Пластинчатые пастеризационно-охладительные установки предназначены для очистки от механических загрязнений, пастеризации с заданной выдержкой и охлаждения молока. Они применяются на животноводческих фермах, на мини-заводах сельскохозяйственных предприятий и на крупных перерабатывающих комбинатах. Для пастеризации молока в условиях ферм широкое распространение получила установка Б6-ОП2-Ф-1, не требующая при работе пара от котельной. Ее технические данные, а также краткие характеристики других пластинчатых установок приведены в табл. 3.11.
Установка Б6-ОП2-Ф-1 (рис. 3.34) состоит из пластинчатого теплообменного аппарата 4, центробежного молокоочистителя 6, трубчатого выдерживателя 11, молокоприемного бака 8, молочного насоса 7, насоса горячей воды 1, электроводонагревателя 2, водо- и молокопроводов, перепускного клапана 10, пульта управления 9.
Пластинчатый теплообменный аппарат имеет пять секций: I - пастеризации; II и III - регенерации; IV - охлаждения артезианской водой; V - охлаждения ледяной водой. Секции разделены между собой разделительными плитами, имеющими штуцеры для подвода и отвода соответствующей жидкости.
Рабочий процесс установки полностью автоматизирован. Молоко из уравнительного бака 8 подается насосом 7 в секцию регенерации первой ступени III, в которой подогревается теплотой встречного потока молока до температуры 37...40 °С. Из секции III подогретое молоко поступает в сепаратор-очиститель 6. Очищенное молоко направляется на дальнейший подогрев до температуры 55...65°С в секцию регенерации второй ступени II, а затем в секцию пастеризации I, где нагревается циркулирующей водой до температуры 76...95°С (в зависимости от заданного режима) и через перепускной клапан 10 подается в выдерживатель 11, где находится в течение 20 или 300 с. Из вьдерживателя молоко последовательно поступает в секции II и III регенерации, отдает теплоту встречному потоку молока, далее в секции IV и V, где охлаждается холодной, затем ледяной водой до температуры 2...8 °С и направляется в резервуар-термос. До заданной температуры пастеризации молоко нагревается в секции I горячей водой, перекачиваемой насосом 1 по замкнутому контуру: электроводонагреватель 2 - насос 1 - секция I теплообменника - электроводонагреватель.
Выдерживатель с электроводонагревателем обеспечивает нагрев воды для пастеризации молока и выдержку при температуре пастеризации в течение заданного времени.
Змеевик выдерживателя выполнен из нержавеющей стали. Верхняя его секция служит для выдержки при температуре пастеризации молока от здорового стада в течение 20 с. При необходимости обработки молока от больных животных (бруцеллез, ящур и др.) верхнюю и нижнюю секции соединяют перемычкой последовательно, и молоко проходит выдержку 300 с.
На выдерживателе установлен корпус электроводонагревателя, в котором размещены нагревательные элементы (ТЭНы). Вода в подогреватель поступает из уравнительного бачка с поплавковым регулятором уровня. В центре корпуса от верха его расположена сливная труба, а в нижней части концентрично ей приварены отводящая труба с фланцем, от которого идет подвод к водяному насосу.
I ...V - секции пластинчатого теплообменника; 1 - насос горячей воды; 2 - электроводонагреватель; 3 - трубопровод возврата горячей воды; 4 - пластинчатый теплообменник;
5 - молокопровод; 6 - молоко-очиститель; 7 - молочный насос; 8 - молокоприемный бак; 9 - пульт управления; 10 - перепускной клапан; 11 - выдерживатель
Рисунок 3.34 – Схема пастеризационно-охладительной установки
Подогрев воды осуществляется тремя группами ТЭНов: пусковыми, основными и регулировочными. Пусковые ТЭНы включаются электронным мостом. Первичный сигнал об изменении температуры молока подается от термопреобразователя, установленного на пути горячего молока из секции пастеризации.
Для контроля за температурой охлажденного молока на выходе из секции охлаждения ледяной водой установлен манометрический термометр. Заданная температура пастеризации молока поддерживается автоматически с помощью перепускного электрогидравлического клапана 10, который служит для переключения потока молока на повторный подогрев в случае снижения температуры пастеризации.
