Работа пастеризационно-охладительного аппарата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

автоматизация производственный пастеризатор конвейерный

Введение

1. Описание перерабатываемого сырья, полуфабриката или продукта и производственных условий

1.1 Описание перерабатываемого сырья, полуфабриката или продукта; его свойства, которые влияют на конструкцию машины или аппарата и применяемые конструкционные материалы

1.2 Описание производственных условий и их влияние на конструкцию машины или аппарата и применяемые конструкционные материалы

2. Анализ аналогов и прототипа и техническое обоснование темы проекта

2.1 Описание машинно-аппаратурной схемы (технологии производства), место и роль в ней проектируемой машины или аппарата

2.2 Техническое (технико-экономическое) обоснование темы проекта



Введение

В настоящее время предусматривается не только значительное увеличение количества вырабатываемых молочных продуктов, но и повышение их питательных и вкусовых свойств, расширение ассортимента. Для решения этих задач необходимо обеспечить молочную промышленность высококачественным сырьем и материалами, а также высокопроизводительным технологическим оборудованием и приборами.

На молочных заводах эксплуатируется более 150 разновидностей машин и аппаратов.

Развитие отдельных отраслей промышленности переработки молока непосредственно связано с совершенствованием основного технологического оборудования: в маслоделии -- сепараторов, маслоизготовителей; в сыроделии -- сыроизготовителей; в молочно консервной промышленности -- вакуум-аппаратов, сушильных установок; в цельномолочной -- пастеризаторов, установок для стерилизации молока, гомогенизаторов; в производстве мороженого -- фризеров и т. д.

На современном этапе технический прогресс в молочной промышленности базируется на комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, оснащении предприятий высокопроизводительными поточными механизированными линиями и агрегатами, создании комплексно-механизированных, автоматизированных цехов и заводов и внедрении новой прогрессивной технологии.

Широкое применение высокопроизводительного оборудования для розлива молока, расфасовки молочных продуктов, внедрение безразборной мойки оборудования, механизация погрузочно-разгрузочных работ при транспортировке молока позволяют существенно повысить уровень механизации молочных заводов. В странах СНГ оборудование для молочных заводов изготовляют специализированные машиностроительные предприятия. При этом особое внимание уделяется конструированию непрерывно действующего оборудования, созданию агрегатов, совмещающих большое число операций, автоматизации контроля и регулирования рабочих процессов и разработке автоблокировочных устройств, предотвращающих возможность работы неисправной машины.

Постоянно повышаются технические требования к оборудованию. Современные машины и аппараты должны обеспечить возможность выполнения прогрессивной технологий и иметь высокие технико-экономические показатели. Машины, отдельные узлы и детали должны быть в максимальной степени унифицированы и соответствовать требованиям стандарта. Машины и аппараты должны длительно и устойчиво работать: обеспечивать наилучшие условия труда, удовлетворять требованиям промышленной эстетики, санитарии и требованиям техники безопасности.

На ОАО «Савушкин продукт» постоянно внедряется высокопроизводительное оборудование для розлива молока, расфасовки молочных продуктов, внедряется безразборная мойка оборудования, механизируются процессы погрузочно-разгрузочных работ при транспортировке молока, растет ассортимент выпускаемой продукции.

Постоянный контроль качества молока, начиная с МТФ и заканчивая готовой продукцией - это гарант высокого качества изготовляемой продукции на ОАО «Савушкин продукт».



1. Описание перерабатываемого сырья, полуфабриката или продукта и производственных условий

Молоко - это жидкость, вырабатываемая молочными железами человеком и млекопитающих животных. Оно содержит большое количество полезных веществ необходимых для роста и развития организма. В молоко входят жиры, белки, витамины и микроэлементы. Цвет молока может варьироваться от белого до желто-голубого. Это зависит от его жирности. За счет содержания лактозы оно обладает легким сладковатым вкусом. Молоко включает в своем составе более 100 полезных компонентов, из них около 20 сбалансированных и жирных аминокислот, лактоза, минеральные вещества.

Коровье молоко наиболее распространено в странах Европы, США и Австралии. Белок, содержащийся в молоке, очень хорошо усваивается, а по питательности литр коровьего молока можно сравнить с 500 г. мяса. В нем также содержится суточная доза кальция. При проявлениях непереносимости коровьего молока врачи рекомендуют употреблять козье.

Калорийность и пищевая ценность коровьего молока

Калорийность стерилизованного коровьего молока 3,5% жирности - 63 ккал.

