3 Современные теплообменные установки для продуктов нового поколения
Современное теплообменное оборудование должно позволять максимально сохранить пищевую и биологическую ценность, а также первоначальные свойства молока /[4]/.
Чаще всего в молочном производстве используют пластинчатые теплообменники. Они обладают очевидными достоинствами по таким параметрам, как оптимизация сложных теплообменных процессов, простота монтажа, сервисного обслуживания, высокий КПД. Но по сравнению с трубчатыми теплообменными аппаратами в пластинчатых допускается использовать более низкие рабочие давления и температуру. Кроме того, они критично воспринимают перепады этих показателей.
Тенденции развития современной молочной промышленности инициируют появление новых видов теплообменных установок, способных обеспечить теплообмен при выработке новых продуктов, а также участвовать в технологических процессах, где традиционные пластинчатые теплообменники использовать нельзя. Все эти факторы послужили толчком к созданию новых высокотехнологичных трубчатых теплообменных аппаратов.
Трубчатые теплообменники применяют для тепловой обработки молочных продуктов, имеющих как низкую, так и высокую вязкость (десерты на основе творога, муссы, пудинги, сгущенное молоко, майонезы, творожное калье и т.п.).
Трубчатые теплообменники, в зависимости от конструктивного исполнения представлены тремя основными группами:
•скребковые;
•шнековые;
•изготовленные по принципу «труба в трубе» с направляющими потока.
Скребковые трубчатые теплообменники используют для тепловой обработки продуктов высокой вязкости, склонных к прилипанию и с низкой слоевой теплопередачей. Скребки обеспечивают эффективное удаление слоев продукта от теплопередающей поверхности, что способствует улучшению процесса теплообмена и позволяет добиться заданного режима тепловой обработки.
Кроме того, скребки выполняют функцию мешалки, что делает конструкцию скребкового трубчатого теплообменника незаменимой при тепловой обработке высоковязких продуктов. Скребок в процессе работы под воздействием самого продукта прижимается и плотно прилегает заостренными кромками к теплопередающей поверхности. Данный трубчатый скребковый теплообменник хорошо зарекомендовал себя при нагреве и охлаждении таких продуктов, как десерты на основе творога, желеобразные массы (пудинги и муссы), майонезы и т.п.
Шнековые трубчатые теплообменники в основном используют для тепловой обработки творожного калье. Принцип, заложенный в их работе, основан на движении продукта внутри теплообменника не по прямой, а по спирали. Тем самым увеличивается продолжительность нахождения продукта в теплообменнике, обеспечивается эффективная скорость его прохождения относительно теплопередающей поверхности и исключаются застойные зоны. Кроме того, как показала практика, такого типа теплообменники позволяют получить хорошие результаты по охлаждению творожного калье в потоке без какого-либо серьезного воздействия на продукт (творожный сгусток не разбивается).
Трубчатые теплообменники по типу «труба в трубе» разработаны специально с целью уменьшения себестоимости и упрощения конструкции теплообменников (отсутствие привода в отличие от скребковых и шнековых теплообменников), а также для увеличения рабочей площади теплообмена. Внутренняя конструкция трубчатого теплообменника «труба в трубе» дает возможность продукту двигаться вдоль теплообменника не ламинарно, а с турбулентным эффектом, что позволяет получить высокий коэффициент теплопередачи. Кроме того, при весьма малых размерах теплообменника наличие двухсторонней подводки тепло- и хладоносителей максимально увеличивает площадь теплообмена.
На базе трубчатых теплообменников изготавливают трубчатые теплообменные установки, предназначенные для пастеризации и охлаждения продукта в потоке.
4 Профессиональное решение в выборе насосов
На рынке оборудования для пищевой промышленности в настоящее время представлен широкий выбор насосов как отечественного, так и импортного производства. Применение насосов различного принципа действия и конструкции обусловлено многообразием перекачиваемых сред по вязкости, плотности, температуре, наличию различных включений, а в некоторых случаях требованием бережного отношения к продукту. Остановимся на широко используемых в молочной промышленности типах насосов, а именно: центробежных, роторных, винтовых и мембранных /[5]/.
Центробежные насосы являются наиболее распространенными и предназначены для перекачивания молока и сходных с ним по вязкости и химической активности жидкостей. Их действие основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса к жидкости, которая находится между его лопастями.
Роторные насосы получили распространение главным образом для осуществления небольших подач вязких жидкостей (25-92сСт). Невысокая производительность роторных насосов обусловлена прежде всего объемными потерями и потерями, связанными с механическим трением. Потери энергии, обусловленные трением жидкости, здесь незначительны.
Основными рабочими органами насосов данного типа являются два ротора. Продукт входит через всасывающий патрубок, заполняет свободные промежутки между лопастями роторов и при вращении роторов порциями подается в нагнетающий трубопровод. При этом структура продукта не изменяется. Возможно вращение роторов в обратную сторону в зависимости от направления движения продукта. В насосах ВЗ-ОР2-А2 возможно регулирование подачи за счет перепускания жидкости из напорного патрубка во всасывающий с помощью специального клапана.
Винтовые насосы являются одним из видов роторных насосов и широко применяются в пищевой промышленности. Принцип их работы заключается в перемещении продукта с помощью нержавеющего винта специальной конструкции (ротора) в резиновой обойме (статоре). С их помощью перекачивают сливки, кисломолочные продукты, творог, майонез, кетчуп, фарш, паштеты, кремы и многие другие, в том числе с включениями изюма, кусочков фруктов и других пищевых добавок. Эти насосы находят также применение для перекачивания различного рода клеев, мастик, лаков, жидкого мыла и пр.
Мембранные насосы относятся к виду пневматических и в основном предназначены для бесконтактного перекачивания вязких, пастообразных и чувствительных к перемешиванию продуктов (творожный сгусток, сливки, сметана, йогурт, закваски и т.д.), а также химически агрессивных продуктов и продуктов, содержащих абразивную фракцию (размер твердых включений до 1 мм).
Работу насоса обеспечивают две мембраны, соединенные валом, совершающие возвратно-поступательные движения под воздействием попеременного нагнетания воздуха в рабочие камеры. Одна из мембран обеспечивает разрежение, другая одновременно передает давление воздуха на жидкость, находящуюся в корпусе, проталкивая ее к выпускному отверстию. Во время каждого цикла давление воздуха на заднюю стенку выпускающей мембраны равно давлению со стороны жидкости. Поэтому мембранные насосы могут работать и при закрытом выпускном клапане без ущерба для срока службы мембраны.