Аппаратурное оформление технологических процессов производства молочных консервов. Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ГОУВПО

«ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Л. В. ГОЛУБЕВА, О. И. ДОЛМАТОВА, Д. В. КЛЮЧНИКОВА

АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНЫХ КОНСЕРВОВ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ВОРОНЕЖ

2010

ОТ АВТОРОВ

Учебное пособие написано для студентов 5–6-го курса дневной и заочной формы, обучающихся по направлению 260300 – «Технология сырья и продуктов животного происхождения» (специальность 260303 – «Технология молока и молочных продуктов»).

Цель - углубленное изучение современных технологических линий и технологического оборудования используемого в процессах производства молочных консервов и заменителей цельного молока, условий их рациональной эксплуатации при выработке продукции высокого качества, а также тенденций дальнейшего совершенствования технологии переработки молочного сырья.

В результате изучения курса студенты должны знать:

-устройство и принцип действия современных технологических линий, машин, аппаратов, систем и механизмов, используемых при выработке молочных консервов;

-механизмы и процессы, происходящие в изучаемом аппа-

рате;

-варианты замены аппаратурных компонентов технологических линий.

Уметь:

-производить технологические расчеты процессов переработки молочного сырья;

-осуществлять подбор вариантов аппаратурного решения для всех основных технологических процессов;

-изменять технологический процесс, исходя из возможностей имеющихся технологических линий, машин и аппаратов;

-анализировать основные технико–экономические показатели технологического оборудования;

-выявлять оптимальные режимы работы технологического оборудования;

-подбирать и заменять аппаратурные компоненты технологических процессов молочной промышленности.

3

ВАКУУМ-ВЫПАРНЫЕ УСТАНОВКИ

Данные аппараты предназначены для сгущения жидкостей, кипение которых при атмосферном давлении ведет к изменению физико-механических свойств и потере питательной ценности продукта; использовать в рабочем цикле отработавший и вторичный пар; эффективно использовать пар ввиду значительного перепада температур между теплоносителем (паром) и выпариваемой жидкостью.

В зависимости от классификационных признаков вакуумвыпарные установки делятся на следующие:

•по количеству корпусов - на одно- и многокорпусные;

•принципу работы - периодического и непрерывного дейст-

вия;

•конструкции - на циркуляционные и пленочные;

•типу греющей поверхности - на трубчатые и пластинча-

тые;

•типу конденсатора - с поверхностным и барометрическим конденсаторами;

•способу подогрева продукта - с использованием водяного пара, паров аммиака и фреона;

•использованию вторичного пара - аппараты, в которых не используют вторичный пар, и аппараты с его использованием.

Многокорпусные вакуум-выпарные установки

В однокорпусных ВВУ вторичный пар имеет достаточно высокую температуру и экономически целесообразно его использовать. Это достигается в многокорпусных ВВУ, что позволяет значительно снизить расход энергии

Из табл. 1 следует, что при переходе от однокорпусной к двухкорпусной установке удельный расход пара уменьшается на половину. Однако при дальнейшем увеличении числа ступеней выпаривания экономия пара больше не уменьшается. С увеличением числа корпусов ВВУ усложняются - увеличиваются металлоемкость и производственные площади.

4

Из табл. 2 видно, что наиболее экономичны 2 и 3- корпусные ВВУ. При увеличении числа корпусов температура выпаривания продукта снижается от корпуса к корпусу и чем больше корпусов, тем она ниже. Это требует увеличения глубины вакуума в системе, что связанно с дополнительными расходами и усложнением аппаратурного оформления.

Схема двухкорпусного вакуум-выпарного аппарата

В вакуум-выпарную установку (рис. 1) входят три трубчатых подогревателя 3, 4, 5, в которые молоко поступает по трубам.

Вмежтрубном пространстве находится пар для нагрева продукта.

Вподогреватель I ступени 3 поступает вторичный пар (50 ºС), образованный во втором корпусе из сепаратора 2. В подогреватель II ступени 4 поступает вторичный пар, образованный в первом корпусе, из которого он сначала проходит через калоризатор второго корпуса, а затем попадает в межтрубное пространство этого подогревателя. Температура пара 68 ºС. В подогреватель 5 направляется паровоздушная смесь (100 ºС) из двухступенчатого эжектора 10.

Подогреватель 5, кроме того, может играть роль пастеризатора, т. е. исходное сырое молоко не нужно предварительно пастеризовать.

Врассматриваемой установке вторичный пар, образованный в первом корпусе, используют для трех целей. Часть его служит греющим для второго корпуса установки, часть подогревает молоко в подогревателе 4, остальной пар поступает в инжектор, где происходит его термокомпрессия. После термокомпрессии вторичный пар используют в качестве греющего в калоризаторе первого корпуса.

5

является рабочим. В период пуска установки (создание предварительного вакуума) паровоздушная смесь из него выбрасывается в атмосферу. В рабочий период (сгущение молока) эта смесь поступает в подогреватель 5.

Система отвода конденсата из калоризаторов, подогревателей и конденсатора работает следующим образом. Из калоризатора первого корпуса конденсат через подпорную шайбу переходит

вкалоризатор второго корпуса. Затем через подпорную шайбу поступает в конденсатор 6. Из него весь конденсат, собранный из калоризаторов, подогревателя II ступени и образованный в конденсаторе, отводится вакуум-насосом 9. Конденсат, образованный

вподогревателе 3, отсасывается тем же насосом 9.

