Оборудование для выпаривания

Это оборудование предназначено для концентрирования (вы­паривания) молока и молочных продуктов путем испарения час­ти воды. Выпаривание может осуществляться в одном вакуум- аппарате (однокорпусная установка) либо в нескольких последо­вательно соединенных аппаратах (многокорпусная установка) под избыточным давлением и вакуумом. В состав вакуум-выпар — ной установки входят вакуум-аппараты, конденсаторы, вакуум — насосы, пароструйные аппараты, а также соединительные трубо­проводы, коммуникации, вспомогательные устройства (ловушки, брызгоуловители, пробоотборники и конденсатоотводчики), контрольно-измерительные и регулирующие приборы.

Ваку. м-аппарат состоит из калоризатора (греющей камеры) и сепаратора (пароотделителя). Греющая камера может находиться на одном уровне с сепаратором, быть выше или ниже его. Ваку­ум-аппараты по расположению греющей поверхности разделяют на вертикальные, горизонтальные и наклонные. По форме по­верхности нагрева они бывают с трубчатой, змеевиковой или подвесной камерой из кольцевых элементов и в виде пластинча­того теплообменника. В зависимости от расположения поверх­ность нагрева может быть внутренней (встроенной) и выносной.

По кратности циркуляции вакуум-аппараты бывают прямоточ­ные (продукт проходит через поверхность нагрева однократно) и с многократной циркуляцией (продукт циркулирует много раз). По режиму циркуляции их разделяют на аппараты с принуди­тельной циркуляцией (от насоса); с организованной естествен­ной циркуляцией, характеризующейся наличием циркуляцион­ного контура; с неорганизованной естественной циркуляцией, т. е. продукт в аппарате перемешивается; пленочные. Вакуум-ап­параты обогреваются преимущественно водяным паром.

В молочной отрасли применяют вакуум-аппараты, в которых греющая поверхность выполнена в виде трубчатых, пластинча­тых и пленочных теплообменников. В пленочных аппаратах про­дукт стекает по греющей поверхности в виде тонкой пленки. Продолжительность сгущения молока в таких аппаратах 2— 3 мин. Качество продукта в результате повышается, уменьшается расход воды и греющего пара, исключается возможность ценооб­разования и потерь продукта.

Пленочные вакуум-аппараты бывают с восходящей пленкой, с падающей пленкой и роторные. Достоинство пленочных аппара­тов — кратковременный контакт продукта с поверхностью нагре­ва, однократный расход его через нагревательную камеру, высо­кий коэффициент теплопередачи. К недостаткам следует отнести значительную высоту трубок (до 7—8 м), а у роторных — слож­ность конструкции и высокую стоимость.

Пленочный аппарат с восходящей пленкой (рис. 8.4, а) состо­ит из греющей камеры, сепаратора с отбойником и брызгоотде — лителем, нижней камеры. Конструкция греющей камеры пред­ставляет собой пучок труб (длиной 5—8 м), концы которых раз­вальцованы в трубных решетках.

Раствор через штуцер 9, установленный в нижней камере, по­ступает в трубы греющей камеры, где на высоте примерно 1/4 — 1/5 общей длины трубы вскипает. Образовавшийся в этой зоне вторичный пар, поднимаясь вверх, постепенно занимает все центральное пространство и с большой скоростью увлекает за собой раствор в виде тонкой пленки по периметру трубы за счет поверхностного трения. При движении вверх по трубам влага выпаривается. Образовавшаяся парожидкостная смесь ударяется о поверхность горизонтально расположенного вогнутого диска, снабженного изогнутыми лопатками, получает вращательное движение и отбрасывается к периферии. Вторичный пар, пройдя брызгоотделитель, выводится из аппарата через штуцер 3. Упа­ренный продукт отводится из нижнего пространства сепаратора через штуцер 7. Таким образом, выпаривание протекает в тонком слое при однократном прохождении раствора через трубы грею­щей камеры обычно за 60—90 с.

Рис. 8.4. Пленочные вакуум-аппараты:

Л л_____

4

А————

]

\

/

Нагревательная камера аппарата с выносным кипятильником и стекающей пленкой (рис. 8.4, б) конструктивно аналогична, но а — с соосной нагревательной камерой: /—нижняя камера; 2, 3, 7, 9 — штуцера; 4 — брызго — уловитель; 5 —сепаратор; б— отбойник; 8— греющая камера; б— с выносным кипятильником и стекающей пленкой: I, 4—7, 9— штуцера; 2— сепаратор; 3 — брызгоуловитель; 8— камера; в —роторный: 1, 2, 8— штуцера; 3— подвижные лопасти; 4— вертикальный вал; 5—двига­тель; б— клиноременная передача; 7— сепаратор; 9— корпус; 10— нагревательная рубашка

