Рис. 5. 14. Технологическая схема ОПУ-3М

1 – теплообменный аппарат; 2 – насос для горячей воды; 3 – бойлер;

4 – инжектор; 5 – трубчатый выдерживатель; 6 – щит управления;

7 – клапан автоматического возврата недопастеризованного молока;

8 – танк; 9 – насос для молока; 10 – промежуточный бак;

11 – стабилизатор потока; 12 – насос; 13 – секция пастеризации;

14 – секция регенерации; 15 – секция водяного охлаждения;

16 – секция рассольного охлаждения; 17 – молокоочиститель

Охладительно – пастеризационная установка ОПУ – 3У предназначена для центробежной очистки, тонкослойной пастеризации молока в закрытом потоке и последующего его охлождения.

В каждую установку входят: пластинчатый пастеризатор-охладитель, уравнительный бак с поплавком, насосы для молока, регулятор равномерности потока, сепараторы - молокоочистители, автоматический клапан для отвода недопастерезованного молока, бойлер для нагрева воды, паровой инжектор, насос для горячейводы, пульт управления с выдерживателем и трубопроводы пара и рассола с регуляторами давления и расхода.

Секции установки отличаются различной компоновкой пластин, их типом и расположением. В установке имеется пять секции: пастеризации, регенерации (I и II ступени), охлаждения водой и охлаждения рассолом. Работа пластинчатой автоматизированной пастеризационно -охладительной установки осуществляется так. Сырое молоко из танка подается насосом в промежуточный бак. Уровень молока в баке поддерживается поплавковым устройством. Из бака молоко насосом 12 направляется через стабилизатор 11 потока в секцию регенерации пластинчатого аппарата, где подогревается пастеризованным молоком. Затем молоко идет в попеременно работающие молокоочистители 17. Очищенное молоко под напором подается в секцию пастеризации пластинчатого аппарата, в которой нагревается горячей водой до температуры 76 ± 2 0 С и далее направляется в трубчатый выдерживатель 5 , а затем в секцию 14 регенерации. При температуре пастеризации ниже заданной молоко автоматическим клапаном возвращается в бак 10 для повторной тепловой обработки. При заданной температуре пастеризации молоко из выдерживателя 5 последовательно проходит секции 15 и 16 водяного и рассольного охлаждения пластинчатого аппарата, охлаждаясь до 4 ± 2°С. Вода для секции пастеризации подогревается в инжекторе 4 и подается водяным насосом 2.

Техническая характеристика:

Производительность, л/ч 3000

Температура, 0 С:

Пастеризации 76 ± 2

Охлажденного молока 4 ± 2

Расход пара, кг/ч 72

Расход охлаждающей 9000

Рабочее давление 1,5

пара, МПА

Установленная мощность

электродвигателей, кВт 16,5

Габаритные размеры, мм:

Длина 2015

Ширина 700

Пастеризационно-охладительные установки

В любом молочном производстве не обойтись без пастеризационно-охладительной установки - теплообменного аппарата, который позволяет обрабатывать молоко и молочные смеси. Пастеризация - вообще незаменимый процесс при производстве молочной продукции, служащий для её обеззараживания (уничтожения микроорганизмов) и консервации. Поэтому пастеризационно-охладительная установка является одним из основных видов оборудования, участвующего в технологической цепочке производства, кроме того, она позволяет разнообразить ассортимент выпускаемой продукции.Для изготовления теплообменников ООО «Авангард» использует только пластины с бесклеевым креплением резиновых уплотнений. Уплотнения выдерживают температуру до 130°С, что позволяет полностью исключить высокотемпературную пастеризацию в трубчатых пастеризаторах при обогреве паром. Новая форма теплообменных пластин позволяет повысить коэффициент теплопередачи и коэффициент регенерации, делать установки компактнее и экономичнее. Специально продуманный профиль пластин позволяет избежать образованию мертвых зон в теплообменнике.

Для пастеризации продукта разработана и внедрена замкнутая циркуляционная система нагрева воды. Данная система позволяет производить пастеризацию от 60 до 125°С с затратами энергии пара только на нагрев продукта.

В наших пастеризационно-охладительных установках используется только «мягкий» режим пастеризации, с разницей температур между теплоносителем и продуктом не более 2°С, что исключает пригар и коагуляцию белка на теплообменник пластинах. Наши установки снабжены системой сигнализации при превышении разницы температур между теплоносителем и продуктом, что указывает на необходимость мойки теплообменника, и не позволяет производить некачественную пастеризацию!

При работе установки вместе с сепаратором, гомогенизатором, или другим дополнительным оборудованием возможна плавная регулировка производительности, и поддержание постоянного давления продукта на выходе.

Комплектация установок автоматическим клапаном с позиционером обеспечивает охлаждение продукта до заданной температуры с точностью 0,5 ºС.

В зависимости от модели пастеризационно-охладительные установки могут различаться производительностью и температурным режимом, но при соблюдении всех требований качество полученного продукта остаётся неизменным.

Комбинированные пастеризационно-охладительные установки типа ОПТ-3

Назначение: Предназначены для пастеризации и охлаждения молока, смесей мороженого, молочных и других пищевых продуктов в закрытом потоке.

Принцип работы

Продукт поступает в уравнительный бак (1) с поплавковым регулятором уровня. Центробежным насосом (2) из уравнительного бака продукт подается в секцию регенерации пластинчатого аппарата (3) для теплообмена с пастеризованным продуктом. Из секции регенерации продукт поступает в секцию пастеризации (4) и на переключающий клапан (5) . Если температура пастеризации соответствует заданной, продукт поступает на выдерживатель (6) , секцию регенерации, где охлаждается сырым продуктом, в секции охлаждения и выходит из установки. Если температура пастеризации ниже заданной, то по сигналу управляющей аппаратуры автоматически происходит переключение клапана (5) и продукт направляется в уравнительный бак.

