Сравнительная характеристика технологического оборудования

3. Сравнительная характеристика технологического оборудования

Гомогенизаторы предназначены для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах. Гомогенизаторы представляют собой многоплунжерные насосы высокого давления с гомогенизирующей головкой. Привод их осуществляется от электродвигателей с помощью клиноременной передачи.

Гомогенизация осуществляется путем прохода продукта под высоким давлением с большой скоростью через гомогенизирующую головку (рис.1), представляющую собой две ступени – щели между притертыми клапаном и седлом, соединенные между собой каналом. Давление в гомогенизаторе регулируется вращением винтов, изменяющих размер щели между клапаном и седлом. При этом на первой ступени устанавливают ѕ необходимого для конкретного продукта давления гомогенизации, на второй – рабочее давление.

Рисунок 1 – Гомогенизирующая головка: 1 – канал, 2 – пружина, 3 – стержень; 4 – клапан; 5 – седло; 6 – регулировочный винт

Гомогенизаторы состоят из следующих основных узлов (рис. 2, 3): кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном, станины с приводом. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи.

  

Рисунок 2 – Габаритный чертеж гомогенизатора марки А1-ОГМ: 1 - станина; 2 - предохранительный клапан; 3 - манометрическая головка; 4 - плунжерный блок; 5 - манометр системы смазки; 6 - амперметр; 7 - гомогенизирующая головка

Кривошипно-шатунный механизм гомогенизатора предназначен для преобразования вращательного движения, передаваемого клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров, которые посредством манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока и, совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают в нем необходимое давление гомогенизирующей жидкости.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из корпуса; коленчатого вала, установленного на двух конических роликоподшипниках; крышек подшипников; шатунов с крышками и вкладышами; ползунов, шарнирно-соединенных с шатунами при помощи пальцев; стаканов; уплотнений; крышки корпуса и ведомого шкива, консольно закрепленного на конце коленчатого вала. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной. В задней стенке корпуса смонтированы маспоуказатель и сливная пробка.

Рисунок 3 – Схема гомогенизатора: 1 – насос; 2 – кривошипно-шатунный механизм; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – гомогенизирующая головка; 6 – седло; 7 – клапан; 8 – пружина; 9 – предохранительный клапан; 10 – манометр; 11 – регулировочный винт

Гомогенизаторы марки А1-ОГМ-2,5 имеют принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса, что увеличивает теплоотдачу. Охлаждение масла у этих гомогенизаторов производится водопроводной водой посредством змеевика, охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры охлаждаются водопроводной водой, попадающей на них через отверстия в трубе. В системе охлаждения установлено реле протока, предназначенное для контроля за протеканием воды.

В состав принудительной системы смазки входят сетчатый фильтр, маслонасос с индивидуальным приводом, распределительная коробка, предохранительный клапан и манометр для контроля давления в масляной системе.

К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок, который предназначен для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. Плунжерный блок включает в себя блок, плунжеры, манжетные уплотнения, нижние, верхние и передние крышки, гайки, всасывающие и нагнетательные клапаны, седла клапанов, прокладки, втулки, пружины, фланец, штуцер и фильтр, который устанавливается во всасывающем канапе блока, К торцовой плоскости плунжерного блока крепится гомогенизирующая головка, предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет прохода его под высоким давлением через щель между клапаном и седлом клапана в каждой ступени.

Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки аналогичной конструкции, соединенные вместе и связанные каналом, позволяющим продукту переходить последовательно от первой ступени ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки состоит из корпуса, клапана, седла клапана и нажимного устройства, включающего стакан, шток, пружину и нажимной винт с рукояткой.

Регулировка давления гомогенизации производится вращением винтов. При установлении режима гомогенизации продукта на первой ступени устанавливают 3/4 необходимого давления гомогенизации, а затем на второй ступени вращением нажимного винта повышают давление до рабочего.

На верхней плоскости плунжерного блока крепится манометрическая головка, которая предназначена для осуществления контроля давления гомогенизации, т.е. давления на нагнетательном коллекторе плунжерного блока. Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство, дающее возможность эффективно уменьшить амплитуду колебания стрелки манометра. Манометрическая головка состоит из корпуса, иглы, уплотнения, гайки, поджимающей уплотнение, шайбы и манометра с мембранным разделителем. К торцовой плоскости плунжерного блока со стороны, противоположной креплению гомогенизирующей головки, крепится предохранительный клапан, который предотвращает повышение давления гомогенизации выше номинального.