Расположена над сепаратором. Исходный продукт через штуцер 7 подается насосом сверху в трубы нагревательной камеры и стекает вниз, образуя на поверхности трубок тонкую пленку. Из нижнего сечения нагревательной камеры парожидкостная смесь поступает в сепаратор, расположенный внизу. В нем поток разделяется на вто­ричный пар, который через брызгоотделитель выводится через верхний штуцер 4, и упаренный продукт, уходящий из аппарата че­рез нижний штуцер 1. Греющий пар поступает в межтрубное про­странство через штуцер 6. Конденсат греющего пара вытекает через штуцер 9. Аппарат предназначен для непрерывной работы.

Роторные аппараты (рис. 8.4, в) изготовляют двух типов: РП — имеющий ротор с подвижными лопатками, РИ — имеющий ротор с жестким креплением лопаток. Аппарат состоит из вертикального цилиндрического корпуса, снабженного секционной нагреватель­ной рубашкой для теплоносителя (вода, пар), и соосно располо­женного сепаратора. Внутри корпуса размещен ротор в виде вер­тикального вала с насаженными на него лопастями. Ротор приво­дится во вращение электродвигателем через клиноременную пере­дачу и имеет окружную скорость на конце лопасти 3 м/с.

Исходный продукт подается дозировочным насосом в верх­нюю часть аппарата через штуцер 8, откуда в виде тонкой пленки стекает по внутренней стенке цилиндрического корпуса. При стекании продукт захватывается лопатками ротора и приводится в движение. Образуется пленка, отбрасываемая центробежной силой к внутренней поверхности аппарата. Шарнирные лопасти при вращении ротора прижимаются к поверхности нагрева и тем самым регулируют толщину стекающей пленки. Длительность контакта продукта с поверхностью нагрева обычно 5—25 с. Упа­ренный продукт снимается лопастями и сбрасывается на дно ап­парата. Продукт удаляется через штуцер 1 и секторный затвор.

Аппарат предназначен для непрерывной работы. Номиналь­ная поверхность нагрева 0,05—20 м2.

Оптимальное число вакуум-аппаратов (корпусов) в вакуум — выпарной установке определяют, исходя из технико-экономи­ческого обоснования и технологических требований. В молочной отрасли применяют вакуум-выпарные установки, имеющие не более 2—3 корпусов. В качестве примера рассмотрим устройство двух — и трехкорпусной установок.

Установка непрерывного действия пленочного типа с нисходя­щей пленкой А2-ОВВ-4 состоит из двух вакуум-аппаратов с ком­плектом подогревателей, пастеризатора, выдерживателя, кон­денсатора и вспомогательного оборудования, соединенных между собой продуктовыми, конденсатными, паровыми трубо­проводами и трубопроводами мойки (рис. 8.5). В целях эконо­мии греющего пара вакуум-аппараты включены последователь­но. Кроме того, на первом корпусе установки и пастеризаторе используется инжектируемый вторичный пар первого корпуса, проходящий через паровую камеру второго корпуса. Оборудова­ние и аппараты компонуют в установке по ходу технологичес­кого процесса.

Так, для приема и подачи продукта, а также моющих раство­ров в технологическую коммуникацию и автоматической подачи воды (конденсата) при отсутствии продукта предназначена ем­кость исходного продукта. Она представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с днищем, имеющим уклон в сторону слива, и оборудована датчиками уровня и сливным клапаном с поплавковым приводом. Для подогрева исходного продукта до

Температуры выпаривания служат подогреватели — вертикаль­ные восьмиходовые кожухотрубные теплообменники.

Вакуум-аппараты — это теплообменники, состоящие из верх­ней продуктовой камеры с распределительным устройством для организации пленки жидкости, паровой камеры с вертикальными кипятильными трубами и нижней продуктовой камеры, соединен­ной с выносным центробежным сепаратором. В конструкции се­паратора заложен принцип выпаривания жидкости, гравитацион­но стекающей в виде пленки по внутренней поверхности верти­кальных кипятильных трубок. Пастеризатор представляет собой восьмиходовой кожухотрубный теплообменник с поверхностью нагрева 3 м2. Выдерживатель состоит из корпуса в виде трубы диа­метром 180 мм и двух крышек. Конденсатор — вертикально-труб­чатый шестиходовой поверхностный теплообменник с поверх­ностью теплообмена 24 м2. Установка инжекторов состоит из инжектора первого корпуса, инжектора пастеризатора, паро — и трубопроводов. На вакуум-выпарной установке в качестве паро­струйного инжектора первого корпуса применен односопловый инжектор с цилиндрической камерой смешивания.

