Технология производства сгущенного молока

Мембранные насосы предназначены для перекачивания сливок повышенной жирности, молочно-белковых смесей и закваски.

5.   ЕМКОСТЬ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ МОЛОКА

 

Емкости хранения предназначены для накопления и хранения молока и молочных продуктов вязкостью не более 0,07 Па с и температурой до 35 0С на предприятиях молочной промышленности.

Резервуары представляют собой сварной алюминиевый рабочий сосуд цилиндрической формы, но по требованию заказчика форма может быть и прямоугольной. (Рисунок 7)

Корпус резервуара покрывают теплоизоляцией и стальным защитным кожухом.

Резервуары снабжают механическими мешалками, которые должны в течение не более 10 мин обеспечивать равномерное распределение по всей массе жира, отстоявшегося в нем в результате хранения в спокойном состоянии в течение 4 ч.

Рабочий корпус резервуара должен быть испытан на герметичность гидравлически при избыточном давлении 0,5 атм не менее 10 мин, а арматура и соединительные части трубопроводов должны быть испытаны в соответствии с требованиями действующего ГОСТа.

 

 

Рисунок 7 – Резервуар (танк)

1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – мешалка; 4 – моющее средство; 5 – труба для наполнения; 6 – светильник; 7 – рабочий сосуд; 8 – изоляция; 9 – указатель уровня; 10 – кожух; 11 – термометр; 12 – крышка люка; 13 – кран для взятия проб; 14 - сливной кран; 15 – опора.

 

6. ВАКУУМ - ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА

 

Трехкорпусная вакуум – выпарная установка непрерывного действия пленочного типа предназначена для сгущения молока.

Основными элементами установки являются: калоризатор, пароотделитель, конденсатор, эжектор, подогреватель и вакуум насос. (Рисунок 8)

Сырье насосом 1 через счетчик 2 подается в двухсекционный трубчатый подогреватель 3. В первой секции сырье подогревается вторичным паром температурой 450С, поступающим из пароотделителя 17. Во второй секции происходит дальнейший нагрев вторичным паром температурой 620С, поступающим из пароотделителя 130С. Из подогревателя 3 сырье с температурой 540С проходит через сепаратор 4 и направляется в двухсекционный подогреватель 5. В первой секции подогревателя 5 сырье

 

нагревается вторичным паром температурой 750С, поступающим из пароотделителя 10, а во второй секции окончательный нагрев осуществляется до температуры 800С с помощью греющего пара, который представляет собой смесь острого пара и вторичного пара, поступающей из паровой рубашки калоризатора 12. Греющий пар температурой 950С получается в термокомпресоре 7. При температуре 800С сырье поступает сверху в калоризатор 6 первого корпуса.

Для равномерного распределения сырья в трубках вверху предназначены форсунки либо перфорированные диски. Сырье стекает в пароотделитель 10. в паровую рубашку калоризатора первого корпуса термокомпрессорами 7 и 8 подается греющий пар, с температурой 950С.

лизованный концентрированный сгущенный молоко

Рисунок 8 – Вакуум выпарной установки

1 – насос; 2 – счетчик; 3,5 – трубчатые подогреватели; 4 – сепаратор-очиститель; 6,12,16 – калоризаторы (сепараторы); 7,8 – термокомпрессоры; 9 – распределители сырья в трубки; 10,13,17 – пароотделители (сепараторы); 11,14,18 – продуктовые насосы; 15 – подогреватель; 19 – конденсатор смешения; 20,21 – насосы; 22 – воздухоотделитель; 23,24,25 – подпорные шайбы; 26,27 – рабочие эжекторы; 28 – пусковой эжектор; 29 – промежуточный конденсатор; 30 – парораспределитель; 31 – водоотделитель; 32 – обратный клапан.

 

7. АВТОМАТ ДЛЯ УПАКОВКИ

 

Автомат для фасовки сгущенного молока представляет собой конструкцию, в состав которой входят резервуар для сгущенного молока цилиндрической формы и дозаторы поршневого типа. Основными частями дозатора являются цилиндр и поршень. (Рисунок 9)

Шестипатронный автомат карусельного типа показан на рисунке 7.

На дне резервуара 2 укреплены мерные цилиндры 1, внутри которых находятся поршни 3, перемещаемые штоками 4. каждый цилиндр имеет фланец с закрепленным на нем золотником 5. золотник с помощью ролика 6 и направляющей 7 может перемещаться в вертикальном направлении. Находясь в нижнем положении, золотник соединяется через боковое отверстие пространства резервуара 2 с мерным цилиндром. В этот момент поршень 3 двигается вниз.

