Installation tubulaire de refroidissement par pasteurisation. Unité de pasteurisation-refroidissement : description, dispositif, principe de fonctionnement, application

Unités de pasteurisation et de refroidissement automatiques Normit Paster 3000 et 5000 l/h

L'unité de pasteurisation est montée sur un châssis et est livrée prête à l'emploi.

La mise en service ne nécessite que 1 à 3 jours.
L'unité est entièrement fabriquée en acier AISI 304/316 et/ou supérieur. Capacité de lait : 3000-5000 l/heure. Conçu pour la production de produits laitiers traités thermiquement de la manière la plus douce afin d'obtenir des produits de haute qualité sans détruire les protéines, le sucre du lait et les molécules de graisse.
Entièrement automatisée et équipée d'un contrôle de débit, l'unité modifie le débit du produit en fonction des performances du séparateur et du normalisateur de teneur en graisse.
Capteurs de température Le produit et l'eau de chauffage contrôlent la valeur delta T pour empêcher la dégradation des protéines à différents débits et températures de pasteurisation.

L'installation est équipée de vannes de régulation et de dérivation de pression et de température conformément aux dernières directives européennes en matière d'hygiène et un archivage des températures et des événements est également effectué.
Le contrôle est basé sur Siemens PLC avec écran tactile. Il suffit d'un raccordement aux conduites d'alimentation en eau, vapeur, électricité, au réseau d'égouts et à l'entrée/sortie de lait et de lavage SIP. L'installation est fournie sous la forme d'une unité complète, représentée dans le schéma technologique ci-joint. Tous les échangeurs de chaleur à plaques, pompes et vannes proviennent d'Alfa Laval. Capteurs de débit, contrôleurs de niveau produits par Endress+Hauser, autres capteurs - IFM.
Contrôle général basé sur Siemens PLC. Plaques d'échangeur de chaleur - acier inoxydable AISI316 ou

plus haut. Pression maximale- 10/13 barres.
POU prévient mélange de produits non pasteurisés et pasteurisés grâce à un contrôle strict de la pression différentielle.
Minimum pression différentielle- 0,5 barre. Fonctions et systèmes de protection répondre aux exigences d’hygiène de l’UE.
L'installation de pasteurisation se compose des éléments principaux suivants : 1 pasteurisateur d'une capacité de 3 000 à 5 000 l/heure, comprenant 2 sections de régénération, 1 section de pasteurisation et 1 section de refroidissement.
La sortie entre les sections de régénération 1 et 2 est destinée à un séparateur/bactofugeur/homogénéisateur.

Riz. 5.14. Schéma technologique OPU-3M

1 – échangeur de chaleur; 2 – pompe à eau chaude ; 3 – chaudière ;

4 – injecteur ; 5 – support tubulaire ; 6 – panneau de commande ;

7 – clapet anti-retour automatique pour lait sous-pasteurisé ;

8 – réservoir ; 9 – pompe à lait ; 10 – réservoir intermédiaire ;

11 – stabilisateur de débit ; 12 – pompe ; 13 – section de pasteurisation ;

14 – section de régénération ; 15 – section de refroidissement par eau ;

16 – section de refroidissement de la saumure ; 17 – purificateur de lait

L'unité de refroidissement et de pasteurisation OPU - 3U est conçue pour le nettoyage centrifuge, la pasteurisation en couche mince du lait en flux fermé et son refroidissement ultérieur.

Chaque installation comprend : un pasteurisateur-refroidisseur à plaques, un bac d'égalisation avec flotteur, des pompes à lait, un régulateur d'uniformité de débit, des séparateurs - purificateurs de lait, une vanne automatique d'évacuation du lait sous-pasteurisé, une chaudière pour chauffer l'eau, un injecteur de vapeur, une pompe pour l'eau chaude, un panneau de commande avec minuterie et des conduites de vapeur et de saumure avec régulateurs de pression et de débit.