Рисунок 3.35 – Схема движения потоков молока, горячей, холодной и ледяной воды
При расчете пастеризационных установок (рис. 3.35) следует принимать следующие параметры:
заданный температурный режим пастеризации и охлаждения молока;
температура сырого молока на входе в секцию регенерации 1-й ступени может быть в пределах от 10 до 35 °С;
Сепаратор-молокоочиститель установки обеспечивает качественную очистку молока, выходящего из секции регенерации 1-й ступени при температурах 37...45°С;
температуру горячей воды на входе в секцию пастеризации устанавливают на 2...18°С выше температуры пастеризации молока с учетом точки кипения;
молоко охлаждают до температуры 4...10°С с учетом времени года и местных условий;
при расчете установки в зависимости от режима пастеризации, охлаждения молока и климатических условий температура охлаждающих жидкостей может быть: артезианской воды - 4...10°С; водопроводной воды - 5...16°С; ледяной воды -1...4°С; рассола - 0...-5°С.
Компанией ПРОЕКТ-П разработана (АСУ ТП) пластинчатой пастеризационно-охладительной установки для молочных продуктов на базе оборудования ОВЕН и Weintek.
Качество выпускаемой молочной продукции на молочных заводах во многом определяется качеством пастеризации продукта. В свою очередь, качество пастеризации зависит как от точного теплового расчета и сборки пастеризационной установки, так и от системы автоматического управления процессом пастеризации. В пищевой промышленности существует множество различных пастеризационных установок: трубчатые, пластинчатые, ультразвуковые и т.п. Наиболее распространенной является установка на пластинчатом теплообменнике, такая установка легко управляется и имеет хорошие энергетические показатели. Энергетическая эффективность пластинчатых пастеризационных установок обеспечивается за счет секций регенерации, где продукт, поступающий на установку предварительно нагревается за счет охлаждения уже пастеризованного продукта.
В большинстве случаев, пластинчатые пастеризационные установки имеют секцию подогрева/охлаждения продукта на выходе из установки, где производится либо подогрев, либо охлаждение продукта в зависимости от технологического процесса. Поэтому в общем случае говорят о пластинчатых пастеризационно-охладительных установках (далее по тексту ППОУ).
Существует множество разновидностей ППОУ, классификацию отличий которых можно выделить в следующие группы:
1. Оборудование подключаемое к пастеризационной установке (деаэратор , сепаратор , гомогенизатор).
2. Наличие выдерживателя (60сек, 300сек).
3. Количество секций регенерации.
4. Наличие секции подогрева или секции охлаждения на выходе из установки.
На рисунке "Технологическая схема" (см.ниже) приведена схема объединяющая все разновидности ППОУ.
Большинство производителей пищевого оборудования (в частности производители ППОУ) ориентируются на зарубежного производителя электроники и программного обеспечения при проектировании АСУ ТП (например: Siemens, OMRON, Mitsubishi Electric и мн.др.), это в свою очередь приводит к высокой стоимости ППОУ. Применение оборудования ОВЕН, позволяет значительно снизить стоимость ППОУ (порядка нескольких сотен тысяч рублей). АСУ ТП ППОУ построенное на оборудовании ОВЕН и Weintek практически не уступает по функционалу и качеству автоматического управления и регулирования АСУ ТП построенных на электронике таких мировых лидеров как Siemens и OMRON. Основным элементом АСУ ТП ППОУ является пульт управления на базе программируемого логического контроллера, к которому подключаются исполнительные механизмы и датчики.
Основное оборудование пульта управления АСУ ТП ППОУ:
— 1 программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК160;
— 1 модуль дискретного ввода ОВЕН МВ110-224.16ДН;
— 1 модуль дискретного ввода ОВЕН МВ110-224.32ДН;
— 1 модуль универсального аналогового ввода ОВЕН МВ110-224.8А;
— 1 модуль дискретного вывода ОВЕН МУ110-224.32Р;
— 1 частотный преобразователь ОВЕН ПЧВ;
— 2 блока питания ОВЕН БП60-Д4;
— 1 панель оператора Weintek MT8070iE;
— электропневмопреобразователи и пневмораспределители SMS;
— электрокомплектующие (автоматические выключатели, электромагнитные пускатели, электромагнитные реле) ABB.
Описание технологического процесса:
Технологически пастеризация молочных продуктов состоит из 5 процессов: процесс стерилизации, процесс пастеризации, процесс мойки щелочью, процесс мойки кислотой, процесс ополаскивания.
ПРОЦЕСС СТРЕРИЛИЗАЦИИ
Процесс стерилизации — это процесс термической дезинфекции установки. Запускается перед процессом пастеризации продукта.