Пищевая ценность коровьего молока: белки - 3 г, жиры - 3,5 г, углеводы - 4,7 г

Состав молока:

Молоко может отличаться по составу в зависимости от многих факторов (порода животного, рацион питания, состояние здоровья и так далее), но в целом состав молока можно охарактеризовать следующим образом. Молоко состоит приблизительно на 87% из воды и на 13% из сухого вещества, которое в свою очередь состоит из молочного жира, белка, молочного сахара и минеральных веществ. Богато молоко витаминами А, D, и группы В (В1, В2, В12), макро- и микроэлементами, такими как кальций, калий, фосфор, магний, натрий, железо, фтор, йод и так далее. Отличительной особенностью этого замечательно продукта является то, что питательные вещества, содержащиеся в нем, прекрасно усваиваются организмам человека.

1.1 Описание перерабатываемого сырья, полуфабриката или продукта; его свойства, которые влияют на конструкцию машины или аппарата и применяемые конструкционные материалы

Так как молоко является кислотной средой, на предприятии применяется безразборная мойка щелочным раствором, что очень влияет на конструкцию машин и аппаратов на молочных заводах. Абсолютно все машины и аппараты, которые контактируют с молоком и вследствие подвергаются щелочной мойке, изготавливаются из сталей, которые имеют высокую коррозионную стойкость.

А именно таких как: AISI 304; AISI 316; AISI 316L; AISI 316Ti; 08Х13, 12Х13, 12Х17, 15Х25Т, 15Х28, 08Х18Н9.

1.2 Описание производственных условий и их влияние на конструкцию машины или аппарата и применяемые конструкционные материалы

На производстве оборудование эксплуатируется в условиях повышенной влажности, но так как все оборудование изготовлено из высококачественных коррозионностойких сталей это не оказывает никакого влияния. Мойка применяется закрытого типа и безразборная, без участия человека. При мойке запрещается использовать жидкости, вызывающие коррозию меди и нержавеющей стали.



2. Анализ аналогов и прототипа и техническое обоснование темы проект

Обзор существующих конструкций пастеризационно - охладительных установок

Для обеспечения длительного хранения продуктов в герметичной потребительской таре необходимо осуществить пастеризацию или стерилизацию, в результате чего прекращается жизнедеятельность микроорганизмов.

Тепловая обработка продукции при температуре до 100 °С называется пастеризацией и осуществляется при атмосферном давлении. Тепловая обработка при температуре свыше 100 °С называется стерилизацией. Для того чтобы не было разгерметизации банок под действием развивающегося внутреннего давления, этот процесс проводится при избыточном давлении, которое создается водой, паром или паровоздушной смесью.

Температуру и продолжительность тепловой обработки устанавливают в зависимости от вида микроорганизмов и их спор, кислотности продукта, химического состава консервов, условий проникновения тепла и размера банки.

Уровень стерилизации U в аппаратах периодического действия условно выражается формулой

U = (₁ + ₂ + ₃)/t, (1)

где ₁ - продолжительность нагрева, мин;

₂ - продолжительность стерилизации, мин;

₃ - продолжительность охлаждения, мин;

t - температура стерилизации, °С.

При прогреве консервов в течение времени А внутри банки увеличивается давление. Необходимое противодавление, которое следует создать, чтобы предупредить разрушающую деформацию, должно быть равно или больше давления в банке p₂, уменьшенного на допустимую разницу давлений р₂. Для жестяных банок допустимая разница давлении установлена экспериментально и не должна превышать: для банок диаметром 72,8 мм - 0,14 МПа; 83,4 мм - 0,11 МПа; 99 мм - 0,09 МПа и 153,1 мм - 0,04 МПа.

Давление внутри банки р₂ (кПа) определяется в виде

, (2)

где p_n и p_n - парциальное давление водяного пара при температуре

укупоривания и стерилизации, кПа;

p₁ и р₂ - давление в банке во время ее укупоривания и во время

стерилизации, кПа;

V₁ и V₂ - объем пространства в банке, не заполненного продуктом (объем воздуха), до и во время стерилизации, см³;

t₁ и t₂ - температура продукта и воздуха (паров) в банке во время

укупоривания и стерилизации, С.

Стерилизаторы периодического действия обычно называют автоклавами. Они бывают вертикальными и горизонтальными. Широкое применение на консервных заводах в нашей стране получили вертикальные автоклавы с неподвижной корзиной. Для интенсификации процесса прогрева и обеспечения равномерного проникновения теплоты к центру банки на отдельных заводах применяют горизонтальные автоклавы с вращающимися корзинами.