Les sections d'installation diffèrent par la disposition, le type et l'emplacement des plaques. L'installation comporte cinq sections : pasteurisation, régénération (étapes I et II), refroidissement par eau et refroidissement par saumure. Travaux de pasteurisation automatisée à plaques - installation de refroidissement réalisé ainsi. Le lait cru du tank est pompé vers le tank intermédiaire. Le niveau de lait dans le tank est maintenu dispositif à flotteur. Depuis le réservoir, le lait est dirigé par la pompe 12 à travers le stabilisateur de débit 11 vers la section de régénération de l'appareil à plaques, où il est chauffé avec du lait pasteurisé. Ensuite, le lait va vers des purificateurs de lait 17 fonctionnant en alternance. Le lait purifié est introduit sous pression dans la section de pasteurisation de l'appareil à plaques, dans laquelle il est chauffé. eau chaude jusqu'à une température de 76 ± 2 0 C puis envoyé vers un support tubulaire 5 , puis à la section 14 de régénération. Lorsque la température de pasteurisation est inférieure à celle réglée, le lait est automatiquement renvoyé vers le réservoir 10 par une vanne automatique pour un traitement thermique répété. À une température de pasteurisation donnée, le lait provenant de la cage 5 passe séquentiellement à travers les sections de refroidissement par eau et saumure 15 et 16 de l'appareil à plaques, refroidissant à 4 ± 2°C. L'eau destinée à la section de pasteurisation est chauffée dans l'injecteur 4 et est alimenté par la pompe à eau 2.

Caractéristiques techniques:

Capacité, l/h 3000

Température, 0 C :

Pasteurisation 76 ± 2

Lait réfrigéré 4 ± 2

Consommation de vapeur, kg/h 72

Consommation de refroidissement 9000

Pression de travail 1,5

paire, MPA

Puissance installée

moteurs électriques, kW 16,5

Dimensions, mm :

Durée 2015

Largeur 700

Le lait et les produits laitiers sont pasteurisés dans des récipients spéciaux, des unités de pasteurisation tubulaires, ainsi que des unités de pasteurisation et de refroidissement à plaques.

Les premiers comprennent des bains de pasteurisation longue durée et des bains universels.

Une installation de pasteurisation tubulaire (Fig. 5.24) se compose de deux pompes centrifuges, d'un appareil tubulaire, d'un clapet anti-retour, d'évacuations de condensats et d'un panneau de commande avec des instruments de surveillance et de régulation du processus technologique.

Riz. 5.24. Usine de pasteurisation tubulaire : 1 – pompes centrifuges

pour le lait; 2 – évacuation des condensats ; 3, 4 – tuyaux pour l'évacuation des condensats ;

5, 6, 7, 8 – conduites de lait ; 9 – clapet anti-retour ; 10 – vanne de régulation

fourniture de vapeur; 11 – soupapes de sécurité; 12 – conduite de vapeur ; 13 – manomètres

pour la vapeur ; 14 – tuyau pour la sortie du lait pasteurisé ; 15 – manomètre

pour le lait; 16 – panneau de commande ; 17 – tambour supérieur ; 18 – tambour inférieur ;

19 – cadre

L'élément principal de l'installation est un échangeur de chaleur à deux cylindres, constitué d'un cylindre supérieur et inférieur, reliés entre eux par des canalisations. Aux extrémités des cylindres sont soudées des grilles de tubes dans lesquelles sont évasés 24 tubes d'un diamètre de 30 mm. Plaques tubulaires en acier inoxydable ont des canaux courts fraisés reliant les extrémités des tuyaux en série, formant ainsi une bobine continue d'une longueur totale d'environ 30 m. Les cylindres d'extrémité sont recouverts de couvercles. joints en caoutchouc pour assurer l'étanchéité de l'appareil et isoler les canaux courts les uns des autres.

La vapeur est fournie à l'espace inter-tubes de chaque cylindre. La vapeur d'échappement sous forme de condensat est évacuée à l'aide de purgeurs thermodynamiques.

Le lait chauffé se déplace dans l'espace intra-tube en passant successivement par les cylindres inférieur et supérieur. Une vanne de régulation de l'alimentation en vapeur est installée à l'entrée de la vapeur et un clapet anti-retour est installé à la sortie du lait de la machine, à l'aide duquel le lait sous-pasteurisé est automatiquement envoyé en re-pasteurisation. Le clapet anti-retour est relié via un régulateur de température à un capteur de température, également situé à la sortie du lait de la machine. L'installation est équipée de manomètres pour contrôler la pression de la vapeur et du lait.

Produit transformé de capacité de stockageà l'aide de la première pompe centrifuge, il est acheminé vers le cylindre inférieur de l'échangeur de chaleur, où il est chauffé par la vapeur jusqu'à une température de 50...60 °C et passe dans le cylindre supérieur. Ici, il est pasteurisé à 80...90 °C.

