Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Оборудование для пастеризации и стерилизации

1.1 Стерилизационно-охладительные установки

1.2 Стерилизаторы

1.3 Пастеризационные установки

2. Фризеры и морозильные аппараты

2.1 Фризеры

2.2 Морозильные аппараты

3. Маслоизготовители и маслообразователи

4. Технологический расчет

Список использованной литературы



ВВЕДЕНИЕ

К оборудованию для выработки молочных продуктов относят пастеризационные и стерилизационно-охладительные установки, фризеры и морозильные аппараты, маслоизготовители и систему машин для изготовления сыра, для сгущения и сушки молочных продуктов.

В молочной промышленности для пастеризации и стерилизации молока и молочных продуктов применяют пастеризационные и стерилизационные установки, а также стерилизаторы. Фризеры и морозильные аппараты являются основным оборудованием в производстве мороженого.

Молоко и молочные продукты пастеризуют в специальных емкостях, трубчатых пастеризационных установках, а также в пластинчатых пастеризационно-охладительных установках. К первым относят ванны длительной пастеризации и универсальные ванны.

Установки для стерилизации трубчатого и пластинчатого типов имеют много общего с оборудованием аналогичного типа, применяемого для пастеризации молока.

Технологическое молочное оборудование разнообразно. В основу его классификации можно положить различные признаки: структуру рабочего цикла, степень механизации и автоматизации, принцип сочетания элементов машины в производственном потоке, функциональный признак [1].



1. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПАСТЕРИЗАЦИИ И СТЕРИЛИЗАЦИИ

В молочной промышленности для пастеризации и стерилизации молока и молочных продуктов применяют пастеризационные и 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. Как первые, так и вторые могут быть периодического и непрерывного действия.

Пастеризационные установки бывают пластинчатого и трубчатого типов. Пастеризационные установки пластинчатого типа, или пастеризационно-охладительные, предназначены для пастеризации и охлаждения в потоке питьевого молока, молока при выработке кисломолочных продуктов, сливок и смеси мороженого, пастеризационные установки трубчатого типа -- для пастеризации в потоке молока и сливок.

Все установки снабжаются системами автоматического контроля и регулирования температуры пастеризации и стерилизации[1].

1.1 Стерилизационно-охладительные установки

Стерилизационно-охладительные установки применяются для производства питьевого стерилизованного молока.

Конструктивные особенности стерилизационных установок определяются условиями их работы. Стерилизация молока происходит при высоких температурах нагревания -- выше 100°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.

Все поверхности аппарата, соприкасающиеся с горячим молоком, снаружи изолируются во избежание получения ожогов при его эксплуатации. Стерилизационно-охладительные установки бывают пластинчатого и трубчатого типов, а также пароконтактные.

Установка пластинчатого типа (рисунок 1) установка предназначена для стерилизации и охлаждения питьевого молока в потоке с последующей его фасовкой в асептических условиях.

При работе установки сырое молоко подают в уравнительный бак 38 при температуре 4°С. Из бака через пневматический клапан 36 оно подается центробежным насосом для молока 34 в пластинчатый аппарат, который состоит из пяти секций: трех секций рекуперации тепла /, II, III, секции стерилизации IV, секции охлаждения стерилизованного молока холодной водой V.

Секция рекуперации I предназначена для нагрева молока от 4 до 36°С. В секции рекуперации II оно нагревается до 75°С. С этой температурой молоко поступает в сепаратор-молокоочиститель 33 и далее -- в гомогенизатор 29. После гомогенизатора молоко температурой 79°С (повышение температуры на 4°С происходит при гомогенизации) под давлением 3,0 * 10⁴ кПа поступает в секцию рекуперации III тепла, где нагревается до 108°С. Секция рекуперации III имеет трубчатый выдерживатель 26, в котором молоко выдерживается в течение 30 с.

Из секции рекуперации III молоко поступает в секцию стерилизации IV, в которой нагревается до температуры 140°С горячей водой температурой 144°С. При этой температуре молоко выдерживается в течение 2 с. В обратном потоке стерилизованное молоко проходит последовательно через секции рекуперации III и II, где охлаждается соответственно до 109 и 70°С. С температурой 70°С при давлении 350 кПа молоко поступает в камеру 8, внутри которой поддерживается абсолютное давление р = 28 кПа с помощью вакуум-насоса 5. В камере 8 молоко освобождается от воздуха и образовавшихся при действии высоких температур газов, которые выводятся через пневматический трехходовой клапан 7. Клапан связан с системой программного управления и обеспечивает также мойку и стерилизацию камеры 8. Стерилизованное молоко из нее откачивается насосом 9. Дальнейшее охлаждение стерилизованного молока осуществляется в секции рекуперации 1 до 35°С и в секции охлаждения V холодной водой до 18°С.

Для нагревания молока в секции стерилизации применяется горячая вода, которая нагревается до температуры 144°С паром в аппарате трубчатого типа 24. В секцию стерилизации горячая вода качается насосом 23. Для того чтобы предотвратить кипение воды в потоке поддерживается постоянное избыточное давление. Избыточное давление достигается с помощью промежуточного сосуда 17, заполненного водой. Сосуд соединен с компрессором. Контроль за заданной величиной давления осуществляется электроконтактным манометром, датчик которого 19 установлен в промежуточном сосуде. Греющий пар подается во внутритрубное пространство аппарата, и количество его можно регулировать пневматическим клапаном 20, который связан с системой автоматического регулирования температуры стерилизации.

Установка имеет ротаметр 18 для определения количества стерилизуемого молока. Возвратный клапан 12 предназначен для возврата недостерилизованного молока в уравнительный бак. Он связан с системой автоматического регулирования температуры стерилизации.

Датчик температуры 25 автоматической системы регулирования температуры стерилизации установлен на выходе молока из секции стерилизации. оборудование пастеризация стерилизация морозильный

Пластинчатый аппарат установки собран на основе пластин с гофрированной поверхностью ленточно-поточного типа. Конструкция его аналогична пластинчатому аппарату пастеризационно-охладительной установки. Особенностью конструкции является применение штанг повышенной прочности, так как они испытывают значительно большее разрывное усилие.