Параметры теплоносителя регулируются автоматически в зависимости от температуры продукта.
Управление работой установки осуществляется с пульта управления (7) .

Позвоните и закажите:

Технические характеристики:

Пастеризационно-охладительные установки для молока

Предназначена для очистки, пастеризации и охлаждения молока в непрерывном тонкослойном закрытом потоке при автоматическом контроле и регулировании технологического процесса.

Проектируются и изготавливаются производительностью от 1000 до 25000 л в час по перерабатываемому молоку.

В состав установки входит:

пластинчатый аппарат

трубчатый теплообменник

выдерживатель емкостной

выдерживатель трубчатый

бак приемный

бойлерный узел


Технические характеристики:

	А1-ОКЛ-3	А1-ОКЛ2Л-5	А1-ОКЛ-10	А1-ОКЛ-15
Производительность, л/час	3000	5000	10000	15000
Температура, °С
Продукта на входе в аппарат	5...10	5...10	5...10	5...10
Нагрева в аппарате	76...80	76...80	76...80	76...80
Охлаждения	2...6	2...6	2...6	2...6
Ледяной воды	+1	0...1	+1	0...1
Кратность ледяной воды	4	3	3	2
Давление, МПа
Ледяной воды	0,15	0,15	0,25	0,3
Греющего пара	0,3	0,3	0,3	0,45
Рабочее в аппарате	0,3	0,3	0,35	0,35
Поверхность теплообмена пластины, м²	0,2	0,2	0,2	0,55
Число пластин, шт.	76	122	249	182
Коэффициент регенерации, %	85	88	85	90,5
Потребление за час работы:
	45	80	173	185
электроэнергии, кВт	9	10	12,5	11,7
холода (отводимого тепла), кВт	15,7	11,71	16,3	7,9
Габаритные размеры, мм	3700х3530х2500	3700х3600х2500	5400х3500х2500	4685х3850х2500
Занимаемая площадь, м²	13,1	13,3	19	18
Масса установки, кг	2000	1990	2800	4400


Технические характеристики:

Производительность в час, л	не менее 25000
Производительность, л/час	3000
Температура молока, °С: поступающего в аппарат
Пастеризации	76…80
Охлаждения	2…6
Возврата недопастеризованного	75
Поступающего на очистку	65…71
Давление пара перед регулирующим клапаном, МПа	0,45…0,6
Потребление пара, кг/ч	не более 364
Температура хладоносителя (ледяной воды), ° С	0…1
Давление ледяной воды перед аппаратом, МПа	не менее 0,3
Температура (горячей воды) теплоносителя, ° С	79…100
Мощность установленных электродвигателей, кВт	35
Потребление электроэнергии, кВт/ч	не более 32
Коэффициент регенерации, %	85
Занимаемая площадь, м²	25
Габаритные размеры, мм	не более 6410х3900х2500
Масса установки, кг	6200

Пастеризационно-охладительные установки

Пастеризационно - охладительные установки пластинчатого типа предназначены для тепловой обработки молока при выработке пастеризованного молока и молока, используемого для производства кисломолочных продуктов, а также для пастеризации сливок и смеси мороженого.

В состав пастеризационно-охладительной установки пластинчатого типа входят пластинчатый теплообменный аппарат, уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня молока в баке, центробежный насос, сепаратор - молокоочиститель, выдерживатель, установка для подготовки теплоносителя, пульт управления с приборами контроля и регулирования процесса.

Пластинчатый теплообменный аппарат имеет секции, в которых осуществляются следующие процессы: пастеризация (нагревание продукта до температуры пастеризации), охлаждение (водой, охлаждение рассолом или ледяной водой), рекуперация теплообмен между горячим и холодным продуктами.

На двух стойках (передней и задней) аппарата укреплены две штанги, которые являются опорами теплообменных пластин, угловые отверстия пластин окружены прокладками. По периферии Пластины уложена прокладка.

При сборке аппарата и сжатии пластин образуются две изолированные системы герметичных каналов. В одном канале движется горячая среда, а в другом - холодная. Собранные пластины объединяются в секции. Внутри секций пластины группируются в пакеты, в каналах которых продукт движется параллельно. Уравнительный бак представляет собой емкость с патрубками для входа и выхода продукта. Внутри бака установлен поплавковый регулировочный клапан, поддерживающий постоянный уровень продукта в баке.

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

В сепараторе - молокоочистителе подогретое в аппарате молоко очищается от механических примесей.

Пастеризация питьевого молока, кисломолочных продуктов, питьевых сливок и мороженого осуществляется в различных пастеризационно - охладительных установках.

В пастеризационно-охладительной установке для питьевого молока сырое молоко поступает в уравнительный бак, а котором с помощью поплавкового регулятора поддерживается постоянный уровень продукта. Центробежный насос забирает продукт из бака и подает его в первую рекуперационную секцию теплообменника, где молоко нагревается до 40-45 °С. установленный за центробежным насосом регулятор потока обеспечивает постоянный расход молока, поступающего в теплообменник. Нагретое молоко поступает в сепаратор - молокоочиститель, где очищается от механических примесей, и затем подается во вторую секцию рекуперации 11, где нагревается до 65-70 °С. Далее молоко по внутреннему каналу переходит в секцию пастеризации 111, где нагревается, водой до 76-78 °С: Молоко выдерживается при температуре пастеризации и направляется на охлаждение сначала в секции рекуперации 11 и 1, затем в секции водяного 1 V и рассольного V охлаждения. Охлажденное до 4-6 °С молоко проходит через возвратный клапан, который направляет поток молока или в емкости хранения (при соблюдении режимов обработки), или на повторную пастеризацию в уравнительный бак (при нарушении режимов пастеризации).