Мерный цилиндр заполняется сгущенным молоком. Находясь в верхнем положении, золотник соединяет мерный цилиндр с наконечником для выхода продукта. Поршень движется вверх и выталкивает порцию сгущенного молока в жестяную банку.

 

 

Рисунок 9 – Автомат для фасовки сгущенного молока

1 – мерный цилиндр; 2 – резервуар; 3 – поршень дозатора; 4 – шток; 5 – золотник дозатора; 6 – ролик; 7 – направляющая золотника; 8 – направляющая поршней

 

8. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СТРУКТУРА

 

Основной принцип компоновки технологического оборудования заключается в рациональном размещении машин и аппаратов в производственных цехах. При этом максимальная компактность должна сочетаться с удобством обслуживания и ремонта. (Схема 3)

Одним из основных требований при компоновке машин и аппаратов перерабатывающего предприятия является кратчайший путь перемещения сырья от начальной до конечной операции технологического процесса. Вместе с этим технологическое оборудование должно быть размещено таким образом, чтобы в цехе остались необходимые проходы, а также площадки для его обслуживания. Ширина основных проходов должна быть не менее 2,5-3 м, а в местах, где движение обслуживающего персонала не предусмотрено – 0,5 м.

 

Взаимное, расположение оборудования необходимо согласовать с направлением технологического потока. Отдельные машины и аппараты желательно размещать в единую технологическую линию. При этом наряду, с планировкой машин по одной оси, возможны варианты поворота их одна к другой под прямым углом.

Крупногабаритное оборудование обычно устанавливают в глубине цеха или перпендикулярно к оси оконных проемов с целью улучшения освещенности рабочих мест. С этой же целью пастеризаторы, охладители, сепараторы и автоматы для расфасовки продуктов в мелкую тару желательно располагать в плане цеха параллельно оконным проёмам. Фронт обслуживания этих машин должен учитывать наличие площадки для их разборки и мойки.

 

Схема 3 – Производственная структура технологического процесса изготовления сгущенного молока

 

1 – производственная  лаборатория;

2 – емкость для смешивания;

3 – подогреватель молока;

 

4, 5 – сепараторы;

6 – пастеризатор трубчатый;

7, 8, 9 – танки хранения  молока;

10 – лактозная;

11 – сироповарочный  котел;

12 – вакуум-выпарная установка;

13 – вакуум-охладитель, кристаллизатор;

14 – емкость готового  продукта;

15 – автомат фасовки doy–pack;

16 – кабинет технолога;

17 – склад готовой  продукции;

18 – кабинет начальника  молочного цеха.

4. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Молочные продукты сгущают в многокорпусных вакуум-выпарных установках циркуляционного и пленочного типов. Использование нескольких ступеней выпаривания обеспечивает непрерывность сгущения продукта.

Заданная производительность установок циркуляционного типа обычно поддерживается регулированием давления пара, поступающего на установку, вакуума в установке и уровня продукта в ее корпусах. Вакуум-выпарные установки работают обычно в комплекте с теплообменными аппаратами, применяемыми для предварительной пастеризации продукта.

В установке выделяют несколько основных контуров регулирования технологических параметров: концентрация сгущенного молока на выходе из установки, уровень его в корпусах, вакуум в установке, давление пара, поступающего в установку.

Выходным (регулируемым) параметром основного контура регулирования является концентрация сухих веществ в сгущенном молоке на выходе из установки. Входными (регулирующими) параметрами могут быть расход поступающего молока, давление пара на термокомпрессор, расход сгущенного продукта на выходе из установки.

 

Возмущающие воздействия – концентрация сухих веществ исходного молока, температура молока, поступающего в установку, коагуляция белка на греющей поверхности установки (что влияет на общий коэффициент теплопередачи установки), уровень продукта в калоризаторе и вакуум в установке. Температура молока, его уровень в калоризаторе и вакуум в установке стабилизируются отдельными системами регулирования. В качестве управляющих воздействий для данного контура могут быть расход поступающего молока, расход сгущенного молока и давление пара на термокомпрессор. При значительных возмущениях давление греющего пара в качестве управляющего воздействия выбирать нежелательно. При снижении давления уменьшается производительность установки, значительное отклонение давления греющего пара от номинального нарушает режим работы термокомпрессора.

Стабилизация уровня молока в корпусах вакуум-аппарата достигается регулированием расхода молока, поступающего на установку, или изменением расхода сгущенного молока на выходе из нее. Здесь уровень молока – выходная величина объекта регулирования, а расход молока и расход сгущенного молока – входные величины. Возмущающим воздействием является расход испаренной влаги. В качестве управляющего воздействия могут быть выбраны расход сгущенного или расход поступающего молока в зависимости от общей схемы автоматизации установки. Если управляющим воздействием выбирают расход сгущенного молока, то расход поступающего молока будет возмущающим.