Необходимая герметичность каналов в пластинчатых аппаратах обеспечивается прокладками, которые укладываются в выштампованные по периферии пластины канавки. Сложность герметического уплотнения в пластинчатом аппарате стерилизационной установки состоит в том, что прокладка работает в условиях высоких температур и большого удельного давления.

Наилучшим материалом для прокладок является резина. Пневматические клапаны с поршневым приводом предназначены для циркуляционной мойки установки [1].

1--4, 7, 30, 31, 36, 37, 39, 40--42 -- пневмоклапаны с поршневым приводом; 5 -- эжекторный вакуум-насос; 6--пневмоклапан с мембранным приводом; 8 -- вакуумная камера; 9 -- асептический насос для молока; 10, 21, 22, 27, 28, 32 -- показывающие манометры; 11, 14, 25 -- датчики температуры; 12 -- возвратный клапан; 13 -- расходомер; 15 -- пластинчатый аппарат; 16, 26 -- трубчатые выдерживатели; 17 -- промежуточный сосуд; 18 -- ротаметр; 19 -- датчик электроконтактного манометра; 20 -- клапан регулирования подачи пара; 23 -- насос для горячей воды; 24--аппарат трубчатого типа; 29 -- гомогенизатор; 33 -- сепаратор-молокоочистигель; 34 -- насос для молока; 35 -- регулятор равномерности потока; 38 -- уравнительный бак; 43 -- поплавковый регулятор уровня;

I, II, III -- секции рекуперации; IV -- секция стерилизации; V -- секция охлаждения

Рисунок 1 - Схема стерилизационно-охладительной установки пластинчатого типа

Стерилизационно-охладительная установка трубчатого типа предназначена для стерилизации молока в потоке с последующей его фасовкой в асептических условиях.

При работе установки (рисунок 2) сырое молоко температурой 4°С подается в уравнительный бак 38 через пневматический клапан 39. Уровень его в баке регулируется поплавковым регулятором уровня 37. Из уравнительного бака оно через трехходовой пневматический клапан 40 центробежным насосом 36 нагнетается во вспомогательный подогреватель 34 трубчатого типа и далее -- в первую подсекцию рекуперации 32, где молоко нагревается до температуры 65°С.

Вспомогательный подогреватель предназначен для нагревания воды паром во время мойки установки. При движении молока в установке пар в него не подается.

После первой подсекции рекуперации молоко поступает в двухступенчатый клапанный гомогенизатор 20, где оно гомогенизируется при максимальном давлении 2,5 * 10⁴ кПа. В гомогенизаторе создается напор, необходимый для дальнейшего прокачивания молока через остальную часть установки. Гомогенизированное молоко нагревается до температуры 110°С во второй подсекции рекуперации и окончательно до температуры 135°С -- в секции стерилизации 25.



1 -- бак для приготовления моющих растворов; 2, 3, 5, 7, 9, 11--14, 26, 28, 39, 40 -- пневмоклапаны с поршневым приводом; 4, 10 -- дроссельные клапаны; 6, 19, 24, 29, 30 -- показывающие манометры; 8 -- вспомогательный охладитель; 15, 21, 22, 33 -- термодатчики; 16 -- секция охлаждения водой; 17 -- рекуператор; 18 -- вторая подсекция рекуператора; 20 -- гомогенизатор; 23, 31 -- пневмоклапаны с мембранным приводом; 25 -- секция стерилизации; 27, 35 -- конденсатоотводчики; 32 -- первая Подсекция рекуператора; 34 -- вспомогательный подогреватель; 36 -- насос для молока; 37 -- поплавковый регулятор уровня; 38 -- уравнительный бак

Рисунок 2 - Схема стерилизационно-охладительной установки трубчатого типа

1.2 Стерилизаторы

Стерилизаторы, применяемые для стерилизации молока и сгущенного молока в таре, бывают непрерывного, полунепрерывного и периодического действия

Стерилизатор непрерывного действия (гидростатический), применяемый для стерилизации молока в стеклянных бутылках, имеет четыре вертикальные башни (рисунок 3), внутри которых движется транспортер 10, представляющий собой две параллельные цепи, между которыми крепятся носители с гнездами для бутылок. Башня 11 разделена вертикальной перегородкой на две половины. В первой половине размещается восходящая цепь транспортера. Вторая половина служит гидрозатвором и уравнивает с помощью столба воды давление пара в башне 12, которая является стерилизационной камерой. В этой башне бутылки с молоком проходят путь по восходящему участку, огибают звездочку, расположенную в верхней части башни, и опускаются вниз.

Скорость движения транспортера должна быть такой, чтобы обеспечить нагревание молока паром до температуры стерилизации и его выдержку в течение установленного времени при этой температуре. Далее бутылки с молоком попадают в башню 13, которая также разделена вертикальной перегородкой на две половины. В одной половине, выполняющей функции гидрозатвора, происходит частичное охлаждение. Другая половина заполняется водой для последующего охлаждения бутылок со стерилизованным молоком. В башне 14 происходит окончательное охлаждение молока холодной водой. В первой половине этой башни бутылки проходят через слой холодной воды. Во второй половине с помощью форсунок осуществляется их опрыскивание холодной водой. По выходе из башни 14 установлен разгрузочный механизм, который после извлечения бутылок из гнезд устанавливает их на транспортер.

Гидростатический стерилизатор можно использовать как самостоятельный аппарат для стерилизации питьевого молока. В некоторых случаях он входит в линию для производства стерилизованного молока по схеме двойной стерилизации.

Нормализованное молоко из уравнительного бака 1 подается в трубчатый аппарат 2. Центробежный насос прокачивает молоко через первую секцию рекуперации, где оно нагревается до температуры 65°С. За этим следуют гомогенизация молока при давлении 2 * 10⁴-- 2,5 * 10⁴ кПа в гомогенизаторе 3 и дальнейший подогрев в секции рекуперации до температуры 85°С и в секции стерилизации до температуры 140°С. Охлажденное в секции рекуперации до 40°С стерилизованное молоко резервируется в промежуточной емкости 4. В бутылки молоко фасуется автоматом 6. Предварительно оно подогревается до температуры 70°С в подогревателе 5. Горлышки в бутылках укупориваются корончатым металлическим колпачком, имеющим прокладку из пробки, с помощью автомата 7. Вторичной стерилизации молоко подвергается в башенном стерилизаторе 8 при температуре П5°С. Длительность действия этой температуры 16 мин.

