Автоматична пастеризаційно-охолодна установка. Пастеризаційно-охолоджувальні установки Пастеризаційно-охолоджувальна установка для молока
Пластинчаста пастеризаційно-охолоджувальна установка для кисломолочних продуктів призначена для пастеризації та охолодження молочних продуктів у безперервному тонкошаровому закритому потоці при автоматичному контролі та регулюванні технологічного процесу при виробництві кисломолочних продуктів.
Пристрій.
Пластинчаста пастеризаційно-охолоджувальна установка для кисломолочних продуктів складається з пластинчастого теплообмінника, систем підготовки гарячої води (конвекційний бак, насос для гарячої води, інжектор) для пастеризації продукту та підігріву продукту до температури сквашування, насоса для продукту, пульта управління, витримувача автоматичне регулювання технологічним процесом обробки продукту, трубопроводів, клапанів, змонтованих на рамі. Установка компактна і є модульною конструкцією, що має високу монтажну готовність. Витримувач установки є окремим модульом, який при монтажі установки може монтуватися в будь-якому відносно установки місці.
Операції, що виконуються:
Підігрів молока до температури сепарування 55-60 С;
Підігрів молока до температури гомогенізації 75-80 С;
Підігрів молока до температури пастеризації 90-95 О;
Витримка продукту за температури пастеризації 300 сек;
Охолодження продукту до температури сквашування 20-50 °С.
2.3. Пластинчастий теплообмінний апарат (теплообмінник)
Призначення:
Пластинчастий теплообмінник призначений для охолодження або нагрівання молока, вершків, кефіру, пива, вина, соків, напоїв, лугу, води, олії, меланжу та інших рідких продуктів у закритому потоці.
Завдяки тепловій ефективності пластинчасті теплообмінники вирізняються високим рівнем компактності. Нагрівальні або охолоджувальні установки, скомпоновані на їх базі, мають значно менші габарити, ніж установки аналогічного призначення інших типів ККД у всіх більше 90%. Деталі теплообмінників, що торкаються продуктів, виготовляються з матеріалів, дозволених до застосування у харчовій промисловості. Залежно від хімічних та фізичних властивостей продуктів, а також теплових режимів (температура, тиск), теплообмінники комплектуються ущільнювачами з відповідних матеріалів (харчова гума, силікон, фторопласт тощо). Нагрівальні та охолоджувальні апарати дозволяють здійснювати закрите циркуляційне миття під тиском, прості в експлуатації та ремонті.
Охолоджувачем є вода або розсіл.
Теплоносієм є вода, пара.
Теплообмінний апарат складається з теплообмінних пластин, станини та натискної плити, стягнутих між собою шпильками.
Теплообмінні пластини випускаються різних типів, що різняться: на вигляд ущільнень, що забезпечують герметичність апарату, за геометричними розмірами.
Тип А Закладне ущільнення - що забезпечує кріплення ущільнення до пластини за допомогою кліпсових затискачів (ПБК-1, ПМК-1).
Тип Б Кріплення ущільнень до пластини за допомогою клейової сполуки (ПМ-1).
Таблиця 10Технічні характеристики пластинчастих теплообмінних апаратів
|
ПБК-1 |
ПМК-1 | ||
|
Продуктивність, л/година: | |||
|
Перепад температур між продуктом і холодоносієм (теплоносієм): 2-4°C (при кратності 1/3) |
|||
|
Габаритні розміри апарата, мм: | |||
|
Висота: | |||
|
Ширина: | |||
|
Матеріал пластини |
сталь нержавіюча 12Х18Н10Т |
||
|
Товщина пластини, мм | |||
|
Максимальна робоча температура, °С | |||
|
Максимальний робочий тиск, МПа | |||
|
Габаритні розміри пластини (довжина x ширина x товщина) | |||
|
Поверхня теплообміну, дм2 | |||
|
Прохідний перетин, Ду | |||
|
Діаметр під'єднувальних різьблень | |||
У автоматизованій пластинчастій пастеризаційно-охолоджувальній установці (рис.22) робочий процес протікає в наступному порядку.
Мал. 22. Схема автоматизованої пластинчастої пастеризаційно-охолоджувальної установки:
1 – пластинчастий апарат; 2-сепаратор-молокоочисник; 3 відцентровий насос; 4- зрівняльний бак; 5-перепускний клапан; 6- видсрживатсл; 7 - насос гарячої води; 8-бойлер; 9-інжектор; 10 - пульт управління; І-секція першої регенерації; II-секція другої регенерації; III-секція пастеризації; IV-секція водяного охолодження; V-секція розсільного охолодження.
З молокозбірника молоко самопливом або за допомогою насоса подається в зрівняльний бак 4. Рівень молока повинен бути не менше 300 мм, щоб уникнути підсмоктування повітря в молочний насос. Насосом 3 молоко подається в секцію I пластинчастого апарату (секцію регенерації), де воно нагрівається за рахунок теплообміну з гарячим молоком, що йде від секції пастеризації через витримувач 6. Нагріте до 37... 40°С молоко виходить із секції в молокоочисник, а звідти подається в другу секцію регенерації, де відбувається додатковий його нагрівання пастеризованим молоком, попередньо попередньо теплообмін в секції I регенерації. З секції II регенерації молоко переходить у секцію III пастеризації, де за рахунок теплообміну з гарячою водою нагрівається до температури 76°С.
Пастеризоване молоко проходить через витримувач у I та II секції регенерації, де віддає частину тепла холодному молоку та його температура знижується до 20...25°С. Далі це молоко проходить послідовно секції охолоджувача, після чого його температура знижується до 5...8°С, залежно від початкової температури води, що охолоджує, або розсолу. Холодне молоко надходить для зберігання танки. Витримувач в установці призначений для посилення пастеризаційного ефекту. Додаткова витримка протягом 20 с у витримувачі перед охолодженням сприяє знищенню мікрофлори молока. Гаряча вода для пастеризації готується у бойлері. Вона нагрівається парою, що надходить у систему циркуляції гарячої води через інжектор 9 паропроводу котельної установки.