Рисунок 4 - Схема пастеризационно - охладительной установки для молока;

1 - уравнительный бак; 2 - поплавковый регулятор уровня; 3 - насос для молока; 4 - ротаметрический регулятор; 5 - пластинчатый теплообменный аппарат; 6 - сепаратор-молоко очиститель; 7 - выдерживатель; 8, 12 - датчики температуры; 9, 10, 13, 14,20, 22, 23 - манометры; 11 - вентиль рёгулировки подачи рассола; 15 - возвратный клапан; 16 - насос горячей воды; 17 - бачок-аккумулятор; 18, 19 - клапаны, регулирующие подачу пара; 21 - насос для пастеризованного молока

Курсовой проект

Пластинчатая пастеризационно-охлаждительная установка для молока производительностью 10000 л/ч

Введение

В целях значительного увеличения производства продуктов питания намечены меры по увеличению объемов переработки молока, улучшению ассортимента и повышению качества молочных продуктов. Осуществление этих мер связано с реализацией задач агропромышленного комплекса и техническим перевооружением отраслей пищевой промышленности, в том числе молочной.

При техническом перевооружении молочной промышленности предусматривается использование высокопроизводительного технологического оборудования, изготовление комплектов машин, аппаратов и поточных технологических линий, обеспечивающих повышение производительности труда, освоение нового технологического оборудования и автоматизированных линий для розлива молока и оборудования для упаковки молочных продуктов.

Одной из основных задач, поставленных Продовольственной программой, является завершение в период до 1990 года перевооружения молочной промышленности на новой технической основе, обеспечивающей повышение технического уровня, качество и надежность используемых машин и аппаратов.

В настоящее время машины и аппараты периодического действия все больше вытесняются оборудованием непрерывного действия, что позволяет увеличить объем производства и значительно повысить эффективность использования техники.

Научно-технический прогресс в молочной промышленности способствует внедрению новых способов обработки и переработки молока на основе применения прогрессивного, наиболее высокопроизводительного оборудования. При использовании такого оборудования очень важно максимально сохранить первоначальные свойства молока и его составных частей. Поэтому обязательным условием рационального технического оснащения предприятия является соблюдение технологических требований к вырабатываемому продукту.

Современная технология базируется на большом опыте развития техники переработки молока. Возрастают роль и значение мировой науки, в которую советские ученые внесли существенный вклад.

Машины и аппараты для выработки молочных продуктов, а также для проведения операций, предшествующих обработке или переработке и подготовке продуктов к реализации, должны отвечать следующим условиям:

высокая производительность и технологически оптимальное воздействие на обрабатываемый продукт;

минимальные затраты на единицу продукта, вырабатываемого на технологических линиях с включением соответствующих машин и аппаратов;

герметизация процесса;

автоматизированный контроль и регулирование рабочих процессов;

безразборная мойка и использование стандартных моющих средств.

Технологическое 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.

Функциональный признак положен в основу классификации технологического оборудования в программе курса «Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности» и структуры настоящего учебника. Оборудование подразделяют на оборудование хранения и транспортировки, для механической и тепловой обработки молока, выработки молочных продуктов, подготовки продуктов к реализации и общезаводского назначения.

Оборудование хранения и транспортировки включает транспортные цистерны и емкости хранения молока, емкости технологического и межоперационного назначения и трубопроводы, насосы и пневматические транспортные системы. Как правило, в этом оборудовании не должно происходить каких-либо изменений в структуре продукта. Исключение составляют лишь емкости технологического назначения, в которых такие изменения задаются.

К оборудованию для механической, тепловой обработки молока относят фильтры, фильтр-прессы и мембранные фильтрационные аппараты, гомогенизаторы и гомогенизаторы-пластификаторы, сепараторы и центрифуги, а также установки для термовакуумной обработки, нагреватели и охладители. В этом оборудовании достигается определенный технологический эффект. Однако составные части остаются неизменными, т. е. при концентрации отдельных составных частей после смешивания можно получить первоначальный продукт.

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; к оборудованию для подготовки продуктов к реализации - машины для фасовки и упаковки молочных продуктов, оборудование для подготовки тары к наполнению (бутылкомоечные машины и др.), приборы для учета количества и оценки качества продуктов в технологических линиях.

Описание технологического процесса

Приемка и подгатовка сырья




Подогрев, очистка

т = (35 40) С




Охлаждение и промежуточное хранение




Нормализация




Подогрев

т = (40 5) С




Гомогенизация

т = (60 65) С

Р = (10 15) МПа




Пастеризация

т = (76 С, τ = 20 сек




Топление

т = (95 99) С




Охлаждение и

промежуточное хранение




Расфасовка и упаковка




Хранение и реализация




Приёмка молока и другого сырья осуществляется по массе и качеству, установленному лабораторией предприятия. Качество молока оценивается в соответствии с ГОСТ 52054 на молоко коровье-сырье.

