Обладнання для пастеризації. Ємнісне обладнання ВДП-300, Г2-ОТ2-А, пастеризаційні ванни Г-ОПА-600 (стр. 2 из 4)
У молочній галузі велике поширення також набули пластинчасті пастеризація-охолоджувальні установки. Пластинчаста пастеризаційно-охолрджувальна установка ОКЛ призначена для швидкого нагріву молока в тонкому шарі і закритому потоці і подальшого охолоджування його при короткочасній витримці. Установка складається з пластинчастого апарату, зрівняльного бака з пристроєм клапанно-поплавця, стабілізатора потоку, бойлера з інжектором пари, сепаратора-молокоочисника, відцентрових насосів для молока і гарячої води, трубопроводів з регулюючими клапанами, пульта управління, автоматичних клапанів і витримувача.
Основне обладнання — пластинчастий апарат, в якому здійснюються нагрів, пастеризація і охолоджування молока. Апарати продуктивністю до 10 000 л/год мають односторонні секції по відношенню до стійки, апарати продуктивністю понад 10 000 л/год — двосторонні.
Теплообмінні пластини розміщені в секціях апаратів згідно схемі компоновки і розділені на пакети — групи пластин з однаковим напрямом потоку рідини. На кожній пластині вибитий порядковий номер, що спрощує їх збірку в пакети по схемі компоновки пластин. Теплообмінні секції розділені спеціальними розподільними плитами з штуцерами для введення і виведення рідин. Пластинчасті апарати мають три секції: регенерації, пастеризації і охолоджування. Теплообмінна пластина, що використовується має сітчасто-потоковий тип і володіє вищими теплотехнічними показниками в порівнянні з раніше використовуваними пластинами стрічково-потокового типу.
Пластинчастий апарат складається з чавунної литої стійки із закріпленими на ній двома сталевими штангами. До верхньої штанги підвішують теплообмінні пластини, розділові і натискові плити, а нижня служить направляючою. Стійка і натискові плити забезпечені штуцерами для введення і виведення молока і робочих рідин. На незакріплених кінцях штанг є різьба для гайок, якими за допомогою затискних пристроїв притискують пластини теплообмінних секцій, створюючи необхідну герметичність. Необхідний ступінь стиснення теплообмінних секцій контролюється по показнику стрілок на табличках, укріплених на штангах. Апарат встановлюють на підлозі виробничого приміщення на регульованих по висоті опорах.
Зрівняльний бак має загальну для всіх установок конструкцію і складається з циліндричної ємності з днищем і знімною кришкою та пристрою клапанно-поплавця. За допомогою останнього в баку підтримуються рівень молока, що подається насосом в апарат, а отже, і постійний гідростатичний натиск, необхідний для рівномірної роботи насоса. Через клапан усередині бака молоко подається в апарат. Всі деталі бака виготовлені з нержавіючої сталі. Бак монтується на опорах. На молокопроводі в місці виходу молока з секції пастеризації встановлюють автоматичний клапан для відведення недопастерізованого молока на повторну теплову обробку. Одночасно спрацьовує другий автоматичний клапан, розташований після апарату, і відключає подачу сирого молока. Клапан складається з автоматичного терморегулятора, що спрацьовує при температурі молока нижче заданої, та виконавчого механізму. Довжина клапана 180 мм, ширина 92, висота 510 мм, маса 9,26 кг.
Стабілізатор потоку служить для забезпечення рівномірності подачі молока в апарат. Стабілізатор потоку складається з корпусу з перехідною втулкою і накидною гайкою для приєднання до молокопроводу, направляючої з регулюючими вікнами, штока, укріпленого в циліндрі, віночка і кільця ущільнювача. Стабілізатор приєднаний до трубопроводу накидними гайками.
4. Технологічні розрахунки
При розрахунку апаратів для пастеризації молока визначають площу поверхні теплопередачі, гідравлічний опір апарату, розміри витримувача, а також витрата тепла і пара.
Для розрахунку площі поверхні F(у м ) користуються формулою:
F= Gc (tк – tн)/k
tcp,,де G—кількість продукту (продуктивність апарату), що нагрівається, кг/с; с — питома теплоємність молока Дж/(кг*К), що нагрівається; tн, tк— відповідно початкова і кінцева температури продукту, що нагрівається, °С; k— загальний коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2.К);
tcp— середній температурний натиск, °С.Площу поверхні теплопередачі багатосекційного апарату визначають для кожної секції окремо. При цьому необхідно скласти температурний графік і розрахувати бракуючи значення температур оброблюваного продукту і робочого середовища.
Бракуючи значення температур по секціях визначаються за формулами:
t2 =t1+ (t3 – t1)
,t4 =t1+ t3 – t2 ,
t5 =t'в+ 2оС,
де t2— температура рекуперації, °С; t1 — початкова температура молока, °С (задається 6—10 °С); t3— температура пастеризації, °С (задається 74— 76 °С при пастеризації питного молока, 86—88 °С при пастеризації молока для вироблення кефіру);
— коефіцієнт рекуперації(задається 0,7— 0,85); t4— температура молока між секціями рекуперації і водяного охолоджування, °С; t5— температура молока між секціями водяного і розсольного охолоджування, °С; t'в — початкова температура охолоджуючої води, °С (задається).Температури гарячої води і"г, холодної води t"ві розсолу t"рпри їх виході з секцій розраховують по формулах
t"г = t'г — (см/cгnг) (t3– t2),
t"в = t'в — (см/cвnв) (t4– t5),
t"р = t'р — (см/cрnр) (t5– t6),
де t'г - початкова температура гарячої води, °С (t'r = t3+2°C); см, сг св, ср -питома теплоємність відповідно продукту (молоко, вершки, суміш морозива і ін.), що нагрівається, гарячої води, холодної води і розсолу, Дж/(кг*К); пг, пв, пР - кратність гарячої води (пг = 4-8), холодної води (пв - 3), розсолу (пр = 2-2,5); t'p - початкова температура розсолу (t'p = -4, -5 ° С); te - кінцева температура пастеризованого молока (te = 4° С).
Середній температурний натиск tcp(у °С) визначають за формулою:
tcp= ( tб - tб)/2,3 lg( tб/ tм),де
tб, tб — відповідно більша і менша різниця між температурами на кінцях теплообмінного апарату, а також на кінцях секцій пластинчастого багатосекційного апарату.Загальний коефіцієнт теплопередачі k(у Вт/(м2*К) знаходять по формулі:
k =1/(1/
1 + 
/ 
ст+ 1/ 2),де
1 — коефіцієнт тепловіддачі з боку нагріваючого середовища, Вт/(м2*К); 8—товщина стінки, м; ст — коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, Вт/(м*К); 2 — коефіцієнт тепловіддачі з боку середовища, що нагрівається , Вт/(м2*К).Коефіцієнти
1і 2визначають по формулах:у апаратах пластинчастого типу для стрічково-потокових пластин
1( 2)= ( ж/dэ)0,1Re0,7Pr0,43 (Pr1/Pr2)0.25;для сітчасто-потокових пластин
1( 2)= ( ж*dэ)0,135Re0,73Pr0,43 (Pr1/Pr2)0.25;для гладкостінних труб в апаратах трубчастого типу: якщо нагрівання продукту проводиться парою,
якщо потік рідини, що нагрівається, знаходиться в турбулентному режимі,