Електрогідравлічний клапан на паропроводі забезпечує автоматичне регулювання надходження пари залежно від температури молока. При зниженні температури молока, що виходить з пастеризаційної секції, клапан перепуску 5 автоматично направляє молоко в зрівняльний бак для повторної пастеризації.
Установка має пульт керування (рис. 6), оснащений приладовими панелями з розміщеним на них обладнанням та приладами. На щит пульта винесені прилади та ключі управління. Електронний міст 2 призначений для запису температури пастеризації молока, управління перепускним клапаном молока, світлової та звукової сигналізації установки. Електронний регулятор 7 керує клапаном подачі пари. Логомір 5 контролює температуру охолодження молока. Задатчик 10 служить для установки пастеризації температури. Перемикачем 11 система регулювання переводиться в автоматичний режим або на ручне керування. При ручному (дистанційному) управлінні клапан, що регулює, діє від ключа. Тумблер 6 управляє роботою перепускного клапана, перемикач 12 - роботою двигуна, тумблер 8 - звуковий сигналізацією. Лампи 3 сигналізують про включення пульта, двигунів та зниження температури пастеризації. Пульт підключають до мережі через пакетний вимикач 9.
Перед пуском установки перевіряють відстань пакета пластин апарату і доводять їх стиск до нульової позначки натискного пристрою. Контролюють з'єднання, напрямок обертання барабана сепаратора та роторів насосів. У зрівняльний бак заливають содовий розчин та включають насоси в роботу. Включають пару. Через 15 хвилин припиняють промивку та подають у систему холодну воду для витіснення содового розчину. Промивають систему в циркуляційному режимі гарячою водою протягом 30 хвилин, з моменту виходу чистої води з апарата при температурі 85°С.
Перед стерилізацією перемикач пульта ставлять відповідні позиції "Стерил." та "Автомат". Після закінчення стерилізації витісняють воду з апарата молоком і продовжують пастеризацію, встановивши всі прилади пульта автоматичного режиму роботи. Біла лампа на пульті керування установки, що показує повернення молока, повинна згаснути.
Після переведення приладів на автоматичний режим управління спочатку включають подачу молока з молочного бака або танка в зрівняльний бак, потім насос для подачі молока в пастеризатор. До цього часу сепараторний барабан повинен досягти робочої частоти обертання, інакше можливе його переповнення. Одночасно вмикають насос для подачі гарячої води. При такому порядку запуску молоко з вирівнювального бака витісняє воду з апарата після стерилізації. Її зливають у каналізацію до того часу, поки не з'явиться молоко, потім шланг приєднують до молочного танка.
На початку роботи установки молоко не встигає нагрітися до температури пастеризації та повертається у зрівняльний бак. При підвищенні температури до заданої включають подачу холодної води. Після спрацювання перепускного клапана молоко прямує у витримувач, а апарат переходить на роботу за заданою технологічною схемою в автоматичному режимі. Безперервність роботи установки лімітується об'ємом грязьового простору сепараторного барабана і становить 2,5...3 години, залежно від забрудненості молока механічними домішками.
При зупинці апарата припиняють подачу молока в зрівняльний бак і після його спорожнення включають подачу води для витіснення залишків молока. При прояві води шланг направляють у каналізацію, припиняють подачу пари, відключають насоси гарячої та холодної підлоги та молочний насос, зупиняють молокоочисник установки.
Пастеризація молока та молочних продуктів набула широкого поширення у всіх країнах світу. Вона дозволяє значно підвищити термін зберігання та реалізації продукції.
Молоко та молочні продукти пастеризують у спеціальних ємностях, трубчастих пастеризаційних установках, а також у пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установках.
Трубчаста пастеризаційна установка
Трубчаста пастеризаційна установка складається з двох відцентрових насосів, трубчастого апарату, зворотного клапана, конденсатовідвідників та пульта управління з приладами контролю та регулювання технологічного процесу.
Основний елемент установки - двоциліндровий теплообмінний апарат, що складається з верхнього та нижнього циліндрів, з'єднаних між собою трубопроводами. У торці циліндрів вварені трубні ґрати, в яких розвальцьовано по 24 труби діаметром 30 мм. Трубні грати з нержавіючої сталі мають короткі вифрезеровані канали, що з'єднують послідовнокінці труб, утворюючи таким чином безперервний змійовик загальною довжиною близько 30 м. Торцеві циліндри закривають кришками з гумовими ущільненнями для забезпечення герметичності апарату та ізолювання коротких каналів один від одного.
Пара подається в міжтрубний простір кожного циліндра. Відпрацьована пара у вигляді конденсату виводиться за допомогою термодинамічних конденсатовідвідників.
Молоко, що нагрівається, рухається у внутрішньотрубному просторі, проходячи послідовно нижній і верхній циліндри. На вході пари встановлений регулюючий клапан подачі пари, а на виході молока з апарату - зворотний клапан, за допомогою якого недопастеризоване молоко автоматично спрямовується на повторну пастеризацію. Поворотний клапан пов'язаний через регулятор температури з термодатчиком, розташованим на виході молока з апарату. Установка має манометри для контролю за тиском пари і молока.
Оброблюваний продукт із накопичувальної ємності за допомогою першого відцентрового насоса подається в нижній циліндр теплообмінного апарату, де нагрівається пором до температури 50-60°З переходить у верхній циліндр. Тут він пастеризується за температури 80-90°С.