При запуске процесса стерилизации включаются насосы контуров горячей воды секций пастеризации и подогрева, а также насос продукта. Открывается клапан подачи воды в приемный бак. По достижению верхнего уровня воды в приемном баке клапан воды отключается. Открываются клапана пара секций пастеризации и подогрева. В зависимости от температуры воды на выходе из секции пастеризации и секции подогрева, происходит регулирование степени открытия регулирующих клапанов пара. Последовательно, в полуавтоматическом режиме, подключаются: деаэратор, сепаратор, гомогенизатор. Как только температура воды в установке достигнет значения уставки температуры стерилизации начинается отсчет времени стерилизации. По окончанию отсчета времени стерилизации перекрывается подача пара, звучит звуковая сигнализация. В полуавтоматическом режиме отключаются: деаэратор, сепаратор, гомогенизатор, установка останавливается (отключаются насосы, клапана переходят в исходное состояние) процесс стерилизации окончен.
Во время стерилизации установка периодически переключается между контурами возврата и циркуляции.
Контур возврата: приемный бак — клапан возврата — приемный бак. Контур циркуляции: приемный бак — клапан возврата — клапан выдерживателя — клапан циркуляции — приемный бак.
ПРОЦЕСС ПАСТЕРИЗАЦИИ
Процесс пастеризации состоит из 4 подпроцессов: разогрев установки до температуры пастеризации, выталкивание воды, розлив, выталкивание продукта.
Разогрев установки:
При запуске процесса пастеризации включаются насосы контуров горячей воды секций пастеризации и подогрева, а также насос продукта. Открывается клапан возврата. В зависимости от технологического процесса подключается выдерживатель. Открывается клапан подачи воды в приемный бак. По достижению верхнего уровня воды в приемном баке клапан воды отключается. Открываются клапана пара секций пастеризации и подогрева. В зависимости от температуры воды на выходе из секции пастеризации и секции подогрева, происходит регулирование степени открытия регулирующих клапанов пара. Последовательно, в полуавтоматическом режиме, подключаются: деаэратор, сепаратор, гомогенизатор. Как только температура воды достигнет уставки температуры пастеризации звучит звуковой сигнал, информирующий оператора о том, что установка разогрета и можно начитать подпроцесс выталкивания воды. Нагрев воды (продукта) продолжается в течение всего процесса пастеризации.
Выталкивание воды:
Подпроцесс выталкивания воды заключается в вытеснении продуктом воды из установки в канализацию. При запуске выталкивания воды открывается клапан циркуляции. Клапан розлива переключается на слив. Идет слив воды в канализацию. В зависимости от технологического процесса идет либо подогрев, либо охлаждение продукта на выходе установки. При охлаждении перекрывается клапан пара секции подогрева, открывается клапан сброса отепленной воды, последовательно с интервалом в несколько секунд открываются клапана выхода и входа ледяной воды соответственно Как только опустошится приемный бак открывается клапан подачи продукта в приемный бак и включается таймер выталкивания воды. Уровень продукта в приемном баке автоматически поддерживается в течение всего времени пастеризации продукта. Из приемного бака продукт продуктовым насосом подается в секцию регенерации 1, где происходит предварительный нагрев продукта до температуры 40-60С. Далее продукт поступает в деаэратор, после процесса деаэрации продукт поступает в сепаратор, где очищается и поступает в секцию регенерации 2 и нагревается до температуры 50-70С. Из секции регенерации 2 продукт поступает на гомогенизатор, после гомогенизации продукт поступает в секцию регенерации 3, а затем в секцию пастеризации, где окончательно нагревается до заданной температуры пастеризации. Выйдя из секции пастеризации, пройдя переключающий автоматический клапан возврата и выдерживатель (60-300сек), продукт идет в секции регенерации 3, 2, 1 соответственно. Далее в зависимости от технологии производства, происходит либо нагрев, либо охлаждение продукта в секции нагрева/охлаждения.
Нагрев и охлаждение продукта производится за счет теплообмена в пяти секциях: в секциях регенерации 1, 2 и 3 теплообмен происходит между исходным холодным продуктом и горячим пастеризованным. В секциях пастеризации и подогрева/охлаждения теплообмен ведется между продуктом и водой. По окончанию отсчета времени выталкивания воды клапан розлива переключается на розлив — автоматически запускается подпроцесс розлива продукта.
Розлив:
Во время подпроцесса розлива продукта ведется контроль линии розлива по датчику давления продукта на выходе из установки. При повышении давления продукта на выходе из установки свыше 2 кг/см2 установка останавливается, формируется авария линии розлива. Также ведется контроль температуры пастеризации продукта. При падении температуры пастеризации продукта ниже чем на 2’C от уставки установка автоматически переключается на возврат — недопастеризаванный продукт проходит повторную пастеризацию Как только температура пастеризации продукта достигнет уставки температуры пастеризации, установка автоматически переключается обратно на розлив продукта. При падении уровня продукта в приемном баке ниже заданного минимального уровня, установка автоматически переключается на циркуляцию. Звучит звуковой сигнал информирующий оператора о том, что закончился продукт. В этом случае оператор имеется два варианта действий: первый — подключить к установке другой резервуар с продуктом и повторно запустить розлив, второй — запустить процесс выталкивания продукта.