Вакуум в установке регулируют, изменяя расход охлаждающей воды, поступающей на конденсатор. Входной параметр – расход охлаждающей воды, выходной – вакуум на входе вторичного пара в конденсатор или его температура (эти параметры функционально связаны). Возмущающие воздействия данного объекта регулирования – температура и давление охлаждающей воды.

 

Динамические свойства вакуум-выпарной установки по каналу «расход продукта – уровень продукта» в корпусе установки показывают, что рассматриваемый объект регулирования астатический и может быть аппроксимирован интегрирующим звеном.

Объем обрабатываемого молока и продолжительность его сгущения в вакуум-выпарных установках пленочного типа меньше, чем в циркуляционных. В связи с этим внешние возмущения (изменение расхода молока, давления греющего пара, степени разрежения) распространяются с большей скоростью, вызывая отклонения концентрации сгущенного молока на выходе из установки.

В пленочных вакуум-выпарных установках можно выделить три основных контура регулирования технологических параметров: концентрация сухих веществ в сгущенном молоке на выходе из установки; вакуум в установке; давление пара, поступающего в установку. С достаточной точностью объект регулирования (вакуум-выпарная установка) может быть аппроксимирован звеном чистого запаздывания и апериодическим звеном первого порядка. Динамические характеристики вакуум-выпарной установки пленочного типа показывают, что объект обладает малой инерционностью, поэтому для управления им применяют регулирующие устройства импульсного или непрерывного типа.

 

1. Автоматизация сгущения молока в двухкорпусной вакуум-выпарной установке непрерывного действия циркуляционного типа

 

Многокорпусные вакуум-выпарные установки комплектуются приборами автоматического контроля и регулирования основных технологических параметров. Приборы устанавливают на щитах управления, оснащаемых мнемосхемами с сигнализацией операций и пусковой

 

аппаратурой. Системы автоматизации установок выполняют автоматический контроль и регулирование: концентрации сухих веществ (или плотности) сгущаемого продукта, разрежения в установке, давления греющего пара на установку и термокомпрессор и др.

Схема автоматизации сгущения молока в двухкорпусной вакуум-выпарной установке непрерывного действия циркуляционного типа показана на рисунке 10.

Система автоматизации установки обеспечивает регулирование уровня продукта в промежуточном резервуаре; давления пара, подаваемого на установку; температуры пастеризации молока; концентрации сухих веществ в сгущенном продукте; уровня продукта в каждом корпусе установки; дистанционный контроль тепловых режимов работы установки, расхода молока на установку и др., а также предупреждает выбросы продукта из аппарата при пенообразовании.

Молоко из резервуара насосом 1 подается для нагрева в подогреватели 7–5. Подогреватели 4 и 5работают попеременно, их используют для нагрева молока до температуры пастеризации. При образовании пригара на поверхности подогревателя подключают другой, а загрязненный моют. Из подогревателей молоко поступает в калоризатор первого корпуса установки, где молоко вскипает и циркулирует в корпусе через пароотделитель и циркуляционную трубу.

 

Рисунок 10. Схема автоматизации сгущения молока

в двухкорпусной вакуум-выпарной установке

непрерывного действия циркуляционного типа

 

Для продолжения циркуляции частично сгущенный продукт самотеком переходит в калоризатор второго корпуса. При достижении заданной концентрации сухих веществ продукт откачивается насосом 2. Вторичный пар из пароотделителя первого корпуса поступает на обогрев калоризатора второго корпуса и частично в термокомпрессор для нагрева продукта в

 

первом корпусе. Вторичный пар из пароотделителя второго корпуса отводится через подогреватель 1 в поверхностный конденсатор. Конденсат из установки удаляется насосом 3. Для создания вакуума служит пароструйный вакуум-насос, состоящий из пускового эжектора и двухступенчатого пароэжекторного блока.

Для регулирования давления пара, подаваемого в установку, применяют комплект приборов, состоящий из преобразователя давления 1-1, подающего сигнал на вторичный самопишущий прибор 1-2. Последний соединен с ПИ-регулятором 1-3. При отклонении давления от заданного значения регулятор 1-3 через станцию управления прибора 1-2 воздействует на регулирующий клапан 1-5, установленный на паропроводе к установке. Сигнализация падения давления пара ниже заданного значения осуществляется лампой НL1 через преобразователь 1-4. Давление пара на термокомпрессор и эжектор контролируется манометрами 2-1 и 2-2.