Другий насос призначений для подачі молока з першого циліндра до другого. Слід зазначити, що у трубчастих пастеризаційних установках швидкість руху різних продуктів неоднакова. В установці для пастеризації вершків швидкість їхнього переміщення в трубах теплообмінного апарату 1,2 м/с. У процесі теплообміну вершки надходять у циліндри пастеризатора за допомогою одного відцентрового насоса. Швидкість переміщення молока за рахунок застосування двох насосів вище та становить 2,4 м/с.
Перевагами трубчастих пастеризаційних установок порівняно з пластинчастими є значно менша кількість і розміри прокладок ущільнювачів, а недоліками - великі габарити і висока металомісткість; крім того, при чищенні та миття цих установок потрібен вільний простір з боку торців циліндрів теплообмінного апарату.
Трубчасті установки ефективні в тому випадку, якщо подальший процес обробки молока проводять при температурі, що незначно відрізняється від температури пастеризації.
Пластинчаста пастеризаційно-охолоджувальна установка
Пластинчасті пастеризаційно-охолоджувальні установки застосовують для теплової обробки молока, вершків та суміші морозива. Конструкція кожної з таких установок має особливості, які відображені при описі обладнання для виробництва різних молочних продуктів.
До складу пластинчастої пастеризаційно-охолоджувальної установки, що використовується для теплової обробки молока, входять зрівняльний бак, відцентрові насоси для гарячої води та молока, пластинчастий апарат, сепаратор-молокоочисник, витримувач, зворотний клапан, система нагрівання та шафа керування.
Відцентровий насос призначений для забору молока з вирівнювального бака та подачі його в пластинчастий апарат. Для виключення підсмоктування повітря в насос в зрівняльному баку за допомогою поплавкового механізму підтримується певний рівень молока (не менше 300 мм). Невиконання цієї умови призводить до піноутворення, що знижує ефективність пастеризації.
Пластинчаста пастеризаційно-охолоджувальна установка має головну передню стійку та допоміжну задню стійку, в які закріплені кінці верхньої та нижньої горизонтальних штанг. Верхня призначена для підвішування теплообмінних пластин. По периферії кожної пластини у спеціальній канавці укладена велика гумова прокладка, що герметично ущільнює канал.
Пластини мають отвори з невеликими кільцевими гумовими прокладками. Після збирання пластин в апараті утворюються дві ізольовані системи каналів, якими переміщуються молоко і охолодна рідина.
Пластинчастий апарат забезпечений теплообмінними пластинами з нержавіючої сталі, розбитими на п'ять секцій: перша та друга щаблі регенерації, пастеризації, охолодження артезіанкою водою та охолодження крижаною водою. Деякі пластинчасті апарати мають одну секцію регенерації. Секції відокремлені один від одного спеціальними проміжними плитами, що мають по кутах штуцера для підведення та відведення рідин. На пластині вибиті порядкові номери, самі номери вказані на схемі компонування пластин.
Пластини притиснуті до стійки за допомогою плити та притискних пристроїв. Ступінь стиснення теплових секцій визначають за таблицею зі шкалою, встановленою на верхній та нижній розпірках. Нульовий поділ встановлюють по осі болта вертикальної розпірки, він відповідає мінімальному стиску, що забезпечує герметичність.
В установках великої продуктивності пластинчасті апарати мають двостороннє розташування секцій по відношенню до головної стійки.
До складу пастеризаційно-охолоджувальної установки також входитьєпаратор-молокоочисник та витримувач. Молокоочисникслужить для очищення молока. При використанні очищувача з відцентровим вивантаженням осаду встановлюють один сепаратор, з ручного - два.
Витримувач - один із основних елементів пастеризаційно-охолоджувальних установок. У ньому молоко витримується при температурі пастеризації протягом певного часу (20 або 300 с), необхідного для завершення антибактеріальної дії температури.
Витримувач складається з одного або чотирьох циліндрів, закріплених на трубчастих опорах. У деяких установках витримувач виконаний у вигляді чотирьох спіралеподібних секцій, виготовлених із труб діаметром 60 мм.
Поворотний або перепускний, електрогідравлічний клапан служить для автоматичного перемикання потоку молока на повторну пастеризацію при зниженні його температури в секції пастеризації.
p align="justify"> Робота пастеризаційно-охолоджувальної установки при виробництві питного молока полягає в наступному. Молоко з ємності для зберігання направляється самопливом або під напором в зрівняльний бак, звідки подається насосом в першу секцію регенерації пластинчастого апарату. Підігріте до 37-40°С, воно надходить у молокоочисник для очищення від механічних домішок та йде на подальший підігрів у другу секцію регенерації та секцію пастеризації, де нагрівається до 90°С. З секції пастеризації молоко через електрогідравлічний перепускний клапан направляється у витримувач, знаходиться там до 300 с, далі надходить у секції регенерації передачі теплоти зустрічному потоку молока, що надходить в апарат. Після цього воно потрапляє послідовно в секції охолодження водою і розсолом, де охолоджується до 8°З виходить з установки.
Охолоджується молоко за допомогою артезіанської та крижаної води або розсолу, що надходять від холодильної установки. Охолодження молока до температури не вище 8°С можливе лише за нормальної кратності подачі води та розсолу у секції охолодження. Весь процес пастеризації автоматично регулюється.
Потрібна температура пастеризації підтримується електронним мостом. Регулювання плавне. Температура пастеризації записується на діаграмній стрічці контрольного приладу. Звукова та світлова сигналізація спрацьовує при падінні температури пастеризації нижче заданих параметрів.
Для нагрівання продукту крім гарячої води, пари або електроенергії в деяких пастеризаційно-охолоджувальних установках як джерело прямого нагрівання молока застосовують інфрачервоні нагрівачі. В установках із невеликою продуктивністю молоко подається на обробку інфрачервоним випромінювачем тонким шаром.