Выталкивание продукта:
Подпроцесс выталкивания продукта заключается в вытеснении водой продукта из установки, а также из линии розлива. При запуске выталкивания продукта открывается клапан циркуляции, клапан розлива находиться в положении розлив. Как только опустошиться приемный бак открывается клапан воды в приемный бак и включается таймер выталкивания продукта. По окончанию отсчета времени выталкивания продукта установка переключается на циркуляцию, перекрывается подача пара, звучит звуковая сигнализация. В полуавтоматическом режиме отключаются: деаэратор, сепаратор, гомогенизатор, установка останавливается, процесс пастеризации окончен.
ПРОЦЕССЫ МОЙКИ ЩЕЛОЧЬЮ И КИСЛОТОЙ
Процессы мойки щелочью и кислотой запускается после процесса пастеризации. Необходимы для полного удаления остатков молочных продуктов из установки.
При запуске процесса мойки щелочью(кислотой) включаются насосы контуров горячей воды секций пастеризации и подогрева, а также насос продукта. Открывается клапан подачи воды в приемный бак. По достижению верхнего уровня воды в приемном баке клапан воды отключается. Открывается клапан подачи щелочи (кислоты), запускается таймер дозирования. В течение времени дозирования периодически включается и выключается дозирующий насос щелочи (кислоты). Это необходимо для равномерного распределения моющих растворов по установке. По окончанию дозирования моющих растворов открываются клапана пара секций пастеризации и подогрева. В зависимости от температуры воды на выходе из секции пастеризации и секции подогрева, происходит регулирование степени открытия регулирующих клапанов пара. Последовательно, в полуавтоматическом режиме, подключаются: деаэратор, сепаратор, гомогенизатор. Открывается клапан мойки приемного бака. Как только температура воды в установке достигает значения уставки температуры мойки щелочью (кислотой) начинается отсчет времени мойки. По окончанию отсчета времени мойки перекрывается подача пара, звучит звуковая сигнализация. В полуавтоматическом режиме отключаются: деаэратор, сепаратор, гомогенизатор, установка останавливается, процесс мойки окончен.
Во время мойки установка периодически переключается между контурами возврата и циркуляции.
ПРОЦЕСС ОПОЛАСКИВАНИЯ
Процесс ополаскивания следует за процессом мойки и необходим для полного удаления моющих растворов из пастеризационной установки. При запуске процесса ополаскивания включаются насосы контуров горячей воды секций пастеризации и подогрева, а также насос продукта. Запускается таймер процесса ополаскивания. Открываются клапана возврата и циркуляции. Клапан розлива переключается на слив. После опорожнения приемного бака открывается клапан подачи воды в приемный бак. В течение процесса ополаскивания автоматически поддерживается уровень воды в приемном баке. При теплом ополаскивании открываются клапана пара секций пастеризации и подогрева и в зависимости от температуры воды на выходе из секции пастеризации и секции подогрева, происходит регулирование степени открытия регулирующих клапанов пара. Последовательно, в полуавтоматическом режиме, подключаются: деаэратор, сепаратор, гомогенизатор. По окончанию отсчета времени ополаскивания при теплом ополаскивании перекрывается подача пара, звучит звуковая сигнализация. В полуавтоматическом режиме отключаются: деаэратор, сепаратор, гомогенизатор, установка останавливается, процесс ополаскивания окончен.
Во время ополаскивания установка периодически переключается на слив, циркуляцию и возврат.
Дополнительная информация по АСУ ТП ППОУ:
Контроль давления воздуха.
Автоматика пастеризационной установки контролирует давление воздуха на входе в пульт управления по реле давления системы воздухоподготовки. При падении давления воздуха ниже допустимого значения (4-5кг/см2) формируется аварийное сообщение, установка останавливается.
Контроль питающей сети.
АСУ ТП по сигналу с реле контроля напряжения и фаз ведет контроль трех фазной сети переменного тока. При отсутствии сигнала установка останавливается, формируется авария питающей сети.
Контроль перегрева.