Пастеризаторы

Для пастеризации отдельных видов консервов используют ленточные или конвейерные аппараты, у которых транспортирующий механизм перемещает продукцию в банках или бутылках через тоннель, разделенный на три зоны: подогрева, пастеризации и охлаждения.

Пастеризация жидких продуктов (соков, пюре и т. п.) может осуществляться в специальных проточных пластинчатых или трубчатых установках, в которых продукт последовательно прокачивается через три секции: подогрева, пастеризации или стерилизации и охлаждения. Для пастеризации молока и молочных продуктов применяют емкостное оборудование периодического действия, установки на базе пластинчатых и трубчатых аппаратов и комбинированное оборудование. В емкостном оборудовании в качестве теплоносителя служат пар и горячая вода. В зависимости от конструкции оборудование бывает с электрическим нагревом теплоносителя и без него.

Пастеризационная установка А2-КПО (рисунок 1.2) предназначена для непрерывной пастеризации и охлаждения с тепловым эксгаустированием томатного сока в трехлитровых банках в непрерывном потоке.

Установка состоит из наполнителя 1 для трехлитровых банок, эксгаустера 2 (АГ-КПО/3), закаточной машины 3, подающего конвейера 4 (А2-КПО/2), пастеризатора-охладителя 5 (А2-КПО/1), выгрузочного конвейера 6.

Эксгаустер 2 предназначен для теплового эксгаустирования (прогрев паровоздушной смеси в незаполненном пространстве банки) сока с целью снижения давления в банке и ликвидации брака от срывания крышек. Он представляет собой камеру нагрева с пластинчатым конвейером, с каждой стороны которого находится по шесть ламп инфракрасного излучения типа КГ 220-1000-6У4. Подающий конвейер передает банки с соком от закаточной машины на транспортерную сетку пастеризатора-охладителя. Над конвейером имеется толкатель, который перемещает ряд из 10 банок на транспортную ленту.

В камере пастеризации банки обдуваются снизу горячим воздухом.

Камера комбинированного охлаждения состоит из двух участков: охлаждение банок воздухом и охлаждение банок водой (душирование) при температуре 20…25 °С. Охлажденные банки переходят на выгрузочный транспортер, которым направляются на дальнейшую обработку.

Техническая характеристика установки А2-КПО.

Производительность, л/ч (банок/мин)-4500 (25)

Давление пара, МПа-0,3...0,5

Расход пара, кг/ч-178

Расход воздуха, м³/мин:

в зоне нагрева-10 000

в зоне охлаждения-40 000

Расход воды, м³/ч-3

Продолжительность обдувания банок, мин:

горячим воздухом-30

цеховым воздухом-20

Продолжительность эксгаустирования, мин-0,3

Установленная мощность, кВт:

электродвигателей-36,5

ламп-10

Габаритные размеры, мм-26 15061103806

Масса, кг-24 500

Трубчатая пастеризационная установка Т1-ОУН (рисунок 1.3) предназначена для нагревания молока. В установке трубные панели изготовлены из нержавеющей стали. Они имеют выфрезерованные каналы, соединяющие торцы труб попарно. Входная и выходная трубы выведены из цилиндров наружу в виде патрубков со штуцерами. В торцах цилиндров установлены плотно привернутые крышки с резиновыми уплотнениями, создающими герметичность и изолирующими каналы один от другого. Нагнетаемая насосом жидкость попадает в первую трубу 3, затем через угольник 4 в канал, перемешивается, переходит в следующую трубу, снова в канал и т.д., пока последовательно не пройдет по всем трубам 12, 14, 15 и 19. В паровых рубашках цилиндров на входе установлены перфорированные пластины-отражатели пара. Цилиндры смонтированы на подставке из труб. Для регулирования по высоте в нижней части подставки предусмотрены регулирующие винты. Регулирование температуры пастеризации и ее автоматическое поддержание в заданных пределах осуществляются регулятором прямого действия 13 типа РТ. Для того чтобы не пропустить непастеризованный продукт на последующую обработку, на выходе из верхнего цилиндра пастеризатора предусмотрен перепускной клапан 11. Команда на автоматический перепуск подается с пульта управления 26 от манометрического термометра. На паропроводе перед входом пара в рубашки цилиндров пастеризатора установлены манометры 21 и 25, предохранительные клапаны 20 и паровые вентили 18. В паропроводе верхнего цилиндра смонтирован регулятор температуры. Вывод конденсата осуществляется конденсатоотводчиками 2 из каждого цилиндрав отдельности через трубы 5 и 6.