Сразу же после приёмки молоко подогревают до температуры (35 40)С и очищают на центробежных молокоочистителях или другом оборудовании без подогрева. Для очистки сырого молока рекомендуется также использовать бактериофугу со специально встроенным герметичным сепаратором для удаления бактерий из молока. После этого молоко напрявляют на переработку или охлаждают до температуры С и хранят в резервуарах промежуточного хранения. Хранение молока, охлажденного до температуры 4 С, до переработки не должно превышать 12 ч, охлажденного до температуры 6 С – 6 ч.

Нормализация молочного сырья осуществляется с целью стандартизации состава готового продукта по массовой доле жира и/или сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО). Нормализация молока по массовой доле жира может осуществляться двумя способами: периодический способ и непрерывный способ.

После нормализации молоко подогревают до температуры (40 5) С и очищают на сеператорах-молокоочистителях. Подогрев идёт в секции рекуперации пластинчатого пастеризатора. Затем молоко вновь подогревается до температуры (60 65) С и подается на гомогенизатор, где и гомогенизируется при давлении (10 15) Мпа. Гомогенизации рекомендуется подвергать, в том числе маложирные и классические виды молока для улучшения вкуса.

После гомогенизации молоко поступает на пастеризацию в пластинчатую установку и пастеризуется при температуре (76 С с выдержкой 20 сек. При производстве топленого молака пастеризация проводится при температурах (9599) С. Затем проводится топление молока.

После пастеризации или топления молоко охлаждают до температуры С. Охлаждение идёт на пластично пастеризационно-охлаждительной установке. После этого молоко направляют в резервуар для промежуточного хранения или непосредственнона розлив. Допускается хранить пастеризованное охлажденное молоко до розлива в течение не более 6 ч. И при этой температуре молоко может храниться от 36 ч до 10 суток.

Описание работы установки

Вмолочной промышленности для пастеризации и стерилизации молока и молочных продуктов применяют пастеризационные и стерилизационные установки, а также стерилизаторы.

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.

Пастеризационно-охладительные установки для питьевого молока различают по производительности. Выпускают пастеризационно-охладительные установки производительностью 3000, 5000, 10000, 15 000 и 25 000 л/ч.

Пастеризационно-охладительные установки производительностью 3000 и 5000 л/ч имеют ряд узлов и деталей одинаковой конструкции. В этих аппаратах размещение секций по отношению к главной стойке одностороннее. В первом аппарате использованы теплопередающие пластины ленточно-поточные П-2, а во втором – сетчато-поточные АГ-2. В пастеризационно-охладительных установках производительностью 10 000, 15 000 и 25 000 л/ч применены пластинчатые аппараты с двусторонним расположением секций по отношению к главной стойке. В первых двух аппаратах использованы ленточно-поточные пластины П-2, в третьем – сетчато-поточные ПР - 0,5М.

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

Из молокохранильного 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 I пластинчатого аппарата 5. Между центробежным насосом и пластинчатым 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 II , 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 I и II 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 повгорной 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 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.

Расчёт

Исходные данные для расчета :

Производительность……………………………G 1 = 2,77кг/с (10000 кг/ч)

Начальная температура молока………………………………...t 1 = 4 °С

Температура пастеризации………………….…………………..t 3 = 75 °С

Конечная температура молока…………………………….……..t 6 .= 4° С

Коэффициент рекуперации тепла………………………………..ɛ = 0,76

Начальная температура горячей воды………………….……..t ’ г = 79 °С

Кратность горячей воды……………………………………..…..n г = 4

Начальная температура холодной воды……………….………..t ’ в = 8 °С

Кратность холодной воды…………………………………….....n в = 3

Начальная температура ледяной воды…………………………..t ’ л = +1 °С

Кратность ледяной воды………………………………………...n л = 4

Температура молока после секции водяного охлаждения……..t 5 = 10 °С

Общее допустимое гидравлическое сопротивление……….. Δ P = 500 кПа (5 кгс/см 2)

Средняя удельная теплоемкость молока………………….c M = 3880 Дж /(кг.°С)

Плотность молока…………………………………………..ρ M . = 1033 кг/м 3

Удельная теплоемкость холодной и горячей воды……… с в = с г = с л = 4186 Дж/(кг.°С)

Аппарат намечено изготовлять на базе пластин типа П-2 с горизонтальными гофрами ленточно-поточного вида

Основные данные пластины:

рабочая поверхность F 1 = 0,21 м 2

рабочая ширина b = 0,315 м

приведенная высота L n = 0,800 м

площадь поперечного сечения одного канала f 1 = 0,00075 м 2

эквивалентный диаметр потока d ϶ = 0,006 м

толщина пластины δ = 0,00125 м

коэффициент теплопроводности материала пластины λ CT = 16 Вт/(м.°С)

Для пластины данного типа действительны уравнения теплоотдачи и потерь энергии:

Еu = 760 Rе -0,25 ; ξ = 11,2 Re -0,25

Решение

1. Определение начальных и конечных температур, вычисление температурных напоров и параметров S:

а. Секция рекуперации тепла:

Температура сырого молока в конце секции рекуперации тепла (при входе в секцию пастеризации) :

t 2 = t 1 + ( t 3 - t 1 ) ɛ = 4 + (75 – 4) 0,76 = 57,96°С ≈ 58°С

Температура пастеризованного молока после секции рекуперации (при входе в секцию охлаждения водой) :

t 4 = t 1 + ( t 3 – t 2 ) = 4 + (75 – 58) = 21°С

Средний температурный напор в секции рекуперации при характерной для нее постоянной разности температур:

= t 3 – t 2 = 75 – 58 = 17°С

Тогда симплекс:

S рек =
°С

б. Секция пастеризации:

Температура горячей воды при выходе из секции пастеризации молока из условий баланса тепла:

t ’’ г = t ’ г –
( t 3 – t 2 ) = 79 –
(75 – 58) = 75,06°С

Средний температурный напор при:

Δ t б = t ’’ г – t 2 = 75,06 – 58 = 17,06°С

Δ t м = t ’ г – t 3 = 79 – 75 = 4°С

определим по формуле:



S n =


в. Секция охлажденияводой:

Температура холодной воды, выходящей из водяной секции:

t ’’ в = t ’ в +
( t 4 – t 5 ) = 8 +
(21 – 10) = 11,4°С

Средний температурный напор при:

Δ t б = t 4 – t ’’ в = 21 – 11,4 = 9,6°С

Δ t м = t 5 – t ’ в = 10 – 8 = 2°С

найдем из уравнения:



Тогда симплекс:

S n =


г. Секция охлаждения ледяной водой:

Температура ледяной воды на выходе из аппарата:

t ’’ л = t ’ л +
( t 5 – t 6 ) = 1 +
(10 – 4) = 2,4°С

Средний температурный напор для секции охлаждения ледяной водой при:

Δ t б = t 5 – t ’’ л = 10 – 2,4 = 7,6°С

Δ t М = t 6 – t ’ л = 4 – 1 = 3°С

определим по формуле:



Тогда симплекс:

S л =


2. Отношение рабочих поверхностей и допустимые гидравлические сопротивления по секциям:

Выбираем ориентировочно следующие значения коэффициентов теплопередачи по секциям (в Вт/(м 2 .°С) :

секция рекуперации k рек = 2900

секция пастеризации k п = 2900

секция водяного охлаждения k в = 2320

секция охлаждения ледяной водой k л = 2100

Отношение рабочих поверхностей секции составляет





Принимая меньшее из этих отношений за единицу, можем написать

F рек: F п : F в : F л = 1,92:1,15: 1,71: 1

Принимая распределение допустимых гидравлических сопротивлений соответствующим распределению рабочих поверхностей и допуская небольшое округление, получим Δ P рек: Δ P п: Δ P в: Δ P л = 1,92:1,15: 1,71: 1

Так как общее допустимое гидравлическое сопротивление согласно заданию Δ P =5.10 5 Па, то, можем написать:

Δ P рек + Δ P п + Δ P в + Δ P л = 5.10 5 Па

Так как отношение сопротивлений уже известно, то в соответствии с ним распределим сопротивления по секциям следующим образом:

Δ P рек = 166 000 Па

Δ P п = 99 500 Па

Δ P в = 148 000 Па

Δ P л = 86 500 Па

3. Определение максимально допустимых скоростей продукта в межпластинных каналах по секциям:

Для условий работы данного аппарата целесообразно определить лишь максимально допустимые скорости в секциях для движения продукта. Гидравлические сопротивления по стороне движения рабочих сред малы, так как мала длина соответствующих трактов.

Это позволяет выбрать скорости рабочих сред из условий соблюдения приемлемой кратности по отношению к молоку, причем при наличии условий, циркуляции и повторного использования можно выбирать большие значения.

Предварительно задаемся вспомогательными величинами: ожидаемый коэффициент теплоотдачи молока ориентировочно - α м = 5000 Вт/(м 2 .°С).

Средняя температура стенки:

в секции рекуперации

в секции пастеризации

в секции водяного охлаждения

в секции охлаждения ледяной водой

Коэффициент общего гидравлического сопротивления:

в секции рекуперации ξ р = 1,6

в секции пастеризации ξ п = 1,4

в секции водяного охлаждения ξ в = 1,95

в секции охлаждения ледяной водой ξ л = 2,2

Используя эти данные, определим максимально допустимые скорости движения молока:

а) в секции рекуперации

б) в секции пастеризации

в) в секции водяного охлаждения

г) в секции охлаждения ледяной водой

Полученные значения скорости для секций почти совпадают между собой. Наличие значительной разницы свидетельствовало бы об ошибке в вычислении или неправильном распределении допустимых гидравлических сопротивлений.

Объемная производительность аппарата:



Определяем число каналов в пакете, приняв ω м = 0,57 м/с:



Так как число каналов в пакете не может быть дробным, округляем до т = 6

Уточняем в связи с этим величину скорости потока молока:



Скорость холодной воды принимаем равной скорости молока:

ω в = ω м = 0,59 м/с

Скорость циркулирующей горячей воды и ледяной воды принимаем:

ω г = ω л = 2ω м = 1,18 м/с

4. Средняя температура, число Рг, вязкость и теплопроводность продукта и рабочих жидкостей:

Число Рг, кинематическую вязкость v и теплопроводность продукта и рабочих жидкостей определяем при средних температурах жидкостей, пользуясь справочными данными.