1 -- уравнительный бак; 2 -- трубчатый аппарат; 3 -- гомогенизатор; 4 -- промежуточная емкость; 5 -- подогреватель; 6 автомат для фасовки молока; 7 -- укупорочный автомат; 8 -- гидростатический стерилизатор; 9 -- бутылкомоечная машина; 10 -- главный транспортер; 11-- башня предварительного нагревания; 12-- стерилизационная башня; 13 -- башня первой ступени охлаждения; 14 -- башня второй ступени охлаждения

Рисунок 3 - Линия для производства стерилизованного молока в бутылках

Башенный стерилизатор применяется также для стерилизации сгущенного молока в жестяных банках (рисунок 4) имеет три вертикальные башни, через которые движется главный транспортер, несущий барабаны с жестяными банками. Банки заполнены сгущенным молоком транспортером 1 подаются к барабану 14, установленному под загрузку. Барабан имеет восемь горизонтальных кассет, и концы его ала крепятся в подшипниках между двумя параллельными цепями главного транспортера 2. Загрузка кассет банками осуществляется попарно. Следовательно, барабан поворачивается вокруг своей оси на 90⁰.

В стерилизаторе размещено 35 барабанов. Одновременно с загрузкой осуществляется выгрузка банок из барабана 13, который также поворачивается на 90⁰. После выгрузки банки по течке 12 направляются к укладчику. Банки со сгущенным молоком загружаются в кассеты и выгружаются из них с помощью загрузочных лент. Между лентами и лежащей на ленте банкой возникает сила трения, способствующая продвижению банки вдоль кассеты.

После того как барабан 14 будет загружен, а барабан 13 разгружен, главный транспортер 2 продвигается на расстояние l, равное шагу между барабанами. При этом один из барабанов устанавливается под загрузку, а другой - под разгрузку. Загруженные барабаны по восходящей ветви транспортера поднимаются в верх башни предварительное нагревание до температуры 90⁰. Далее транспортер с банками огибает нижнюю звездочку и входит в башню стерилизации 8, где банки со сгущенным молоком нагреваются до температуры стерилизации 118⁰. Здесь же происходит их выдерживание в течение 15,6 мин при температуре стерилизации. После этого главный транспортер, огибая звездочку 10, проходит второй водяной столб в башне охлаждения 11, где банки со сгущенным молоком охлаждаются до температуры 40⁰С. Далее, огибая верхнюю звездочку по нисходящей ветви транспортера, барабаны подводятся к месту выгрузки.

Внутри стерилизатора через башни движется цепь 6, которая осуществляет вращение барабанов вокруг собственной оси.



1 - транспортер загрузки; 2 - главный транспортер; 3 - башня предварительного подогрева; 4 - гидрозатвор; 5 - верхняя звездочка; 6 - цепь вращения барабанов; 7 - передача к цепи вращения; 8 - башня стерилизации; 9 - звездочка башни стерилизации; 10 - нижняя звездочка; 11 - башня охлаждения; 12 - течка; 13,14 - барабаны-носители

Рисунок 4 - Схема башенного стерилизатора непрерывного действия для стерилизации сгущенного молока в жестяных банках

Стерилизатор полунепрерывного действия (рисунок 5) представляет собой прямоугольный туннель длиной 11 м, шириной 1 м и высотой до 2 м. Наружная поверхность стерилизатора покрыта изоляцией в целях уменьшения потерь тепла в окружающую среду.

Стеклянные бутылки с молоком, укупоренные металлическим корончатым колпачком, устанавливается вертикально вверх горлышком в металлические корзины. Металлические корзины укладываются на тележку 1 с этажерами 2. На каждой тележке в передней части размещен металлический щит, размеры которого соответствуют сечению туннеля. Тележки продвигаются по рельсовому пути через туннель с интервалом 8 мин. Металлические щиты в туннеле образуют камеры, в которых осуществляются тепловые процессы. При полной загрузке туннеля в нем образуется 11 камер. В камерах I и // молоко нагревается от 70 до 95°С за 16 мин. В них с помощью вентилятора 3 осуществляется циркуляция пара, температура которого 103°С. В камерах III и IV установлены калориферы 5 с вентиляторами 6 для нагрева и циркуляции горячего воздуха, температура которого поддерживается равной 122°С. В камерах III, IV, V, VI молоко нагревается в течение 24 мин до 120°С. В камере VI/ стерилизованное молоко предварительно охлаждается до 107°С.

Ступенчатое охлаждение стерилизованного молока холодной водой осуществляется в камерах VIII (до 90°С), IX (до 70°С). X (до 50°С) и XI (до 24°С). В верхней части камер охлаждения установлены баки для холодной воды с перфорированным дном. Вода равномерно орошает бутылки со стерилизованным молоком. Охлаждающая вода подводится в баки по трубопроводам 7. В приямках камер VIII--X размещены теплообменники 8 для охлаждения отработавшей воды и фильтры для ее очистки.

При стерилизации вход в туннель и выход из него закрывается шторным затвором. Состав тележек продвигается через туннель с помощью гидравлического привода, который периодически (через каждые 8 мин) проталкивает состав тележек на одну тележку. В этот момент шторные затворы открыты[3].