Молоко нагнетается из накопительной емкости с помощью двух электронасосов 1, последовательно соединенных молокопроводом 7…10 и 24 с цилиндрами пастеризатора 17, в нижний цилиндр пастеризатора. Там оно подогревается до 50…60 С, переходит в верхний цилиндр, где пастеризуется при температуре 80…90 С. Цилиндры 17 обогреваются паром. При нарушении технологического режима чувствительный элемент дистанционного манометрического термометра, который погружен в поток горячего молока, выходящего из пастеризатора, подает сигналы через пульт на пропускной клапан. Он срабатывает и направляет молоко на вторичную пастеризацию. В процессе пастеризации давление в молокопроводе контролируется манометром с мембранным разделителем. Давление пара на входе в паровые рубашки обоих цилиндров измеряется манометрами для пара, установленными с помощью патрубка 16, фланца 22 и тройника 23. Температура пастеризованного молока на выходе из аппарата регистрируется манометрическим термометром ТКП-160 Сг. Подача пара в зависимости от изменения температуры молока автоматически регулируется прибором РТ.

Таблица 1 - Технические характеристики трубчатых пастеризаторов

Показатель	Т1-ОУН	А1-ОТЛ	Т1-ОУТ	А1 ОТЛ-10
Производительность, л/ч	5 000	5 000	10 000	10 500
Температура, С:
молока начальная	10	10	10	10
пастеризации	80…90	80…90	80…90	80…90
Давление пара перед приборами регулирования, МПа	0,3…0,4	0,3…0,4	0,3…0,4	0,3…0,4
Расход пара, кг/ч	700	640	1500	1300
Поверхность теплопередачи, м2	4,5	4,4	9	9
Максимально допустимый напор молока на входе из трубчатого аппарата при номинальной производительности, м вод. ст.	12…14	14	8	8
Установленная мощность, кВт	3	1,5	4	1,5
Габаритные размеры, мм	15001300150	150014002150	150012502300	150014002300
Масса, кг	400	450	670	640

Температура стерилизации регулируется давлением и количеством острого пара, подаваемого в инжекционную головку.

Технические характеристики трубчатых пастеризаторов представлены в таблице 1.1.

Установка А1-ОТЛ-5 отличается от вышеописанных тем, что на теплопередающих трубах создает шероховатость (накатку). Это снижает гидравлическое сопротивление, увеличивает теплопередачу, уменьшает образование молочного камня и пригара белка. Кроме того, для удобства обслуживания и повышения надежности работы системы автоматизации установка А1-ОТЛ-5 комплектуется уравнительным приемным баком с поплавковым регулятором уровня.

Особенностью конструкции установки А1-ОТЛ-10 является наличие регенератора, выполненного по типу теплообменника «труба в трубе». Он служит для частичного подогрева исходного молока и вывода конденсата. Нагреваемый продукт подается по внутренней трубке, конденсат течет противотоком в кольцевом зазоре теплообменника. Кроме того, трубчатый теплообменный аппарат представляет собой три рабочих цилиндра, смонтированные на подставке с уклоном относительно уровня пола.

Емкость универсальная Т2-ОТ2-А (рисунок 1.4 а) предназначена для тепловой обработки молока и сливок при выработке топленого молока, ряженки, сметаны, кефира, смеси мороженого и других молочных продуктов. Она представляет собой трехстенный цилиндрический вертикальный сосуд на опорах и состоит из внутренней нержавеющей ванны 1, заключенной в корпус 2 и наружную обшивку 3. Под внутренней ванной размещена парораспределительная головка 4, к которой через трубопровод подводится пар. Патрубок для слива воды из межстенного пространства выведен вниз. К нему присоединены вентиль и трубопровод подачи холодной воды. Переливная труба служит для поддержания постоянного уровня воды в межстенном пространстве. Она присоединена к канализации с помощью воронки.

Через кран диаметром 50 мм готовый продукт сливают. Термометр служит для контроля температуры продукта. Крышка емкости состоит из двух половин, одну из которых можно поднимать и опускать вручную. Вторая половина крышки прикреплена к корпусу ванны тремя болтами. Емкость установлена на трех расположенных по окружности опорах и крепится фундаментными болтами.

Продукт нагревается пароводяной смесью. Для улучшения теплообмена продукт перемешивается мешалкой 5, вращающейся от привода. Для охлаждения продукта межстенное пространство заполняют ледяной водой.