а. Секция рекуперации тепла:

Средняя температура сырого молока (сторона нагревания) :



Для молока при этой температуре

Pr = 9,6 ; λ м = 0,524 Вт/(м.°С)

ν = 1,27.10 -6 м 2 /с

Средняя температура пастеризованного молока (сторона охлаждения) :



Этой температуре молока соответствуют

Pr = 5,7 ; λ м = 0,575 Вт/(м.°С)

ν = 0,87.10 -6 м 2 /с

б. Секция пастеризации:

Средняя температура горячей воды (сторона охлаждения) :



Pr = 2,30 ; λ м = 0,671 Вт/(м.°С)

ν = 0,38.10 -6 м 2 /с

Средняя температура молока (сторона нагревания)

Pr = 4,0 ; λ м = 0,611 Вт/(м.°С)

ν = 0,63.10 -6 м 2 /с

в. Секция охлаждения молока водой:

Средняя температура холодной воды (сторона нагревания)



Pr = 9,7 ; λ м = 0,572 Вт/(м.°С)

ν = 1,32.10 -6 м 2 /с

Этой температуре молока соответствуют

Pr = 17,4 ; λ м = 0,476 Вт/(м.°С)

ν = 2,07.10 -6 м 2 /с

Средняя температура ледяной воды (сторона нагревания)

Этой температуре воды соответствуют

Pr = 12,9 ; λ м = 0,557 Вт/(м.°С)

ν = 1,8.10 -6 м 2 /с

Средняя температура молока (сторона охлаждения)



Этой температуре молока соответствуют

Pr = 24,0 ; λ м = 0,455 Вт/(м.°С)

ν = 2,6.10 -6 м 2 /с

5. Вычисление числа Рейнольдса:

Число Рейнольдса вычисляем по вязкости при средних температурах жидкостей в каждой секции



а. Секция рекуперации тепла:

Для холодного молока:



Для горячего молока;



б. Секция пастеризации:

Для молока:

Для горячей воды:



Для молока:



Для воды:



г. Секция охлаждения молока ледяной водой:

Для молока:



Для ледяной воды:



6. Определение коэффициента теплопередачи:

Для определения коэффициентов теплоотдачи α 1 и α 2 пользуемся формла для пластин типа П-2:

Nu = 0,1 Rе 0,7 Рг 0,43 (Рг / Рг ст) 0,25

или


Отношение (Рг/Рг С т) 0,25 может быть принято в среднем для всех секций:

по стороне нагревания 1,05

по стороне охлаждения 0,95

а. Секция рекуперации тепла:

Для стороны нагревания сырого молока:

Для стороны охлаждения пастеризованного молока:

Коэффициент теплопередачи с учетом термического сопротивления стенки толщиной 1,25 мм:



б. Секция пастеризации:

Для стороны нагревания молока:

Для стороны охлаждения горячей воды:

Коэффициент теплопередачи:

С учетом постепенного отложения пригара уменьшаем эту величину при расчете до k п = 2800 Вт/(м 2 .°С), чтобы обеспечить устойчивую работу пастеризатора.

в. Секция охлаждения молока водой:

Для стороны нагревания воды:

Коэффициент теплопередачи:

г. Секция охлаждения молока ледяной водой:

Для стороны нагревания воды:

Для стороны охлаждения молока:

Коэффициент теплопередачи:



7. Расчет рабочих поверхностей секции числа пластин и числа пакетов:

а. Секция рекуперации тепла:

Рабочая поверхность секции:

Число пластин в секции:



Число пакетов X определяем, зная число каналов в пакетах m = 8 получено выше):

Принимаем Х рек = 6 пакетов

б. Секция пастеризации молока:

Рабочая поверхность секции равна:

Число пластин в секции:



Число пакетов в секции на стороне молока:



Принимаем X п = 3 пакета.

в. Секция охлаждения молока водой:

Рабочая поверхность секции:

Число пластин в секции:



Число пакетов в секции:



Если число пакетов в результате расчета оказывается дробным, то следует решить вопрос или об увеличении числа пакетов до ближайшего большего числа, или об уменьшении числа каналов в пакетах данной секции.

При уменьшении числа каналов скорость потока увеличится, что следует учесть при определении потребного напора. На теплопередаче уменьшение числа каналов скажется незначительно в сторону увеличения и его можно не учитывать.

В нашем случае сохраним компоновку пакетов и округлим полученное значение до Х в = 5 пакета.

Небольшой запас рабочей поверхности, полученный вследствие округления числа пакетов до ближайшего большего числа, компенсирует снижение среднего температурного напора при смешанном потоке.

г. Секция охлаждения молока ледяной водой:

Рабочая поверхность секции:

Отклонения могут быть лишь в результате того, что в расчете были допущены усреднения некоторых параметров и округлены число каналов и число пакетов в ту или другую сторону.

Для проверки этого отклонения и соответствия фактического гидравлического сопротивления допустимому в заключение следует сделать контрольный расчет общих гидравлических сопротивлений по тракту движения продукта. Кроме того, необходимо вычислить гидравлические сопротивления для рабочих жидкостей.

Гидравлическое сопротивление для каждой секции определяют по формуле

Сделаем такой расчет для всех секций, учитывая, что для принятого типа пластин коэффициент сопротивления единицы относительной длины канала определяется:

ξ = 11,2 Re -0,25

а. Секция рекуперации тепла: (X = 6)

Для потока холодного нагреваемого молока при
= 2551:

Сопротивление секции составит:

г. Секция охлаждения молока ледяной водой: (X = 2)

Для потока молока при Rе л = 1246 получим:

Сопротивление секции будет разно:

Общее гидравлическое сопротивление аппарата по линии движения моло-. ка составит:

Расчет показывает, что распределение сопротивлений по секциям несколько отличается от полученного предварительно в первом приближении, однако общее сопротивление близко к исходному допустимому гидравлическому сопротивлению 0,5 МПа.

Техника безопасности

Пастеризатор-охладитель устанавливают на полу цеха молочного завода без фундамента строго по уровню, используя регулирующие устройства ножек аппарата. После осмотра всех элементов аппарата, убедившись в их исправности и чистоте, а также в правильном расположении теплообменных пластин в соответствии с их нумерацией, его собирают.