а -- схема: 1 --тележка; 2 -- этажеры с бутылками; 3-- вентилятор; 4 -- изоляция; 5--калориферы; 6 -- вентиляторы горячего воздуха; 7 -- трубопроводы холодной воды; 8 -- теплообменники; /--XI -- камеры предварительного нагревания, стерилизации и ступенчатого охлаждения

Рисунок 5 - Стерилизатор полунепрерывного действия

Стерилизатор периодического действия (рисунок 6) представляет собой герметически закрывающуюся крышкой 2 камеру 1, которая может быть прямоугольной или цилиндрической формы. Молоко разливается автоматом в стеклянные бутылки, горлышки которых укупориваются металлическим корончатым колпачком. Стеклянные бутылки устанавливаются в металлические корзины и с помощью тележек загружаются в стерилизатор. После герметического закрытия крышки в стерилизатор подают греющий пар. В верхней части стерилизационной камеры имеются вентили, через которые вытесняется воздух из стерилизатора. После вытеснения воздуха вентили закрываются, и в течение установленного времени осуществляются нагревание молока и его выдержка при температуре стерилизации. По окончании стерилизации в стерилизатор подаются сжатый воздух и охлаждающая вода.

1 - стерилизационная камера; 2 - крышка; 3 -рельсы; 4 - корзины с бутылками

Рисунок 6 - Стерилизатор периодического действия

1.3 Пастеризационные установки

Пастеризационно - охладительные установки пластинчатого типа. В состав пастеризационно-охладительной установки пластинчатого типа входят уравнительный бак с клапанно-поплавковым устройством для регулирования уровня молока в баке, центробежный насос для молока, пластинчатый аппарат, сепаратор-молокоочиститель, выдерживатель, возвратный клапан, центробежный насос для горячей воды, пароконтактный нагреватель для нагревания воды и пульт управления.

Уравнительный бак представляет собой емкость из нержавеющей стали цилиндрической формы с крышкой. На боковой поверхности имеются два патрубка, один из которых предназначен для ввода сырого молока в уравнительный бак, а другой -- для ввода недопастеризованного молока. В отверстии для ввода сырого молока установлен клапан, соединенный посредством рычага с поплавком.

Центробежный насос предназначен для забора молока из уравнительного бака и подачи его в пластинчатый аппарат.

Пластинчатый аппарат (рисунок 7) имеет главную переднюю стойку 3 и вспомогательную заднюю стойку 9. В передней и задней стойках закреплены концы верхней и нижней штанг. Верхняя горизонтальная штанга 7 предназначена для подвески теплообменных пластин 15. Прокладка 13, которая на лицевой стороне пластины ограничивает канал для соответствующего потока среды.

Пластина имеет угловые отверстия 4 и 14, вокруг которых уложены малые кольцевые резиновые прокладки 5. Уплотнительные прокладки после сборки и сжатия пластин в аппарате образуют две изолированные системы герметичных каналов. Одна из этих систем предназначена для горячей рабочей среды, другая для холодной. Каждая из систем межпластинных каналов соединяется со своим коллектором. Холодная рабочая среда попадает в коллектор через штуцер 1, расположенный на стойке. По коллектору рабочая среда доходит до пластины 6, которая имеет глухой угол (отверстие отсутствует) и растекается в межпластинных каналах. Рабочая среда, собираясь в нижнем коллекторе, который образован нижними угловыми отверстиями 14, выходит из аппарата через штуцер 11. Горячая рабочая среда входит в аппарат через штуцер 12 и попадает в нижний коллектор. Далее она растекается в межпластинных каналах и, двигаясь снизу вверх (противотоком по отношению к холодной рабочей среде),собирается в верхнем коллекторе. Из аппарата горячая рабочая среда выходит через штуцер 2. Уплотнительные прокладки в аппарате обеспечивают герметичность и чередование межпластинных каналов для горячей и холодной рабочих сред. Все пластины плотно сжимаются нажимной плитой 8 и винтом 10. В собранном аппарате теплообменные пластины группируются в секции, в результате чего осуществляются предварительное нагревание молока (путем рекуперации), нагревание до температуры пастеризации, предварительное охлаждение (путем рекуперации) и окончательное охлаждение [2].

1, 2, 11, 12 -- штуцера; 3--передняя стойка; 4 -- верхнее угловое отверстие; 5 -- малая кольцевая-резиновая 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

Рисунок 7 - Схема пластинчатого аппарата

В аппарате молоко при его обработке движется через секции последовательно. Вначале оно проходит секцию рекуперации 1 (рисунок 8). Из этой секции осуществляется его вывод на очистку. Затем молоко попадает в секцию пастеризации II, вновь возвращается в секцию рекуперации I и далее поступает в секции водяного охлаждения III и рассольного охлаждения IV.

Каждая секция составляется из пакетов, через которые молоко движется также последовательно. На представленной схеме каждая секция имеет по два пакета. Движение молока по пакетам секций последовательное: первый и второй пакеты -- в секции рекуперации; первый и второй пакеты -- в секции пастеризации и далее в секциях водяного и рассольного охлаждения. Каждый пакет состоит из определенного количества пластин, которые образуют параллельные каналы. Движение молока по каналам пакетов осуществляется параллельным потоком.

Количество пакетов и параллельных каналов зависит от скорости движения молока в аппарате. Пластины имеют рифленую поверхность. Сомкнутые в секциях, они образуют извилистые каналы, двигаясь по которым потоки молока, нагревающей и охлаждающей среды периодически изменяют направление. В результате этого в потоке, даже при небольших скоростях его движения, образуются завихрения, придающие потоку турбулентный характер. Турбулизация потока способствует повышению эффективности теплообмена между жидкостями [1].

а -- в секциях и пакетах: 1 -- секция рекуперации; II -- секция пастеризации; III -- секция водяного охлаждения; IV -- секция рассольного охлаждения; б -- в межпластинных каналах

Рисунок 8 - Схема движения молока, горячен и холодной воды, а также рассола в пластинчатом аппарате с односторонним расположением секций

В установках большой производительности применяют аппараты с двусторонним расположением секций по отношению к главной стойке (рисунок 9). Аппарат имеет главную стойку 12, на которой расположены штуцера для ввода пастеризованного молока в секцию водяного охлаждения 1 после первой секции рекуперации, для вывода пастеризованного молока из секции пастеризации 2 и подачи его в выдерживатель, для вывода горячей воды 18, для вывода холодной 19, для ввода горячей и холодной воды. Штуцера для ввода горячей и холодной воды размещены в нижней части главной стойки, со стороны штуцеров 18 и 19. В главной стойке заделаны концы верхней и нижней горизонтальных штанг. На верхней горизонтальной штанге подвешены теплообменные пластины, образующие секции рекуперации 7, 9, секцию пастеризации 11 и секции водяного и рассольного охлаждения 13. Между секциями рекуперации и пастеризации установлены разделительные плиты 21, на которых расположены штуцера для ввода и вывода рабочих сред. Сжатие пластин осуществляется нажимной плитой 4 и зажимным устройством 6. Нижняя горизонтальная штанга поддерживается ножкой 5[2].