Кроме того, в верхней части внутренней ванны приварен по спирали змеевик 6, служащий для охлаждения продукта рассолом температурой от -6 до -10 С при давлении не более 0,1 МПа.

Пастеризационная ванна Г6-ОПА-600 (Г6-ОПБ-1000) состоит из внутренней ванны 1, двух электромагнитных вентилей и шкафа управления (рисунок 1. б).

Под внутренней нержавеющей ванной, заключенной в двустенный наружный корпус 2, размещена парораспределительная головка 3, к которой через трубопровод поступает пар. Для слива воды из межстенного пространства в наружном днище предусмотрен патрубок с вентилем. Переливные трубы служат для поддержания уровня воды в межстенном пространстве. Крышка ванны состоит из двух половин, одну из которых легко поднимать и опускать вручную. При подъеме половины крышки через конечный выключатель отключается привод мешалки. Вторая половина крышки прикреплена к корпусу ванны тремя болтами. Ванна установлена на трех опорах под углом 120° и прикреплена к фундаменту с помощью анкерных болтов.

Рисунок 1 - Емкостное оборудование для пастеризации 1 - нержавеющая ванна; 2 - корпус; 3 - обшивка; 4 - парораспределительная головка; 5 - мешалка, 6 - змеевик



Ванна заполнятся продуктом до уровня сигнализатора. Продукт перемешивается мешалкой 4, вращающейся от привода 5. Готовый продукт сливают через молочный кран. Температура продукта и воды в межстенном пространстве контролируется термометрами.

Нагрев продукта достигается за счет нагрева холодной воды в межстенном пространстве с помощью пара. Для улучшения теплообмена продукт перемешивается мешалкой. Для охлаждения продукта межстенное пространство ванны заполняют охлажденной водой. Поддержание постоянной температуры пастеризации и охлаждения, включение в работу мешалки выполняются автоматически или вручную. Аналогичные конструкцию и принцип действия имеет пастеризационная ванна ВПУ-500.

В пастеризационных ваннах с электрическим нагревом встроены ТЭНы, управляемые терморегуляторами. Продолжительность нагрева контролирует реле времени. В остальном эти ванны практически не отличаются от описанных выше. Их технические характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики емкостного пастеризационного оборудования

Показатель	ВДП-300	В1-ВД2-П	Г2-ОТ2-А	Г6-ОПА-600	Г6-ОПА-1000	ВПУ-500	ВПЭ-300
Рабочая вместимость, м3	0,3	0,35	1	0,6	1	0,5	0,3
Частота вращения мешалки, с-1	2,6…2,7	3	3	3	3	0,25	3
Поверхность теплообмена, м2	2	2,3	5	3,5	5,1	2,5	2
Установленная мощность, кВт	0,6	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	19
Габаритные размеры, мм	1288Ч 925Ч 1370	1300Ч 1030Ч 1900	1569Ч 1520Ч 2045	1520Ч 1440Ч 1690	1520Ч 1440Ч 2045	1615Ч 1030Ч 1220	1050Ч 900Ч 1800
Масса, кг	165	187	520	485	575	350	200



Электропастеризатор А1-ОПЭ-250 с инфракрасным нагревом (ИК) (рисунок 2) предназначен для пастеризации молока и его обеззараживания от возбудителей туберкулеза. Этот аппарат используют на малых молочных фермах с поголовьем до 100 коров. Он состоит из бака-накопителя 11, насоса 10, пластинчатого регенератора-охладителя 3 со смотровым стеклом 4. Секции ИК-нагрева 2 представляют собой набор кварцевых трубок, последовательно соединенных металлическими переходниками. Внутри трубок циркулирует обрабатываемое молоко. На каждой трубке имеется электронагреватель (кварцевая трубка большого диаметра с обмоткой из нехромового провода). В комплект установки входит трехходовой клапан 1, вентиль 5, трехходовые краны 8 и затвор 9. В правой верхней части размещен пульт управления 6. Электропастеризатор смонтирован на раме Режим работы аппарата ручной и полуавтоматический. Техническая характеристика электропастеризатора приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Техническая характеристика электропастеризатора А1-ОПЭ-250

Производительность, л/ч	250
Температура, С:
молока начальная	10…35
Пастеризации	81±2
конечная молока при охлаждении ледяной водой	4…6
Продолжительность обработки в секции ИК-нагрева	2…4
Габаритные размеры, мм	16008001500
Масса, кг	300

Пластинчатый пастеризационно-охладительный аппарат

На ОАО «Савушкин продукт» для охлаждения молока используются установки для комплексной тепловой обработки молока и жидких молочных продуктов. Продукт в них проходит весь цикл операций нагревания и охлаждения, включая предварительный подогрев в регенераторе горячим продуктом, пастеризацию паром или горячей водой, промежуточное охлаждение в регенераторе и охлаждение до конечной температуры холодной водой или рассолом.