La deuxième pompe est conçue pour fournir du lait du premier cylindre au second. Il convient de noter que dans les installations de pasteurisation tubulaires, la vitesse de déplacement des différents produits n'est pas la même. Dans une installation de pasteurisation de crème, la vitesse de son déplacement dans les canalisations de l'échangeur thermique est de 1,2 m/s. Pendant le processus d'échange thermique, la crème entre dans les cylindres du pasteurisateur à l'aide d'une seule pompe centrifuge. La vitesse de déplacement du lait résultant de l'utilisation de deux pompes est plus élevée et s'élève à 2,4 m/s.

Les avantages des installations de pasteurisation tubulaires par rapport à celles à plaques sont le nombre et la taille nettement inférieurs des joints d'étanchéité, tandis que les inconvénients sont les grandes dimensions et la consommation élevée de métal ; De plus, lors du nettoyage et du lavage de ces installations, il est obligatoire espace libre des extrémités des cylindres de l'échangeur de chaleur.

Les installations tubulaires sont efficaces si le processus ultérieur de transformation du lait est effectué à une température légèrement différente de la température de pasteurisation.

Unités de pasteurisation et de refroidissement utilisé pour le traitement thermique des mélanges de lait, de crème et de crème glacée. La conception de chacune de ces installations a ses propres caractéristiques, qui se reflètent dans la description des équipements de production de divers produits laitiers (Fig. 5.25).

Les unités de pasteurisation-refroidissement fonctionnent en mode pasteurisation à court terme à 75...76 °C avec du lait chauffé maintenu pendant environ 20 s dans un support tubulaire en ligne.

Le lait cru s'écoule du réservoir vers un réservoir tampon, où un niveau constant est maintenu par un régulateur à flotteur. La pompe alimente en lait, via un stabilisateur de débit, une section d'un appareil à plaques, à travers laquelle le lait, chauffé à 60...62 °C, sort dans l'un des purificateurs centrifuges. Le nettoyage du lait avant la pasteurisation augmente l'efficacité du pasteurisateur et constitue l'une des conditions d'une pasteurisation fiable. Il protège les plaques de la section de pasteurisation de la formation prématurée de brûlures, ce qui réduit le transfert de chaleur et la productivité de l'appareil.

Riz. 5.25. Schéma d'installation de l'OPF-1 : 1 – appareil à plaque ;

2 – séparateur de lait ; 3 – pompe centrifuge ; 4 – réservoir tampon ; 5 – vanne de dérivation ; 6 – titulaire ; 7 – pompe à eau chaude ;

8 – chaudière ; 9 – injecteur; 10 – panneau de commande ; I – section de la première régénération ;

II – section de la deuxième régénération ; III – section de pasteurisation ; IV – section eau

refroidissement ; V – refroidissement par saumure.

Les nettoyants semi-hermétiques ont un effet antimousse. Ils retiennent et détruisent la mousse de lait, afin qu'elle n'atteigne pas la section de pasteurisation. La mousse favorise le brûlage et empêche toutes les particules de lait d'atteindre la température de pasteurisation. Le purificateur possède un disque de pression qui agit comme une pompe centrifuge. Sous son action, le lait passe par la section de pasteurisation, dans laquelle il est chauffé à 74...76 °C avec de l'eau chaude provenant de la chaudière. Le refroidissement du lait pasteurisé se produit dans les sections régénératrices, eau et saumure.

Dans l'unité de pasteurisation-refroidissement UOM-IK-1, en plus de la section de maintien et de l'échangeur thermique à plaques, il y a une section de chauffage électrique infrarouge. Il est constitué de tubes en verre de quartz en forme de U avec réflecteurs en aluminium anodisé. La section comporte 16 tubes (10 principaux, 4 régulant le mode de chauffage et 2 supplémentaires), sur lesquels est enroulée une spirale nichrome. Les tubes sont connectés au réseau en parallèle.

Riz. 5.26. Schéma de l'unité de pasteurisation et de refroidissement UOM-IK-1.

1 – section de chauffage électrique infrarouge ; 2 – titulaire ;

3, 15 – thermomètres ; 4 – zone de visualisation ; 5, 6 – vannes à trois voies; 7 – partie refroidissement eau glacée(saumure); 8 – section de refroidissement par eau ; 9 – rubrique

régénération; 10 – manomètre ; 11 – échangeur de chaleur à plaques; 12, 13 – soupapes ; 14 – soupape d'admission ; 16 – thermomètre à résistance ; 17 – appuyez sur ;

18 – réservoir tampon ; 19 – pompe; 20 – cuve de lavage ; 21 – récipient pour conserver le lait.