Для удаления неконденсирующихся газов из конденсатора и создания разрежения в установке в пусковой период служит па­роструйный двухступенчатый вакуум-насос с поверхностным че — тырехходовым конденсатором (поверхность охлаждения 0,9 м2).

Подготовленное сырье через расходомер поступает в емкость исходного продукта, где с помощью поплавкового устройства поддерживается постоянный уровень. Насосом 1Н продукт пода­ется в подогреватель / и проходит последовательно все подогре­ватели и пастеризатор V. Для улучшения эффекта пастеризации предусмотрен выдерживатель Вд, из которого продукт поступает в верхнюю часть греющей камеры, где формируется пленка, сте­кающая вниз по кипятильным трубкам. Отделение жидкости от пара происходит в центробежном сепараторе 1с. Жидкость соби­рается с днища сепаратора и нижней части греющей камеры и насосом 2Н передается в греющую камеру 2, где упариваемый продукт проделывает аналогичный путь.

Подогрев молока в греющей камере второго корпуса осуще­ствляется вторичным паром, отобранным из сепаратора. Пар, от-

Рис. 8.5. Технологическая схема установки А2-ОВВ-4:

Пс — свежий пар; Пв — вторичный пар; Яг—греющий пар; М — молоко; В — питьевая вода; Вт — техническая вода; К— конденсат; Г— неконденсирующиеся газы; Мр — моюшие раство­ры; Вп — паровой вентиль; Вв — водяной вентиль; Кр — регулирующий кран; Кп — пробковый кран; Ко — обратный клапан; Ка — автоматический клапан; Ш — дроссельная шайба; Ф — мо­ющая форсунка; 3 — греющие камеры; 1с—Зс— сепараторы; I—IV— подогреватели; V— па­стеризатор; 4, 5 — конденсаторы; 6, 7— инжекторы; БИЛ — бак исходного продукта; Вд — вы­держиватель; CK— сборник конденсата; Бп — промежуточный бак; КСП— коллектор свежего пара; 1Н—5Н— центробежные насосы
работавший в паровой камере второго корпуса, отбирается с по­мощью инжектора 6, смешивается с острым паром и подается в паровую камеру первого корпуса. Пар первой камеры второго корпуса в установке А2-ОВВ-4 поступает в конденсатор для обо­грева кипятильных трубок третьего корпуса, а в установке А2- ОВВ-2 поступает в конденсатор, и за счет конденсации создается разрежение, необходимое для проведения выдерживания при бо­лее низкой температуре.

Непрерывный 5610x4860x6500 6820x4860x6460 9480 11900

Неконденсирующиеся газы, проходящие в установку с упари­ваемым молоком, а также проникающие в вакуумированный объем через неплотности в соединениях, удаляются с помощью двухступенчатого пароструйного компрессора. Технические ха­рактеристики вакуум-выпарных установок приведены в табл. 8.1.

Показатель

А2-ОВВ-2

А2-ОВВ-4

Производительность, кг/ч:

По испаренной влаге

2045

4025

По исходному продукту при работе:

2650

5300

На цельном молоке

На обезжиренном молоке

2480

5150

На молочной сыворотке

2280

4900

Давление рабочего пара, МПа (кг/см2)

0,8(8)

0,8(8)

Температура воды, "С:

28

28

На входе в конденсатор

На выходе из конденсатора

38

38

Температура, ‘С:

85-88

85-88

Пастеризации

Кипения при выпаривании цельного и

Обезжиренного молока в корпусах:

Первом

63-68

70-74

Втором

46-50

60-64

Третьем

45-48

Кипения при выпаривании сыворотки в

Корпусах:

65-70

Первом

71-78

Втором

44-50

61-68

Третьем

48-53

Площадь поверхности теплообмена, м2:

55

140

Вакуум-выпарных установок

Конденсаторов

24

32

Расход:

Пара, кг/ч воды, м3/ч

620

1140

28,8

36

Потребление электроэнергии (без учета пода­

11,6

12

Чи воды на градирню), кВт • ч

Массовая доля сухих веществ в готовом

(сгущенном) продукте, %, при работе:

43-52

43-52

На цельном молоке

8.1. Технические характеристики вакуум-выпарных установок

На обезжиренном молоке на молочной сыворотке Режим работы Габаритные размеры, мм Масса, кг

40-46 38-40

40-46 38-40

Описанные вакуум-выпарные установки применяют на круп­ных молочных заводах. Для сгущения молока в условиях пред­приятий малой мощности используются вакуум-выпарные уста­новки производительностью до 50—100 кг испаренной влаги в час.

Комментарии запрещены.