В ППОУ реализован контроль перегрева в секциях пастеризации и подогрева. При превышении температуры теплоносителя уставки максимальной температуры теплоносителя отключается подача пара в соответствующую секцию прекращается, до тех пор, пока температура теплоносителя не опустится ниже уставки максимальной температуры теплоносителя. Формируется предупреждение о перегреве в соответствующей секции.
Контроль теплообмена.
При пастеризации продукта ведется контроль разности температур теплоносителя и продукта в секциях пастеризации и подогрева/охлаждения. Если модуль разности температуры продукта и температуры теплоносителя становиться выше уставки максимальной разности температуры теплообмена, формируется предупреждение о низком теплообмене в соответствующей секции. Нарушение теплообмена связано с накипанием продукта на стенки пластин теплообменника.
Контроль утечки воды в системе.
Во время работы установки на воде на замкнутом контуре (стерилизация, пастеризация — разогрев установки, мойка щелочью, мойка кислотой) ведется контроль уровня воды в приемном баке. При понижении уровня воды ниже датчика нижнего уровня установка останавливается, инициируется авария утечки воды в системе.
Положение линии моющих расстворов.
Линия подачи моющих расстворов имеет два положения: положение "пастеризация" (стерилизация, пастеризация, ополаскивание) и положение "мойка" (мойка щелочью, мойка кислотой). При запуске каждого процесса проверяется положение линии моющих растворов, если линия положения не соответствует запускаемому процессу, процесс не будет запущен и будет сформировано аварийное сообщение.
Контроль работы оборудования.
Работа деаэратора, сепаратора, гомогенизатора, насосов и пневмоклапанов контролируется по обратным связям. Если при работе ППОУ пропадает обратная связь от обрудования, то инициируется авария соответствующего оборудования и ППОУ останавливается.
Подпитка контуров пастеризации и подогрева/охлаждения.
Контуры горячей воды секций пастеризации и подогрева/охлаждения автоматически подпитываются водопроводной водой при понижении давления воды в контурах. Если давление в контуре горячей воды не достигает уставки (2кг/см2) в течении определенного времени, то формируется авария подпитки соответствующего контура.
Ручное управление.
Управление исполнительными механизмами ППОУ осуществляется как в автоматическом, так и в ручном режимах посредством панели MT8070iE, причем переключение между автоматическим и ручным режимами возможно и во время работы установки.
Подключение деаэратора, сепаратора, гомогенизатора.
В зависимости от технологии обработки продукта возможно подключение любой комбинации следующего оборудования: деаэратора, сепаратора, гомогенизатора. Запуск установки осуществляется без деаэратора, сепаратора, гомогенизатора, затем данное оборудование последовательно подключается к установке. Деаэратор, сепаратор и гомогенизатор имеют свои пульты управления, с которых на пульт управления ППОУ поступают сигналы о работе оборудования. По сигналам обратных связей осуществляется переключение клапанов подачи продукта (вход, выход, байпас) на соответствующее оборудование.
Управление температурой продукта.
Управление температурой пастеризации и температурой продукта на выходе осуществляется посредством регулирования подачи пара или ледяной воды в секции пастеризации и подогрева/охлаждения. Программируемый контроллер ПЛК160 непрерывно опрашивает датчики температуры продукта; информация о температуре поступает на ПИД-регуляторы, которые выдают управляющий сигналы (4-20мА, 0-10В) на регулирующие клапаны пара.
Управление насосом продукта.
Управление производительностью насоса продукта осуществляется посредством изменения частоты вращения двигателя насоса продукта через частотный преобразователь. Информация с расходомера продукта обрабатывается ПИД регулятором ПЛК, который выдает управляющий сигнал на частотный преобразователь (4-20мА, 0-10В).
Световая и звуковая индикация.
Для световой и звуковой индикации в АСУ ТП ППОУ применяется трехцветная сигнальная башня. При запущенном процессе горит зеленый индикатор. При возникновении предупреждений горит оранжевый индикатор. При авариях горит крассный индикатор. По завершению процессов, а также при возникновении предупреждений и аварий звучит звуковая сигнализация.
Визуализация.
Визуализация информации, а также управление установкой осуществляется посредством панели оператора Weintek MT8070iE. На панели задаются уставки температур и времени процессов, время дозирования моющих расстворов, время одной дозы и паузы, производительность насоса продукта, настройки ПИД-регуляторов, таймеров и мн.др. Также на панели MT8070iE отображаются технологическа схема ППОУ, журнал событий, графики давлений и температур процесса, предупреждения и аварии, информационные сообщения о работе ППОУ.
Регистрация технологических параметров.
