Аппаратурное оформление технологических процессов производства молочных консервов. Учебное пособие

тельные танки с мешалками и другое вспомогательное оборудование.

Молоко без сахара пастеризуется в трубчатом подогревателе и непрерывно поступает в двухступенчатую вакуум-выпарную установку пленочного типа, проходя последовательно через корпуса 1 и 2. Здесь молоко сгущается до концентрации 42 – 45 % сухих веществ, или в 3,5 раза по объему. Сгущенное молоко насосом 4 подается в промежуточный танк 11, откуда поступает в смесительные танки с мешалками 15.

Сюда насосами 13 через фильтр-прессы 14 подается сахарный сироп, приготовленный в котлах 12. Смесь сгущенного молока с сахарным сиропом самотеком поступает в гомогенизаторы 16, которыми направляется в верхнюю часть тонкослойного выпаривателя 17 с мешалкой. В этом аппарате смесь проходит сверху вниз в тонком слое, окончательно сгущаясь за один проход до концентрации 90 – 92 % сухих веществ. Готовый продукт откачивается из тонкослойного вакуум-аппарата насосом 18.

Концентратор

Представляет собой тонкослойный ВВА пленочного типа. Тонкослойный выпариватель с мешалкой конструктивно не-

сколько отличается от обычных аппаратов. Мешалка этих выпаривателей вращается медленнее. Лопасти ее смещены относительно друг друга, непосредственно соприкасаются с поверхностью нагрева и действуют как очистители-скребки. Пластинки очистителя установлены в несколько ярусов и механически распределяют жидкость тонким слоем по внутренней поверхности вакуум-аппарата.

Давление пластинок очистителя на стенки корпуса устанавливается постоянным, но может при необходимости регулироваться в зависимости от свойств сгущаемого продукта. Пластинки изготовляют из металла или из синтетического материала (тефлона). Такая конструкция мешалки предупреждает пригорание выпариваемого продукта к поверхности нагрева, следовательно, обеспечивает высокую степень его концентрации.

12

ВВУ, работающие с использованием

вкачестве теплоносителя аммиака или фреона

Процесс сгущения молочных продуктов, проводимый на вакуум-выпарных установках, сопровождается большим потреблением воды, поэтому при размещении молочноконсервных заводов в местах, где ощущается ее недостаток, применяют вакуумвыпарные установки с аммиачным и фреоновым обогревом.

Схема вакуум-выпарной установки с аммиачным обогревом приведена на рис. 4.

Рис. 4 Схема вакуум-выпарной установки с аммиачным обогревом: 1 - насос для подачи молока; 2 - калоризатор; 3 - пароотделительсепаратор; 4 - насос для циркуляции продукта; 5 - ресивер для газообразного аммиака; 6 -ресивер для жидкого аммиака; 7 - аммиачный компрессор; 8 -пароаммиачный отделитель; 9 - конденсатор; 10 - двигатель компрессора; 11 - насос для отвода сгущенного молока; 12 - двухступенчатая эжекторная установка; 13 - насос для отвода конденсата вторичных паров.

13

Продукт, подлежащий сгущению, предварительно нагревается в пластинчатом пастеризаторе до 72° С. Насосом 1 он нагнетается в калоризатор 2, где по трубам, нагреваясь и закипая, опускается вниз и переходит в пароотделитель-сепаратор 3. Насосом 4 осуществляется циркуляция молока между сепаратором и калоризатором. Тепло, необходимое для парообразования, молоко воспринимает от горячего газообразного аммиака, который поступает в калоризатор из аммиачного компрессора 7. Предварительно газообразный аммиак температурой свыше 100 °С проходит через специальный ресивер 5. В калоризаторе температура конденсации аммиака 42 °С, а температура кипения молока 29,5 °С.

Сконденсировавшийся аммиак из межтрубного пространства калоризатора стекает в ресивер 6, откуда жидкий аммиак поступает сначала в отделитель 8, затем в конденсатор 9. В трубах конденсатора образуется вакуум, аммиак закипает (21 °С) и, поглощая тепло вторичных паров, поступающих в межтрубное пространство конденсатора из сепаратора 3, становится газообразным. Пары аммиака засасываются в компрессор 7, где они сжимаются, и вновь нагнетаются в калоризатор. Компрессор приводится в движение двигателем 10, для его охлаждения используется вода. Охлаждающая вода в рубашке нагревается до 74 °С, затем ее используют в пластинчатом пастеризаторе для предварительного нагрева молока.

Воздух и несконденсированные газы из конденсатора отводятся двухступенчатой эжекторной установкой 12. По мере сгущения молоко, когда первые порции его достигают нужной концентрации, насосом 11 отводится из установки. Часть готового продукта рециркулируется насосом 4.

Производительность установки по испаренной влаге около 2500 кг в час. Потребляемое количество воды при этом сокращается по сравнению с обычным способом сгущения в 2 - 3 раза. При использовании таких вакуум-выпарных установок не нужны мощные котельные устройства, градирни.

Достоинствами подобных установок являются низкие температуры кипения, при которых возможно сохранение не только белкового, но и витаминно-ферментативного состава мо-

14

лока при сгущении сырого молока. Низкая температура кипения позволяет сгущать молоко до очень высокой концентрации сухих веществ (80 %).

Во Франции выпускают вакуум-выпарные установки с фреоновым обогревом. Они относятся также к пленочным с нижним расположением сепаратора. Калоризатор II ступени установки состоит из двух частей. Для работы установки требуется фреон-114, пары которого сжимаются в компрессоре и поступают в калоризатор первого корпуса. Температура сгущения может быть в зависимости от условий работы в пределах 20 - 50 °С. Конечная концентрация сухих веществ в готовом продукте 50 %. Основные рабочие узлы вакуум-выпарной установки с фреоновым обогревом изготовлены из нержавеющей стали.

