Производство и хранение молочных продуктов в емкостных аппаратах

28 июня 2017

Согласно определения ГОСТ 29065-91, цилиндрические емкости для переработки и хранения жидких пищевых продуктов подразделяются на емкости для хранения жидких пищевых продуктов и емкостные аппараты для ведения технологических процессов по переработке молочных продуктов.

В действующем отраслевом каталоге технологического оборудования для молочной промышленности представлено достаточно много типов различных емкостей и емкостных аппаратов, в основном уже практически не выпускаемых отечественными заводами. Широкая номенклатура емкостей не всегда оправдана различными конструктивными особенностями емкостного оборудования, чаще всего повторяющимися для разных технологических процессов.

При тепловой обработке молочных продуктов в емкостях типа ВДП, ОПА, ОПБ, ОТ-2А, ОЗУ:
нагрев осуществляется подачей пара в водяную рубашку;
охлаждение — подачей холодной воды в водяную рубашку или ледяной воды в дополнительную рубашку охлаждения в виде змеевика.

При тепловой обработке в емкостях типа ОСВ, Л5-ОАВ:
нагрев и охлаждение продукта происходят путем подачи теплоносителя в рубашку, выполненную в виде змеевика.

Принципиального различия в конструкциях для разных технологических процессов не наблюдается. Проведенный анализ влияния технологических параметров на конструктивные особенности емкостных аппаратов позволил классифицировать по назначению, разработать и поставить на производство универсальные емкостные аппараты, унифицированные по конструктивно-технологическим признакам.

Таблица сокращения номенклатуры емкостных аппаратов в результате унификации


Ранее выпускаемые изделия Емкостные аппараты с унифицированной рубашкой
Емкости для низкотемпературной
обработки (созревания) ВС
Емкость 0,2 м3 Емкость 0,63 м3
Емкость 0,2 м3 Емкость 1,0 м3
Емкость 0,35 м3 Емкость 1,25 м3
Заквасочники
Заквасочник0,1 м3 (э) Заквасочник 0,35 м3
Заквасочник 0,2 м3 (э) Заквасочник 0,63 м3
Заквасочник0,1 м3 Заквасочник 1,0 м3
Заквасочник 0,2 м3
Ванны для созревания
кисломолочных продуктов ВСК
Ванна 0,1 м3 (э) Ванна 0,35 м3
Ванна 0,2 м3 (э) Ванна 0,63 м3
Ванна 0,1 м3 Ванна 1,0 м3
Ванна 0,2 м3
Ванны длительной пастеризации ВДП
Ванна 0,1 м3 (э) Ванна 0,35 м3
Ванна 0,2 м3 (э) Ванна 0,63 м3
Ванна 0,1 м3 Ванна 1,0 м3
Ванна 0,2 м3

Наименование изделия Назначение
Емкость 0,1 м3 Емкость 2,5 м3 Нагрев до температуры 95-980С.
Охлаждение до 4-60С.
Временная выдержка при
заданной температуре.
Емкость 0,2 м3 Емкость 4,0 м3
Емкость 0,35 м3 Емкость 6,3 м3
Емкость 0,63 м3 Емкость 10,0 м3
Емкость 1,0 м3 Емкость 12,0 м3
Емкость 1,25 м3 Емкость 16,0 м3
Емкость 2,0 м3 Емкость 25,0 м3

В конструкции емкостного аппарата вместо сложной трехстенной пароводяной рубашки с отдельным змеевиком охлаждения применяется единая унифицированная рубашка нагрева и охлаждения. В зависимости от температуры подаваемой в унифицированную рубашку воды аппарат может использоваться как для низкотемпературной, так и для высокотемпературной обработки. Использование рубашки как для нагрева, так и для охлаждения снижает металлоемкость в среднем в 1,56 раза по сравнению с аппаратами, имеющими трехстенную рубашку.

Система управления блоком подготовки теплоносителя позволяет быстро изменять параметры технологического процесса. Мягкий нагрев теплоносителя исключает образование пригара на стенках аппарата. За счет особенностей программного обеспечения различные изменения технологических параметров возможны одновременно в нескольких резервуарах.

