RU2814720C1 - Vacuum evaporator for milk raw material condensation - Google Patents
Vacuum evaporator for milk raw material condensation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814720C1 RU2814720C1 RU2023122426A RU2023122426A RU2814720C1 RU 2814720 C1 RU2814720 C1 RU 2814720C1 RU 2023122426 A RU2023122426 A RU 2023122426A RU 2023122426 A RU2023122426 A RU 2023122426A RU 2814720 C1 RU2814720 C1 RU 2814720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- housing
- evaporator
- milk
- raw materials
- Prior art date
Links
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 111
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 title claims abstract description 47
- 239000008267 milk Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 title claims abstract description 47
- 238000009833 condensation Methods 0.000 title description 17
- 230000005494 condensation Effects 0.000 title description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 82
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 61
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 25
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 5
- 235000008939 whole milk Nutrition 0.000 description 39
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 38
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 25
- 235000020183 skimmed milk Nutrition 0.000 description 21
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 19
- 239000010408 film Substances 0.000 description 19
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 18
- 235000021119 whey protein Nutrition 0.000 description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 14
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 description 12
- 235000020186 condensed milk Nutrition 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 7
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 7
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 7
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 7
- 235000020185 raw untreated milk Nutrition 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 3
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 3
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 3
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 3
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011785 micronutrient Substances 0.000 description 2
- 235000013369 micronutrients Nutrition 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002366 lipolytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 235000008476 powdered milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к установкам для производства сгущенных молочных продуктов из молочного сырья, под которым подразумевается молоко цельное, сливки, молоко обезжиренное, сыворотка молочная подсырная и творожная, в том числе предварительно концентрированные.The invention relates to the food industry, namely to installations for the production of condensed dairy products from dairy raw materials, which means whole milk, cream, skim milk, whey, cheese and curd whey, including pre-concentrated ones.
Для сгущения молочного сырья в промышленности обычно используются выпарные установки, в которых создается разрежение (вакуум), и кипение поэтому происходит при пониженных температурах, обычно не выше 78°С, поэтому установки называются вакуум-выпарными.To thicken milk raw materials in industry, evaporation units are usually used in which a vacuum is created, and boiling therefore occurs at low temperatures, usually not higher than 78 ° C, which is why the units are called vacuum evaporation units.
Наиболее известные компании поставляющие технологии и оборудование для сгущения Wiegand, GEA, Thermohran, Anhydro, SSP, Alfa Laval.The most well-known companies supplying technologies and equipment for thickening are Wiegand, GEA, Thermohran, Anhydro, SSP, Alfa Laval.
Различают вакуум-выпарные установки циркуляционного и пленочного типа.There are vacuum evaporation units of circulation and film type.
Время сгущения в циркуляционных установках несколько больше, чем время сгущения в пленочных из-за особенностей кипения, которое протекает в циркуляционных аппаратах в объеме продукта под воздействием гидростатической депрессии и составляет порядка 40 минут. В пленочных вакуум-выпарных установках кипение идет в тонкой распределенной по поверхности греющих трубок пленке, и общая продолжительность сгущения не превышает 15 минут, что обеспечивает наибольшую сохранность сывороточных белков и витаминов.The thickening time in circulation units is slightly longer than the thickening time in film units due to the nature of boiling, which occurs in circulating units in the volume of the product under the influence of hydrostatic depression and is about 40 minutes. In film vacuum evaporation units, boiling occurs in a thin film distributed over the surface of the heating tubes, and the total duration of thickening does not exceed 15 minutes, which ensures the greatest preservation of whey proteins and vitamins.
Циркуляционные установки в настоящее время используются в основном для производства сгущенных молочных консервов с сахаром, однако до начала широкого применения в молочной промышленности пленочных вакуум-выпарных аппаратов и в линиях по производству сухих молочных продуктов применялись циркуляционные установки (Страхов, Василий Васильевич. Вакуум-выпарные установки молочной промышленности и их эксплуатация [Текст] / Канд. техн. наук В. В. Страхов. - Москва: Пищ. пром-сть, 1970. - 142 с.: черт.; 21 см.).Circulation units are currently used mainly for the production of canned condensed milk with sugar, but before the widespread use of film vacuum evaporators in the dairy industry and in lines for the production of dry milk products, circulation units were used (Strakhov, Vasily Vasilyevich. Vacuum evaporation units dairy industry and their exploitation [Text] / Candidate of Technical Sciences V. V. Strakhov - Moscow: Food Industry, 1970. - 142 pp.: drawing; 21 cm.).
Общее устройство и принцип работы вакуум-выпарных установок следующий: комплект трубчатых подогревателей, пастеризатор, испарители, представляющие из себя так же трубчатые теплообменники для кипения и сгущения продукта за счет выпаривания, пароотделители, необходимые для отделения от уходящих паров уносимых капель и пены продукта. Испаритель и пароотделитель связаны между собой паропроводом и составляют вместе корпус установки. Такое расположение пароотделителя называется выносным, при этом паропровод входит в пароотделитель тангенциально для отделения пара от потока продукта под действием центробежной силы, причем объем уносимого продукта, а значит и потери, могут быть значительными. Такая конструкция пароотделителя и корпуса громоздка, металлоемка и обуславливает большую площадь, занимаемую многокорпусными установками.The general structure and principle of operation of vacuum evaporation units is as follows: a set of tubular heaters, a pasteurizer, evaporators, which are also tubular heat exchangers for boiling and thickening the product due to evaporation, steam separators necessary for separating entrained drops and foam of the product from the exhaust vapors. The evaporator and steam separator are connected to each other by a steam line and together form the body of the installation. This arrangement of the steam separator is called remote, while the steam line enters the steam separator tangentially to separate steam from the product flow under the influence of centrifugal force, and the volume of entrained product, and therefore losses, can be significant. This design of the steam separator and the housing is bulky, metal-intensive, and results in a large area occupied by multi-body installations.
Также обязательными узлами установок являются продуктовые и конденсатные центробежные насосы, блок эжекторов или вакуум-насос для создания разрежения и конденсатор, для конденсации испаряемого пара и поддержания тем самым необходимого разрежения в установке (Вагн Вестергаард/ Технология производства сухого молока. Выпаривание и распылительная сушка/ Вагн Вестергаард/ Niro A/S, Копенгаген, Дания, октябрь 2003 г.).Also required components of the installations are product and condensate centrifugal pumps, an ejector block or a vacuum pump to create a vacuum and a condenser to condense the evaporated steam and thereby maintain the necessary vacuum in the installation (Vagn Vestergaard / Technology for the production of milk powder. Evaporation and spray drying / Vagn Vestergaard/Niro A/S, Copenhagen, Denmark, October 2003).
Обычно после подогрева в подогревателях сырье поступает на тепловую обработку (пастеризацию), которая осуществляется при достаточно высоких температурах от 95 до 107°С, для максимального снижения количества микроорганизмов и разрушения липолитических ферментов, которые могли накопиться в результате долгого хранения сырья до сгущения при развитии психрофильных микроорганизмов (развивающихся при низких температурах). Так же при таких высоких температурах пастеризации происходит разрушение большого количества сывороточных белков и других микронутриентов молока.Usually, after heating in heaters, the raw materials are sent for heat treatment (pasteurization), which is carried out at fairly high temperatures from 95 to 107 ° C, to minimize the number of microorganisms and destroy lipolytic enzymes that could accumulate as a result of long-term storage of raw materials before thickening during the development of psychrophilic microorganisms (developing at low temperatures). Also, at such high pasteurization temperatures, a large amount of whey proteins and other micronutrients in milk are destroyed.
После тепловой обработки сырье поступает в корпуса для сгущения, где, попадая в зону разрежения, моментально и интенсивно вскипает за счет самоиспарения. При этом происходит дополнительное воздействие на составные части молока, а также образование пены. Пена частично может уноситься за счет разрежения, что приводит к потерям, а также к нарушению процесса кипения из-за неполного покрытия греющих трубок и перегрева тонкой пленки пены, в результате чего разрушается еще большее количество сывороточных белков и микроэлементов.After heat treatment, the raw material enters the thickening chamber, where, entering the vacuum zone, it instantly and intensively boils due to self-evaporation. In this case, there is an additional effect on the components of the milk, as well as the formation of foam. The foam may be partially carried away due to vacuum, which leads to losses, as well as disruption of the boiling process due to incomplete coverage of the heating tubes and overheating of the thin film of foam, resulting in the destruction of even more whey proteins and trace elements.
Известен способ снижения температуры молока перед поступлением на сгущение в корпуса с помощью вакуумной камеры охлаждения в вакуум-выпарных установках SSP. Однако принципиально этот способ проблему не решает, так как охлаждение происходит также за счет самоиспарения, в результате которого происходит резкое вскипание и пенообразование, и часть пены также поступает в корпуса вместе с подохлажденным сырьем и попадает на греющие трубки, где происходит ее перегрев (Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. - М.:Химия, 1991. - 496 с.).There is a known method of reducing the temperature of milk before entering the housing for condensation using a vacuum cooling chamber in SSP vacuum evaporation units. However, this method does not fundamentally solve the problem, since cooling also occurs due to self-evaporation, as a result of which sudden boiling and foaming occurs, and part of the foam also enters the housing along with the cooled raw materials and ends up on the heating tubes, where it overheats (Dytnersky Yu .I. Basic processes and apparatus of chemical technology: A manual for design / G. S. Borisov, V. P. Brykov, Yu. I. Dytnersky, etc. Edited by Yu. I. Dytnersky, 2nd ed., revised . and additional - M.: Chemistry, 1991. - 496 pp.).