Пластинчасті пастеризаційно-охолоджувальні установки в порівнянні з іншими типами теплових апаратів мають ряд переваг:
- мала робоча місткість, що дозволяє приладам автоматики точніше відстежувати хід технологічного процесу (у пластинчастій установці робоча місткість утричі менша, ніж у трубчастої такої ж продуктивності);
- здатність працювати досить ефективно за мінімального теплового натиску; мінімальні теплопритоки та втрати теплоти та холоду (теплова ізоляція зазвичай не потрібна);
- суттєва економія (80...90 %) теплоти в секціях регенерації (питома витрата пари в пластинчастих установках у 2-3 рази менша, ніж у трубчастих, і в 4-5 разів, ніж у ємнісних теплообмінниках);
- мала установча площа (пластинчаста установка займає приблизно 4 рази меншу поверхню, ніж трубчаста аналогічної продуктивності);
- можливість змінювати кількість пластин у кожній секції, що дозволяє адаптувати теплообмінний апарат до конкретного технологічного процесу;
- можливість безрозбірного циркуляційного миття апаратури.
Одним із перспективних напрямів удосконалення пастеризаційнихустановок є застосування в них роторних нагрівачів, спеціальна конструкція яких дозволяє за рахунок молекулярного тертя частинок продукту, що обробляється нагрівати останній до заданої температури. p align="justify"> Температура теплової обробки продукту залежить від часу його знаходження в роторному нагрівачі і може регулюватися в широких межах. Одночасно з цим продукт піддається гомогенізації.
Збереження швидкопсувних і молочних продуктів завжди була і залишається актуальною у всі часи. Представлене обладнання для молока відповідає найсучаснішим вимогам для його збирання, зберігання та подальшої обробки.
Усі компоненти установок виготовлені з високоякісних та високоміцних харчових матеріалів, що відповідають умовам санітарних норм, а також технічним параметрам, які застосовуються до цього обладнання. Корпус молочної установки незалежно від форми та обсягу, виконаний з теплоізоляційних матеріалів, щоб скоротити енергоспоживання та зменшити втрати тепла у навколишнє середовище.
Все обладнання для молока має систему керування з приладами обліку та контролю виробничих процесів.
Обов'язковою є наявність мийних і перемішувальних установок для підтримки однорідної маси молочного продукту, рівномірності розподілу допоміжних будь-яких компонентів, збивання і т.п.
При виборі можна обговорити додаткові комплектації для зручності обслуговування молочного агрегату, розрахувати необхідне споживання та визначити розмір необхідних ємностей.
Пастеризаційно-охолоджувальні установки для молока
Крім функції збереження та обробки у вигляді пастеризації, має ще регенеруючі та охолоджуючі властивості.
Як холодоагент і теплоносій в устаткуванні використовується виключно природні ресурси - звичайна очищена жорсткими фільтрами вода, яка нагрівається, або навпаки, охолоджується до потрібної температури і пропускається по пластинчастих трубах через резервуар з молоком.
Сама ж установка складається з резервуару, що приймає за допомогою насоса молоко і воду, власне самих насосів, що подають і виводять, пластинчастого вузла циркуляції води, температурних модулів нагріву та охолодження води для виробничих потреб, пульта автоматичного регулювання виробництва, контролюючих датчиків об'єму рідини і систем оповіщення на випадок зниження чи збільшення мінімально допустимого рівня, і навіть відхилень від заданих технічних процесів.
Обладнання вимагає розміщення досить габаритні площі. При його запуску пастеризаційної установки і пастеризаційно-охолоджувальної установки для молока необхідна наявність відвідних трубопроводів для пари, а також холодного водопостачання, що механічно фільтрується, електроживлення не нижче 230В з можливістю заземлення, підлогових систем зливу і дренажу, каналізації.
Пастеризаційна установка та пастеризаційно-охолоджувальна установка для молокапризначена для термообробки молочних продуктів без втрати його основних властивостей.
Застосовуючи щадні способи обробки, в молоці залишаються постійними білок, цукор і молекули жиру. Принцип їх роботи полягає в тому, що молоко послідовно перетікає з одного резервуара в інший, змішуючись поступово з уже підігрітим молоком і, нарешті, весь його об'єм нагрівається до необхідної для регенерації температури і витримується необхідний час (молоко - 30 сек., кисломолочні суміші - 300 с) при температурі пастеризації.
Після термічної обробки продукт охолоджується і може бути підданий розливу та пакування.
Усі параметри виробничого процесу автоматично проходять реєстрацію та контролюються спеціальними датчиками. За наявності будь-яких відхилень від заданих режимів молочний продукт вирушає на вторинну пастеризацію. При цьому спрацьовує система оповіщення, відкривається клапан зворотного виходу та процес регенерації запускається заново.
Установки для сухого молока
Дещо відрізняється від обладнання, що застосовується для сушіння інших продуктів харчування. У молочній промисловості показником якості сухого молока є його розчинність, тобто при взаємодії з рідиною продукт повинен швидко розпадатися на молекули і змішуватися з нею. І саме таким воно стає завдяки поетапному технологічному процесу осушення.
При монтажі та запуску установки виробництва сухого молока приміщення, де передбачається установка агрегату, повинно відповідати санітарним та будівельним нормам. Обов'язково наявність каналізації, водопроводу, електроенергії від 220В, вентиляційної витяжки, стіни та підлоги повинні бути в кахлі або пластиці.
Виробнича технологія порошкового молока складається з декількох етапів: постачання молока, фільтрація, вимірювання та визначення жирності, пастеризація та охолодження. Після цього воно потрапляє в сублімаційну камеру, де спочатку згущується, потім доводиться до гомогенної консистенції і вже після цього висушується.