Предохранительный клапан состоит из винта, контргайки, пяты, пружины, клапана и седла клапана. На максимальное давление гомогенизации предохранительный клапан настраивается вращением нажимного винта, который передает усилие нажатия на клапан посредством пружины.

Станина представляет собой сварную конструкцию из швеллеров, обшитых листовой сталью. На верхней плоскости станины устанавливается кривошипно-шатунный механизм. Внутри станины на двух кронштейнах шарнирно крепится плита, на которой устанавливается электродвигатель. С другой стороны плита поддерживается винтами, регулирующими натяжение клиновых ремней.

Станина гомогенизаторов марки А1-ОГМ-2,5 устанавливается на четырех регулируемых по высоте опорах. Боковые окна станины закрываются съемными крышками Верхняя часть станины закрыта кожухом, предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы.

Молоко или молочный продукт подается при помощи насоса во всасывающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующую головку и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор, образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седла. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта.

В дальнейшем продукт из гомогенизирующей головки направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку или хранение.

Характеристика вакуум-выпарной установки.

Основными элементами вакуумно-выпарной установки являются калоризатор, пароотделитель, два подогревателя, конденсатор, эжекторы.

Калоризатор представляет собой теплообменный аппарат цилиндрической формы с двумя трубными решетками, в которые вальцованы кипятильные трубки и две циркуляционные трубы. Межтрубное пространство калоризатора является паровой рубашкой. В которую через вентиль и термокомпрессор подается греющий пар.

Получаемый в процессе работы калоризатора конденсат по трубопроводу непрерывно отводится в подогреватель, затем в конденсатор.

Калоризатор состоит из корпуса, верхней и нижней крышки.

В процессе работы калоризатора молоко перемещается в кипятильных трубках снизу вверх, а в циркуляционных трубках сверху вниз. В калоризаторе также расположены патрубки подачи сырья на сгущение, краны для взятия пробы и выпуска сгущенного продукта.

Пароотделитель служит для отделения вторичного пара от частичек продукта. Представляет собой цилиндр с установленным на стойке зонтом-отражателем. Трубопровод соединяет верхнюю часть калоризатора с пароотделителем, он подсоединен к пароотделителю под углом, в результате чего поступающий сюда жидкость и пар приобретают вращательное движение.

Жидкость под действием центробежной силы отбрасывается к стенке пароотделителя и по ней стекает вниз в кольцевое пространство в периферии дна. Отсюда готовый продукт откачивается насосом через кран или по трубе вновь подается в калоризатор на сгущение.

Подогреватель по конструкции аналогичны трубчатым пастеризаторам. Сгущаемый продукт движется по трубам, в межтрубное пространство подается вторичный пар или смесь его с острым паром. Если один подогреватель не обеспечивает нагрева продукта до необходимой температуры. То устанавливает несколько последовательно соединенных аппаратов.

Конденсатор поверхностного типа выполнен в виде цилиндрического корпуса с верхней и нижней съемными крышками. В корпусе находятся трубки, концы которых развальцованы в верхней и нижней трубных решетках, м также патрубки для подачи вторичного пара из подогревателя или пароотделителя, отвода конденсата, подвода конденсата из калоризатора и нагревателей, отвода воздуха к вакуум-насосу, для подвода и отвода охлажденной воды.

Для создания вакуума в системе из котельной через вентиль в пусковой эжектор подается пар, который работает только в начале для ускорения создания вакуума.

Рисунок 4 – Однокопусная вакуум-выпарная установка: 1 – трехходовой вентиль; 2 – приводной механизм насосов; 3, 4, 10 – вентили на паропроводах; 5, 11 – манометры; 6 – вентиль; 7 – вакуумметр; 8 – поверхностный конденсатор; 9 – вентиль на водяной трубе; 12 – пробоотборник; 13, 14, 15 – краны; 16 – термометр; 17 – насос для откачивания конденсата; 18 – насос для откачивания сгущенного продукта; 19 – верхняя перегородка с окном; 20 – сферическое днище калоризатора; 21 – цирколяционная труба; 22 – соединительный трубопровод; 23 – трубопровод для конденсата; 24 – подпорная шайба; 25 – нижняя перегоролка; 26 – патрубок подачи сырья; 27 – зонт-отражатель; 28 – люк; 29 – смотровое окно; 30 – осветитель; 31 – воздушный краник; 32 – термокопрессор; 33 – трубопровод; 34 – пусковой эжектор; 35, 36 – двухступенчатый эжектор.