Рисунок 2 - Электропастеризатор А1-ОПЭ-250 1 - трехходовой клапан; 2 - секция ИК-нагрева; 3 - пластинчатый регенератор охладитель; 4 - смотровое окно; 5 - вентиль; 6 - пульт управления; 7 - рама; 8 - трехходовой кран; 9 - затвор; 10 - насос; 11 - бак-накопитель

Основным аппаратом пастеризационно-охладительного агрегата, как правило, является пастеризационно - охладительный аппарат (рисунок 3).

Пластинчатый аппарат состоит из группы теплообменных пластин 1, подвешенных на горизонтальных штангах 2, концы которых заделаны в стойках 3 и 4. Нажимной плитой 5 и винтом 6 пластины сжимаются в пакет. На схеме показаны только 5 пластин в раздвинутом положении. В действительности аппараты состоят из большого числа пластин, которые во время работы плото прижаты одна к другой. Зазор между пластинами звисит от талщины резиновых прокладок 7 (обычно 3-6 мм).



Рисунок 3 - Схема пластинчатого теплообменника 1 - теплообменная пластина; 2 - горизонтальная штанга; 3 и 4 - стойки; 5 - нажимная плита; 6 - винт; 7 - резиновая прокладка; 8, 13, 14 и 15 - патрубки; 9 - угловое отверстие; 10 - граничная пластина; 11 - кольцевая прокладка; 12 - угловое отверстие

Система уплотнительных прокладок пластинчатого аппарата построена так, что после сборки и сжатия пластин в аппарате образуются две изолированные одна от другой системы каналов для молока и теплонасителя. Одна из этих систем состоит из нечетных проходов между пластинами, а другая из четных, благодоря чему патоки греющей и обогреваемой жидкости чередуются между собой.

Пластины аппарата тонкие, металлические, обычно штампованные из нержавеющей стали. Они обеспечивают достаточно высокий теплообмен между соседними потоками жидкостей.

Молоко входит в аппарат через патрубок 8 и через угловое отверстие 9 попадает в продольный канал аппарата, образованный угловыми отверстиями пластин при их сжатии. По этому каналу молоко доходит до граничной пластины 10, имеющей глухой угол (без отверстия). Из продольного канала молоко распределяется по нечетным зазорам и пластинам благодаря соответствующему расположению кольцевых прокладок 11, исключающих возможность проникновения в четные зазоры.

При движении в зазорах вниз молоко обтекает рифленые поверхности пластин, которые с обратной стороны обогреваются теплоносителем. Внизу молоко выходит из зазоров в нижний продольный канал, образованный угловыми отверстиями 12, и выходит из аппарата через патрубок 13. Горячая вода движется через аппарат противотоком к молоку. Она поступает через патрубок 14, проходит через нижний продольный канал, распределяется по четным зазорам между пластинами и движется по ним вверх. Через верхний продольный канал и патрубок 15 вода выходит из аппарата.

В пластинчатом аппарате происходит теплообмен между горячей водой и молоком через тонкую волнистую металлическую стенку и молоко нагревается до необходимой температуры.

Обычно пластинчатые аппараты собраны по более сложным схемам и содержат больше пластин, чем показано на схеме.

Пластинчатые аппараты обладают большими достоинствами. В отношении компактности, производительности и эффективности они превосходят аппараты других систем. В их конструкции нашел полное выражение принцип стандартизации и нормализации узлов и деталей, а технология изготовления их основных частей базируется на штамповке, что в совокупности создает предпосылки экономичного массового изготовления их при наименьшей металлоемкости.

Благодаря разборности конструкции, составленной в основном из одинаковых пластин, выполнимы оперативные перекомпоновки аппаратов и имеется возможности осуществления любых схем работы.

Пастеризационно-охладительная установка ОП2-У5

Типичным пластинчатым агрегатом можно считать пастеризационно-охладительную установку ОП2-У5 производительностью 5000 л молока в час (рисунок 5). Установка работает на режиме кратковременной пастеризации при температуре 75-76°С с выдержкой нагретого молока около 20 сек в поточном трубчатом выдерживателе 5.