В молочной промышленности используют, в основном, двух-, трех-, четырех- и пятикорпусные установки, в которых разрежение и температура кипения от первого к последнему корпусу снижаются. Сгущаемое сырье проходит последовательно все корпуса и на выходе имеет температуру (45-55)°С. Снижение температуры с одновременным повышением концентрации сухих веществ приводит к загустеванию сгущенной смеси, поэтому обычно рекомендуемая концентрация сухих веществ в смеси составляет (43-48) %. Этого недостаточно для производства сгущенных молочных консервов с сахаром (Липатов Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко: теория и практика пр-ва. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. 264 с).In the dairy industry, mainly two-, three-, four- and five-body plants are used, in which the vacuum and boiling point decrease from the first to the last body. The condensed raw material passes sequentially through all the housings and at the outlet has a temperature of (45-55) ° C. A decrease in temperature with a simultaneous increase in the concentration of dry substances leads to thickening of the condensed mixture, so the usually recommended concentration of dry substances in the mixture is (43-48)%. This is not enough for the production of canned condensed milk with sugar (Lipatov N.N., Kharitonov V.D. Powdered milk: theory and practice of production. M.: Light and food industry, 1981. 264 p.).
Как известно, вязкость сгущенного сырья зависит от температуры и при низкой температуре, которая достигает (45-55)°С на выходе из вакуум-выпарной установки, очень сложно добиться интенсивного кипения и эффективного испарения, густая смесь плохо течет в виде пленки или циркулирует в аппарате циркуляционного типа, часто это приводит к отложениям в аппаратах, сильному пригару, потере составных частей молока, перекачивание густых смесей или требует более мощных и дорогих насосов, большего расхода энергии, или в некоторых случаях не возможно вовсе. Для снижения вязкости густого сгущенного молочного сырья необходимо повысить его температуру.As is known, the viscosity of the condensed raw material depends on the temperature and at low temperatures, which reaches (45-55) ° C at the outlet of the vacuum evaporation unit, it is very difficult to achieve intense boiling and effective evaporation, the thick mixture does not flow well as a film or circulate in circulation-type apparatus, this often leads to deposits in the apparatus, severe burning, loss of milk components, pumping thick mixtures or requires more powerful and expensive pumps, greater energy consumption, or in some cases is not possible at all. To reduce the viscosity of thick condensed milk raw materials, it is necessary to increase its temperature.
Для пленочных вакуум-выпарных установок важным вопросом является распределение сгущаемого продукта по стенкам греющих трубок, а также обеспечение покрытия трубок пленкой продукта оптимальной толщины.For film vacuum evaporation plants, an important issue is the distribution of the condensed product along the walls of the heating tubes, as well as ensuring that the tubes are covered with a product film of optimal thickness.
Известны распределительные устройства на основе душевых распыливающих устройств и одно- и многоуровневых тарелок с отверстиями, имеющие как положительные стороны, так и недостатки. Душевые распылители не обеспечивают нанесение всего продукта на стенки трубок и часть продукта «пролетает» вдоль греющей поверхности. Конструкция распределительных устройств на основе тарелок часто сложна и не учитывает необходимость движения пара, поэтому скрещивающиеся потоки продукта и пара не позволяют распределить пленку по греющей поверхности равномерно.Distribution devices based on shower spray devices and single- and multi-level plates with holes are known, which have both positive aspects and disadvantages. Shower sprayers do not ensure that all the product is applied to the walls of the tubes and some of the product “flies” along the heating surface. The design of tray-based distribution devices is often complex and does not take into account the need for steam movement, so the crossing flows of product and steam do not allow the film to be distributed evenly over the heating surface.
В результате кипения и выпаривания влаги объем сгущаемого продукта постоянно уменьшается, вязкость и толщина пленки на греющей поверхности увеличиваются, поэтому в многокорпусных установках площадь греющей поверхности, обуславливаемая количеством греющих трубок, от корпуса к корпусу уменьшается для обеспечения покрытия поверхности трубок, однако решение данной задачи только за счет уменьшения трубок от корпуса к корпусу не учитывает степени сгущения и вязкости различного сырья, что приводит или к неэффективному кипению в слишком толстой пленке, или к недостаточному покрытию поверхности трубок с образованием «островков» и пригара продукта на границе «островка», что ухудшает его качество.As a result of boiling and evaporation of moisture, the volume of the condensed product constantly decreases, the viscosity and thickness of the film on the heating surface increases, therefore, in multi-case installations, the heating surface area, determined by the number of heating tubes, is reduced from case to case to ensure coverage of the surface of the tubes, however, the solution to this problem is only due to the reduction of tubes from body to body, it does not take into account the degree of thickening and viscosity of various raw materials, which leads either to ineffective boiling in a film that is too thick, or to insufficient coverage of the surface of the tubes with the formation of “islands” and burning of the product at the border of the “island”, which worsens its quality.
Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является выпарная установка для пищевых продуктов, включающая выпарные аппараты пленочного типа, установленные последовательно по ходу движения пара, каждый из которых оснащен греющей камерой с теплообменными трубками с верхней и нижней трубными досками, а также устройством для ввода упариваемого продукта, штуцерами отвода и ввода конденсата и неконденсирующихся газов, сепаратором, имеющим устройство для отвода пара в межтрубное пространство греющей камеры выпарного аппарата следующего по ходу движения пара и патрубок отвода из сепаратора отделенного упариваемого продукта, при этом первый по ходу движения пара выпарной аппарат выполнен со штуцерами отвода конденсата и неконденсирующихся газов из камеры под нижней трубной доской, а каждый последующий выпарной аппарат оснащен штуцерами подвода и отвода конденсата и неконденсирующихся газов из камеры под нижней трубной доской, в которой выполнено сквозное отверстие, причем штуцер отвода конденсата сообщен со штуцером для ввода конденсата в камеру под нижней трубной доской последующего выпарного аппарата, а штуцер отвода неконденсирующихся газов со штуцером для ввода неконденсирующихся газов в камеру под нижней трубной доской последующего по ходу пара выпарного аппарата (патент РФ №2039438, опубликован 20.07.1995).The closest analogue to the patented solution is an evaporation plant for food products, including film-type evaporators installed sequentially along the direction of steam movement, each of which is equipped with a heating chamber with heat exchange tubes with upper and lower tube sheets, as well as a device for introducing the evaporated product, fittings for draining and introducing condensate and non-condensable gases, a separator having a device for draining steam into the annulus of the heating chamber of the evaporator next in the direction of steam movement, and a pipe for draining the separated evaporated product from the separator, while the first evaporator in the direction of steam movement is made with drain fittings condensate and non-condensable gases from the chamber under the lower tube sheet, and each subsequent evaporator is equipped with fittings for supplying and discharging condensate and non-condensable gases from the chamber under the lower tube sheet, in which a through hole is made, and the condensate drain fitting is in communication with the fitting for introducing condensate into the chamber under the lower tube plate of the subsequent evaporator, and a fitting for removing non-condensable gases with a fitting for introducing non-condensable gases into the chamber under the lower tube plate of the subsequent evaporator along the steam path (RF patent No. 2039438, published 07/20/1995).
Однако для данного решения характерны следующие недостатки:However, this solution has the following disadvantages:
- требуются большие затраты на перекачивание вязкого сгущенного продукта, концентрация которого ограничена пределом текучести смеси при данной температуре вследствие того, что движение продукта по корпусам идет последовательно через первый, второй и третий корпуса, и сгущенный продукт самой высокой концентрации откачивается из третьего корпуса установки при самой низкой температуре, а значит самой высокой вязкости;- high costs are required for pumping a viscous condensed product, the concentration of which is limited by the yield strength of the mixture at a given temperature due to the fact that the movement of the product through the housings occurs sequentially through the first, second and third housings, and the condensed product of the highest concentration is pumped out from the third housing of the installation at the most low temperature, which means the highest viscosity;
- низкая энергоэффективность установки ввиду наличия только трех корпусов;- low energy efficiency of the installation due to the presence of only three buildings;
- трудности с обслуживанием ввиду того, что греющие трубки имеют U-образную форму, что усложняет конструкцию, затрудняет инспекцию, чистку и мойку трубок в случае сильного нагара продукта;- difficulties with maintenance due to the fact that the heating tubes are U-shaped, which complicates the design and makes it difficult to inspect, clean and wash the tubes in case of heavy carbon deposits on the product;
- высокая вероятность нарушения движения продукта и его критического загустевания и, как следствие, пригорания внутри установки вследствие того, что перекачивание между корпусами установки осуществляется за счет разрежения.- a high probability of disruption of the movement of the product and its critical thickening and, as a consequence, burning inside the installation due to the fact that pumping between the installation bodies is carried out due to vacuum.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является устранение указанных недостатков.The technical problem solved by the present invention is the elimination of these disadvantages.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение энергоэффективности вакуум-выпарной установки, уменьшение ее металлоемкости и габаритных размеров; повышение качества продукта за счет обеспечения оптимального распределения пленки продукта по поверхности греющих трубок; обеспечения высоких микробиологических показателей вследствие исключения развития термофильных микроорганизмов; а также повышение концентрации готового продукта до 48-74%.The technical result of the claimed invention is to increase the energy efficiency of the vacuum evaporation unit, reduce its metal consumption and overall dimensions; improving product quality by ensuring optimal distribution of the product film over the surface of the heating tubes; ensuring high microbiological indicators due to the exclusion of the development of thermophilic microorganisms; as well as increasing the concentration of the finished product to 48-74%.