Выпарная установка работает следующим образом. До начала сгущения сырья в установку засасывается вода. Циркулируя в системе, она ополаскивает установку и позволяет проверить её герметичность.

Подачей пара на эжекторы в системе создают вакуум. При разряжении около 80 кПа начинает засасываться сырье. На конденсатор подают холодную воду, и по мере заполнения трубок калоризатора на 2/3их высоты в паровую рубашку подается пар.

В установившемся режиме молоко последовательно поступает в первый и торой подогреватель. В первом продукт нагревается вторичным паром до 60-66ºС, во втором – острым паром до 70-75ºС. По мере образования конденсата, его непрерывно откачивают насосом. Если установка работает по принципу непрерывного сгущения, то готовый продукт откачивается по мере достижения заданной концентрации.

Оборудование для сушки.

Это оборудование предназначено для получения сухих молочных продуктов. В зависимости от агрегатного состояния исходного продукта сушильные установки можно разделить на две основные группы: для сушки молока и жидких молочных продуктов и для сушки твердых молочных продуктов.

Установки для сушки жидких молочных продуктов. Поверхностная сушильная установка

Сушильно-дробильный агрегат СДА—250 (рис.5) является сушилкой поверхностного типа и служит преимущественно для сушки обезжиренного молока. Агрегат имеет сушилку, транспортное устройство, дробильное устройство.

Сушилка представляет собой два полых вальца 9, закрытых из торцов крышками. Подшипники одного из вальцов подвижные, и это обеспечивает регуляцию расстояния между вальцами в пределах 0,7…0,8 мм В верхней части установки размещен желоб с отверстиями, через которые продукт равномерно распределяется по поверхности барабана.

Из внешних сторон валов находятся ножи для срезания продукта с валиков в дробильный агрегат. Позиция ножей регулируется винтами так, чтобы ребро каждого ножа было параллельное вальцам. Сверху установки находится вытяжной зонд.

Рис.5 Сушильный агрегат СДА- 250: 1 — станина; 2,5 — воздухопроводы; 3 — электродвигатель вентилятора; 4 — электродвигатель вальцов; 6 — приводной механизм; 7 — вытяжной зонд; 8 — механизм отвода пара; 9 — вальцы; 10 — патрубок для впускания пара; 11 — элеватор; 12 — электродвигатель дробилки; 13 — дробилка;14—шнек;15 – отделитель конденсата; 16 – патрубок для отвода конденсата.

При работе установки сгущенное молоко с помощью коллекторов распределяется тонкой пленкой на поверхность вальцов. Пар давлением 0,3 + 0,5 МПа поступает в вальцы и нагревает их к температуре 110 + 120 °С.

Между вальцами, что вращаются навстречу друг другу, образуется ванна кипящей жидкости. При выходе из межвальцового зазора продукт, нанесенный на вальцы тонкой пленкой, высушивается. Высушенная пленка молока срезается поясами и транспортируется шнеками в дробильный агрегат.

Дробильная установка дробилки состоит из била, что вращается, и просеивателя. Розмолотый продукт высыпается в виде порошка в мешки. Водяные пары, образованные при сушке продукта, отводится посредством системы вытяжки (2, 3, 5, 7, 8). Производительность установки по выпаренной влаге 230…250 кг/год, по сухому продукту 90 кг/год. Расходы пара на 1 кг высушенного продукта 1,2…1,4 кг. Растворимость продукта, что получают на таких установках, низкая — 80…85 %, что ограничивает их использование, хотя с точки зрения энергозатрат они есть более экономические, чем распылительные.

Распылительные сушильные установки

Сухие молочные продукты, полученные на распылительных сушильных установках, имеют высокую растворимость, что обусловливает их широкое использование. Теперь им альтернативы нет с точки зрения качества продукта.

Сушку капель в сушильной башне можно разделить на два периода:

—  период с постоянной скоростью сушки;

—  период с уменьшением скорости сушки.