Пластины и промежуточные плиты вручную передвигают по тягам на рабочие места. Для уменьшения усилий во время сдвига пластин и плит необходимо рабочие поверхности тяг и резьб зажимных устройств слегка смазывать. Окончательно прижимают теплообменные пластины и плиты винтовым зажимом с помощью специального ключа.

Необходимую для герметичности степень сжатия тепловых секций определяют стрелкой, нанесенной на верхней и нижней распорках, которая должна совпадать с центром вертикальной распорки обеих тяг. При этом, учитывая наличие двухвинтового зажима, необходимо производить равномерную затяжку каждым винтовым устройством во избежание перекоса.

Перед пуском установки в работу ее обязательно чистят, моют и стерилизуют горячей водой, а при безразборной мойке - моющими средствами с помощью специальных для этих целей установок. Безразборная мойка, при которой моющие растворы циркулируют в замкнутой системе с отключенным молокоочистителем, допустима лишь в том случае, если отсутствуют детали, изготовленные из бронзы и алюминия.

Для прекращения работы установки выключают подачу молока и вместо него подают воду. После вытеснения молока из аппарата выключают пар, горячую воду и рассол, выключают молокоочистители, обесточивают щит управления и выпускают весь рассол. После этого всю установку подвергают санитарной обработке. Во время чистки и мойки нельзя пользоваться металлическими щетками и другими абразивными материалами.

При высокотемпературной пастеризации необходимо аппарат снабжать защитным кожухом.

В нерабочее время нельзя оставлять рассол в аппарате; он должен быть полностью слит, а секции промыты, иначе срок службы пластин сократится из-за их коррозии.

Стойки и другие чугунные части следует чаще протирать тканью, покрытой небольшим слоем консистентной смазки, что придает аппарату хороший внешний вид и защищает окрашенные части.

В процессе эксплуатации изнашиваются резиновые прокладки на пластинах пастеризатора. Износ прокладок компенсируется последовательным увеличением степени поджатая пластин. Максимальное поджатие за риску на тягах допускается на величину 0,2 мм, ... для получения обезжиренного молока для производства. Сгущение проводят для концентрации составных частей молока ... производительного цикла на 11,3%, увеличивает среднегодовую выработку сгущенного обезжиренного молока ... вакуум-выпарной установки «Ангидро» ...

• Отчет по практике в фабрика мороженого Инмарко

  Отчет по практике >>

  Сырое молоко подается на пластинчатую пастеризационно -охладительную установку ОКЛ-10. В установке молоко ... производительностью линии 5000 л/ч, в состав линии входит пастеризационно – охладительная установка марки Н17 и гомогенизатор Rannie. Смесь для ...

• Проект технологической линии производства сливочного масла методом периодического сбивания

  Реферат >> Промышленность, производство

  ... Для сепарирования молока принимаем сепаратор-сливкоотделитель марки Ж5-ОСН-С, имеющий производительность по молоку 10000 ... Пастеризацию сливок проводим в пластинчатой пастеризационно -охладительной установке марки А1-ОКЛ-1 с производительностью 1000 л/ч ...

• Первичная обработка молока на молочно-товарной ферме ОАО ГВАРДЕЕЦ Чебоксарского района

  Реферат >> Промышленность, производство

  ... пластинчатых пастеризационно – охладительных установок Показатель А1-ОКЛ-3 А1-ОКЛ-5 Производительность , л/ч 3000 5000 Температура, о С молока ... имеет большую производительность . Трубчатые пастеризационные установки : служат для обработки молока в закрытом...



Назначение

Пастеризация и охлаждение молока, соков, соковых напитков, вин, виноматериалов, пива, кваса, а также других жидких пищевых продуктов.

Исполнения:

• Автоматизированные пастеризаторы для выработки молока питьевого назначения.
• Автоматизированные многофункциональные пастеризаторы для выработки молока питьевого назначения и одновременной подготовки молока к процессам сквашивания и топления.
• Полуавтоматические пастеризаторы с ручным управлением.

Дополнительная опция: исполнение пастеризатора с функцией санитарной обработки линий подачи и выдачи продукта.

Характеристики

Параметры
Производительность, л/час *
Режим пастеризации, °С	79 - 120 (задается с пульта управления)
Температура продукта на входе, °С
Температура продукта на выходе, °С - для холодного розлива - для горячего розлива	4 - 6 Произвольная (задается с пульта управления)
Время выдержки, сек. **	20– 25 (для питьевого молока) 300 (молоко для кисломолочной продукции)
Теплоноситель: Первичный - вторичный	Пар Горячая вода (температура горячей воды на 3-5 °С выше заданной температуры пастеризации продукта).
Хладоноситель	Ледяная вода (+ 1 - + 3 °С), растворы гликолей, рассолы
Диаметры входных и выходных патрубков продукта, мм	Ду 35 (DIN)	Ду 50 (DIN)	Ду 50 (DIN)

* Производительность пастеризационно-охладительных установк может быть задана Заказчиком произвольно в интервале до 25 000 л/ч
** Время выдержки при температуре пастеризации может быть задано Заказчиком произвольное.

ВОЗМОЖНОСТЬ СИНХРОНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПАСТЕРИЗАТОРОВ С ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ ЛИНИЕЙ РОЗЛИВА.

Реализация в одной установке различных температурных режимов обработки продукта продукта и возможность подключения внешнего оборудования (сепаратор, гомогенизатор) обеспечивает универсальность пастеризатора.