Молоко в вакуум-выпарной установке проходит следующий путь. Поступает оно в подогреватель 3, затем переходит в подогреватель 4 и далее в подогреватель 5. Из подогревателя 5 молоко попадает в калоризатор первого корпуса. Частично подсгущенное молоко из сепаратора первого корпуса через дроссельный клапан 15 переходит в калоризатор второго корпуса. Сгущенное до требуемой концентрации молоко из сепаратора второго корпуса че-

рез дроссельный клапан непрерывно отсасывается насосом 8.

Пленочные ВВУ

Промышленность выпускает вакуум-выпарные установки А2-ОВВ-2 и А2-ОВВ-4 производительностью по испаренной влаге соответственно 2095 и 4025 кг/ч. Они предназначены для сгущения цельного и обезжиренного молока, а также молочной сыворотки. Производительность по исходному продукту первой установки для цельного молока, обезжиренного молока и молочной сыворотки соответственно 2650, 2480 и 2280 кг/ч. В отличие от первой установки, являющейся двухкорпусной с тремя подогревателями, установка А2-ОВВ-4 имеет три калоризатора и четыре подогревателя. Производительность ее по разным видам сырья соответственно 5300, 5150 и 4900 кг/ч. Удельный расход пара на 1 кг испаренной жидкости в этих установках 0,25 - 0,3 кг.

7

П р и м е ч а н и е .

Первая буква трехбуквенного обозначения - отрасль пищевой промышленности (О - молочная; К - консервная или пищеконсервная; Ф - мясная; Ш - кондитерская; Л - макаронная).

Вторая буква означает вид технологического оборудования, либо наименование технологического процесса, который оно выполняет.

Третья буква предназначена для порядкового номера идентификации. Цифры, стоящие после трехбуквенного обозначения, отражают наиболее

важные технологические параметры технологического оборудования - производительность. Для емкостных аппаратов - это вместительность.

Буквенно-цифровое обозначение (его может и не быть) указывает код организации - разработчика или предприятия - изготовителя.

Пленочная трехкорпусная вакуум-выпарная установка непрерывного действия

Трехкорпусная пленочная вакуум-выпарная установка непрерывного действия показана на рис. 2. Сырье насосом через счетчик подается в двухсекционный подогреватель. В первой секции оно подогревается вторичным паром, поступающим из пароотделителя, а во второй - паром, поступающим из другого пароотделителя. Температура вторичного пара соответственно 45 и 62 °С. Из подогревателя сырье температурой около 54°С проходит через сепаратор-очиститель и направляется в двухсекционный подогреватель. В первой секции продукт нагревается вторичным паром температурой 75 °С, поступающим из пароотделителя, а во второй секции его окончательный нагрев осуществляется до температуры 80 °С с помощью пара, поступающего из паровой рубашки калоризатора и острого пара.

Сырье температурой 80 °С поступает сверху через форсунку в калоризатор первого корпуса установки. Равномерно распределяясь по трубкам калоризатора и частично испаряясь при температуре 75 °С, сырье стекает в пароотделитель. В паровую рубашку калоризатора первого корпуса термокомпрессорами подается греющий пар температурой 95 °С. Из пароотделителя насосом сырье подается в калоризатор второго корпуса, где кипит при 62 °С. В паровой рубашке этого калоризатора теплоносителем является вторичный пар температурой 75 °С, поступающий из пароотделителя.

8

подогреватель, где в качестве теплоносителя используется пар температурой 70 – 75 °C, поступающий из пароотделителя. Из подогревателя продукт направляется в калоризатор третьего корпуса и распределяется по трубам так же, как и в других калоризаторах. В калоризаторе третьего корпуса сырье кипит при температуре 45 °С. Сгущенный продукт стекает в пароотделитель, откуда непрерывно откачивается насосом. На нагнетательной стороне насоса установлены пробоотборник, обратный клапан и вентиль, позволяющий подать продукт в подогреватель и калоризатор на досгущение. Сгущенный продукт направляется на сушку или охлаждение.

По мере образования конденсата в калоризаторах и подогревателях отвод осуществляется через подпорные шайбы. Подпорная шайба представляет собой диск толщиной 5...6 мм, закрепленный между двумя фланцами болтами. В центре она имеет отверстие, через которое может пройти определенное количество конденсата.

Часть вторичного пара из пароотделителя третьего корпуса поступает на конденсатор смешения цилиндрической формы с несколькими патрубками. Сверху в конденсатор подается вода, снизу - вторичный пар. Смесь воды и конденсата откачивается насосом.

Первоначально вакуум в системе создается пусковым эжектором. Паровоздушная смесь из него выбрасывается в атмосферу.

В установившемся режиме работы аппарата необходимое разрежение обеспечивается конденсатором, системой эжекторов, а также промежуточным конденсатором.

Для нормальной работы установки на конденсатор необходимо подавать воду температурой не выше 25 – 28 °С и поддерживать давление рабочего пара около 0,8 МПа.

Линия производства пастообразного (блочного) сгущенного молока

На рис. 3 представлена схема производства блочного сгущенного молока.

10