ТЕПЛООБМЕННАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к установкам для тепловой обработки жидких пищевых продуктов в потоке, и может быть использована, в частности, для производства стерилизованного молока и молочных продуктов.
Известна конструкция теплообменной установки, содержащей приемный бак, насос подачи продукта, повысительный насос, малый и большой выдерживатели, пластинчатый теплообменник [1]. Пластинчатый теплообменник состоит из секции стерилизации, первой и второй секций регенерации, секции нагрева, двух секций охлаждения. Недостатком данной схемы является большое количество секций теплообменника, увеличивающее металлоемкость установки.
Наиболее близким по технической сущности является конструкция теплообменной установки, содержащей приемный бак, насос подачи продукта, пластинчатый теплообменник, состоящий из секции стерилизации, первой, второй и третьей секций регенерации, секции охлаждения. [2]. Недостатком данной конструкции является необходимость поддержания повышенного давления во всех секция установки, а также длительное время разогрева установки при санитарной обработке из-за нагрева продукта только в одной секции теплообменника.
Предлагаемая теплообменная установка содержит пластинчатый теплообменник, контур продукта, контур теплоносителя, контур ледяной воды. Пластинчатый теплообменник состоит из секции стерилизации, первой, второй и третьей секций регенерации, секции охлаждения. Контур продукта включает соединенные трубопроводами приемный бак, насос подачи продукта, малый выдерживатель установленный после секции стерилизации. Повысительный насос и большой выдерживатель последовательно установлены в контуре продукта между второй и третьей
секциями регенерации. Частота вращения насоса подачи продукта и повысительного насоса может регулироваться.
Также в контуре продукта установлен регулятор давления между первой и второй секциями регенерации и перепускной регулирующий клапан, соединенный также с трубопроводом подачи продукта на фасовку, установленный между первой секцией регенерации и секцией охлаждения.
Контур ледяной воды состоит из установленных последовательно насоса и теплообменника, соединенных трубопроводами с секцией охлаждения, причем в теплообменник возможна подача, как ледяной воды, так и пара.
Предварительный нагрев продукта в секциях регенерации повышает степень регенерации тепла, уменьшая энергопотребление. Использование контура ледяной воды как дополнительного подогревателя, за счет подачи в теплообменник пара, ускоряет разогрев при санитарной обработке и снижает металлоемкость установки.
Расположение регулятора давления после второй секции регенерации позволяет снизить давление, созданное повысительным насосом, перед подачей продукта в первую секцию регенерации. Снижение давления на входе в секцию обеспечивает равенство давлений со стороны продукта прошедшего стерилизацию и продукта подаваемого насосом подачи. Это позволяет снизить количество секций, в которых необходимо поддерживать повышенное давление.
Регулирование частоты вращения насосов позволяет регулировать подачу продукта, подаваемого на фасовочно-упаковочный автомат. При уменьшении подачи продукта температура в секциях повышается и при определенной подаче может выйти за рамки регламентированных значений. Чтобы этого не произошло, дальнейшее уменьшение подачи достигается перепуском части продукта на повторную стерилизацию с помощью перепускного регулирующего клапана.
Данная полезная модель поясняется чертежом.
На фиг.1 приведена принципиальная схема теплообменной установки.
Теплообменная установка содержит пластинчатый теплообменник, контуры продукта, теплоносителя и ледяной воды. Пластинчатый теплообменник состоит из секции стерилизации 1, третьей секции регенерации 2, второй секции регенерации 3, первой секции регенерации 4, секции охлаждения 5. Контур продукта на стороне нестерилизованного продукта включает соединенные трубопроводами приемный бак 6, насос подачи продукта 7, установленный после секции стерилизации малый выдерживатель 8, последовательно установленные в контуре продукта между второй 3 и третьей 2 секциями регенерации повысительный насос 10 и большой выдерживатель 9. Между первой 4 и второй 3 секциями регенерации может быть установлено оборудование для дополнительной обработки продукта, например гомогенизатор 11.