Принцип работы:

1. Исходный продукт поступает в приемный бак, в котором благодаря специальному устройству производится его заполнение до определенного уровня. Из приемного бака продукт насосом подается в секцию (секции) регенерации многосекционного пластинчатого аппарата для предварительного нагрева и далее направляется в секцию пастеризации, где нагревается до заданной температуры. Далее, нагретый продукт поступает в выдерживатель, из которого направляется последовательно в секции регенерации и охлаждения. По желанию закзчика, секции рекуперации могут иметь выходы на сепаратор и гомогенизатор.
2. Нагрев продукта до требуемой температуры в секции пастеризации осуществляется горячей водой, которая циркулирует в замкнутом контуре парового нагрева.
3. Охлаждение молока до необходимой температуры осуществляется в два этапа по принципу противотока: вначале - в секции(ях) регенерации исходным холодным продуктом и затем, в секции охлаждения - хладоносителем (ледяной водой, или др.)
4. В многофункционально пастеризаторе имеется дополнительный контур подготовки горячей воды и дополнительные секции пластинчатого теплообменника для обеспечения различных температур продукта на выходах, например, для горячего розлива, или для выпуска теплого пастеризованного молока с целью его дальнейшего сквашивания и получения кисломолочной продукции.
Автоматизация :


Процесс обработки продукта в пастеризаторе полностью автоматизирован. Система управления процессом построена на базе программируемых контроллеров фирмы «Omron» (Япония). Точность поддержания температурного режима пастеризации обеспечивается реализацией ПИД-закона автоматического регулирования температуры при управлении клапаном подачи пара.

Разрешение на первичную выдачу продукта дается оператором. Далее, система управления следит за температурным режимом пастеризации, и в случае его нарушения, установка переходит в состояние циркуляции по внутреннему контуру до восстановления заданного режима.

Использование сенсорной панели оператора позволяет выполнять разнообразную визуализацию процесса в цифровом и графическом видах с выдачей сообщений на действия оператора и аварийные ситуации (функции SKADA-системы). В отдельном окне задаются параметры технологического процесса пастеризации. В пастеризаторе реализована функция архивирования значений параметров процесса на удобном для заказчика виде носителя информации, что позволяет реализовать документирование всего технологического процесса.

Высокая степень автоматизации с использованием портов USB и Ethernet позволяет, по желанию заказчика, обеспечить возможность подключения пастеризатора к системе верхнего уровня и АСУ ТП предприятия.

ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЕ ПАСТЕРИЗАТОРЫ С РУЧНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ.

Все пастеризаторы серии ОКЛ аналогичны по своему конструктивному исполнению.

В пастеризаторах с ручным управлением включение насосов, нагрева контуров горячей воды и продукта, а также режимов «циркуляция», «пастеризация», «слив» осуществляется переключателями. Температурный режим задается и контролируется по ПИД-закону регуляторами температуры фирмы «Omron», которые управляют клапанами подачи пара в контурах подготовки горячей воды.

Разрешение на первичную выдачу продукта также дается оператором, а далее система управления следит за температурным режимом пастеризации, и в случае его нарушения, установка переходит в состояние циркуляции по внутреннему контуру до восстановления заданного режима.

Визуализация состояния установки выполняется световыми индикаторами, а температурные режимы индицируются на регуляторах температуры. Для архивации температурных режимов используется бумажный или электронный регистратор. Задание температурных режимов выполняет оператор на регуляторах температуры и на регистраторе на котором виден и график температур.

В пастеризаторе также контролируется уровень продукта в приемном баке и давление в магистралях движения продукта и в контурах горячей воды.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ (для всех исполнений пастеризаторов):
1. Пластинчатый теплообменный аппарат имеет несколько секций (для базового исполнения – 3 секции: регенерации, пастеризации и охлаждения) и состоит из станины с зажимными устройствами, набора теплообменных пластин с уплотнениями, разделительной и нажимных плит. В пластинчатом аппарате применяются теплообменные пластины, штампованные из нержавеющей листовой стали. С обеих сторон каждой пластины имеются каналы, по которым, с одной стороны движется продукт, а с другой - теплоноситель или хладоноситель. Герметичность в собранном аппарате создается резиновыми уплотнительными прокладками (NBR, EPDM), вставленными в специальные пазы пластин.
2. Выдерживатель представляет собой систему трубопроводов, обеспечивающую определенное время выдержки продукта при температуре пастеризации.
3. Бак приемный представляет собой емкость цилиндрической формы с регулятором уровня, который обеспечивает постоянный уровень продукта.
4. Блок подготовки горячей выполнен с использованием паяного теплообменника, расширительного бака и группы безопасности.
5. Для подачи горячей воды в контур пастеризации используется центробежный насос в нержавеющем исполнении фирмы «Grundfos» (Германия).

Основные преимущества теплообменных аппаратов на базе пластин API Schmidt-Bretten (Германия):

• Эффективный теплообмен за счет специального гофрированного профиля проточной части пластины, который образует трёхмерные турбулентные потоки. При этом минимизируется вероятность отложения загрязнений на поверхности пластин.
• Двойное уплотнение теплопередающих пластин в зоне входа и выхода сред , что препятствует смещению сред.
• Наличие специального канта утечки в зоне уплотнения. В случае разгерметизации одного из уплотнений, среда будет вытекать наружу, не смешиваясь с другой.
• Кроме функции разделения сред, уплотнения центрируют пакет пластин. Уплотнения фиксируются в пластинах специальными клипсами только в одном направлении, что значительно облегчает технологию сборки.
Мы занимаемся изготовлением пастеризаторов для молока и других продуктов.