Ленточно-поточные пластины с горизонтальными гофрами типов П-1, П-2, П-3 имеют поверхности теплопередачи соответственно 0,15; 0,21; 0,42 м², сетчато-поточные пластины с наклонными гофрами типов ПР-0.5Е, и ПР-0.5М -- поверхность теплопередачи 0,5 м².



1 -- штуцер для ввода пастеризованного молока в секцию водяного охлаждения; 2 - штуцер для вывода пастеризованного молока из секции пастеризации на подачи его в выдерживатель; 3 -- штуцер для ввода молока в секцию рекуперации после центробежного молоко- очистителя; 4 -- нажимная плита; 5 -- ножка; 6 -- зажимное устройство; 7-- секция рекуперации 1; 8 - штуцер для вывода молока из первой секции рекуперации и подачи его к центробежному молокоочистителю; 9 -- вторая секция рекуперации; 10 -- штуцер для ввода молока во вторую секцию рекуперации после выдерживателя; 2-- секция пастеризации; 12 -- главная стойка; 13 -- секции водяного и рассольного охлаждения; 14 -- штуцер для вывода пастеризованного охлажденного молока; 15 -- штуцер для вывода рассола; 16 -- штуцер для ввода сырого молока; 17 -- штуцер для вывода молока из второй секции рекуперации и подачи его в секцию водяного охлаждения; 18 -- штуцер для вывода горячей воды; 19--штуцер для вывода холодной воды; 20 -- штуцер для ввода рассола; 21 -- разделительная плита

Рисунок 9 - Пластинчатый аппарат с двусторонним расположением секции

Пастеризационно-охладительные установки для питьевого молока различают по производительности. Выпускают пастеризационно-охладительные установки производительностью 3000, 5000, 10000, 15 000 и 25000 л/ч.

Наиболее распространенной является пастеризационно-охладительная установка производительностью 10 000 л/ч (рисунок 10).

Из молокохранилыюго отделения молоко подается в уравнительный бак 1, который имеет поплавковый регулятор уровня 2. При работе установки постоянный уровень в уравнительном баке поддерживается регулятором, что способствует стабильной работе центробежного насоса и предотвращает перелив молока из бака. Далее молоко центробежным насосом 3 нагнетается в первую секцию рекуперации 1 пластинчатого аппарата 5. Между центробежным насосом к пластин- чатым аппаратом установлен ротаметрический регулятор 4, который обеспечивает постоянство производительности установки. В первой секции рекуперации молоко нагревается до температуры 40--45°С и поступает в сепаратор-молокоочиститель 6, где происходит его очистка. Установка может иметь один сепаратор-молокоочиститель с центробежной выгрузкой осадка или два сепаратора-молокоочистителя без центробежной выгрузки, работающих поочередно. После очистки молоко, нагреваясь до температуры 65--70°С во второй секции рекуперации 2, по внутреннему каналу переходит в секцию пастеризации III, где нагревается до температуры пастеризации 76--80°С. После секции пастеризации молоко выдерживается в выдерживателе 7 и возвращается в аппарат, где предварительно охлаждается в секциях рекуперации 1 и 2 и окончательно до конечной температуры -- в секциях водяного охлаждения IV и рассольного охлаждения V.

На выходе из аппарата установлен возвратный клапан 15. Он регулирует направление потока пастеризованного охлажденного молока к фасовочным автоматам или в уравнительный бак для повторной пастеризации при нарушении режима пастеризации.

Горячая вода для нагревания молока подается в секцию пастеризации насосом 16. Из этой секции охлажденная вода, после того как она отдаст тепло молоку, возвращается в бачок-аккумулятор 17. Вода нагревается до температуры 78 -82°С паром в пароконтактном нагревателе 21.

В пароконтактный нагреватель подается пар регулирующими клапанами подачи 18 и 19.

На выходе пастеризованного молока из секции пастеризации установлен датчик температуры меньше 8, который связан с автоматической системой регулирования температуры пастеризации посредством клапана 19 и возврата молока на повторную пастеризацию посредством клапана 15. Датчик температуры 12 предназначен для контроля температуры охлажденного пастеризованного молока.

Установка снабжена показывающими манометрами для контроля давления молока после сепаратора-молокоочистителя 9, для контроля давления холодной воды 10, для контроля давления рассола 13, для контроля давления греющего пара 20, 22 и 23.

1 - нагреватель, уравнительный бак; 2-- поплавковый регулятор уровня; 3-- центробежный насос для молока; 4 -- ротаметрический регулятор; 5 -- пластинчатый аппарат; 6 -- сепаратор-молоко- очиститель; 7 выдерживатель; 8, 12 -- датчики температуры; 9. 10. 13. 14, 20, 22, 23 -- показывающие манометры; И -- вентиль для регулирования подачи рассола; 15 -- возвратный клапан; 16 -- центробежный насос для горячей воды; 17 -- бачок-аккумулятор; 18, 19 -- регулирующие клапаны подачи пара; 21 -- пароконтактный нагреватель

Рисунок 10 - Принципиальная схема пастеризационно-охладительной установки для питьевого молока

Пастеризационно-охладительные установки для кисломолочных продуктов различают по производительности. Выпускают пастеризационно-охладительные установки производительностью 5000 и 10000 л/ч. Пластинчатый аппарат этих установок имеет три секций: рекуперации, пастеризации и охлаждения.

В установке производительностью 5000 л/ч пластинчатый аппарат собран из ленточно-поточных пластин типа П-2, в установке производительностью 10000 л/ч -- из ленточно- поточных пластин типа П-3.

