетраэдра (тетра-пак), снаружи покрыты парафином, внутри—полиэтиленом: формы бруска (брик-пак) с двусторонним покрытием полиэтиленом и применением аппликаторной ленты, что обеспечивает большую прочность швов по сравнению с пакетами тетра-пак.

В пакеты тетра-пак молоко фасуют на машинах, которые из движущейся и  стерилизуемой (бактерицидной лампой) бумажной ленты сваривают рукав, заполняемый молоком. Через определенные промежутки времени зажимы с нагревателями пережимают рукав, образуя гирлянду пакетов с молоком, которые разрезают и ставят в корзину.

Для фасования молока во фляги применяют  машины, работающие по принципу объемного  дозирования. Цистерны наполняют молоком  до специальных меток или с  помощью молокосчетчиков.

Тару, в которой выпускают пастеризованное  молоко, обязательно пломбируют и  маркируют. На алюминиевых капсулах тиснением, на пакетах, этикетках и  бирках для фляг и цистерн несмывающейся  краской наносят маркировку: наименование предприятия-изготовителя, полное наименование продукта, объем в литрах (на пакетах), число или день конечного срока реализации, номер ГОСТа.

Хранят пастеризованное молоко при температуре 0...8 в течение 36 ч с момента окончания технологического процесса. Фасованное молоко должно иметь температуру не выше 7 и может быть сразу, без дополнительного охлаждения, передано в реализацию или направлено на временное хранение сроком не более 18 ч в холодильные камеры с температурой не выше 8 и влажностью 85...90 %.