Пастеризація під час виготовлення сухого молока необхідна знищення різноманітних мікробів, розчиненню у ньому соматичних клітин задля досягнення однорідної рідини. Крім цього, молоко, перш ніж стати порошком, проходить кілька ступенів очищення. Чим більші та якісніші фільтри, тим краще.
Як сировину можна використовувати найменш жирне молоко з високим вмістом соматичних клітин. Не секрет, що наші корови досить часто хворіють на мастити і органіка потрапляє в молоко. Після низки фільтрації та обробки цю проблему можна вирішити.
Чим ще вигідна установка виробництва сухого молока?
Крім молочних продуктів на цьому устаткуванні можна отримати яєчний порошок, робити сири, основи для супів тощо.
На ринку товарів та послуг молочні продукти мають особливий попит. І питання їхньої придатності до вживання, термінів зберігання та якості завжди хвилюють споживача.
Сублімоване молоко широко застосовуються у виробництві косметичних засобів, у кулінарії, з нього робиться різне дитяче харчування шляхом змішування та додавання певних наповнювачів, корми для тварин, його відновлюють, консервують і навіть роблять на його основі деякі кисломолочні продукти.
За певних умов зберігання воно має збільшений термін придатності, в ньому збережені всі корисні властивості справжнього коров'ячого молока, що вкрай важливо, наприклад, для регіонів Крайньої Півночі.
Приклади сучасних настанов для молока демонструються на щорічній виставці «Агропродмаш»!
Компанією ПРОЕКТ-Прозроблено (АСУ ТП) пластинчасту пастеризаційно-охолоджувальну установку для молочних продуктів на базі обладнання ОВЕН та Weintek.
Якість молочної продукції на молочних заводах багато в чому визначається якістю пастеризації продукту. У свою чергу, якість пастеризації залежить як від точного теплового розрахунку та складання пастеризаційної установки, так і від системи автоматичного керування процесом пастеризації. У харчовій промисловості існує безліч різних пастеризаційних установок: трубчасті, пластинчасті, ультразвукові тощо. Найбільш поширеною є установка на пластинчастому теплообміннику, така установка легко керується і має добрі енергетичні показники. Енергетична ефективність пластинчастих пастеризаційних установок забезпечується за рахунок секцій регенерації, де продукт, що надходить на установку, попередньо нагрівається за рахунок охолодження вже пастеризованого продукту.
У більшості випадків пластинчасті пастеризаційні установки мають секцію підігріву/охолодження продукту на виході з установки, де проводиться або підігрів, або охолодження продукту в залежності від технологічного процесу. Тому в загальному випадку говорять про пластинчасті пастеризаційно-охолоджувальні установки (далі за текстом ППОУ).
Існує безліч різновидів ППОУ, класифікацію відмінностей яких можна виділити у наступні групи:
1. Устаткування, що підключається до пастеризаційної установки (деаератор, сепаратор, гомогенізатор).
2. Наявність витримувача (60сек, 300сек).
3. Кількість секцій регенерації.
4. Наявність секції підігріву чи секції охолодження на виході з установки.
На малюнку "Технологічна схема" (див.нижче) наведена схема, що об'єднує всі різновиди ППОУ.
Більшість виробників харчового обладнання (зокрема виробники ППОУ) орієнтуються на закордонного виробника електроніки та програмного забезпечення при проектуванні АСУ ТП (наприклад: Siemens, OMRON, Mitsubishi Electric та ін.), це, у свою чергу, призводить до високої вартості ППОУ. Застосування обладнання ОВЕН дозволяє значно знизити вартість ППОУ (порядку декількох сотень тисяч рублів). АСУ ТП ППОУ побудоване на обладнанні ОВЕН та Weintek практично не поступається за функціоналом та якістю автоматичного управління та регулювання АСУ ТП побудованих на електроніці таких світових лідерів як Siemens та OMRON. Основним елементом АСУ ТП ППОУ є пульт управління з урахуванням програмованого логічного контролера, якого підключаються виконавчі механізми і датчики.
Основне обладнання пульта управління АСУ ТП ППОУ:
- 1 програмований логічний контролер ОВЕН ПЛК160;
- 1 модуль дискретного введення ОВЕН МВ110-224.16ДН;
- 1 модуль дискретного введення ОВЕН МВ110-224.32ДН;
- 1 модуль універсального аналогового введення ОВЕН МВ110-224.8А;
- 1 модуль дискретного виведення ОВЕН МУ110-224.32Р;
- 1 частотний перетворювач ОВЕН ПГВ;
- 2 блоки живлення ОВЕН БП60-Д4;
- 1 панель оператора Weintek MT8070iE;
— електропневмоперетворювачі та пневморозподільники SMS;
- електрокомплектуючі (автоматичні вимикачі, електромагнітні пускачі, електромагнітні реле) ABB.
Опис технологічного процесу:
Технологічно пастеризація молочних продуктів складається з 5 процесів: процес стерилізації, процес пастеризації, процес миття лугом, процес миття кислотою, процес ополіскування.
ПРОЦЕС СТРЕРИЛІЗАЦІЇ
Процес стерилізації – це процес термічної дезінфекції установки. Запускається перед пастеризації продукту.
При запуску процесу стерилізації включаються насоси контурів гарячої води секцій пастеризації та підігріву, а також насос продукту. Відкривається клапан подачі води у приймальний бак. Після досягнення верхнього рівня води в приймальному баку клапан води вимикається. Відкриваються клапани пари секцій пастеризації та підігріву. Залежно від температури води на виході з секції пастеризації та секції підігріву відбувається регулювання ступеня відкриття регулюючих клапанів пари. Послідовно в напівавтоматичному режимі підключаються: деаератор, сепаратор, гомогенізатор. Як тільки температура води в установці досягне значення температури температури стерилізації починається відлік часу стерилізації. Після закінчення відліку часу стерилізації перекривається подача пари, звучить звукова сигналізація. У напівавтоматичному режимі відключаються: деаератор, сепаратор, гомогенізатор, установка зупиняється (відключаються насоси, клапани переходять у вихідний стан) стерилізації закінчено.