Регистрация технологических параметров осуществляется панелью оператора Weintek MT8070iE на USB-флэш-накопитель в файлы формата *.cvs (Microsoft Excel). На USB-флэш-накопитель записываются журнал событий (дискретные технологические параметры) и графики давлений и температур (аналоговые технологические параметры).
Подключение к SCADA системе.
В АСУ ТП ППОУ реализована возможность удаленного управления технологическим процессом посредством SCADA системы MasterSCADA. Подключение удаленного компьютера к ПЛК160 осуществляется через интерфейс связи Ethernet, протокол связи Modbus-TCP.
Стоимость АСУ ТП пастеризационно-охладительной установки .
Сохранность скоропортящихся и молочных продуктов всегда была и остается актуальной во все времена. Представленное оборудование для молока отвечает самым современным требованиям для его сбора, хранения и дальнейшей обработки.
Все компоненты установок изготовлены из высококачественных и высокопрочных пищевых материалов, отвечающих условиям санитарных норм, а также техническим параметрам, применимым к данному оборудованию. Корпус молочной установки независимо от формы и объема, выполнен из теплоизоляционных материалов, чтобы сократить энергопотребляемость и уменьшить потери тепла в окружающую среду.
Все оборудование для молока имеет систему управления с приборами учета и контроля производственных процессов.
Обязательным также является наличие моечных и перемешивающих установок для поддержания однородной массы молочного продукта, равномерности распределения вспомогательных каких-либо компонентов, взбивания и т.п.
При выборе также можно оговорить дополнительные комплектации для удобства обслуживания молочного агрегата, рассчитать необходимое потребление и определить размер необходимых емкостей.
Пастеризационно-охладительные установки для молока
Помимо функции сохранения и обработки в виде пастеризации, обладает еще регенерирующими и охлаждающими свойствами.
В качестве хладагента и теплоносителя в оборудовании используется исключительно природные ресурсы - обычная очищенная жесткими фильтрами вода, которая нагревается, или наоборот, охлаждается до нужной температуры и пропускается по пластинчатым трубам через резервуар с молоком.
Сама же установка состоит из резервуара, принимающего с помощью насоса молоко и воду, собственно самих подающих и выводящих насосов, пластинчатого узла циркуляции воды, температурных модулей нагрева и охлаждения воды для производственных нужд, пульта автоматического регулирования производства, контролирующих датчиков объема жидкости и систем оповещения на случай понижения или увеличения минимально допустимого уровня, а также отклонений от заданных технических процессов.
Оборудование требует для размещения достаточно габаритные площади. При его запуске пастеризационной установки и пастеризационно-охладительной установки для молока необходимо наличие отводящих трубопроводов для пара, а также механически фильтруемого холодного водоснабжения, электропитания не ниже 230В с возможностью заземления, напольных систем слива и дренажа, канализации.
Пастеризационная установка и пастеризационно-охладительная установка для молока предназначена для термообработки молочных продуктов без потери его главных свойств.
Применяя щадящие методы обработки, в молоке остаются неизменными белок, сахар и молекулы жира. Принцип их работы заключается в том, что молоко последовательно перетекает из одного резервуара в другой, смешиваясь постепенно с уже подогретым молоком и, наконец, весь его объем нагревается до необходимой для регенерации температуры и выдерживается необходимое время (молоко - 30 сек., кисломолочные смеси - 300 сек.) при температуре пастеризации.
После термической обработки продукт охлаждается и может быть подвергнут розливу и упаковыванию.
Все параметры производственного процесса автоматически проходят регистрацию и контролируются специальными датчиками. При наличии каких-либо отклонений от заданных режимов молочный продукт отправляется на вторичную пастеризацию. При этом срабатывает система оповещения, открывается клапан обратного выхода и процесс регенерации запускается заново.
Установки для производства сухого молока
Несколько отличается от оборудования, применяемого для сушки других продуктов питания. В молочной индустрии показателем качества сухого молока является его растворимость, то есть при взаимодействии с жидкостью продукт должен быстро распадаться на молекулы и смешиваться с нею. И именно таким оно становится благодаря поэтапному технологическому процессу его осушения.
При монтаже и запуске установки производства сухого молока, помещение, где предполагается установка агрегата, должно соответствовать санитарным и строительным нормам. Обязательно наличие канализации, водопровода, электроэнергии от 220В, вентиляционной вытяжки, стены и полы должны быть в кафеле или пластике.
Производственная технология порошкового молока состоит из нескольких этапов: поставка молока, фильтрация, измерение и определение жирности, пастеризация и охлаждение. После оно попадает в сублимационную камеру, где вначале сгущается, затем доводится до гомогенной консистенции и уже после этого высушивается.