Указанный технический результат достигается за счет использования вакуум-выпарной установки, которая содержит:The specified technical result is achieved through the use of a vacuum evaporation unit, which contains:
последовательно установленные пять подогревателей молочного сырья, последний из которых соединен с пластинчатым рекуператором тепла, соединенным с пастеризатором и выполненным с возможностью подогрева молочного сырья из последнего подогревателя за счет охлаждения молочного сырья из пастеризатора,five heaters of raw milk materials installed in series, the last of which is connected to a plate heat recuperator connected to the pasteurizer and configured to heat the milk raw materials from the last heater by cooling the milk raw materials from the pasteurizer,
пластинчатый рекуператор соединен с первым корпусом из четырех последовательно расположенных корпусов выпарной установки, первый корпус которой соединен со вторым, второй с четвертым, а четвертый - с третьим корпусом, при этом второй и четвёртый корпуса выполнены с двумя последовательными секциями греющих трубок испарителя, а третий корпус выполнен в четырьмя последовательными секциями греющих трубок испарителя,the plate recuperator is connected to the first housing of four consecutive housings of the evaporator unit, the first housing of which is connected to the second, the second to the fourth, and the fourth to the third housing, while the second and fourth housings are made with two consecutive sections of the evaporator heating tubes, and the third housing made in four consecutive sections of evaporator heating tubes,
каждый корпус выпарной установки снабжен штуцером отвода пара, соединенным со штуцером подвода греющего пара в испаритель последующего корпуса, и содержит испаритель с соосно установленным пароотделителем,each housing of the evaporator installation is equipped with a steam outlet connector connected to a fitting for supplying heating steam to the evaporator of the subsequent housing, and contains an evaporator with a coaxially installed steam separator,
штуцер отвода пара из второго корпуса выполнен с возможностью отвода части пара в эжектор, выполненный с возможностью получения греющего пара для первого корпуса за счет термокомпрессии острым паром,the steam outlet fitting from the second body is configured to drain part of the steam into an ejector, which is designed to produce heating steam for the first body due to thermal compression with live steam,
штуцер отвода готового продукта третьего корпуса соединен с вакуумным кристаллизатором-охладителем или резервуаром хранения готового продукта.the finished product outlet fitting of the third housing is connected to a vacuum crystallizer-cooler or a finished product storage tank.
Кроме этого, каждый корпус выпарной установки содержит распределительное устройство, расположенное между верхней крышкой корпуса и испарителем, и представляет собой плиту с напорными трубками, образующими каналы для прохода вторичного пара, и отверстиями для прохода сгущаемого продукта.In addition, each housing of the evaporator installation contains a distribution device located between the upper cover of the housing and the evaporator, and is a plate with pressure tubes forming channels for the passage of secondary steam, and holes for the passage of the condensed product.
Каждый корпус выпарной установки состоит из испарителя и пароотделителя выполненных соосно таким образом, что пространство между стенками пароотделителя и испарителя образуют паровое пространство для отвода «вторичного» пара. Сгущенное сырье и «вторичный» пар поступают в нижнюю часть испарителя, сырье под действием силы тяжести поступает на дно испарителя и отводится по трубопроводу, а «вторичный» пар под действием кинетической энергии и разрежения из нижней части испарителя через паровое окно поступает в паровое пространство и движется, огибая внешние стенки нижней части испарителя, к отводящему паропроводу.Each housing of the evaporator unit consists of an evaporator and a steam separator made coaxially in such a way that the space between the walls of the steam separator and the evaporator forms a steam space for the removal of “secondary” steam. The condensed raw material and “secondary” steam enter the lower part of the evaporator, the raw material, under the influence of gravity, enters the bottom of the evaporator and is discharged through a pipeline, and the “secondary” steam, under the influence of kinetic energy and vacuum, from the lower part of the evaporator through the steam window enters the steam space and moves around the outer walls of the lower part of the evaporator to the outlet steam line.
Способ сгущения молочного сырья на патентуемой вакуум-выпарной установке осуществляют следующим образом.The method of condensing milk raw materials in a patented vacuum evaporation unit is carried out as follows.
Молочное сырье сначала последовательно нагревают в подогревателях до 46±2°С, 52±2°С; 57±2°С; 61±2°С; 65±2°С, соответственно, после чего направляют в пластинчатый рекуператор тепла, где подогревают до температуры 74-104°С и затем - в пастеризатор, где осуществляют тепловую обработку сырья при температуре 76-107°С с выдержкой 5-7 секунд, поток из пастеризатора рециркулируют в пластинчатый рекуператор, в котором происходит охлаждение молочного сырья до температуры 68±2°С и, соответственно, нагрев сырья, поступающего из последнего подогревателя;Dairy raw materials are first sequentially heated in heaters to 46±2°C, 52±2°C; 57±2°С; 61±2°С; 65±2°C, respectively, after which it is sent to a plate heat recuperator, where it is heated to a temperature of 74-104°C and then to a pasteurizer, where the raw materials are cooked at a temperature of 76-107°C with a holding time of 5-7 seconds, the flow from the pasteurizer is recirculated into a plate recuperator, in which the milk raw materials are cooled to a temperature of 68±2°C and, accordingly, the raw materials coming from the last heater are heated;
далее молочное сырье подвергают сгущению в последовательно расположенных четырех корпусах выпарной установки, при этом молочное сырье сначала подают в первый корпус выпарной установки, в котором осуществляют сгущение до концентрации 10-35% за счет кипения и испарения влаги при остаточном давлении 0,0685 МПа и температуре 68±2°С,Next, the milk raw materials are subjected to condensation in four successively located buildings of the evaporation plant, while the milk raw materials are first fed into the first housing of the evaporation plant, in which condensation is carried out to a concentration of 10-35% due to boiling and evaporation of moisture at a residual pressure of 0.0685 MPa and temperature 68±2°С,
затем направляют во второй корпус, в котором последовательно осуществляют сгущение молочного сырья в двух секциях греющих трубок испарителя при давлении 0,026 МПа и температуре 64±2°С до концентрации 18-50%,then sent to the second housing, in which the milk raw materials are sequentially thickened in two sections of the evaporator heating tubes at a pressure of 0.026 MPa and a temperature of 64±2°C to a concentration of 18-50%,
после чего молочное сырье направляют в четвертый корпус, в котором последовательно осуществляют сгущение в двух секциях греющих трубок испарителя при давлении 0,015 МПа и температуре 56±2°С до концентрации 33-58%, далее сырье возвращают в третий корпус выпарной установки, в котором последовательно осуществляют сгущение в четырех секциях греющих трубок испарителя при давлении 0,020 МПа и температуре 60±2°С до конечной концентрации 48-74%,after which the milk raw materials are sent to the fourth housing, in which thickening is sequentially carried out in two sections of the heating tubes of the evaporator at a pressure of 0.015 MPa and a temperature of 56±2°C to a concentration of 33-58%, then the raw materials are returned to the third housing of the evaporator unit, in which sequentially thickening is carried out in four sections of the heating tubes of the evaporator at a pressure of 0.020 MPa and a temperature of 60±2°C to a final concentration of 48-74%,
при этом вторичный пар, отводимый из каждого корпуса, является греющим паром для испарителя последующего корпуса,in this case, the secondary steam removed from each housing is heating steam for the evaporator of the subsequent housing,
часть вторичного пара второго корпуса направляется на термокомпрессию острым паром в эжекторе для получения греющего пара для первого корпуса,part of the secondary steam of the second housing is sent for thermal compression with live steam in the ejector to produce heating steam for the first housing,
из третьего корпуса сгущенный продукт направляют в вакуумный кристаллизатор-охладитель при производстве сгущенного молока с сахаром, или в резервуар для кратковременного хранения перед сушкой для цельного, обезжиренного молока или сыворотки.from the third body, the condensed product is sent to a vacuum crystallizer-cooler for the production of sweetened condensed milk, or to a tank for short-term storage before drying for whole, skim milk or whey.
В частности, под исходным сырьем может подразумеваться цельное молоко, цельное молоко с сахаром, обезжиренное молоко, сыворотка.In particular, the starting raw materials may include whole milk, whole milk with sugar, skim milk, and whey.
Температура тепловой обработки в пастеризаторе выбирается от вида исходного сырья и составляет - (95±2)°С для цельного молока, (105±2)°С для цельного молока с сахаром, (84±2)°С для обезжиренного молока и (78±2)°С.The heat treatment temperature in the pasteurizer is selected depending on the type of raw material and is - (95±2)°C for whole milk, (105±2)°C for whole milk with sugar, (84±2)°C for skim milk and (78 ±2)°С.
Также температура, до которой подогревается сырье в пластинчатом рекуператоре зависит от вида исходного сырья и составляет (92±2)°С для цельного молока, (102±2)°С для цельного молока с сахаром, (82±2)°С для обезжиренного молока, (76±2) для сыворотки.Also, the temperature to which the raw materials are heated in the plate recuperator depends on the type of raw material and is (92±2)°C for whole milk, (102±2)°C for whole milk with sugar, (82±2)°C for skim milk milk, (76±2) for whey.
Концентрация, до которой осуществляют сгущение сырья в каждом корпусе, выбирается в зависимости от вида исходного сырья и для сырья, сгущенного в первом корпусе, составляет: для цельного молока (16±2)%, цельного молока с сахаром (33±2)%, обезжиренного молока - (12±2) %, сыворотки (24±2)%; во втором корпусе - для цельного молока (26±2)%, цельного молока с сахаром (48±2)%, обезжиренного молока - (20±2)%, сыворотки (36±2) %; в четвертом корпусе - для цельного молока (35±2) %, цельного молока с сахаром (56±2) %, обезжиренного молока - (38±2)%, сыворотки (43±2)%, конечная концентрация в третьем корпусе - для цельного молока (52±2)%, цельного молока с сахаром (72±2)%, обезжиренного молока (50±2)%, сыворотки (55±2)%.The concentration to which the raw materials are condensed in each building is selected depending on the type of raw material and for raw materials condensed in the first building, it is: for whole milk (16±2)%, whole milk with sugar (33±2)%, skim milk - (12±2)%, whey (24±2)%; in the second building - for whole milk (26±2)%, whole milk with sugar (48±2)%, skim milk - (20±2)%, whey (36±2)%; in the fourth building - for whole milk (35±2)%, whole milk with sugar (56±2)%, skim milk - (38±2)%, whey (43±2)%, the final concentration in the third building - for whole milk (52±2)%, whole milk with sugar (72±2)%, skim milk (50±2)%, whey (55±2)%.