Le support est constitué de deux tuyaux en acier inoxydable connectés en série.

L'échangeur de chaleur à plaques comporte une section de régénération et deux sections de refroidissement.

Le lait entre dans le réservoir tampon et est pompé séquentiellement vers les sections de régénération, chauffage infrarouge et résistant. Après vieillissement, le lait pasteurisé passe par une section de régénération, transférant la chaleur au lait froid, et passe successivement par des sections de refroidissement avec de l'eau et de la saumure.

Les unités de pasteurisation-refroidissement à plaques présentent de nombreux avantages par rapport aux autres types d'appareils thermiques :

· petite capacité de travail, qui permet aux dispositifs d'automatisation de surveiller plus précisément l'avancement du processus technologique (dans une installation à plaques, la capacité de travail est 3 fois inférieure à celle d'une installation tubulaire de même productivité) ;

· capacité à travailler de manière assez efficace avec une pression thermique minimale ;

· apports de chaleur et pertes de chaleur et de froid minimes ( isolation thermique généralement pas requis);

· des économies importantes(80-90%) chaleur dans les sections de régénération ( consommation spécifique la vapeur dans les unités à plaques est 2 à 3 fois inférieure à celle des unités tubulaires et 4 à 5 fois inférieure à celle des échangeurs de chaleur capacitifs) ;

· petite surface d'installation (une installation à plaques occupe environ 4 fois moins de surface qu'une installation tubulaire de performances similaires) ;

· la possibilité de modifier le nombre de plaques dans chaque section, ce qui permet d'adapter l'échangeur de chaleur à un besoin spécifique processus technologique;

· possibilité de lavage par circulation sur place des équipements.

Les indicateurs technologiques les plus élevés parmi installations domestiques disposent d'unités modulaires automatisées de pasteurisation et de refroidissement avec chauffage électrique de type « Potok Therm 500/1000/3000 ».

Une caractéristique de ces installations est un coefficient de récupération de chaleur élevé (0,9), un système de préparation d'eau chaude avec chauffage électrique et un échangeur de chaleur à plaques à quatre sections (deux sections de régénération, une section de pasteurisation et une section de refroidissement). Dans le dernier joints en caoutchouc fabriqué dans un matériau breveté et relié aux plaques avec des pinces spéciales, c'est-à-dire sans l'aide de colle.

Unités de pasteurisation et de refroidissement

Unités de pasteurisation et de refroidissement type de plaque sont destinés au traitement thermique du lait lors de la production de lait pasteurisé et du lait utilisé pour la production produits laitiers fermentés ainsi que pour pasteuriser des mélanges de crème et de glace.

L'installation de pasteurisation-refroidissement à plaques comprend un échangeur thermique à plaques, un réservoir d'égalisation avec régulateur à flotteur pour le niveau de lait dans le réservoir, une pompe centrifuge, un séparateur - purificateur de lait, un support, une installation de préparation du liquide de refroidissement, un panneau de commande avec instruments pour surveiller et réguler le processus.

L'échangeur de chaleur à plaques comporte des sections dans lesquelles processus suivants: pasteurisation (chauffage du produit à la température de pasteurisation), refroidissement (avec de l'eau, refroidissement avec de la saumure ou de l'eau glacée), récupération de chaleur - échange thermique entre produits chauds et froids.

Deux tiges sont montées sur deux racks (avant et arrière) de l'appareil, qui servent de supports aux plaques d'échange thermique. Les trous d'angle des plaques sont entourés de joints ; Un joint est posé le long de la périphérie de la plaque.

Lors de l'assemblage de l'appareil et de la compression des plaques, deux systèmes isolés canaux scellés. Un fluide chaud se déplace dans un canal et un fluide froid dans l’autre. Les plaques assemblées sont combinées en sections. A l'intérieur des sections, les plaques sont regroupées en paquets, dans les canaux desquels le produit se déplace en parallèle. Le réservoir d'égalisation est un conteneur doté de tuyaux pour l'entrée et la sortie du produit. Un flotteur est installé à l'intérieur du réservoir soupape de commande, en maintenant un niveau constant de produit dans la cuve.