Сырое молоко поступает из танка в уравнительный бак 3, где поплавковым регулятором поддерживается постоянный уровень молока. Насос 2 подает молоко через стабилизатор потока 10 в регенеративную секцию пластинчатого аппарата 9, из которого молоко, подогретое до 60-62°С, выходит в один из центробежных очистителей 1.

Очистка молока перед пастеризацией повышает эффективность работы пастеризатора и является одним из условий надежной пастеризации. Она предохраняет пластины пастеризационной секции от преждевременного образования пригара, понижающего теплопередачу и производительность аппарата. Полугерметические очистители обладают обеспенивающим действием. Они задерживают и разрушают пену молока, поэтому она не попадает в секцию пастеризации. Пена способствует образованию пригара и затрудняет прогревание всех частиц молока до температуры пастеризации.

Рисунок 5 - Схема пластинчатой пастеризационно - охладительной 1 - сепаратор-молокоочиститель; 2 - насос для молока; 3 - уравнительный бак; 4 - пульт управления; 5 - трубчатый выдерживатель; 6 - насос для горячей воды; 7 - бойлер; 8 - инжектор для пара; 9 - пластинчатый аппарат; 10 - стабилизатор потока

Очиститель имеет напорный диск, играющий роль центробежного насоса. Под действием его молоко проходит через секцию пастеризации, в которой нагревается до 74-76°С горячей водой, поступающей из бойлера Нагретое молоко выходит через на стойке аппарата и направляется в выдерживатель 5. После выдерживания в потоке молоко возвращается в регенеративную секцию, где отдает большую часть своего тепла вновь поступающему холодному молоку, охлаждаясь при этом до температуры 19-20°С. Далее молоко проходит через секцию водяного и рассольного охлаждения. Охлажденное до 4-5°С пастеризованное молоко из установки направляется в танк.

Перепускной клапан пропускает молоко из выдерживателя в секцию регенерации только при условии, что температура молока в выдерживателе соответствует установленной температуре пастеризации. Если температура пастеризации ниже 74°С, то перепускной клапан изменяет направление потока и молока возвращается в промежуточный бак.

Молоко в секции пастеризации нагревается горячей водой, которая подается насосом 6 из бойлера Отработавшая вода возвращается в бойлер, по пути она подогревается в инжекторе 8 паром. Электрогидравлический клапан регулирует подачу пара в зависимости от температуры молока.

2.1 Описание машинно-аппаратурной схемы (технологии производства), место и роль в ней проектируемой машины или аппарата

Технология и оборудование производства молока питьевого

Сырое молоко с температурой 6?С поступает в приемный бачок 1 (рисунок 1.1), через впускной клапан. В нутрии бачка установлен уровнемер для регулирования подачи молока. При достижении верхнего уровня в бачке впускной клапан призакрывается, а при нижнем - приоткрывается. Далее молоко центробежным насосом 2 через фильтр грубой очистки подается во 2-ую секцию установки 11, где молоко подогревается встречным потоком горячего молока. Из 2-ой секции молоко поступает в третью, где подогревается до температуры 40-60?С встречным потоком горячей воды. После подогрева молока оно поступает в деаэратор 3, где происходит очистка от не приятных запахов за счет создания разряженного давления и устранения легколетучих компонентов из молока.

Далее молоко центробежным насосом нагнетается в сепаратор 5. За счет центробежной силы происходит разделение молока на сливки и обезжиренное молоко. Затем молоко и сливки поступают в нормализатор 6, где получают молоко необходимой жирности, а не востребованная часть сливок центробежным насосом 12 подается в пластинчатую двухсекционную охладительную установку 13, где охлаждаются до температуры 4?С, за счет подачи в первую секцию холодной воды, а во вторую--ледяной. Нормализованное молоко поступает в гомогенизатор 7, где происходит дробление жировых шариков. Далее молоко поступает в четвертую секцию установки 11, где подогревается встречным потоком пастеризованного молока. Затем молоко поступает в пятую секцию установки через центробежный насос 8 и подогревается горячей водой до температуры пастеризации 94?С. Далее молоко поступает в выдерживатель 9 и находится там в зависимости от технологического режима пастеризации в течении 25, 30, 180, 300 сек.

После выдерживателя на трубопроводе установлены датчики температуры, которые регистрируют температуру. Если температура не достаточная то срабатывает обратный клапан 10 и направляет поток молока обратно в приемный бачок, если же температура пастеризации достигнута, то поток молока поступает в четвертую а затем во вторую секции пластинчатой установки 11, где отдает тепло сырому молоку. Затем молоко поступает в первую секцию установки, где охлаждается встречным потоком ледяной воды до температуры 4?С, и далее поступает в резервуар для готовой продукции.