Сырое молоко, предназначенное для пастеризации, подается в уравнительный бак 1 (рисунок 11), который имеет поплавковый регулятор уровня 2. Центробежный насос 8 нагнетает молоко в секцию рекуперации /. Молоко в секции рекуперации нагревается горячим молоком до температуры 50--55°С. Далее молоко очищается в одном из сепараторов-молокоочистителей 6 и 7, работающих попеременно.

Вместо двух сепараторов-молокоочистителей установка может иметь один с центробежной выгрузкой осадка. После очистки молоко пастеризуется в секции пастеризации II при температуре 90--95°С и гомогенизируется в гомогенизаторе 15. Пастеризованное, гомогенизированное молоко выдерживается в выдерживателе емкостного типа 19 при температуре пастеризации в течение 300--340 с. Из выдерживателя молоко насосом 21 подается в секцию рекуперации, где предварительно охлаждается. Окончательно молоко охлаждается холодной водой до температуры сквашивания 22--50°С в секции охлаждения III.

До температуры пастеризации молоко нагревается горячей водой, которая подается в секцию пастеризации центробежным насосом 10. Охлажденная в секции пастеризации вода нагревается паром в пароконтактном нагревателе 13, из которого она подается в бачок-аккумулятор 12. Излишек воды, образовавшийся в результате конденсации пара, сбрасывается через дренажную трубку в канализацию.

В пароконтактный нагреватель пар подается регулирующим клапаном 18. Датчик температуры 11, предназначенный для регулирования температуры пастеризации, связан с регулирующим клапаном подачи пара 18 и возвратным клапаном 17. Возвратный клапан переключает поток молока на повторную пастеризацию, если температура пастеризации не достигла установленного значения.

Для контроля давления молока и пара установка снабжена показывающими манометрами 8, 9, 14, 16, 20[3].

1 -- уравнительный бак; 2 -- поплавковый регулятор уровня; 3 -- центробежный насос для молока; 4, 11 -- датчики температуры; 5 -- пластинчатый аппарат; 6, 7 -- сепараторы-молокоочистители; 8, 9, 14, 16, 20 -- показывающие манометры; 10 -- центробежный насос для горячей воды; 12 -- бачок-аккумулятор; 13 -- пароконтактный нагреватель; 15 -- гомогенизатор; 17 -- возвратный клапан; 18 -- регулирующий клапан подачи пара; 19 -- выдерживатель; 21 - центробежный насос для пастеризованного молока

Рисунок 11 - Принципиальная схема пастеризационно-охладительной установки для кисломолочных продуктов

Пастеризационно - охладительные установки для питьевых сливок выпускаются производительностью 100 и 2000 л/ч.

Сливки поступают в уравнительный бак 1 (рисунок 12). Уровень сливок в баке регулируется поплавковым регулятором уровня 2. Центробежный насос 8 подает сливки в секцию рекуперации 1, где они нагреваются до температуры 50-65⁰С. Из секции рекуперации сливки поступают в секцию пастеризации II, где они пастеризуются при температуре 86-90⁰С. После пастеризации сливки охлаждаются сначала в секции рекуперации, а затем в секциях водяного III и рассольного IV охлаждения до температуры 2-6⁰С.

Для нагревания сливок используются горячая вода температурой 90-95⁰С. В секцию пастеризации она нагнетается центробежным насосом 9. Нагревание горячей воды осуществляется паром в пароконтактном нагревателе 15. Излишек горячей воды, образовавшейся в результате конденсации греющего пара, сбрасывается из бачка-аккумулятора 11 через дренажную трубку канализацию.

На выходе пастеризованных сливок устанавливается датчик температуры 10, который связан с регулирующим клапаном 12 и возвратным клапаном 3. При недостаточной температуре пастеризации автоматически увеличивается количество подаваемого пара. Регулирующий клапан 7 предназначен для регулирования подачи рассола и, следовательно, конечной температуры пастеризованных сливок. Показывающие манометры 6, 13, 14 предназначены для контроля давления рассола и пара

1 - уравнительный бак; 2 - поплавковый регулятор уровня; 3 - возвратный клапан; 4, 10 - датчики температуры; 5 - пластинчатый аппарат; 6, 13, 14 - показывающие манометры;7 - регулирующий клапан подачи рассола; 8 - центробежный насос для сливок; 9 - центробежный насос для горячей воды; 11 - бачок-аккумулятор; 12 - регулирующий клапан подачи пара; 15 - пароконтактный нагреватель

Рисунок 12 - Принципиальная схема пастеризационно - охладительной установки для питьевых сливок



2. ФРИЗЕРЫ И МОРОЗИЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

Фризеры и морозильные аппараты являются основным оборудованием в производстве мороженого. Фризеры предназначены для частичного замораживания воды в подготовленных молочных смесях и насыщения их мелкодиспергированным воздухом, морозильные аппараты -- для дальнейшего вымораживания воды из смеси мороженого и придания молочной смеси требуемой структуры. В морозильных аппаратах завершается процесс замораживания частично замороженной смеси после выхода ее из фризера.

В зависимости от вида мороженого и конструкции фризера в лед переходит 25--60% воды. Объем молочной смеси вследствие аэрации увеличивается примерно в 2 раза (размер воздушных ячеек 50-- 60 мкм). В морозильных аппаратах вымораживается примерно 85-- 90% смеси (размер кристаллов льда 50--100 мкм).

При выработке мороженого с наполнителями в систему машин включают фруктопитатель, который устанавливается непосредственно за фризерами, перед морозильными аппаратами[1].

2.1 Фризеры

Фризеры бывают непрерывного и периодического действия. В промышленности используются преимущественно фризеры непрерывного действия. По сравнению с фризерами периодического действия преимуществами фризеров непрерывного действия являются высокая производительность, меньшие энергетические затраты на единицу продукции. Качество продукта также более высокое.

Важнейшими узлами фризеров являются рабочий цилиндр (с механизмом взбивания), который с внешней стороны охлаждается, системы охлаждения рабочего цилиндра и подачи продукта в него. В рабочем цилиндре подготовленный продукт частично замораживается и насыщается воздухом. Система охлаждения бывает аммиачной (реже фреоновой) или рассольной, обеспечивающей охлаждение продукта до температур 3--5°С. Система подачи продукта осуществляет впуск в рабочий цилиндр вместе с продуктом также и воздуха для насыщения им продукта[3].