La pompe centrifuge est conçue pour prélever le lait du réservoir et le fournir à un échangeur de chaleur à plaques.

Dans un séparateur - purificateur de lait, le lait chauffé dans l'appareil est nettoyé des impuretés mécaniques.

Pasteurisation du lait de consommation, des produits laitiers fermentés, boire de la crème et la production de crème glacée est réalisée dans diverses unités de pasteurisation et de refroidissement.

Dans une installation de pasteurisation et de refroidissement du lait de consommation, le lait cru entre dans un réservoir tampon, qui est maintenu à un niveau constant de produit à l'aide d'un régulateur à flotteur. Une pompe centrifuge prélève le produit du réservoir et l'envoie vers la première section de récupération de l'échangeur thermique, où le lait est chauffé à 40-45 °C. réglé pour pompe centrifuge Le régulateur de débit assure un débit constant de lait entrant dans l'échangeur thermique. Le lait chauffé entre dans le séparateur - purificateur de lait, où il est nettoyé des impuretés mécaniques, puis acheminé vers la deuxième section de récupération 11, où il est chauffé à 65-70°C. Ensuite, le lait passe par le canal interne dans la section de pasteurisation 111, où il est chauffé avec de l'eau à 76-78°C : Le lait est maintenu à la température de pasteurisation et est envoyé au refroidissement, d'abord dans les sections de récupération 11 et 1, puis dans la section de refroidissement par eau 1 V et refroidissement par saumure V. Le lait refroidi à 4-6 °C passe par une vanne de retour, qui dirige le flux de lait soit vers un réservoir de stockage (sous réserve des régimes de traitement), soit pour une re-pasteurisation dans un réservoir tampon (si les régimes de pasteurisation ne sont pas respectés).

Figure 4 - Schéma d'une unité de pasteurisation et de refroidissement du lait ;

1 - réservoir tampon ; 2 - régulateur de niveau à flotteur ; 3 - pompe à lait ; 4 - régulateur rotométrique ; 5 - échangeur de chaleur à plaques ; 6 - séparateur-épurateur de lait ; 7 - titulaire; 8, 12 - capteurs de température ; 9, 10, 13, 14,20, 22, 23 - manomètres ; 11 - vanne de réglage de l'alimentation en saumure ; 15 - clapet anti-retour ; 16 - pompe à eau chaude ; 17 - réservoir de stockage ; 18, 19 - vannes régulant l'alimentation en vapeur ; 21 - pompe pour lait pasteurisé

Projet de cours

Unité de pasteurisation et de refroidissement à plaques pour lait d'une capacité de 10 000 l/h

Introduction

Afin d'augmenter significativement la production alimentaire, des mesures sont prévues pour augmenter le volume de transformation du lait, améliorer la gamme et améliorer la qualité des produits laitiers. La mise en œuvre de ces mesures est associée à la mise en œuvre des missions du complexe agro-industriel et au rééquipement technique des industries industrie alimentaire, y compris les produits laitiers.

Le rééquipement technique de l'industrie laitière implique l'utilisation d'équipements technologiques performants, la production d'ensembles de machines, d'appareils et de lignes de production augmentant la productivité du travail, le développement de nouveaux équipements technologiques et de lignes automatisées pour la mise en bouteille du lait et des équipements. pour le conditionnement des produits laitiers.

L'une des tâches principales fixées par le Programme alimentaire est d'achever le rééquipement de l'industrie laitière sur de nouvelles bases d'ici 1990. base technique, assurant une augmentation du niveau technique, de la qualité et de la fiabilité des machines et appareils utilisés.

Actuellement, les machines et appareils action périodique sont de plus en plus remplacés par des équipements action continue, ce qui vous permet d'augmenter le volume de production et d'améliorer considérablement l'efficacité d'utilisation des équipements.

Les progrès scientifiques et technologiques dans l'industrie laitière contribuent à l'introduction de nouvelles méthodes de transformation et de transformation du lait basées sur l'utilisation d'équipements avancés et hautement productifs. Lors de l'utilisation de tels équipements, il est très important de préserver les propriétés originales du lait et de ses composants. Par conséquent, une condition préalable à l'équipement technique rationnel d'une entreprise est le respect des exigences technologiques du produit fabriqué.

La technologie moderne est basée sur super expérience développement de la technologie de transformation du lait. Le rôle et l'importance de la science mondiale, à laquelle les scientifiques soviétiques ont apporté une contribution significative, augmentent.