Прежде чем поступить в пастеризатор молочное сырье проходит пластинчатый рекуператор тепла, где подогревается уже прошедшим тепловую обработку сырьем. Таким образом, осуществляется рекуперация тепла - подогрев молочного сырья перед тепловой обработкой за счет тепла сырья после тепловой обработки. Благодаря рекуперации молочное сырье поступает на сгущение при заданной температуре, в результате чего не происходит резкого вскипания за счет самоиспарения и образования пены, поскольку резкое вскипание и наличие пены ухудшают условия кипения и приводят к излишней денатурации сывороточных белков и потере других микронутриентов.Before entering the pasteurizer, raw milk passes through a plate heat recuperator, where it is heated by raw materials that have already undergone heat treatment. Thus, heat recovery is carried out - heating of raw milk before heat treatment due to the heat of the raw material after heat treatment. Thanks to recovery, milk raw materials are supplied for condensation at a given temperature, as a result of which there is no sudden boiling due to self-evaporation and foam formation, since sudden boiling and the presence of foam worsen boiling conditions and lead to excessive denaturation of whey proteins and the loss of other micronutrients.
В предлагаемом изобретении температура смеси перед сгущением снижается за счет использования рекуперации тепла с помощью пластинчатого теплообменника, когда смесь до тепловой обработки подогревается смесью после тепловой обработки, которая в свою очередь охлаждается практически ровно до температуры кипения в первом корпусе. Рекуперация тепла позволяет значительно экономить расход пара на подогрев до температуры тепловой обработки в пастеризаторе, повышая общую энергоэффективность установки.In the present invention, the temperature of the mixture before thickening is reduced through the use of heat recovery using a plate heat exchanger, when the mixture before heat treatment is heated by the mixture after heat treatment, which in turn is cooled almost exactly to the boiling point in the first housing. Heat recovery allows you to significantly save steam consumption for heating to the heat treatment temperature in the pasteurizer, increasing the overall energy efficiency of the installation.
Таким образом, использование в комплекте вакуум-выпарной установки пластинчатого рекуператора позволяет не только экономить энергию на проведение тепловой обработки, но и обеспечить оптимальную температуру и условия для начала кипения, благодаря чему достигается максимальная сохранность компонентов молочного сырья, в частности сывороточных белков молока.Thus, the use of a plate recuperator in a vacuum evaporation installation allows not only to save energy for heat treatment, but also to provide optimal temperature and conditions for the start of boiling, thereby achieving maximum preservation of the components of milk raw materials, in particular whey proteins of milk.
Сгущение молочного сырья на пленочной вакуум-выпарной установке, время теплового воздействия в которой на сывороточные белки меньше, чем при сгущении на циркуляционной, обеспечивает наибольшую сохранность сывороточных белков.Condensation of milk raw materials in a film vacuum evaporation unit, the time of thermal exposure of whey proteins in which is less than when condensing in a circulation unit, ensures the greatest preservation of whey proteins.
Расчеты и справочные данные показывают, что четырехкорпусные пленочные установки обладают оптимальными показателями энергоэффективности. Так в двухкорпусных установках расход пара составляет порядка 0,43 кг на 1 кг испаренной влаги, для трехкорпусной установки может варьироваться от 0,25 до 0,31 в зависимости от производителя, для четырех корпусных установок от 0,195 до 0,21, для пятикорпусных установок от 0,19 до 0,20. Таким образом, пятикорпусные установки уже не дают значительного прироста экономии пара, при этом дороже при производстве и сложнее по конструкции и обслуживанию, занимают большую производственную площадь (Портнов В.В. Многоступенчатые выпарные установки: учеб. пособие / В.В. Портнов. В.В. Майоров. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008. 173 с).Calculations and reference data show that four-body film installations have optimal energy efficiency indicators. Thus, in two-body installations, steam consumption is about 0.43 kg per 1 kg of evaporated moisture, for a three-body unit it can vary from 0.25 to 0.31 depending on the manufacturer, for four-body units from 0.195 to 0.21, for five-body units from 0.19 to 0.20. Thus, five-effect installations no longer provide a significant increase in steam savings, while they are more expensive to manufacture and more complex in design and maintenance, occupy a large production area (Portnov V.V. Multi-stage evaporation plants: a textbook / V.V. Portnov. V .V. Mayorov. Voronezh: Voronezh State Technical University, 2008. 173 p.).
Особенностью предлагаемого решения является то, что молочное сырье проходит корпуса не по порядку, а в последовательности 1, 2, 4 и 3 корпус. Таким образом, поступая из второго корпуса в четвертый, сгущенный продукт сначала остывает до температуры (56±2)°С, соответствующей температуре кипения при разрежении 0,015 МПа, а поступая после четвертого корпуса в третий, продукт перед началом кипения и сгущения сначала подогревается, и температура на выходе из вакуум-выпарной установки после окончания сгущения составляет (60±2)°С.The peculiarity of the proposed solution is that the raw milk passes through the buildings not in order, but in the sequence 1, 2, 4 and 3 buildings. Thus, entering from the second housing into the fourth, the condensed product first cools to a temperature of (56±2) ° C, corresponding to the boiling point at a vacuum of 0.015 MPa, and entering after the fourth housing into the third, the product is first heated before boiling and condensation begins, and the temperature at the outlet of the vacuum evaporation unit after the end of thickening is (60±2)°C.
Такая температура выше, чем при осуществлении известных способов производства сгущенного продукта в вакуум-выпарных установках, когда сгущенный продукт выходит из четвертого корпуса при температурах порядка (45-55)°С°С и ниже, что позволяет сгущать молочное сырье до большей концентрации сухих веществ, так как смесь с большей температурой имеет более высокую текучесть вследствие пониженной вязкости. Таким образом, становится возможным сгущение молочного сырья до более высокой концентрации сухих веществ без значительной потери текучести и увеличения затрат на его перекачивание: для цельного молока до (52±2) %, цельного молока с сахаром - (72±2) %, обезжиренного молока - (50±2) %, сыворотки (55±2) %.This temperature is higher than when implementing known methods for producing a condensed product in vacuum evaporation units, when the condensed product leaves the fourth housing at temperatures of the order of (45-55) ° C ° C and lower, which allows condensing milk raw materials to a higher concentration of dry substances , since a mixture with a higher temperature has a higher fluidity due to lower viscosity. Thus, it becomes possible to thicken milk raw materials to a higher concentration of solids without significant loss of fluidity and increasing the cost of pumping it: for whole milk up to (52±2)%, whole milk with sugar - (72±2)%, skim milk - (50±2)%, serum (55±2)%.
На выходе из установки сгущенная смесь имеет более высокую температуру кипения в третьем корпусе - до 62°С. Это позволяет получать на выходе смесь с меньшей вязкостью, а значит большей концентрации от 48 до 74 % в зависимости от сырья и вырабатываемого продукта.At the outlet of the installation, the condensed mixture has a higher boiling point in the third housing - up to 62°C. This makes it possible to obtain an output mixture with a lower viscosity, and therefore a higher concentration from 48 to 74%, depending on the raw materials and the product being produced.
Кроме этого, все молочное сырье характеризуется содержанием не термостойких компонентов, это прежде всего сывороточные белки молока, витамины и микроэлементы. Незначительное разрушение компонентов молока начинается при температурах выше 62°С, интенсивная коагуляция сывороточных белков и разрушение витаминов начинаются при температурах выше 70°С.In addition, all dairy raw materials are characterized by the content of non-heat-resistant components, these are primarily whey proteins, vitamins and microelements. Minor destruction of milk components begins at temperatures above 62°C, intensive coagulation of whey proteins and destruction of vitamins begin at temperatures above 70°C.
Температура до 62°С ниже, чем температура начала денатурации самых не термостойких фракций сывороточных белков молока, поэтому такое увеличение температуры смеси на выходе из вакуум-выпарных установок не приводит к излишней потере сывороточных белков и большинства других компонентов молока.Temperatures up to 62°C are lower than the temperature at which the most heat-resistant fractions of milk whey proteins begin to denature, therefore such an increase in the temperature of the mixture at the outlet of vacuum evaporation units does not lead to unnecessary loss of whey proteins and most other milk components.
Повышенная температура сгущенной смеси на выходе из вакуум-выпарной установки предлагаемой конструкции помогает предотвратить развитие микроорганизмов и исключить повышение их количества в готовом продукте.The increased temperature of the condensed mixture at the outlet of the vacuum evaporation unit of the proposed design helps prevent the development of microorganisms and prevent an increase in their number in the finished product.
Также вязкость сгущенного сырья зависит от температуры и при низкой температуре, которая достигает (45-55)°С на выходе из вакуум-выпарной установки, очень сложно добиться интенсивного кипения и эффективного испарения, густая смесь плохо течет в виде пленки или циркулирует в аппарате циркуляционного типа, часто это приводит к отложениям в аппаратах, сильному пригару, потере составных частей молока, перекачивание густых смесей или требует более мощных и дорогих насосов, большего расхода энергии, или в некоторых случаях не возможно вовсе. Для снижения вязкости густого сгущенного молочного сырья необходимо повысить его температуру.Also, the viscosity of the condensed raw material depends on the temperature and at low temperatures, which reaches (45-55) ° C at the outlet of the vacuum evaporation unit, it is very difficult to achieve intense boiling and effective evaporation, the thick mixture does not flow well as a film or circulate in the circulation apparatus type, this often leads to deposits in the apparatus, severe burning, loss of milk components, pumping thick mixtures or requires more powerful and expensive pumps, greater energy consumption, or in some cases is not possible at all. To reduce the viscosity of thick condensed milk raw materials, it is necessary to increase its temperature.