Результаты сравнительных испытаний показывают, что удельная скорость нагрева в аппарате с унифицированной теплообменной рубашкой минимум в 1,5 раза больше, чем в существующих конструкциях. Скорость охлаждения больше в 1,28 раза. Таким образом, использование новых емкостей снижает энергозатраты при производстве продукции и сокращает продолжительность технологического процесса.


Универсальный емкостной аппарат V = 1м3
Температура вторичного теплоносителя - 102,40С
Давление вторичного теплоносителя - 0,2МПа
Расход вторичного теплоносителя - 1,8 м3/час

Унификация конструктивных элементов, отработанная на ранее производимом емкостном оборудовании, позволяет в зависимости от объёма и назначения комплектовать универсальные емкостные аппараты перемешивающим устройством, дном, крышей и опорами различного конструктивного исполнения. Система подготовки теплоносителя и схема управления выбираются в зависимости от назначения и состава участка, где планируется использовать емкостной аппарат.

СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Прямая подача теплоносителя в рубашку

Использование системы с прямой подачей пара обеспечивает высокую скорость нагрева, но при достаточно простой конструкции такая система подготовки теплоносителя имеет увеличенный расход пара, по сравнению с принудительной подачей.

Принудительная подача теплоносителя в замкнутом контуре


Применение паяных пластинчатых теплообменников в системе с принудительной подачей теплоносителя повышает КПД использования пара, а также обеспечивает «мягкий» нагрев продукта. Получение горячей воды в замкнутом контуре происходит без эффекта газоводяной смеси, что способствует спокойной работе насоса. Система позволяет использовать на несколько аппаратов один блок подготовки теплоносителя, при этом регулирование температуры осуществляется независимо в каждой емкости.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ

Различное назначение выполняемых аппаратами технологических операций заставило разработать несколько вариантов схем управления.

ВАРИАНТЫ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Вариант управления Основные средства автоматизации Исполнительные механизмы
Ручное управление Измеритель температуры Запорная арматура
Полуавтоматическое управление Измеритель-регулятор температуры, таймер, сигнализатор уровня Управляемые клапана
Автоматизированное управление технологическим процессом Промышленный компьютер, программное обеспечение АСУ ТП Управляемые клапана


РЕКОМЕНДУЕМАЯ КОМПЛЕКТАЦИЯ

Выполняемые технологические операции Нагрев и выдержка при нормализации высокожирных сливок Нагрев, выдержка, охлаждение при высоко-
температурной обработке молока
Нагрев, выдержка, охлаждение при производстве кисломолочных продуктов, в т.ч. для детского питания, и производстве закваски
Выпускавшийся
ранее аналог
Ванны нормализации
типа ВН
Ванны
типа ВДП
Закрытые емкостные аппараты и емкостные заквасочники Технологические установки или участки
Предпочтительный
типоряд (объём, м3)
0,63 0,63 1,0 0,1 0,2 0,35 0,63 1,0 1,25 2,0 2,5
Система подготовки тепло-
носителя
Прямая подача + + +
Принуди-
тельная подача
+ + + + + + + + +
Схема управления Ручное + + +
Полу-
автомат.
+ + + + + + + +
АСУ ТП +

АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЫРАБОТКИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ В ЕМКОСТНЫХ АППАРАТАХ

Особенности конструкций, систем управления и программного обеспечения позволили создать автоматизированные участки выработки цельномолочной и кисломолочной продукции.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

Технологические операции проводимые в емкостном аппарате в автоматическом режиме:

- заполнение,
- перемешивание,
- нагрев,
- выдержка,
- охлаждение,
- внесение закваски,
- сквашивание,
- хранение,
- опорожнение
- санитарная обработка.

Программное обеспечение АСУТП исключает возможность влияния оператора на очередность проведения заданных операций, вынуждая его работать в рамках технологического процесса. При необходимости проведения ручной операции процесс автоматически продолжается только после подтверждения ее выполнения оператором, причем все действия протоколируются и архивируются.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ

Разработанная автоматизированная система планирования и управления производством молочных продуктов позволяет оперативно изменять как объём, так и ассортимент продукции с учетом текущей загрузки оборудования.