Під час стерилізації установка періодично перемикається між контурами повернення та циркуляції.
Контур повернення: приймальний бак – клапан повернення – приймальний бак. Контур циркуляції: приймальний бак – клапан повернення – клапан витримувача – клапан циркуляції – приймальний бак.
ПРОЦЕС ПАСТЕРИЗАЦІЇ
Процес пастеризації складається з чотирьох підпроцесів: розігрів установки до температури пастеризації, виштовхування води, розлив, виштовхування продукту.
Розігрів установки:
При запуску процесу пастеризації включаються насоси контурів гарячої води секцій пастеризації та підігріву, а також насос продукту. Відкривається клапан повернення. Залежно від технологічного процесу підключається витримувач. Відкривається клапан подачі води у приймальний бак. Після досягнення верхнього рівня води в приймальному баку клапан води вимикається. Відкриваються клапани пари секцій пастеризації та підігріву. Залежно від температури води на виході з секції пастеризації та секції підігріву відбувається регулювання ступеня відкриття регулюючих клапанів пари. Послідовно в напівавтоматичному режимі підключаються: деаератор, сепаратор, гомогенізатор. Як тільки температура води досягне уставки температури пастеризації, звучить звуковий сигнал, що інформує оператора про те, що установка розігріта і можна начитати підпроцес виштовхування води. Нагрівання води (продукту) триває протягом усього процесу пастеризації.
Виштовхування води:
Підпроцес виштовхування води полягає у витісненні продуктом води з установки в каналізацію. При запуску виштовхування води відкривається клапан циркуляції. Клапан розливу перемикається на злив. Йде злив води в каналізацію. Залежно від технологічного процесу йде або підігрів або охолодження продукту на виході установки. При охолодженні перекривається клапан пари секції підігріву, відкривається клапан скидання отепленої води, послідовно з інтервалом в кілька секунд відкриваються клапани виходу і входу крижаної води відповідно. Рівень продукту в приймальному баку підтримується автоматично протягом усього часу пастеризації продукту. З приймального бака продукт продуктовим насосом подається в секцію регенерації 1 де відбувається попередній нагрівання продукту до температури 40-60С. Далі продукт надходить у деаератор, після процесу деаерації продукт надходить у сепаратор, де очищається і надходить у секцію регенерації 2 і нагрівається до температури 50-70С. З секції регенерації 2 продукт надходить на гомогенізатор, після гомогенізації продукт надходить у секцію регенерації 3, а потім у секцію пастеризації, де остаточно нагрівається до заданої температури пастеризації. Вийшовши з секції пастеризації, пройшовши автоматичний клапан повернення, що перемикає, і витримувач (60-300сек), продукт йде в секції регенерації 3, 2, 1 відповідно. Далі в залежності від технології виробництва відбувається або нагрівання, або охолодження продукту в секції нагрівання/охолодження.
Нагрівання та охолодження продукту проводиться за рахунок теплообміну в п'яти секціях: у секціях регенерації 1, 2 і 3 теплообмін відбувається між вихідним холодним продуктом і гарячим пастеризованим. У секціях пастеризації та підігріву/охолодження теплообмін ведеться між продуктом та водою. Після закінчення відліку часу виштовхування води клапан розливу перемикається на розлив - автоматично запускається підпроцес розливу продукту.
Розлив:
Під час підпроцесу розливу продукту ведеться контроль лінії розливу датчика тиску продукту на виході з установки. При підвищенні тиску продукту на виході з установки понад 2 кг/см2 установка зупиняється, аварія лінії розливу формується. Також ведеться контроль температури пастеризації препарату. При падінні температури пастеризації продукту нижче ніж на 2'C від уставки установка автоматично перемикається на повернення - недопастеризований продукт проходить повторну пастеризацію Як тільки температура пастеризації продукту досягне уставки температури пастеризації, установка автоматично перемикається назад на розлив продукту. При падінні рівня продукту в приймальному баку нижче за заданий мінімальний рівень, установка автоматично перемикається на циркуляцію. Звучить звуковий сигнал оператора, що інформує про те, що закінчився продукт. У цьому випадку оператор має два варіанти дій: перший - підключити до установки інший резервуар з продуктом і повторно запустити розлив, другий - запустити процес виштовхування продукту.
Виштовхування продукту:
Підпроцес виштовхування продукту полягає у витісненні водою продукту з установки, а також лінії розливу. При запуску виштовхування продукту відкривається клапан циркуляції, клапан розливу знаходиться в положенні розливу. Як тільки спустошитися приймальний бак відкривається клапан води в приймальний бак і вмикається таймер виштовхування продукту. Після закінчення відліку часу виштовхування продукту установка перемикається на циркуляцію, перекривається подача пари, звучить звукова сигналізація. У напівавтоматичному режимі відключаються: деаератор, сепаратор, гомогенізатор, установка зупиняється, процес пастеризації закінчено.
ПРОЦЕСИ МИЙКИ лугом і кислотою
Процеси миття лугом та кислотою запускається після процесу пастеризації. Необхідні для повного видалення залишків молочних продуктів із установки.