Так, при температуре 55°С вязкость сгущенного цельного молока 50% концентрации составляет 0,0231 Па*с, а при температуре 62°С - 0,0183 Па*с. Таким образом, повышение температуры сгущенного цельного молока с 55 до 62°С, обеспечивает снижение его вязкости более чем на 26%.Thus, at a temperature of 55°C, the viscosity of condensed whole milk of 50% concentration is 0.0231 Pa*s, and at a temperature of 62°C - 0.0183 Pa*s. Thus, increasing the temperature of condensed whole milk from 55 to 62°C ensures a reduction in its viscosity by more than 26%.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых представлено следующее:The solution is further explained by reference to the figures, which show the following:
на фигуре 1 - общая схема установки;figure 1 - general installation diagram;
на фигуре 2 - распределительное устройство корпуса выпарной установки с вынесенным увеличенным видом А движения пара и сырья;figure 2 shows the switchgear of the evaporator housing with an enlarged view A of the movement of steam and raw materials;
на фигуре 3 - выполненные соосно испаритель и пароотделитель.Figure 3 shows a coaxial evaporator and steam separator.
Вакуум-выпарная установка для сгущения молочного сырья, приведенная на фигуре 1, включает в свой комплект следующие функциональные единицы:The vacuum evaporation unit for thickening milk raw materials, shown in Figure 1, includes the following functional units:
приемная емкость 1 для обеспечения стабильной подачи сырья в установку;receiving container 1 to ensure a stable supply of raw materials to the installation;
продуктовые насосы 2-12 для обеспечения подачи сырья, циркуляции и отвода сгущенной смеси из установки;product pumps 2-12 to ensure the supply of raw materials, circulation and removal of the condensed mixture from the installation;
подогреватели сырья кожухотрубного типа 13-17 для подогрева сырья перед тепловой обработкой (пастеризацией);shell-and-tube type raw material heaters 13-17 for heating raw materials before heat treatment (pasteurization);
рекуператор пластинчатого типа 18 для подогрева непастеризованного сырья за счет тепла сырья уже подвергнутого тепловой обработке, за счет чего последнее подохлаждается перед сгущением;plate-type recuperator 18 for heating unpasteurized raw materials using the heat of raw materials that have already been subjected to heat treatment, due to which the latter is cooled before thickening;
пастеризатор кожухотрубного типа 19 для осуществления тепловой обработки сырья;shell-and-tube pasteurizer 19 for heat treatment of raw materials;
испарители кожухотрубного типа 20-23 для осуществления кипения молока в виде тонкой пленки и испарения влаги;shell-and-tube evaporators 20-23 for boiling milk in the form of a thin film and evaporating moisture;
пароотделители 24-27, выполненные соосно испарителям, для отделения уносимых капель и пены продукта от образовавшегося при кипении «вторичного» пара. Испаритель и пароотделитель вместе составляют единые корпуса (ступени) установки - I, II, III и IV;steam separators 24-27, made coaxially with the evaporators, to separate entrained drops and product foam from the “secondary” steam formed during boiling. The evaporator and steam separator together form single buildings (stages) of the installation - I, II, III and IV;
эжектор 28 для повышения давления «вторичного» пара В второй ступени II за счет смешения (компрессии) с «острым» паром и получения греющего пара для первой ступени А;ejector 28 for increasing the pressure of “secondary” steam B of the second stage II due to mixing (compression) with “hot” steam and producing heating steam for the first stage A;
конденсатор 29 для конденсации остаточных вторичных паров IV ступени для поддержания разрежения в установке;condenser 29 for condensation of residual secondary vapors of stage IV to maintain vacuum in the installation;
конденсатные насосы 30 и 31 для отвода конденсата паров из установки;condensate pumps 30 and 31 for removing condensate vapor from the installation;
вакуумный водокольцевой насос 32 для создания и поддержания в процессе работы вакуума в установке.vacuum water ring pump 32 for creating and maintaining vacuum in the installation during operation.
Молочное сырье поступает в приемную емкость установки 1, где за счет автоматического регулирования подачи поддерживается его постоянный уровень. Это необходимо для непрерывной и равномерной подачи сырья в установку. Кроме сырья в установку может подаваться вода питьевого качества, что всегда осуществляется перед началом сгущения сырья для выхода установки на стабильные технологические режимы «на воде»; или могут подаваться моющие растворы для осуществления автоматической без разборной циркуляционной мойки установки, что осуществляется после окончания процесса сгущения.Milk raw materials enter the receiving tank of installation 1, where due to automatic control of the supply its constant level is maintained. This is necessary for a continuous and uniform supply of raw materials to the installation. In addition to raw materials, drinking water can be supplied to the installation, which is always done before the thickening of raw materials begins in order for the installation to reach stable technological conditions “on water”; or washing solutions can be supplied to carry out automatic, non-dismountable circulation washing of the installation, which is carried out after the thickening process is completed.
Далее сырье насосом 2 подается в установку и проходит через пять подогревателей, где последовательно нагревается до (46±2)°С в подогревателе 13, до (52±2)°С в подогревателе 14, до (57±2)°С в подогревателе 15, до (61±2)°С в подогревателе 16 и до (65±2)°С в подогревателе 17, и затем направляется в пастеризатор 19 для проведения тепловой обработки. Пастеризатор обеспечивает тепловую обработку при температуре (95±2)°С для цельного молока, (105±2)°С для цельного молока с сахаром, (84±2)°С для обезжиренного молока и (78±2)°С для сыворотки с выдержкой 5-7 секунд. Такая обработка обеспечивает наименьшую степень денатурации сывороточных белков и высокие микробиологические показатели.Next, the raw material is fed into the installation by pump 2 and passes through five heaters, where it is sequentially heated to (46±2)°C in heater 13, to (52±2)°C in heater 14, to (57±2)°C in heater 15, up to (61±2)°C in the heater 16 and up to (65±2)°C in the heater 17, and then sent to the pasteurizer 19 for heat treatment. The pasteurizer provides heat treatment at a temperature of (95±2)°C for whole milk, (105±2)°C for whole milk with sugar, (84±2)°C for skim milk and (78±2)°C for whey with a shutter speed of 5-7 seconds. This treatment ensures the lowest degree of denaturation of whey proteins and high microbiological parameters.
Прежде чем поступить в пастеризатор 19 молочное сырье проходит пластинчатый рекуператор тепла 18, укомплектованный насосом 3 для повышения давления, где подогревается до температуры (92±2)°С для цельного молока, (102±2)°С для цельного молока с сахаром, (82±2)°С для обезжиренного молока, (76±2) для сыворотки, уже прошедшим тепловую обработку сырьем. Теплообмен происходит через поверхность теплообменных пластин и благодаря конструкции рекуператора смешивание потоков прошедшего тепловую обработку сырья и не прошедшего тепловую обработку не происходит. Таким образом, осуществляется рекуперация тепла - подогрев молочного сырья перед тепловой обработкой за счет тепла сырья после тепловой обработки.Before entering the pasteurizer 19, the milk raw material passes through a plate heat recuperator 18, equipped with a pump 3 to increase the pressure, where it is heated to a temperature of (92±2)°C for whole milk, (102±2)°C for whole milk with sugar, ( 82±2)°С for skim milk, (76±2) for whey, which has already undergone heat treatment with raw materials. Heat exchange occurs through the surface of the heat exchange plates and, due to the design of the recuperator, mixing of the flows of raw materials that have undergone heat treatment and those that have not undergone heat treatment does not occur. Thus, heat recovery is carried out - heating of raw milk before heat treatment due to the heat of the raw material after heat treatment.
Молочное сырье, прошедшее тепловую обработку в пастеризаторе 19, подохлаждается в рекуператоре 18 до температуры (68±2)°С и направляется в первый корпус I для начала сгущения. Сгущение осуществляется за счет кипения и испарения влаги при пониженном давлении (разрежении). Остаточное давление в первом корпусе составляет 0,0685 МПа, что соответствует температуре кипения (68±2)°С, таким образом молочное сырье благодаря рекуперации поступает на сгущение при заданной температуре, в результате чего не происходит резкого вскипания за счет самоиспарения и образования пены. Резкое вскипание и наличие пены ухудшает условия кипения и приводит к излишней денатурации сывороточных белков и потере витаминов и микроэлементов.Dairy raw materials, which have undergone heat treatment in pasteurizer 19, are cooled in recuperator 18 to a temperature of (68±2)°C and sent to the first building I to begin thickening. Condensation is carried out due to boiling and evaporation of moisture under reduced pressure (rarefaction). The residual pressure in the first housing is 0.0685 MPa, which corresponds to the boiling point (68 ± 2) ° C, thus, thanks to recovery, the milk raw material is supplied to condensation at a given temperature, as a result of which sudden boiling does not occur due to self-evaporation and foam formation. Sudden boiling and the presence of foam worsens boiling conditions and leads to excessive denaturation of whey proteins and loss of vitamins and microelements.
Таким образом, использование в комплекте вакуум-выпарной установки пластинчатого рекуператора для предлагаемого способа производства позволяет не только экономить энергию на проведение тепловой обработки, но и обеспечить оптимальную температуру и условия для начала кипения, благодаря чему достигается максимальная сохранность компонентов молочного сырья, в частности сывороточных белков молока и витаминов.Thus, the use of a plate recuperator in the vacuum evaporation installation for the proposed production method allows not only to save energy for heat treatment, but also to provide optimal temperature and conditions for the start of boiling, thereby achieving maximum preservation of the components of raw milk materials, in particular whey proteins milk and vitamins.
Кипение сырья осуществляется за счет тепла греющего пара А в виде тонкой пленки, распределенной по поверхности теплообменных трубок с помощью специального распределительного устройства, расположенного между фланцами обечайки и крышки испарителя.Boiling of the raw material is carried out due to the heat of heating steam A in the form of a thin film distributed over the surface of the heat exchange tubes using a special distribution device located between the flanges of the shell and the evaporator cover.