Основное оборудование

Пластинчатая пастеризационно - охладительная установка. Предназначена для тепловой обработки молока в закрытом потоке.

Деаэратор. Предназначен для очистки от не приятных запахов, за счет создания разряженного давления и устранения легколетучих компонентов из молока.

Сепаратор - сливкоотделитель. За счет центробежной силы происходит разделение молока на сливки и обезжиренное молоко.

Сепаратор - очиститель. Очищение молока от механических примесей за счет центробежных сил.

Нормализатор. В нормализаторе, поступающие туда сливки и обезжиренное молоко, смешиваются, в определенной пропорции, в зависимости от того какое молоко разливается.

Гомогенизатор. В гомогенизаторе происходит дробление жировых шариков.

Выдерживатель. Молоко поступает в выдерживатель и находится там в зависимости от технологического режима пастеризации в течении 25, 30, 180, 300 сек.

Вспомогательное оборудование

Центробежные насосы, фильтр грубой очистки, пластинчатая двухсекционная охладительная установка (для охлаждения сливок), обратный клапан, резервуар для готовой продукции.

2.2 Техническое (технико-экономическое) обоснование темы проекта

Обоснование проектного решения

На современном этапе технический прогресс в молочной промышленности базируется на комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, оснащении предприятий высокопроизводительными поточными механизированными линиями и агрегатами, создании комплексно-механизированных, автоматизированных цехов и заводов и внедрении новой прогрессивной технологии. Постоянно повышаются технические требования к оборудованию. Современные машины и аппараты должны обеспечить возможность выполнения прогрессивной технологий и иметь высокие технико-экономические показатели. Машины, отдельные узлы и детали должны быть в максимальной степени унифицированы и соответствовать требованиям стандарта. Машины и аппараты должны длительно и устойчиво работать, обеспечивать наилучшие условия труда, удовлетворять требованиям промышленной эстетики, санитарии и требованиям техники безопасности.

Одним из основных видов технологического оборудования на предприятиях молочной промышленности является оборудование для пастеризации молока. В настоящее время в молочной промышленности используются различные аппараты для пастеризации молока. Они отличаются друг от друга по конструктивным, технологическим, стоимостным характеристикам. Такие как пластинчатые: А1-ОПКБ, А1-ОК2Л-5, А1-ОКЛ-10, ИПКС-013, ПМР-2, ОП2-Ф-1, ОГК-1.25; трубчатые: Т1-ОУН, А1-ОТЛ, Т1-ОУТ, А1-ОТЛ-10; электропастеризаторы: А1-ОПЭ-250, А1-ОПЭ-500; емкостные: Т2-ОТ2-А, Г6-ОПА-600, Г6-ОПА-1000, ВДП-300, В1-ВД2-П.

Темой курсового проекта является пластинчатая четырех секционная пастеризационно-охладительная установки для молока производительностью 25000 л/ч. Установка предназначена для быстрого нагрева молока в тонком слое и закрытом потоке и последующего охлаждения его после кратковременной выдержки. Технологический процесс тепловой обработки молока автоматизирован, что позволяет обеспечивать высокие санитарно-гигиенические условия производства, исключает возможность выхода недопастеризованного молока предотвращает его перенагрев.

Пластинчатые установки имеют ряд преимуществ перед другими типами пастеризаторов: возможность совмещения нескольких технологических процессов в одном аппарате (например: пастеризацию и охлаждение продукта до заданной температуры); при одинаковой производительности занимает меньше места за счет большей поверхности теплообмена; пастеризаторы могут быть изготовлены с промежуточным отбором теплого молока на сепарацию, гомогенизацию и деаэрирование; позволяет экономить энергоресурсы за счет большей площади теплообмена, а также введения дополнительной секции рекуперации тепла; быстро адаптируются для работы в линиях по производству различных кисломолочных напитков: кефир, биокефир, питьевой йогурт, ряженка и др.

Реконструкция пастеризационной установки заключается в добавлении дополнительной секции регенерации тепла. Это позволяет экономить энергоресурсы, так как уменьшается расход пара за счет дополнительной секции регенерации тепла, а так же уменьшилось потребление ледяной воды. При этом численность рабочих остается неизменной.

Установку целесообразно использовать на молочных заводах большой мощности, т.к. происходит значительная экономия энергоресурсов, возможность использования установки для получения различных кисломолочных продуктов.

Размещено на Allbest.ru

...