Принципиальная схема фризера, а также системы подачи продукта во фризер и аммиачного охлаждения его показана на рисунке 13.

Основной частью фризера является охлаждаемый (аммиачное охлаждение) цилиндр со взбивающим механизмом (мешалкой).

Смесь (молочная основа + воздух) поступает в рабочий цилиндр 1. Попадая в цилиндре на взбивающий механизм (мешалку), смесь приобретает вращательное движение. При вращении смесь перемещается вдоль оси цилиндра. Воздух, находящийся в смеси, диспергируется, причем диспергирование завершается на первом этапе перемещения смеси (примерно половина от общей длины цилиндра), когда еще весь продукт находится в жидком состоянии. Затем продукт замораживается вблизи стенок охлаждаемого цилиндра. Образующийся при этом ледяной слой снимается быстровращающимися ножами, которые дробят лед на очень мелкие кристаллы (размером 50--100 мкм).

Из фризера продукт выпускается («мягкое мороженое») через отводной патрубок. Система подачи продукта представляет собой насос 5, производительность которого превышает заданную производительность по продукту примерно в 2 раза. Недостающий объем всасывания компенсируется воздухом, поступающим в его рабочую камеру. Смесь по трубопроводу 6 направляется в рабочий цилиндр для диспергирования воздуха в смеси.

Охлаждение и замораживание смеси в цилиндре происходят в системе аммиачного охлаждения. Из общей сети хладагента после очистки на фильтре жидкий аммиак поступает в рубашку. Одна часть очищенного аммиака попадает в аккумулятор 7, а другая направляется через регулятор давления к инжектору 8. В инжекторе в поток аммиака добавляется жидкий аммиак из аккумулятора, давление в линии подачи аммиака уменьшается, и он поступает при пониженном давлении в рубашку рабочего цилиндра (аккумулятор устанавливается ниже рабочего цилиндра фризера).

а -- фризер; б -- система подачи продукта; в -- система аммиачного охлаждения; 1-- рабочий цилиндр; 2 -- взбивающее устройство; 3 -- охлаждающая рубашка; 4 -- патрубок ввода продукта и воздуха в цилиндр; 5-- насос для продукта и воздуха; 6 --трубопровод для смеси продукт -- воздух; 7 -- аккумулятор; 8 -- инжектор; 9 -- фильтр; 10 -- предохранительный клапан

Рисунок 13 - Принципиальная схема фризера непрерывного действия

Фризеры периодического действия (рисунок 14) смесь взбивается I в цилиндре. Мешалка взбивающего механизма в виде трех планок (лопастей) и ножи установлены подвижно. Центробежной силой они прижимаются к стенкам цилиндра и срезают намерзший слой (частота вращения мешалки и ножей 180--200 мин^-1). По торцам Цилиндра имеются фланцы. К заднему фланцу прикреплена чугунная крышка. Между крышкой и фланцами зажимается диск из листовой нержавеющей стали. К переднему фланцу прикреплен промежуточный декоративный фланец, и на петлях установлена крышка с приемной воронкой и краном 5 для загрузки. Крышка плотно прижимается к цилиндру барашками. Для создания герметичности в паз между крышкой и цилиндром вставлено резиновое кольцо. В передней части цилиндра находится вставная опора, в центре которой размещен подшипник для вала мешалки. Наружный цилиндр, образующий рубашку, покрыт слоем теплоизоляционного материала и металлическим кожухом.

Смесь по трубопроводу поступает вначале в мерную емкость фризера, после наполнения которой поплавковый регулятор перекрывает клапан на подводящем трубопроводе. Из мерной емкости 4 через кран 5 смесь переливается в рабочий цилиндр 6, в котором она взбивается и замораживается. По достижении требуемой взбитости и степени вымораживания смесь выпускается из фризера через кран, расположенный в нижней части рабочего цилиндра[1].

1 -- станина; 2 -- край для спуска масла; 3 -- маслоотделитель; 4--мерная емкость; 5 -- край для загрузки; 6-рабочий цилиндр; 7 -- запорный край аммиака на всасывающей линии; 8 -- предохранительный клапан; 9 -- аккумулятор; 10 -- фильтр парообразного аммиака; 11 -- дросселирующий вентиль; 12 -- поплавковый регулирующий вентиль на линии впуска аммиака; 13--запорный вентиль; 14--фильтр для жидкого аммиака; 15 -- коробка передач; 16 -- электродвигатель

Рисунок 14 - Фризер периодического действия

2.2 Морозильные аппараты

К морозильным аппаратам относят эскимогенераторы для мороженого, фасованного мелкими порциями, и закалочные камеры с воздушным охлаждением[1].

Эскимогенераторы. На рисунке 15 показана принципиальная схема эскимогенератора карусельного типа для закаливания мороженого циркулирующим рассолом. Эскимогенератор состоит из многосекдионной закалочной емкости 2, поршневого дозатора 8, палочкозабивательного механизма 9, съемно-глазировочного устройства 6 и разгрузочного желоба 7. В комплект эскимогенератора входят также насос, бойлер для подогрева рассола, линии для холодного и горячего рассолов, емкость для масла и электрооборудование.

Закалочная емкость состоит из секций, в которые входят радиально размещенные формочки, расположенные на концентрических окружностях карусели. Формочки омываются с внешней стороны вначале холодным, а затем горячим рассолом. При этом на линиях холодного и горячего рассолов установлены фильтры для очистки рассолов и центробежные насосы для их подачи в емкость.

При движении карусели формочки поступают под дозатор и наполняются порцией мороженого. Затем они проходят закалочную емкость, где частично замораживаются, и в брикеты палочкозаби- вателем вставляются палочки. На последующем этапе осуществляется полное закаливание в рассольной секции и мороженое поступает в зону теплого рассола для оттаивания поверхностного слоя. После этого брикет легко извлекается из формочек за палочки щипцами.