На стороне стерилизованного продукта между первой 4 и второй 3 секциями регенерации установлен регулятор давления 12, а между первой секцией регенерации 4 и секцией охлаждения 5 установлен перепускной регулирующий клапан 13, соединенный также с трубопроводом подачи продукта на фасовку.
Контур ледяной воды состоит из установленных последовательно насоса 14 и теплообменника 15, соединенных трубопроводами с секцией охлаждения 5, причем в теплообменник 15 возможна подача как ледяной воды, так и пара.
Установка работает следующим образом.
Продукт, например молоко, из приемного бака 6 насосом подачи 7 подается в первую секцию регенерации 4, после которой поступает на дополнительную обработку - деаэрацию, сепарирование или, например, на гомогенизацию, осуществляемую гомогенизатором 11. После дополнительной обработки продукт поступает через вторую секцию регенерации 3 на повысительный насос 10 и через большой выдерживатель 9 (выдержка 20-30 секунд), поступает через третью секцию регенерации 2 в
секцию стерилизации 1. После нагрева до температуры стерилизации продукт последовательно проходит малый выдерживатель 8 (выдержка 1-4 секунды), третью секцию регенерации 2, вторую секцию регенерации 3, регулятор давления 12, первую секцию регенерации 4 и через перепускной регулирующий клапан 13 отправляется на фасовочно-упаковочный автомат. Повышение давления в секции стерилизации, необходимое для того, чтобы продукт не закипел при температуре стерилизации (до 142°С), создается с помощью повысительного насоса 10 и регулятора давления 12.
Для пластинчатого теплообменника важно, чтобы давление в каждой секции на стороне стерилизованного продукта было равно или несколько больше, чем на стороне нестерилизованного продукта или теплоносителя. При этом исключено попадание в стерилизованный продукт нестерилизованного продукта или теплоносителя при повреждениях уплотнений пластин. Равенство давлений обеспечивается регулятором давления 12, поддерживающего повышенное давление в секциях 1, 2, 3 и понижающего давление продукта в первой секции регенерации 4.
Санитарная обработка установки осуществляется за счет циркуляции воды или моющих растворов по замкнутому контуру: приемный бак 6 - пластинчатый теплообменник - регулирующий клапан 13 - приемный бак 6. Для быстрого нагрева циркулирующей воды или моющих растворов контур ледяной воды используется как дополнительный подогреватель. Подаваемый в теплообменник 15 пар нагревает паром промежуточный теплоноситель, который насосом 14 подается в секцию охлаждения 5.
Снижение подачи продукта, необходимое для согласования работы установки с фасовочно-упаковочным автоматом достигается за счет уменьшения частоты вращения насосов 7 и 10. В случае использования гомогенизатора 11 соответственно изменяется и его частота вращения. Уменьшение частоты вращения снижает подачу продукта до определенного предела, обусловленного невозможностью поддержания заданных тепловых параметров. Дальнейшее снижение подачи осуществляется с помощью
перепускного регулирующего клапана 13, направляющего часть продукта на повторную стерилизацию. Продукт после перепускного регулирующего клапана 13 поступает в секцию охлаждения 5, где охлаждается с помощью промежуточного теплоносителя, охлаждаемого ледяной водой, поступающей в теплообменник 15. После охлаждения температура продукта, подаваемого на повторную стерилизацию, равна температуре продукта, подаваемого в приемный бак 6. Равенство температур обеспечивает надежную работу установки, не изменяя ее температурный режим.
Использование предлагаемой теплообменной установки позволило снизить энергопотребление, время разогрева установки при санитарной обработке и металлоемкость оборудования. Благодаря изменению подачи возможно согласование работы установки с фасовочно-упаковочным автоматом, при этом снижается количество продукта, направляемого на повторную стерилизацию.
Литература
1. Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1968. - 408 с. -С.118
2. Бредихин С.А., Космодемьянский Ю.В., Юрин В.Н. Технология и техника переработки молока. - М..: Колос, 2003. - 400 с. - С.182 - прототип.