ВВУ с пластинчатым калоризатором

Они компактны, имеют небольшую высоту. Изменяя число пластин в калоризаторе, можно менять производительность установки. В связи с малым объемом продукта и его эффективным нагревом в тонком слое процесс сгущения осуществляется очень быстро. Разработаны одно-, двух-, трехступенчатые ВВУ с пластинчатым калоризатором.

Конструкция пластинчатого калоризатора похожа на конструкцию пластинчатого теплообменника для молока, только пластины для пара имеют извилистые каналы в горизонтальной плоскости для увеличения пути его движения по пластине, а пластины для молока таких каналов не имеют. После пластинчатых калоризаторов устанавливают сепараторы пароотделители, конструкция которых особенностей не имеет.

Шведская фирма «Альфа-Лаваль» разработала ВВУ с пластинчатым калоризатором конусного типа, в котором греющие поверхности выполнены в форме усеченных конусов, направленных основанием вверх, а сам калоризатор и пароотделитель объединены в один агрегат (рис. 5).

15

6

На трубчатом шпинделе 1 при помощи затяжного устройства 2 закреплены конические вставки 3. Подаваемое молоко по полому шпинделю 1 через отверстие 4 распределяется между коническими вставками и нагревается паром, подаваемым через патрубок 5 между пластинами через коллекторные трубки 6. Конденсат отводится по средней коллекторной трубке и удаляется через патрубок 7. Потоки выпариваемого молока движутся между пластинами конуса снизу вверх от центра к периферии, а пар наоборот. Вторичный пар движется вверх через отверстие 8, а затем через пространство между стенками внутреннего колпака 9 и крышкой корпуса 10 по патрубку 11 отводится во второй корпус или в конденсатор. Сгущенное молоко отводится из аппарата через патрубок 12.

16

Достоинства ВВУ с пластинчатым калоризатором: компактность, высокая интенсивность теплопередачи, простая сборка и разборка для очистки, возможность безразборной мойки.

Недостатки: большое количество специальных насосов и значительный расход электроэнергии; отсутствие комплексного автоматического контроля и управления процесса; небольшая продолжительность работы по сгущению молока без чистки аппарата и значительной удельный расход пара, т.к. аппарат работает без термокомпрессии.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ВВУ. КОНДЕНСАТООТВОДЧИКИ

Предназначены для отвода конденсата из конденсаторов и калоризатора, в которых может быть пониженное или повышенное давление относительно атмосферного. Конденсатоотводчик должен обеспечивать своевременный отвод конденсата во избежание его накопления в калоризаторе или конденсаторе и уменьшения поверхности нагрева. Конденсатоотводчики, применяемые

вВВУ, бывают трех типов:

1)с цилиндрическим поплавком;

2)шарообразным поплавком;

3)подпорной шайбой.

Конденсатоотводчик с цилиндрическим поплавком для работы с калоризаторами, в которых давление ниже атмосферного

Принцип работы конденсатоотводчика с цилиндрическим поплавком (рис. 6) заключается в следующем. Патрубок 6 для соединения с паровым пространством калоризатора сообщается с трубопроводом, соединенным с верхней частью калоризатора. Это обеспечивает создание в конденсатоотводчике такого же давления, как и в межтрубном пространстве калоризатора. Патрубок для входа конденсата 3 соединяется с нижней частью калоризатора. Конденсат, самотеком наполняя конденсатоотвод-

17

чик, поднимает поплавок 2. Клапан 4 на выходе конденсата под действием столба жидкости закрыт.

Поплавок, поднимаясь до определенного уровня, рычагом 5, шарнирно соединенным с ним, закрывает клапан, соединяющий с межтрубным пространством калоризатор. Одновременно открывается клапан на патрубке 7 для впуска острого пара.

Рис. 6. Конденсатоотводчик с закрытым цилиндрическим поплавком: 1 - корпус; 2 - поплавок; 3 - клапан для входа конденсата; 4 - клапан для отвода конденсата; 5 - рычаг; 6 - патрубок с каналом для соединения с паровым пространством калоризатора; 7 - патрубок с клапаном для впуска острого пара; 8 – пружина

Давлением острого пара выталкивается конденсат через клапан для выхода. Клапан для выпуска в это время закрыт. Поплавок, опустившись, рычагом перекрывает клапан острого пара и открывает клапан на входе вторичного пара. Цикл работы повторяется. Плавучесть поплавка в зависимости от требуемых условий работы регулируют добавляя или убавляя песок, для чего на поплавке имеется специальная пробка.

18

Конденсатоотводчик с шаровым поплавком для работы с калоризаторами с избыточным давлением греющего пара

На рис. 7 приведена схема конденсатоотводчика с шаровым поплавком, используемым для отвода конденсата при избыточном давлении в системе.

Рис. 7. Конденсатоотводчик с шаровым поплавком: 1 - корпус; 2 - поплавок; 3 - клапан; 4 - патрубок для входа конденсата; 5 - патрубок для выхода конденсата; 6 -рычаг для подъема поплавка

Конденсат попадает в конденсатоотводчик через патрубок 4 для входа конденсата. По мере наполнения конденсатоотводчика поплавок 2 приподнимается и открывает клапан 3, через который конденсат выходит наружу. В процессе работы устанавливается равновесие и конденсат вытекает непрерывно.

Подпорная шайба

Представляет собой стальной диск толщиной 5 - 6 мм с отверстием в центре (рис. 8).

19