После закалки порции эскимо опускаются в емкость с шоколадной глазурью. Покрытые глазурью брикеты сначала обсыхают на воздухе, и падают на винтовой желоб, а затем поступают на ленточный транспортер и к автомату для завертки мороженого в алюминиевую фольгу на подкладке. Освобожденные формочки подводятся вновь под дозатор, и цикл повторяется.

Для мойки формочки вынимаются подъемным устройством.

Эскимогенератор приводится в действие от электродвигателя, смонтированного в так называемом картере вариатора скоростей, в котором установлены также детали для регулирования производительности машины.

Контроль за работой эскимогенератора осуществляется с панели управления. Дистанционные термометры позволяют контролировать температуру холодного и нагретого рассола. Термометр для нагретого рассола совмещен с датчиком автоматического регулятора температуры рассола.

В зависимости от формы ячеек форма брикетов также может быть цилиндрической, конусной и др.

1 -- емкость для масла; 2 -- закалочная емкость; 3 -- линии для холодного и горячего рассолов; 4--насос; 5 -- бойлер для подогрева рассола; 6 -- съемно-глазировочное устройство; 7 -- разгрузочный желоб; 8 -- поршневой дозатор; 9 -- палочкозабивательный механизм

Рисунок 15 - Принципиальная схема эскимогенератора карусельного типа

На рисунке 16 а показана конструкция эскимогенератора производительностью 8000 шт. в час. На чугунной плите, являющейся основанием эскимогенератора, размещены колонка и привод. На колонке установлены палочкозабиватель 4 и карусель с распределителем рассола 3, который представляет собой круглую емкость с термоизолированными стенками. Емкость разделена на холодильную секцию в зоне замораживания и тепловую секцию в зоне оттаивания. Карусель состоит из формодержателя и формы, в которую впаяны фор- мочки. По периферии формы размещены пальцы для привода 7 карусели. На станине установлены электродвигатель, шестеренный насос для подачи масла в гидравлические цилиндры, приводы дозатора и глазировочной головки и гидроцилиндр подъема щипцов, а также золотник распределительный, фильтр для очистки масла, предохранительный клапан и манометр.

При вращении карусели каждые четыре формочки поступают под дозатор и наполняются заданной порцией мороженого. Затем формочки проходят холодильную секцию, и после предварительного замораживания палочкозабиватель вставляет палочки в каждую порцию. После этого брикет мороженого подвергается полному замораживанию (закаливанию) в холодильной секции (рассольное охлаждение) и, продолжая движение, брикет в формочке попадает в тепловую секцию 1. В зоне оттаивания наружная поверхность мороженого оттаивает и оно извлекается из формочки за палочки щипцами глазировочной головки. После этого все четыре порции «Эскимо» опускаются в ванну с шоколадной глазурью. Покрытые шоколадной глазурью порции обсушиваются на воздухе, освобождаются от щипцов и подаются на винтовой желоб. С желоба брикеты толкателем отодвигаются на ленточный транспортер, а затем к автомату для завертки мороженого в алюминиевую фольгу на подкладке. После освобождения от мороженого формочки вновь подводятся под дозатор и рабочий цикл повторяется

На рисунке 16 б изображена общая для эскимогенератора схема подвода горячего и холодного рассола. На первом этапе подачи рассол охлаждается. Трехходовый кран 10 установлен на циркуляцию рассола по трубопроводу 6 в отстойник 27 бака 28. Далее рассол насосом 25 забирается из бака 28, подается в испаритель 3 и фильтр 8, затем через трехходовый кран 10 поступает обратно в отстойник 27.

По достижении рассолом необходимой температуры (около --40°С) трехходовый кран 10 переключают на подачу рассола в трубопровод 22, не сообщающийся с трубопроводом 6. С этого начинается второй этап подачи рассола. Рассол циркулирует следующим образом. Насос 25 забирает рассад из бака 28 и подает его по трубопроводу 4 через испаритель 3, фильтр 8, трехходовый кран 10 и трубопровод 22 к генератору 11. Здесь рассол нагревается.

Отработавший рассол поступает в поддон и по трубопроводу 23 стекает в отстойник 27 бака 28. В отстойнике 27 осаждаются лишь крупные частицы примеси, более мелкие задерживаются в фильтре 8. Вентиль 24 устанавливают таким образом, чтобы в генератор поступало необходимое количество рассола. Нагретый рассол насосом 18 из бачка 16 через трехходовый кран 13 и вентиль 17 передается по трубопроводу 20 в генератор и возвращается в бачок 16 по трубопроводу 19.

Перед пуском нагретого рассола необходимо проверить заполнение бачка 16. При переключении трехходового крана 13 рассол по трубопроводу 21 из бака 28 поступает в бачок 16. При этом насос 25 для холодного рассола работает. Когда бачок наполнится, избыток рассола удаляется через переливную трубу 14. После этого кран 13 переключают в рабочее положение. Количество нагретого рассола регулируют вентилем 12, как и количество холодного рассола. Вентиль 12 закрывают лишь при ремонте насоса. Рассол нагревается электроподогревателем, расположенным в бачке 16.



а -- общая схема: 1 -- электрошкаф; 2 -- бойлер; 3 -- карусель с распределителем рассола; 4 -- палочкозабиватель; 5 -- дозатор; 6 -- головка глазировочная; 7 -- привод; 8 -- насос центробежный; б -- схема подвода горячего н холодного рассолов: 1 и 2 -- аммиачная линия; 3 -- испаритель; 4 -- трубопровод между испарителем и насосом; 5 -- воздушный вентиль; 6 -- трубопровод к баку; 7 -- трубопровод между испарителем и фильтром; 8 -- фильтр для рассола; 9 и 15 -- дистанционные термометры; 10 и 13 -- трехходовые краны; 2 -- генератор; 12, 17, 24, 26 -- вентили; 14--переливная труба; 16 -- бачок для нагретого рассола; 18 -- насос для нагретого рассола; 19 -- трубопровод для слива нагретого рассола; 20 н 22 -- трубопровод генератора; 21 -- уравнительный трубопровод; 23 -- сливной трубопровод; 25 -- насос для холодного рассола; 27 -- отстойник; 28 -- бак для холодного рассола