Пастеризация при изготовлении сухого молока необходима для уничтожения различного рода микробов, растворению в нем соматических клеток для достижения однородной жидкости. Кроме этого, молоко, прежде чем стать порошком, проходит несколько степеней очистки. Чем больше и качественнее фильтры, тем лучше.
В качестве сырья можно использовать самое маложирное молоко с высоким содержанием соматических клеток. Не секрет, что наши коровы достаточно часто болеют маститами и органика попадает в молоко. После ряда фильтрации и обработки эта проблема разрешима.
Чем еще выгодна установка производства сухого молока?
Помимо молочных продуктов на данном оборудовании можно получить яичный порошок, делать сыры, основы для супов и т.п.
На рынке товаров и услуг молочные продукты пользуются особым спросом. И вопросы их пригодности к употреблению, сроков хранения и качества всегда волнуют потребителя.
Сублимированное молоко широко применяются в производстве косметических средств, в кулинарии, из него делается различное детское питание путем смешивания и добавления определенных наполнителей, корма для животных, его восстанавливают, консервируют и даже делают на его основе некоторые кисломолочные продукты.
При определенных условиях хранения оно обладает увеличенным сроком годности, в нем сохранены все полезные свойства настоящего коровьего молока, что крайне важно, например, для регионов Крайнего Севера.
Примеры современных установок для молока демонстрируются на ежегодной выставке «Агропродмаш»!
Цель работы. Изучение устройства и работы пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1, частичная разборка-сборка, регулировка, подготовка установки к работе, выполнение операций технического обслуживания и оценка технического состояния.
Оборудование, инструмент и наглядные пособия. Пастеризационно-охладительная установка ОПФ-1, набор слесарного инструмента, плакаты, учебные пособия, инструкционно-технологическая карта.
1. Изучить устройство и работу пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1 и ее основных сборочных единиц.
2. Произвести частично разборку-сборку установки и подготовить ее к работе.
3. Включить установку в работу и после остановки выполнить операции технического обслуживания, дав оценку ее технического состояния.
4. Составить и сдать отчет о проделанной работе.
Методические указания к работе. Установка пастеризационно-охладительная пластинчатая автоматизированная ОПФ-1 предназначена для центробежной очистки, пастеризации, выдержки и охлаждения молока в закрытом потоке.
Установка ОПФ-1 поставляется в двух модификациях: ОПФ-1-20 – для пастеризации незараженного молока при температуре 74...78 °С с выдержкой 20 с.; ОПФ-1-300 – для пастеризации молока от больных коров при температуре 90...94 °С с выдержкой 300 с.
Установка ОПФ-1 (рис. 62) состоит из пластинчатого теплообменного аппарата 1, центробежного молокоочистителя 2, трубчатого выдерживателя 7, молочного насоса 4 и насоса для горячей воды 8, уравнительного бака 5, перепускного электрогидравлического клапана 11 и перепускного клапана 3, систем трубопровода и автоматики.
Пластинчатый теплообменный аппарат снабжен пластинами из нержавеющей, стали, которые разбиты на пять секций (рис. 62): I – пастеризации, II и III – регенерации, IV – охлаждения холодной (артезианской) водой, V – охлаждения ледяной водой или рассолом.
Секции отделены одна от другой специальными промежуточными плитами. На каждой плите выбиты порядковые номера, те же номера указаны на схеме компоновочных пластин. Пластины присоединены к стойке при помощи плит и нажимных устройств. Степень сжатия тепловых секций определяют по табличке со шкалой, установленной на верхней и нижней распорках. Нулевое деление устанавливают по оси болта вертикальной распорки, что соответствует минимальному сжатию аппарата, обеспечивающему герметичность. В секции пастеризации происходит теплообмен между потоками горячей воды и молока, разделенными тонкими пластинами из нержавеющей стали. Между пластинами вода и молоко чередуются в противотоке. Молочный и водяной насосы создают необходимый для движения напор. В плиты ввернуты штуцеры для ввода и вывода молока, холодной и горячей воды.
Центробежный молокоочиститель 2 предназначен для удаления из молока механических примесей. Происходит также очистка молока от частиц эпителия, скоплений микроорганизмов.
Перепускной электрогидравлический клапан 11 служит автоматического переключения потока молока на повторный подогрев при снижении температуры пастеризации молока. Он состоит из клапана с гидравлической камерой и электрогидравлического реле.
Уравнительный бак 5 служит для приема молока и равномерного заполнения им насоса 4, подающего молоко в секцию первой рекуперации. Кроме того, он используется для приготовления моющего раствора при циркуляционной промывке.