При запуску процесу миття лугом (кислотою) включаються насоси контурів гарячої води секцій пастеризації та підігріву, а також насос продукту. Відкривається клапан подачі води у приймальний бак. Після досягнення верхнього рівня води в приймальному баку клапан води вимикається. Відкривається клапан подачі лугу (кислоти), запускається таймер дозування. Протягом часу дозування періодично вмикається і вимикається дозуючий насос лугу (кислоти). Це необхідно для рівномірного розподілу миючих розчинів установки. Після закінчення дозування миючих розчинів відкриваються клапани пари секцій пастеризації та підігріву. Залежно від температури води на виході з секції пастеризації та секції підігріву відбувається регулювання ступеня відкриття регулюючих клапанів пари. Послідовно в напівавтоматичному режимі підключаються: деаератор, сепаратор, гомогенізатор. Відкривається клапан миття приймального бака. Як тільки температура води в установці досягає значення температури температури миття лугом (кислотою) починається відлік часу миття. Після закінчення відліку часу миття перекривається подача пари, звучить звукова сигналізація. У напівавтоматичному режимі відключаються: деаератор, сепаратор, гомогенізатор, установка зупиняється, миття закінчено.
Під час миття установка періодично перемикається між контурами повернення та циркуляції.
ПРОЦЕС ОПЛАСКУВАННЯ
Процес промивання слід за процесом миття і необхідний для повного видалення миючих розчинів з пастеризаційної установки. При запуску процесу ополіскування включаються насоси контурів гарячої води секцій пастеризації та підігріву, а також насос продукту. Запускається таймер процесу ополіскування. Відкриваються клапани повернення та циркуляції. Клапан розливу перемикається на злив. Після спорожнення приймального бака відкривається клапан подачі води приймальний бак. Протягом процесу ополіскування автоматично підтримується рівень води у приймальному баку. При теплому ополіскуванні відкриваються клапани пари секцій пастеризації та підігріву та в залежності від температури води на виході з секції пастеризації та секції підігріву, відбувається регулювання ступеня відкриття регулюючих клапанів пари. Послідовно в напівавтоматичному режимі підключаються: деаератор, сепаратор, гомогенізатор. Після закінчення відліку часу ополіскування при теплому ополіскуванні перекривається подача пари, звучить звукова сигналізація. У напівавтоматичному режимі відключаються: деаератор, сепаратор, гомогенізатор, установка зупиняється, процес ополіскування закінчено.
Під час ополіскування установка періодично перемикається на злив, циркуляцію та повернення.
Додаткова інформація щодо АСУ ТП ППОУ:
Контролює тиск повітря.
Автоматика пастеризаційної установки контролює тиск повітря на вході в пульт управління реле тиску системи повітропідготовки. При падінні тиску повітря нижче за допустиме значення (4-5кг/см2) формується аварійне повідомлення, установка зупиняється.
Контроль мережі живлення.
АСУ ТП сигналом з реле контролю напруги і фаз веде контроль трьох фазної мережі змінного струму. За відсутності сигналу установка зупиняється, формується аварія мережі живлення.
Контроль перегріву.
У ППОУ реалізовано контроль перегріву у секціях пастеризації та підігріву. При перевищенні температури теплоносія уставки максимальної температури теплоносія відключається подача пари у відповідну секцію припиняється, доки температура теплоносія не опуститься нижче за уставку максимальної температури теплоносія. Формується попередження про перегрівання у відповідній секції.
Контролює теплообмін.
При пастеризації продукту ведеться контроль різниці температур теплоносія та продукту у секціях пастеризації та підігріву/охолодження. Якщо модуль різниці температури продукту та температури теплоносія ставатиме вище уставки максимальної різниці температури теплообміну, формується попередження про низький теплообмін у відповідній секції. Порушення теплообміну пов'язане із накипанням продукту на стінки пластин теплообмінника.
Контроль витоку води у системі.
Під час роботи установки на воді на замкнутому контурі (стерилізація, пастеризація – розігрів установки, миття лугом, миття кислотою) ведеться контроль рівня води у приймальному баку. При зниженні рівня води нижче за датчик нижнього рівня установка зупиняється, ініціюється аварія витоку води в системі.
Положення лінії миючих розчинів.
Лінія подачі миючих розчинів має два положення: положення "пастеризація" (стерилізація, пастеризація, ополіскування) та положення "мийка" (мийка лугом, миття кислотою). При запуску кожного процесу перевіряється положення лінії миючих розчинів, якщо лінія положення не відповідає процесу, що запускається, процес не буде запущений і буде сформовано аварійне повідомлення.
Контролює роботу устаткування.
Робота деаератора, сепаратора, гомогенізатора, насосів та пневмоклапанів контролюється за зворотними зв'язками. Якщо під час роботи ППОУ зникає зворотний зв'язок від обладнання, то ініціюється аварія відповідного обладнання та ППОУ зупиняється.
Підживлення контурів пастеризації та підігріву/охолодження.
Контури гарячої води секцій пастеризації та підігріву/охолодження автоматично підживлюються водопровідною водою при зниженні тиску води в контурах. Якщо тиск у контурі гарячої води не досягає уставки (2кг/см2) протягом певного часу, то формується аварія підживлення відповідного контуру.
Ручне керування.
Управління виконавчими механізмами ППОУ здійснюється як в автоматичному, так і в ручному режимах за допомогою панелі MT8070iE, причому перемикання між автоматичним та ручним режимами можливе і під час роботи установки.
Підключення деаератора, сепаратора, гомогенізатора.
Залежно від технології обробки продукту, можливе підключення будь-якої комбінації наступного обладнання: деаератора, сепаратора, гомогенізатора. Запуск установки здійснюється без деаератора, сепаратора, гомогенізатора, потім обладнання послідовно підключається до установки. Деаератор, сепаратор та гомогенізатор мають свої пульти управління, з яких на пульт управління ППОУ надходять сигнали про роботу обладнання. За сигналами зворотного зв'язку здійснюється перемикання клапанів подачі продукту (вхід, вихід, байпас) на відповідне устаткування.
Управління температурою продукту.
Управління температурою пастеризації та температурою продукту на виході здійснюється за допомогою регулювання подачі пари або крижаної води в секції пастеризації та підігріву/охолодження. Програмований контролер ПЛК160 безперервно опитує датчики температури продукту; інформація про температуру надходить на ПІД-регулятори, які видають керуючий сигнали (4-20мА, 0-10В) на регулюючі клапани пари.