Первый период наблюдается в начале процесса сушки, когда количество теплоты, что поступает к частице, расходуется на испарение влаги, температура частицы остается постоянной и равняется приблизительно 100 °С.

Второй период начинается после некоторого промежутка времени, когда количество теплоты, что поступает к частице, больше чем необходимо для выпаривания влаги. В этот период температура частицы начинает расти, что может привести к нежелательным физическим и химическим изменениям.

Одним из способов повышения качества продукта и экономии энергоресурсов в процессе сушки является двухстадийная и трехстадийная сушка: первая стадия в распылительной сушилке, вторая и третья стадии — сушка в псевдокипящем слое на поверхности, которая непосредственно размещена в сушильной камере или вынесенная за ее пределы.

Свойственным дополнительным процессом при высушивании распылением является агломерация (повторное смачивание и объединение мелких частиц в агрегате) молочных продуктов, что позволяет улучшить такие показатели, как растворимость, текучесть.

По способу распыления продукта сушилки разделяют на дисковые и форсунковые. В дисковых распыление продукта происходит под действием центробежной силы, в форсунковых — в результате резкого перепада давления при выходе продукта из сопла или под действием воздуха. Очевидно, что более тонкое распыление означает более быстрое высушивание. Распределение капель по размеру должно быть максимально узким для обеспечения одинакового процесса высушивания, а следовательно одинаковой тепловой обработки.

Распылительные сушилки также классифицируют по способу подачи воздуха: прямоточные, противоточные, комбинируемые.

До реализации процесса сушки в сушильной установке ставят следующие требования:

—  достаточное использование о3бъема сушильной камеры;

—  минимальный уровень налипания порошка на стенках;

—  высушенный продукт повторно не вступает в контакт с горячим воздухом;

—  высушенный продукт должен быть выгружен из сушильной камеры за минимальный промежуток времени.

Рисунок 6 Сушильное устройство RSM - 500(Чехия):

1 - сушильная камера; 2 - дисковый распылитель; 3 - воздухораспределитель; 4 - вентилятор; 5 - дополнительный вентилятор; 6 - бункер-накопитель; 7 - циклоны; 8 - пневмотранспортная линия; 9 - вибролоток; 10 - вентилятор; 11 - вентилятор высокого давления; 12 - калорифер; 13 - шестеренчатый насос.

Башня имеет внутренний диаметр 5,5 м, высоту 3 м при общей высоте 7,55 м. Внутренняя поверхность башни изготовлена из нержавеющей стали. Из внешней поверхности башня покрыта изоляцией и облицовывает листовым алюминием. На внешней поверхности башни находятся молотки.

При периодическом ударе молотка по поверхности корпуса проходит стряхивание молока из поверхности. Это предотвращает налипание, а со временем образованию пригара, а также возможному самозагоранию.

В центре башни размещенный распылитель. Частота вращения распылителя 200-250 c-1.

Воздух в сушилку подается нагнетательным вентилятором 11 через паровой калорифер 12. На выходе из калорифера температура воздуха составляет 180-200 °С и воздух подается в зону распределения, с направлением закрутки противоположным напрямую вращение диску, а соответственно движению частиц. Частицы теряют свою скорость и двигаются по спирали вниз башни. Вытяжной вентилятор отсасывает воздух из сушилки. Производительность вытяжного вентилятора несколько больше чем нагнетательного, вследствие этого в башне создается небольшое разжижение (возле 5 мм рт. ст.), это вызывает замедление движения частиц и увеличивает их время пребывания в башне. Молочный порошок поступает в систему пневмотранспорту. В этот же пневмопровод поступает сухое молоко из батареи циклонов, и транспортируется воздухом, что подается вентилятором 10 непосредственно из цеха. В процессе транспортировки молоко охлаждается, а воздух с пневмосистемы поступает на циклоны.

Установка А1—ОР2Ч (рис.7) служит для сушки перегонки и цельного молока и состоит из сушильной камеры 14, системы подачи продукта, нагретого воздуха 6, батареи циклонов 15, пневмотранспорту сухого продукта 23, насосного одновинтового устройства П8-ОНТ 7, гомогенизатора для молока К5-ОГА-1,2 9, распылителя молока Н7-ОРБ 13, теплового агрегата марки МИД-320, агрегата для фасования и упаковки сухих молочных продуктов.