Рис. 62. Технологическая схема пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1-300:
1 – пластинчатый аппарат, 2 – центробежный молокоочиститель, 3 – перепускной клапан, 4 – насос для молока, 5 – уравнительный бак, 6 – пульт управления, 7 – выдерживатель, 8 – насос для горячей воды, 9 – бойлер, 10 – инжектор, 11 – электрогидравлический клапан, регулирующий подачу пара
Бойлер 9 в системе нагрева теплоносителя пастеризованной установки служит для сбора воды, выравнивании ее температуры и отвода излишков. Он состоит из цилиндрического бака со сферической крышкой и перфорированных дисков, закрепленных на переливной трубе. В нижней части бака для подвода и вывода теплоносителя имеются два патрубка с фланцами на концах. Инжектор 10 предназначен для смешивания пара с горячей водой, циркулирующей между бойлером и секцией пастеризационной установки. Он представляет собой корпус, внутри которого установлен смеситель с цилиндрическими соплами и резьбовой штуцер с фланцем для подсоединения инжектора к трубопроводу.
Количество пара, поступающего в смеситель, регулируется автоматически в зависимости от температуры пастеризации молока. Подачу пара в инжектор регулируют электрогидравлический клапан.
Установки работают в автоматическом режиме или на ручном управлении.
Технологический процесс в автоматизированной пластинчатой пастеризационно-охладительной установке (рис. 62) протекает в следующем порядке. Молоко, требующее обработки, самотеком поступает в уравнительный бак 5, откуда молочным насосом 4 подается во вторую секцию регенерации, где нагревается до 36–38 °С встречным потоком горячего молока (из выдерживателя), которое идет по другой стороне теплообменных пластин, и далее направляется в центробежный молокоочиститель 2. Здесь под действием центробежных сил молоко очищается не только от механических частиц, но и от слизи, сгустков, эпителия и форменных элементов крови, которые появляются в молоке при заболевании вымени. Из очистителя молоко подается в первую секцию регенерации, где дополнительно нагревается встречным потоком горячего молока и направляется в секцию пастеризации для окончательного нагрева до температуры, требуемой по технологии обработки (ОПФ-1-20 – до 76 °С и ОПФ-1-300 – до 92 °С). Из секции пастеризации молоко идет к перепускному клапану, который автоматически переключает поток, и оно поступает в уравнительный бак на повторный нагрев, если не нагрелось до требуемой температуры. Нагретое до заданной температуры молоко попадает в выдерживатель 7, где находится 300 с и возвращается в первую и вторую секции регенерации. В секциях оно предварительно охлаждается встречным потоком холодного молока, идущим из уравнительного бака, и далее подается в четвертую и пятую секции для окончательного охлаждения.
В установках используется вода, охлажденная естественным льдом или с помощью холодильной установки до 2–4 °С, а также артезианская или водопроводная вода такой же температуры. Расход охлаждающей воды 1800...2000 л/ч. Температура охлажденного молока регистрируется на пульте управления, а температура пастеризации – на диаграммной ленте, которая является документом, подтверждающим соблюдение технологического режима процесса обработки.
Установка работает при малом давлении пара (около 0,4 МПа), агрегатируется с паровым котлом КВ-300М. За счет высокой степени регенерации тепла и полной автоматизации расход пара незначителен.
Техническое обслуживание (ежесменное и периодическое). По окончании работы через установку пропускают чистую воду в циркуляционном потоке в течение 5...7 мин. Затем в бак 4 вносят однопроцентный раствор щелочи и ведут промывку при 70 °С в течение 10...12 мин, отключив подачу охлаждающих жидкостей. Слив раствор, установку вновь промывают чистой водой. При необходимости ведут повторную промывку раствором азотной кислоты (0,5 %) также в течение 10...12 мин и затем ополаскивают систему чистой водой.
Использование моющих порошков «А» и раствора азотной кислоты увеличивают эксплуатационный срок до 80...100 ч без разборки установки для по детальной промывки. Через десять дней работы разбирают выдерживатель и пастеризатор в соответствии с инструкцией для осмотра и удаления молочного камня.
Техническая характеристика ОПФ-1
Отчет о работе.
1. Вычертите принципиально-технологическую схему работы пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1.
2. Приведите основные технические данные установки.
Контрольные вопросы и задания.
1. Из каких основных сборочных единиц состоит пастеризационно-охладительной установки ОПФ-1?
2. По какой технологической схеме работает установка?
3. Назовите основные операции технического обслуживания установки.