Распределительное устройство 33, принцип устройства и работы которого представлен на фигуре 2, располагается между верхней крышкой 34 и корпусом испарителя 35 и представляет собой плиту из нержавеющего металла с напорными трубками 36 для вторичного пара и отверстиями для прохода сгущаемого сырья 37. Сырье подается через патрубок 38 и распределяется по поверхности распределительного устройства 33, а затем через отверстия прохода сырья 37 попадает на поверхность трубной решетки 38, откуда стекает в виде пленки по поверхности греющих трубок 39. Сгущаемое сырье нагревается через поверхность трубок греющим паром, находящимся в паровом пространстве 40 и кипит, испаряя влагу. Пар, образующийся при кипении сырья, называется «вторичным». «Вторичный» пар за счет вскипания сырья, попадающего в зону разрежения, начинает образовываться в пространстве вторичного пара 41, откуда через напорные трубки 36 устремляется по оси греющих трубок 39. Таким образом, движение вторичного пара и сырья не пересекаются, а происходят в одном направлении, при этом движущийся вторичный пар способствует равномерному распределению пленки сгущаемого сырья по поверхности греющих трубок 39.The distribution device 33, the principle of design and operation of which is presented in Figure 2, is located between the top cover 34 and the evaporator housing 35 and is a stainless metal plate with pressure tubes 36 for secondary steam and holes for the passage of the condensed raw material 37. The raw material is supplied through the pipe 38 and is distributed over the surface of the distribution device 33, and then through the passage holes of the raw material 37 it reaches the surface of the tube sheet 38, from where it flows down in the form of a film over the surface of the heating tubes 39. The thickened raw material is heated through the surface of the tubes by heating steam located in the steam space 40 and boils, evaporating moisture. The steam generated when the raw material boils is called “secondary”. “Secondary” steam, due to the boiling of the raw material entering the rarefaction zone, begins to form in the space of secondary steam 41, from where it rushes through the pressure tubes 36 along the axis of the heating tubes 39. Thus, the movement of secondary steam and raw materials does not intersect, but occurs in the same direction , while the moving secondary steam promotes uniform distribution of the film of the thickened raw material over the surface of the heating tubes 39.
Пленка стекает по поверхности греющих трубок и в процессе кипения теряет влагу в виде пара. Пар образующийся при кипении сырья называется «вторичным». Частично подсгущенное сырье концентрацией для цельного молока (16±2) %, цельного молока с сахаром (33±2) %, обезжиренного молока - (12±2) %, сыворотки (24±2) % собирается в нижней части испарителя 20 первого корпуса I на коническом днище и отводиться насосом 4 на сгущение во вторую ступень установки II, «вторичный» пар в нижней части корпуса через паровое окно поступает в паровое пространство пароотделителя 24, где происходит отделение частиц продукта и пены, которые могут уноситься «вторичным» паром. Далее «вторичный» пар отводится из пароотделителя 24 первого корпуса I на вторую ступень установки II, где уже выступает в качестве греющего пара Б для испарителя второго корпуса 21 и подогревателя 16.The film flows over the surface of the heating tubes and, during the boiling process, loses moisture in the form of steam. The steam generated during the boiling of raw materials is called “secondary”. Partially condensed raw materials with a concentration for whole milk (16±2)%, whole milk with sugar (33±2)%, skim milk - (12±2)%, whey (24±2)% are collected in the lower part of the evaporator 20 of the first building I on the conical bottom and is discharged by pump 4 for thickening into the second stage of installation II, “secondary” steam in the lower part of the housing through the steam window enters the steam space of the steam separator 24, where product particles and foam are separated, which can be carried away by “secondary” steam. Next, the “secondary” steam is removed from the steam separator 24 of the first housing I to the second stage of the installation II, where it already acts as heating steam B for the evaporator of the second housing 21 and the heater 16.
Соосный пароотделитель позволяет существенно сократить размеры корпуса установки, а значит занимаемую ей производственную площадь. Схема устройства и работы соостного пароотделителя представлена на фигуре 3. Пароотделитель 42, представляющий собой цилиндрическую емкость, выполнен таким образом, что нижняя часть испарителя 43 находится внутри него, а пространство между стенками пароотделителя 42 и испарителя 43 образует паровое пространство для отвода вторичного пара 44. Сгущаемое сырье подается снизу и направляется в верхнюю часть испарителя 43 по трубопроводу 45, а в нижнюю часть по греющим трубкам 46 поступают сгущенное сырье и «вторичный» пар. Сгущенное сырье под действием силы тяжести поступает на дно испарителя 47 и отводится по трубопроводу 48. «Вторичный» пар под действием кинетической энергии и разрежения из нижней части испарителя 49 через паровое окно 50 поступает в паровое пространство 44 и движется, огибая внешние стенки нижней части испарителя 49, к отводящему паропроводу 51. Несмотря на то, что сгущенное сырье не попадает непосредственно в пароотделитель 42 и отводится из нижней части испарителя 43, мелкие частицы сырья и пена, которая может образовываться при некоторых условиях, уносятся потоком «вторичного» пара в пароотделитель. Под действием кинетической энергии и центробежной силы, возникающей при прохождении «вторичным» паром по паровому пространству, частицы сырья и пены ударяются о стенки пароотделителя и стекают на его дно, откуда отводятся по трубопроводу 52.The coaxial steam separator makes it possible to significantly reduce the size of the installation body, and therefore the production area it occupies. A diagram of the design and operation of a coaxial steam separator is presented in Figure 3. The steam separator 42, which is a cylindrical container, is designed in such a way that the lower part of the evaporator 43 is located inside it, and the space between the walls of the steam separator 42 and the evaporator 43 forms a steam space for removing secondary steam 44. The condensed raw material is supplied from below and sent to the upper part of the evaporator 43 through pipeline 45, and the condensed raw material and “secondary” steam enter the lower part through heating tubes 46. The condensed raw material, under the influence of gravity, enters the bottom of the evaporator 47 and is discharged through pipeline 48. “Secondary” steam, under the influence of kinetic energy and vacuum, from the lower part of the evaporator 49 through the steam window 50 enters the steam space 44 and moves around the outer walls of the lower part of the evaporator 49, to the outlet steam line 51. Despite the fact that the condensed raw material does not enter directly into the steam separator 42 and is discharged from the lower part of the evaporator 43, small particles of raw material and foam, which can form under certain conditions, are carried away by the flow of “secondary” steam into the steam separator. Under the influence of kinetic energy and centrifugal force that arises when the “secondary” steam passes through the steam space, particles of raw materials and foam hit the walls of the steam separator and flow to its bottom, from where they are discharged through pipeline 52.
Далее молочное сырье подвергается сгущению во втором корпусе II (фигура 1) установки при остаточном давлении 0,026 МПа и температуре (64±2)°С до концентрации цельного молока (26±2) %, цельного молока с сахаром (48±2) %, обезжиренного молока - (20±2) %, сыворотки (36±2) %.Next, the dairy raw materials are subjected to condensation in the second building II (figure 1) of the installation at a residual pressure of 0.026 MPa and a temperature of (64±2)°C to a concentration of whole milk (26±2)%, whole milk with sugar (48±2)%, skim milk - (20±2)%, whey (36±2)%.
Испаритель второго корпуса 21 состоит их двух секций греющих трубок, сначала сгущаемое сырье поступает в первую секцию и проходит по поверхности первой части трубок, а затем с помощью насоса 5 поступает во вторую секции и проходит по второй части трубок. Трубки испарителя могут быть разделены на две, три или четыре секции в зависимости от вида сырья, степени концентрирования и его объема, поступающего в данный корпус установки. Оптимальное количество секций определяется специальным расчетом. Разделение общего числа трубок испарителей на секции необходимо для равномерного распределения сырья по их поверхности и обеспечения полного покрытия трубок, так как объем сгущенного сырья в следствии испарения влаги от корпуса к корпусу снижается. Если сырье проходит сразу по всем трубкам, то толщина пленки становится не большой, что может приводить к неполному покрытию поверхности трубок, образованию так называемых «островков» и пригару сырья на их границах с ухудшением качества готового продукта. Таким образом разделение, испарителей на секции с их последовательным прохождением позволяет решить вопрос полного покрытия поверхности греющих трубок пленкой кипящего сырья оптимальной толщины.The evaporator of the second housing 21 consists of two sections of heating tubes; first, the condensed raw material enters the first section and passes along the surface of the first part of the tubes, and then, using pump 5, enters the second section and passes through the second part of the tubes. The evaporator tubes can be divided into two, three or four sections depending on the type of raw material, the degree of concentration and its volume entering the given installation body. The optimal number of sections is determined by a special calculation. Dividing the total number of evaporator tubes into sections is necessary to uniformly distribute the raw material over their surface and ensure complete coverage of the tubes, since the volume of condensed raw material decreases due to the evaporation of moisture from housing to housing. If the raw material passes through all the tubes at once, then the film thickness becomes small, which can lead to incomplete coverage of the surface of the tubes, the formation of so-called “islands” and burning of the raw material at their boundaries with a deterioration in the quality of the finished product. Thus, dividing the evaporators into sections with their sequential passage allows us to solve the issue of completely covering the surface of the heating tubes with a film of boiling raw materials of optimal thickness.
Насос 6 подает подсгущенное сырье из второй секции второго корпуса II на сгущение в четвертый корпус установки IV. «Вторичный» пар В второго корпуса II отводится и используется как греющий пар для испарителя 22 третьего корпуса III и подогревателя 15, часть «вторичного» пара В второго корпуса II поступает на смешение с «острым» паром в эжектор 28 для получения греющего пара А для испарителя 20 первого корпуса I и подогревателя 17.Pump 6 supplies thickened raw material from the second section of the second building II for thickening into the fourth building of the installation IV. “Secondary” steam B of the second body II is removed and used as heating steam for the evaporator 22 of the third body III and the heater 15, part of the “secondary” steam B of the second body II is mixed with “hot” steam in the ejector 28 to produce heating steam A for evaporator 20 of the first body I and heater 17.
