Устройство и принцип работы пастеризатора.

В состав установки входят:

1. Уравнительный бак-накопитель с поплавковым регулятором жидкости.

2. Центробежный насос.

3. Пластинчатый теплообменный аппарат (регенератор – охладитель).

4. Секция инфракрасного нагрева.

5. Шкаф управления и автоматизации технологическим процессом.

6. Рама.

7. Соединительная трубопроводная арматура.

8. Приборы визуального контроля.

Пастеризатор смонтирован на раме из нержавеющей стали. На верхнем основании рамы установлена и закреплена снизу на болтах секция ИК нагрева, которая предназначена для обработки продукта в закрытом потоке ИК излучением.

Обрабатываемый продукт последовательно перемещается через систему из десяти труб. Первые две трубы изготовлены из нержавеющей стали, продукт, протекая по ним, поглощает избыток конвективного тепла выделяемого нагревательными элементами секции. Остальные восемь труб являются непосредственно нагревателями. Они изготовлены из кварцевого стекла. На наружной поверхности каждой трубы намотан нихромовый провод, который при протекании через него электрического тока нагревается до температуры 800 °С и становится источником ИК излучения.

Каркас секции ИК нагрева заключен в съемный теплоизолирующий кожух. Внутренние стенки кожуха являются отражателями ИК излучения. На выходе секции ИК электронагрева стоит электронный регулятор температуры для регулирования температуры. Непосредственно под секцией ИК нагрева на промежуточном основании рамы смонтирован пластинчатый теплообменник (регенератор-охладитель). Он предназначен для регенерации тепла пастеризованного молока и его последующего охлаждения.

С левой стороны на основании рамы пастеризатора установлен уравнительный бак накопитель с поплавковым регулятором уровня жидкости. Бак предназначен для регулировки равномерности подачи молока в гидросистему.

С правой стороны на основании рамы установлен электрический шкаф, со встроенными приборами контроля и автоматизации технологического процесса.

На нижнем основании рамы смонтирован центробежный насос.

Рисунок 4.2. – Электропастеризатор с инфракрасным нагревом

 

Эксплуатация пастеризатора.

При использовании пастеризатора ИК излученеия сначала пропускают воду, чтобы установить исправность всех узлов, затем промывают, а перед пастеризацией молока стерилизуют, поставив пульт управления в положение «стерильно». Воду пропускают в течение 10-15 минут, температура ее должна быть 85-90°С. После стерилизации регулятор ставят на соответствующую температуру пастеризации, а все приборы пульта – в положение автоматического управления процессом. Во время этого подают молоко в уравнительный бак с помощью насосов. Из уравнительного бака молока самотеком поступает в секцию ИК нагрева. Обязательным условием нормальной работы установки является непрерывность подачи молока через аппарат.

По окончании работы с целью удаления альбумина и глобулина с теплообменных пластин проводят циркуляционную мойку пастеризатора в течение 15— 20 минут 1,5—2%-ным раствором каустической соды, температура которого 60—65°С, после чего аппарат промывают горячей и холодной водой (10—15 мин).Для удаления молочного камня с теплообменных пластин примерно в течение 15 минут пропускают 1—2%-ный раствор азотной кислоты, который нагревают до 65—70°С, а затем аппарат промывают холодной водой (15—30 мин). При необходимости аппарат разбирают и чистят щетками. После сборки аппарат циркуляционно промывают горячим раствором каустической соды, затем - горячей и холодной водой.

Расчет основных параметров установки.

Исходные данные:

Q=1000 л/час =0.278 10^-3 м³/с – производительность установки;

T_вх=40 ^оС – температура молока на входе в пастеризатор;

T_вых=85 ^оС - температура молока на выходе из пастеризатора;

h=0.9 – КПД установки;

Начальная температура молока на входе в пастеризатор T_вх=40 ^оС, чтобы достичь температуры T=70 ^оС, молоко циркулирует по замкнутому контуру в секции ИК нагрева. При достижении заданной температуры пастеризации T_вых=85 ^оС, электрогидравлический клапан открывает проход молоку из секции ИК нагрева в регенератор – охладитель, где происходит теплообмен от пастеризованного молока сырому с T_вх=40 ^оС.

Определим необходимый тепловой поток для нагрева молока с 70 до 85 ^оС:

Ф=С *Q *r (T_вых- T_вх), (4.1)

где Ф – тепловой поток, Вт

С=3.92 кДж/кг ^оС – удельная теплоемкость молока;

r=1028 кг/м² – плотность молока;

Ф_паст=3.92 * 10^-3 * 0.278 * 10^-3 *1028 (85 - 70)= 16804 Вт

Определим тепловой поток, выделяемый при теплоотдаче молока в регенераторе-охладителе с 85 до 42 ^оС:

Ф_{рег-охл}=3.92 10^-3 * 0.278 * 10^-3 *1028 (42 - 85)=48172 Вт

Тепловой поток, отдаваемый молоку в регенераторе-охладителе при его нагреве с 40 до 70 ^оС:

Ф_{подогрева}=3.92 * 10-3 * 0.278 * 10-3 *1028 (70 - 40)= 33608 Вт

Коэффициент регенерации теплового потока:

(4.2)

Т.е. 69 % теплового потока в установке ИК излучения регенерируется, а следовательно 31 % тепла составляют потери в установке и остаточный тепловой поток.