Установка прямоточного типа. Сушильная камера 14 состоит из сушильной башни цилиндровой формы, скребкового механизма, распылителя воздуха 12, шнека 2.

Рис. 7 Установка А1-ОР2Ч: 1 — калорифер; 2 — шнек; 3 — дно камеры; 4 — воздушный фильтр; 5,16 — вентиляторы; 6 — нагреватель воздух; 7 — насосная одновинтовая установка; 8 — тепловой аппарат; 9 — гомогенизатор; 10 — бачок; 11 — талька электрическая; 12 — распределитель воздуха; 13 — распылитель молока; 14 — сушильная камера; 15 — батарея циклонов; 17 — швейная машина для зашивки бумажных мешков; 18 — ультразвуковое устройство для сварки полиэтиленовых вкладок; 19 — весовой автоматический дозатор; 20 — бункер; 20а — просеиватель; 21 — циклон-разгружатель; 22 — главный вентилятор; 23 — пневмотранспортна линия; 28 — молоко сгущенное; 29 — молоко сухое; 1п — вода; Зг — воздух горячий; Зх — воздух холодный; Зп — воздух пневмотранспортный; Зот — воздух отработанное; 26 — противопожарный трубопровод. Сгущенка проходит через гомогенизатор, поступает в промежуточный резервуар, откуда винтовым насосом 7 подается на распылительный диск. Частота вращения распылительного диска 200 с-1. Воздух поступает в сушильную башню нагретым до 160 °С, прямоточно с продуктом. Высушенное молоко скребковым механизмом подается в шнек 2 и транспортируется им в пневмотранспортную систему. Использование скребкового механизма позволяет уменьшить высоту камеры за счет конического дна. Транспортируя молоко, воздух его одновременно охлаждает. После циклона разгружателя 21 воздух поступает на вторую очистку в батарею циклонов 15. Молоко отводится периодически в пневмотранспортную магистраль. Производительность установки 500 кг выпаренной влаги в час. Напряжение объема сушильной башни по выпаренной влаге 5 кг/м3 час. Расходы пара на 1 кг выпаренной влаги составляют 0,3кг. Высота установки 12.5

Рис. 8. Установка ОСВ-1: 1 — камера с форсунками; 2 — гранулятор вибрационный ГВ-1/8,5; 3(1,2) — сушилка вибрационная конвективная СВ-1/8,2; 4, 11-элеватор ленточный ковшовый; 5 — сито вибрационное СВИ-0,9; 6-распределитель; 7, 10 — конвеер вибрационный; 8(1-3) — бункера с активатором; 9 — бункер; 10 — вибрационный конвеер; 14 — питатель — затвор вибрационный ПЭВ-0,3; 17 — резервуары Я1-ОСВ-6,3, Я1-ОСВ — 2,5; 18 — насос молочный центробежный; 19 — электронасосный агрегат (гомогенизатор); 8, 11, 15 — калориферы — вентиляторы — фильтры воздуха.

Служит для сушки цельного молока и перегонки. Сушка происходит в течение двух стадий. Первая стадия сушки, что характеризуется большой скоростью процесса, происходит в сушильной башне, друга, во время которой скорость процесса значительно снижается, — в вибрационной конвективной сушилке. Такая организация процесса сушки предотвращает грудкуванию молока при повышенной влажности с одновременным ее досушиванием. Сгущенку подают на форсунки, диспергируют и высушивают в камере 1 в потоке горячего воздуха. Полученный молочный порошок выгружается гранулятором 2 и поступает для конечной досушки и охлаждения в вибрационные конвективные сушилки 3, поэтому элеватором подается для классификации на вибрационное сито 5. Кондиционный порошок посредством конвееров через распределитель 6 попадает в бункера для временного сохранения, а дальше направляется на фасовку.

В комплект сушильного устройства входит оборудование для мойки внутренних поверхностей камеры, циклонов и бункеров посредством гидромониторов, смонтированных на этих аппаратах. Предусмотренная подача к установке насыщенного пара в случае самозагорания молока.

Производительность установки 900…1000 кг/год. Температура воздуха, что поступает в камеру, — 160…180 °С, на выходе из камеры — 95 °С. Разрежение в камере — 20…25 Па.