Использование «вторичного» пара для получения греющего путем смешения (компрессии) в эжекторе с «острым» паром позволяет почти на 40% снизить потребление острого пара, что значительно повышает энергоэффективность установки. Использование «вторичного» пара предыдущей ступени установки для обогрева следующей позволяет использовать для поддержания кипения и испарения на данной ступени уже затраченное на предыдущей ступени тепло. Таким образом достигается огромная экономия тепла и расчетное потребление «острого» пара установкой на один килограмм испаренной влаги составляет 0,207 кг, что находится в диапазоне значений лучших известных иностранных образцов.The use of “secondary” steam to produce heating by mixing (compression) in an ejector with “hot” steam allows reducing the consumption of live steam by almost 40%, which significantly increases the energy efficiency of the installation. The use of “secondary” steam from the previous stage of the installation to heat the next one makes it possible to use the heat already expended in the previous stage to maintain boiling and evaporation at this stage. In this way, huge heat savings are achieved and the estimated consumption of “hot” steam by the installation per kilogram of evaporated moisture is 0.207 kg, which is in the range of values of the best known foreign samples.
Далее молочное сырье подвергается сгущению в четвертом корпусе IV установки при остаточном давлении 0,015 МПа и температуре (56±2)°С до концентрации цельного молока (35±2) %, цельного молока с сахаром (56±2) %, обезжиренного молока - (38±2) %, сыворотки (43±2) %. Испаритель 23 четвертого корпуса IV так же состоит из двух секций, насос 7 осуществляет подачу сгущаемого сырья во вторую секцию, а насос 8 подает сырье в третий корпус установки III. Греющим паром для испарителя 23 четвертого корпуса IV является «вторичный» пар Г третьего корпуса III. «Вторичный» пар Д из пароотделителя 27 четвертого корпуса IV направляется на подогрев сырья в подогреватель 13, а его излишнее количество направляется на конденсацию в конденсатор 29 для поддержания вакуума в установке.Next, the dairy raw materials are subjected to condensation in the fourth building of the IV installation at a residual pressure of 0.015 MPa and a temperature of (56±2)°C to a concentration of whole milk (35±2)%, whole milk with sugar (56±2)%, skim milk - ( 38±2)%, serum (43±2)%. The evaporator 23 of the fourth building IV also consists of two sections, pump 7 supplies the condensed raw material to the second section, and pump 8 supplies the raw material to the third building of the installation III. The heating steam for evaporator 23 of the fourth housing IV is the “secondary” steam G of the third housing III. “Secondary” steam D from the steam separator 27 of the fourth building IV is sent to heat the raw materials in the heater 13, and its excess amount is sent for condensation to the condenser 29 to maintain a vacuum in the installation.
В испарителе 22 третьего корпуса III установки при остаточном давлении 0,020 МПа и температуре (60±2)°С осуществляется досгущение сырья до конечной концентрации для цельного молока (52±2) %, цельного молока с сахаром (72±2) %, обезжиренного молока (50±2) %, сыворотки (55±2) %. Объем сгущенного сырья к заключительной стадии сгущения значительно снижается, поэтому испаритель 22 третьего корпуса III состоит из четырех секций, насосы 9, 10, 11 обеспечивают последовательное прохождение сырья по секциям, а насос 12 осуществляет выкачку сгущенного молочного сырья заданной концентрации из установки на дальнейшее промежуточное хранение и технологические операции.In the evaporator 22 of the third building of the III installation at a residual pressure of 0.020 MPa and a temperature of (60±2)°C, the raw materials are thickened to the final concentration for whole milk (52±2)%, whole milk with sugar (72±2)%, skim milk (50±2)%, serum (55±2)%. The volume of condensed raw materials by the final stage of condensation is significantly reduced, therefore the evaporator 22 of the third building III consists of four sections, pumps 9, 10, 11 ensure the sequential passage of raw materials through the sections, and pump 12 pumps out condensed milk raw materials of a given concentration from the installation for further intermediate storage and technological operations.
Конденсат, образующийся во всех подогревателях, испарителях, пастеризаторе и конденсаторе откачивается из установки конденсатными насосами. Предусмотрена возможность раздельной откачки «горячего» конденсата пастеризатора 19 и испарителя 20 первой ступени I насосом 30 для его повторного использования в котельной для получения пара, что так же повышает энергоэффективность установки. «Холодный» конденсат с подогревателей 13 - 17, испарителей 20 - 23 и конденсатора 29 откачивается из установки насосом 31.The condensate formed in all heaters, evaporators, pasteurizer and condenser is pumped out of the installation by condensate pumps. It is possible to separately pump out the “hot” condensate of the pasteurizer 19 and the evaporator 20 of the first stage I by pump 30 for its reuse in the boiler room to produce steam, which also increases the energy efficiency of the installation. “Cold” condensate from heaters 13 - 17, evaporators 20 - 23 and condenser 29 is pumped out of the installation by pump 31.
Особенностью конструкции описываемой установки является то, что сгущаемое молочное сырье проходит корпуса не по порядку, а в последовательности I, II, IV и III корпус. Таким образом, поступая со второго корпуса II в четвертый IV сгущенная смесь сначала остывает до температуры (56±2)°С, соответствующей температуре кипения при разрежении 0,015 МПа, а поступая после четвертого корпуса IV в третий III смесь перед началом кипения и сгущения сначала подогревается и температура на выходе из вакуум-выпарной установки после окончания сгущения составляет (60±2)°С.A design feature of the described installation is that the condensed milk raw material does not pass through buildings in order, but in the sequence of buildings I, II, IV and III. Thus, entering from the second body II into the fourth IV, the condensed mixture first cools to a temperature of (56 ± 2) ° C, corresponding to the boiling point at a vacuum of 0.015 MPa, and entering after the fourth body IV into the third III, the mixture is first heated before boiling and thickening begins and the temperature at the outlet of the vacuum evaporation unit after the end of thickening is (60±2)°C.
Такая температура выше, чем у установок известных конструкций, когда сгущенная смесь выходит из последнего корпуса при температурах порядка (45-55)°С, что позволяет сгущать молочное сырье до большей концентрации сухих веществ, так как смесь с большей температурой имеет более высокую текучесть (низкую вязкость). Сгущение молочного сырья в установке происходит для цельного молока до (52±2) %, цельного молока с сахаром до (72±2) %, обезжиренного молока до (50±2) %, сыворотки до (55±2) %. Более высокое содержание сухих веществ в сгущенной смеси позволяет использовать установку для производства сгущенного молока с сахаром, и получить более крупные частицы сухого продукта в процессе сушки, так как массовое содержание сухих веществ в «высыхающей» капле равного объема больше.This temperature is higher than that of installations of known designs, when the condensed mixture leaves the last housing at temperatures of the order of (45-55) ° C, which allows condensing milk raw materials to a higher concentration of dry substances, since a mixture with a higher temperature has a higher fluidity ( low viscosity). Condensation of milk raw materials in the installation occurs for whole milk up to (52±2)%, whole milk with sugar up to (72±2)%, skim milk up to (50±2)%, whey up to (55±2)%. A higher content of dry substances in the condensed mixture allows you to use the installation for the production of condensed milk with sugar, and obtain larger particles of the dry product during the drying process, since the mass content of dry substances in a “drying” drop of equal volume is greater.
После сгущения до достижения требуемой концентрации сгущенное молочное сырье направляется в вакуумный кристаллизатор-охладитель при производстве сгущенного молока с сахаром, или в резервуар для кратковременного хранения перед сушкой для цельного, обезжиренного молока или сыворотки.After condensation until the required concentration is achieved, the condensed milk raw material is sent to a vacuum crystallizer-cooler for the production of sweetened condensed milk, or to a tank for short-term storage before drying for whole, skim milk or whey.
Повышенная температура сгущенной смеси позволяет предотвратить развитие термофильной микрофлоры во время промежуточного хранения смеси перед сушкой, что так же обеспечивает высокие микробиологические показатели готового продукта. При этом температура сгущенной смеси не превышает нижнего предела начала коагуляции сывороточных белков 62°С, поэтому снижения содержания сывороточных белков и витаминов во время хранения практически не происходит.The increased temperature of the condensed mixture prevents the development of thermophilic microflora during intermediate storage of the mixture before drying, which also ensures high microbiological characteristics of the finished product. At the same time, the temperature of the condensed mixture does not exceed the lower limit for the beginning of whey protein coagulation of 62°C, therefore, there is practically no decrease in the content of whey proteins and vitamins during storage.
Далее приведены примеры производства сгущенного молочного сырья.The following are examples of the production of condensed milk raw materials.
Пример 1.Example 1.
Цельное молоко подается в приемную емкость установки откуда продуктовым насосом направляется на последовательный подогрев в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до (46±2)°С; (52±2)°С; (57±2)°С; (61±2)°С; (65±2)°С и (92±2)°С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (95±2)°С с выдержкой 5-7 секунд, после чего перенаправляется в рекуператор, где охлаждается до температуры (68±2)°С.Whole milk is supplied to the receiving tank of the installation from where it is sent by a product pump for sequential heating in five heaters and a plate recuperator to (46±2)°C; (52±2)°С; (57±2)°С; (61±2)°С; (65±2)°C and (92±2)°C in the recuperator, respectively, and enters the pasteurizer, where it undergoes heat treatment at a temperature of (95±2)°C with a holding time of 5-7 seconds, after which it is redirected to the recuperator, where cooled to a temperature of (68±2)°C.