Керування насосом продукту.
Управління продуктивністю насоса продукту здійснюється за допомогою зміни частоти обертання двигуна насоса продукту через перетворювач частоти. Інформація з витратоміра продукту обробляється ПІД регулятором ПЛК, який видає керуючий сигнал частотний перетворювач (4-20мА, 0-10В).
Світлова та звукова індикація.
Для світлової та звукової індикації в АСУ ТП ППОУ застосовується триколірна сигнальна башта. Під час запуску горить зелений індикатор. У разі виникнення попереджень світиться помаранчевий індикатор. При аваріях світиться червоний індикатор. По завершенню процесів, а також у разі виникнення попереджень та аварій звучить звукова сигналізація.
Візуалізація.
Візуалізація інформації та управління установкою здійснюється за допомогою панелі оператора Weintek MT8070iE. На панелі задаються уставки температур та часу процесів, час дозування миючих розчинів, час однієї дози та паузи, продуктивність насоса продукту, налаштування ПІД-регуляторів, таймерів та ін. Також на панелі MT8070iE відображаються технологічна схема ППОУ, журнал подій, графіки тисків та температур процесу, попередження та аварії, інформаційні повідомлення про роботу ППОУ.
Реєстрація технологічних властивостей.
Реєстрація технологічних параметрів здійснюється панеллю оператора Weintek MT8070iE на USB-флеш-накопичувач у файли формату *.cvs (Microsoft Excel). На USB-флеш-накопичувач записуються журнал подій (дискретні технологічні параметри) та графіки тисків та температур (аналогові технологічні параметри).
Підключення до системи SCADA.
В АСУ ТП ППОУ реалізовано можливість віддаленого управління технологічним процесом за допомогою SCADA системи MasterSCADA. Підключення віддаленого комп'ютера до ПЛК160 здійснюється через інтерфейс Ethernet зв'язку, протокол зв'язку Modbus-TCP.
Вартість АСУ ТП пастеризаційно-охолоджувальної установки.
Пастеризаційно-охолоджувальна установка
Пастеризаційно-охолоджувальна установка для молока- Це обладнання, призначене для потокового підігріву молока до температури пастеризації, витримки при температурі пастеризації та подальшого охолодження. Пастеризаційно-охолоджувальна установка для молока є однією з найважливіших одиниць обладнання на молочному виробництві, яка дозволяє знищувати всі вегетативні форми мікроорганізмів, роблячи продукт безпечним для споживання.
ТОВ "КР-Тех" випускає багаторежимні пастеризаційно-охолоджувальні установки, які можуть бути використані на приймально-апаратних ділянках підприємств молочної промисловості будь-яких масштабів. Наші установки для потокової пастеризації молока виготовляються на базі пластинчастих теплообмінних апаратів, які вже тривалий час успішно використовуються на багатьох молокопереробних підприємствах.
Багаторежимна пастеризаційно-охолоджувальна установка для молока вигідно відрізняється від інших типів пастеризаторів молока можливістю їх використання в декількох технологіях одночасно. Дане обладнання може використовуватися одночасно у технологіях:
- Виробництво питного пастеризованого молока;
- Виробництво кисломолочних продуктів (кефір, кисле молоко, мацони та ін.)
- Виробництво сиру;
- Виробництво сиру.
Таким чином, застосування багаторежимних пастеризаційно-охолоджувальних установок для молока дає значну економію капітальних вкладень і дозволяє суттєво скоротити займану виробничу площу.
Пастеризаційно охолоджувальна установка для молока, що виготовляється ТОВ «КР-Тех», має такі параметри:
У конструкціях пастеризаційно-охолоджувальних установок можливе підключення додаткового технологічного обладнання. Таким обладнанням може бути:
- Сепаратор-вершковідділювач та/або сепаратор-молокоочисник та/або бактофуга;
- Дезодораційна установка для молока;
- Плунжерний гомогенізатор
У разі придбання додаткового обладнання воно може бути інтегроване в єдину систему автоматизованого управління, як це було реалізовано. Крім того, в систему управління також може бути інтегроване обладнання, що застосовується нижче по технологічному ланцюжку, наприклад, ємності.
Типова пастеризаційно-охолоджувальна установка для молока включає:
- Бак-балансер для продукту;
- Насоси для продукту;
- Теплообмінник пластинчастий багатосекційний;
- Витримувач трубчастий;
- Система подачі первинного теплоносія та відведення конденсату;
- Система підготовки вторинного теплоносія;
- Системи подачі холодоносія;
- Пульт керування установкою;
- Комплект пневмоклапанів, арматури та трубопроводів.
Як опції наші Замовники можуть вибрати:
- Система CIP-мийки;
- Система вимірювання продуктивності та дозування заданого за програмою обсягу;
- Система підтримки надлишкового тиску пастеризованого продукту в комплекті з клапаном підтримки тиску та відцентровим насосом;
- Запобіжний клапан на лінії виходу продукту з гомогенізатора
Відповідно до одного з наших принципів, ми використовуємо тільки перевірені технологічні компоненти провідних світових виробників, а саме:
- Пластинчасті теплообмінні апарати - API Schmidt-Bretten (Німеччина), Alfa-Laval (Швеція), GEA (Німеччина);
- Компоненти парових систем - Spirax Sarco (Англія), ADCA (Португалія);
- Компоненти автоматизації - Endress-Hauser (Німеччина), Anderson-Negele (Німеччина);
- Електрокомпоненти - Siemens (Німеччина), Omron (Японія);
- Пневмокомпоненти - SMC (Японія);
- Арматура - Kieselmann (Німеччина), Alfa-Laval (Швеція), Inoxpa (Іспанія)