Далее цельное молоко поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разрежении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2)°С; II - 0,026 МПа, (64±2)°С; IV - 0,015 МПа, (56±2)°С и III - 0,020 МПа, (60±2)°С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока (52±2) %, и с температурой (60±2)°С направляется на кратковременное хранение перед сушкой.Next, whole milk enters sequentially into the first, second, fourth and then third buildings for evaporation, where it boils at a vacuum and temperatures of I - 0.0685 MPa, (68 ± 2) ° C; II - 0.026 MPa, (64±2)°C; IV - 0.015 MPa, (56±2)°C and III - 0.020 MPa, (60±2)°C, respectively, after which it reaches the required concentration of milk solids (52±2)%, and with temperature (60±2) °C is sent for short-term storage before drying.
Пример 2.Example 2.
Цельное молоко с сахаром подается в приемную емкость установки, откуда продуктовым насосом направляется на последовательный подогрев в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до (46±2)°С; (52±2)°С; (57±2)°С; (61±2)°С; (65±2)°С и (102±2)°С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (105±2)°С с выдержкой 5-7 секунд, после чего перенаправляется в рекуператор, где охлаждается до температуры (68±2)°С.Whole milk with sugar is supplied to the receiving tank of the installation, from where it is sent by a product pump for sequential heating in five heaters and a plate recuperator to (46±2)°C; (52±2)°С; (57±2)°С; (61±2)°С; (65±2)°C and (102±2)°C in the recuperator, respectively, and enters the pasteurizer, where it undergoes heat treatment at a temperature of (105±2)°C with a holding time of 5-7 seconds, after which it is redirected to the recuperator, where cooled to a temperature of (68±2)°C.
Далее цельное молоко поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разрежении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2)°С; II - 0,026 МПа, (64±2)°С; IV - 0,015 МПа, (56±2)°С и III - 0,020 МПа, (60±2)°С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока и сахара (72±2) %, и с температурой (60±2)°С направляется на охлаждение в вакуум-кристаллизатор.Next, whole milk enters sequentially into the first, second, fourth and then third buildings for evaporation, where it boils at a vacuum and temperatures of I - 0.0685 MPa, (68 ± 2) ° C; II - 0.026 MPa, (64±2)°C; IV - 0.015 MPa, (56±2)°C and III - 0.020 MPa, (60±2)°C, respectively, after which it reaches the required concentration of milk and sugar solids (72±2)%, and with temperature (60± 2)°C is sent for cooling to a vacuum crystallizer.
Пример 3.Example 3.
Обезжиренное молоко подается в приемную емкость установки, откуда продуктовым насосом направляется на последовательный подогрев в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до (46±2)°С; (52±2)°С; (57±2)°С; (61±2)°С; (65±2)°С и (82±2)°С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (84±2)°С с выдержкой 5-7 секунд, после чего перенаправляется в рекуператор, где охлаждается до температуры (68±2)°С.Skim milk is supplied to the receiving tank of the installation, from where it is sent by a product pump for sequential heating in five heaters and a plate recuperator to (46±2)°C; (52±2)°С; (57±2)°С; (61±2)°С; (65±2)°C and (82±2)°C in the recuperator, respectively, and enters the pasteurizer, where it undergoes heat treatment at a temperature of (84±2)°C with a holding time of 5-7 seconds, after which it is redirected to the recuperator, where cooled to a temperature of (68±2)°C.
Далее обезжиренное молоко поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разрежении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2)°С; II - 0,026 МПа, (64±2)°С; IV - 0,015 МПа, (56±2)°С и III - 0,020 МПа, (60±2)°С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока (50±2) %, и с температурой (60±2)°С направляется на кратковременное хранение перед сушкой.Next, the skim milk enters sequentially into the first, second, fourth and then third buildings for evaporation, where it boils at a vacuum and temperatures of I - 0.0685 MPa, (68 ± 2) ° C; II - 0.026 MPa, (64±2)°C; IV - 0.015 MPa, (56±2)°C and III - 0.020 MPa, (60±2)°C, respectively, after which it reaches the required concentration of milk solids (50±2)%, and with temperature (60±2) °C is sent for short-term storage before drying.
Пример 4.Example 4.
Сыворотка подается в приемную емкость установки, откуда продуктовым насосом направляется на последовательный подогрев в пяти подогревателях и пластинчатом рекуператоре до (46±2)°С; (52±2)°С; (57±2)°С; (61±2)°С; (65±2)°С и (76±2)°С в рекуператоре соответственно и поступает в пастеризатор, где проходит тепловую обработку при температуре (78±2)°С с выдержкой 5-7 секунд, после чего перенаправляется в рекуператор, где охлаждается до температуры (68±2)°С.The whey is fed into the receiving tank of the installation, from where it is sent by a product pump for sequential heating in five heaters and a plate recuperator to (46±2)°C; (52±2)°С; (57±2)°С; (61±2)°С; (65±2)°C and (76±2)°C in the recuperator, respectively, and enters the pasteurizer, where it undergoes heat treatment at a temperature of (78±2)°C with a holding time of 5-7 seconds, after which it is redirected to the recuperator, where cooled to a temperature of (68±2)°C.
Далее сыворотка поступает последовательно в первый, второй, четвертый и затем третий корпуса на выпаривание, где кипит при разрежении и температурах I - 0,0685 МПа, (68±2)°С; II - 0,026 МПа, (64±2)°С; IV - 0,015 МПа, (56±2)°С и III - 0,020 МПа, (60±2)°С соответственно, после чего достигает требуемой концентрации сухих веществ молока (55±2) %, и с температурой (60±2)°С направляется на кратковременное хранение перед сушкой.Next, the whey enters sequentially into the first, second, fourth and then third buildings for evaporation, where it boils at a vacuum and temperatures of I - 0.0685 MPa, (68 ± 2) ° C; II - 0.026 MPa, (64±2)°C; IV - 0.015 MPa, (56±2)°C and III - 0.020 MPa, (60±2)°C, respectively, after which it reaches the required concentration of milk solids (55±2)%, and with temperature (60±2) °C is sent for short-term storage before drying.
Таким образом, патентуемое изобретение позволило:Thus, the patented invention allowed:
обеспечить высокую энергоэффективность установки с расходом «острого» пара на 1 кг испаренной влаги в час не более 0,21 кг;ensure high energy efficiency of the installation with a consumption of “hot” steam per 1 kg of evaporated moisture per hour of no more than 0.21 kg;
обеспечить температуры кипения молочного сырья при температурах не выше температур начала массовой коагуляции сывороточных белков и разрушения витаминов - 70°С;ensure the boiling point of milk raw materials at temperatures not higher than the temperature of the beginning of mass coagulation of whey proteins and destruction of vitamins - 70°C;
обеспечить повышенную температуру сгущенного сырья на выходе из установки для возможности достижения требуемой его концентрации при сгущении и исключения развития термофильных микроорганизмов во время хранения, но не выше температуры, при которой возможно начало разрушения компонентов молока 62°С.ensure an increased temperature of the condensed raw material at the outlet of the installation in order to achieve the required concentration during condensation and to exclude the development of thermophilic microorganisms during storage, but not higher than the temperature at which the destruction of milk components may begin (62°C).
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2814720C1 true RU2814720C1 (en) | 2024-03-04 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9112417D0 (en) * | 1991-05-17 | 1991-07-31 | Bailieboro Tech Ltd | A method for producing skimmed milk powder |
RU2039438C1 (en) * | 1992-03-31 | 1995-07-20 | Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения | Multibody concentrating plant and concentrator for food products |
RU2105483C1 (en) * | 1996-10-21 | 1998-02-27 | Евгений Петрович Еремин | Vacuum evaporative apparatus for food products |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9112417D0 (en) * | 1991-05-17 | 1991-07-31 | Bailieboro Tech Ltd | A method for producing skimmed milk powder |
RU2039438C1 (en) * | 1992-03-31 | 1995-07-20 | Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения | Multibody concentrating plant and concentrator for food products |
RU2105483C1 (en) * | 1996-10-21 | 1998-02-27 | Евгений Петрович Еремин | Vacuum evaporative apparatus for food products |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0617897B1 (en) | Method and arrangement for continuous sterilization of a liquid milk based product | |
US2846320A (en) | Method and apparatus for heat treating liquid foodstuff and beverages | |
US2780281A (en) | Treatment of sulphite liquor | |
AU695210B2 (en) | A plant for continuously sterilising fluids, such as milk and cream | |
RU2814720C1 (en) | Vacuum evaporator for milk raw material condensation | |
US4612086A (en) | Evaporators | |
CN207259478U (en) | The device of Wort boiling in brewing | |
CN101292682A (en) | Liquid state milk concentration method | |
EP1218075B1 (en) | An apparatus for evaporative cooling of a liquiform product | |
US1438502A (en) | Method of concentrating liquids containing organic matter | |
JP2020501594A (en) | Heat treatment plant and method of operating heat treatment plant | |
JP7550747B2 (en) | Falling film tubular evaporator | |
EP0152139B1 (en) | Process and apparatus for the evaporation of liquids | |
US2754897A (en) | Processes for concentrating liquids containing incrustation-forming substances | |
RU2803546C1 (en) | Method of production of dry dairy products | |
US2230768A (en) | Vertical crystallizer and vacuum pan apparatus | |
CN109423378A (en) | The method and device thereof of Wort boiling in brewing | |
US20020174777A1 (en) | Apparatus for concentrating vegetables juices and fruit puree for alimentary use | |
RU2048113C1 (en) | Method for condensation of milk and milk products | |
Chen | Heat transfer and fouling in film evaporators with rotating surfaces: a thesis presented in partial fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Food Technology at Massey University | |
KR102083896B1 (en) | Heat-sterilizing device for beverage having direct steam mixing type and heat-sterilizing method for beverage using this device | |
RU2048114C1 (en) | Combined vacuum-evaporation plant for curdling milk | |
US5004621A (en) | Method of processing a food product having a liquid content | |
Saravacos et al. | Food evaporation equipment | |
US669435A (en) | Apparatus for distilling and concentrating liquids. |