Les machines et appareils destinés à la production de produits laitiers, ainsi qu'à la réalisation d'opérations préalables à la transformation ou à la transformation et à la préparation des produits destinés à la vente, doivent répondre conditions suivantes:

· haute performance et un impact technologiquement optimal sur le produit transformé ;

· coûts minimaux par unité de produit fabriqué sur les lignes de production y compris les machines et dispositifs correspondants ;

· étanchéité des processus ;

· contrôle et régulation automatisés des processus de travail ;

· Nettoyage en place et à l'aide de détergents standards.

Équipement technologique varié. Sa classification peut être basée sur divers signes: structure du cycle de travail, degré de mécanisation et d'automatisation, principe de combinaison des éléments de la machine dans le flux de production, caractéristique fonctionnelle.

La caractéristique fonctionnelle constitue la base de la classification des équipements technologiques dans le programme de cours « Équipement technologique des entreprises de l'industrie laitière » et de la structure de ce manuel. L'équipement est divisé en équipements de stockage et de transport, pour le traitement mécanique et thermique du lait, la production de produits laitiers, la préparation de produits destinés à la vente et l'utilisation générale de l'usine.

Les équipements de stockage et de transport comprennent les réservoirs de transport et les réservoirs de stockage de lait, les réservoirs à des fins technologiques et interopérationnelles ainsi que les canalisations, les pompes et les systèmes de transport pneumatiques. En règle générale, aucun changement dans la structure du produit ne doit survenir dans cet équipement. Les seules exceptions concernent les conteneurs à des fins technologiques dans lesquels de telles modifications sont spécifiées.

Les équipements pour le traitement mécanique et thermique du lait comprennent des filtres, des filtres-presses et des dispositifs de filtration sur membrane, des homogénéisateurs et des homogénéisateurs-plastifiants, des séparateurs et des centrifugeuses, ainsi que des installations de traitement thermique sous vide, des réchauffeurs et des refroidisseurs. Cet équipement atteint un certain effet technologique. Cependant, les éléments constitutifs restent inchangés, c'est-à-dire qu'en concentrant les constituants individuels après mélange, le produit original peut être obtenu.

Les équipements pour la production de produits laitiers comprennent des unités de pasteurisation et de stérilisation-refroidissement, des congélateurs et des congélateurs, des producteurs de beurre et un système de machines pour la fabrication du fromage, pour l'épaississement et le séchage des produits laitiers ; pour les équipements de préparation des produits destinés à la vente - machines de remplissage et d'emballage des produits laitiers, équipements de préparation des récipients au remplissage (machines à laver les bouteilles, etc.), dispositifs d'enregistrement de la quantité et d'évaluation de la qualité des produits dans les lignes de production.

1. Description du processus technologique

La réception du lait et des autres matières premières s'effectue en fonction du poids et de la qualité établis par le laboratoire de l'entreprise. La qualité du lait est évaluée conformément à GOST 52054 pour le lait cru de vache.

Immédiatement après sa réception, le lait est chauffé à une température de (35 à 40) C et purifié à l'aide de purificateurs de lait centrifuges ou d'autres équipements sans chauffage. Pour purifier le lait cru, il est également recommandé d'utiliser un bactériophage doté d'un séparateur scellé spécialement intégré pour éliminer les bactéries du lait. Ensuite, le lait est envoyé au traitement ou refroidi à une température de C et stocké dans des réservoirs de stockage intermédiaires. La conservation du lait refroidi à une température de 4 C avant transformation ne doit pas dépasser 12 heures, refroidie à une température de 6 C - 6 heures.

La normalisation des matières premières laitières est effectuée afin d'uniformiser la composition produit fini Par fraction massique matières grasses et/ou solides de lait écrémé (SMR). La normalisation du lait en fonction de la fraction massique de matière grasse peut être réalisée de deux manières : une méthode périodique et une méthode continue.

Après normalisation, le lait est chauffé à une température de (40 5) C et purifié à l'aide de séparateurs de lait. Le chauffage se produit dans la section de récupération du pasteurisateur à plaques. Ensuite, le lait est à nouveau chauffé à une température de (60-65) C et envoyé à l'homogénéisateur, où il est homogénéisé à une pression de (10-15) MPa. Il est recommandé de soumettre à l'homogénéisation, y compris les produits allégés et types classiques lait pour améliorer le goût.

Après homogénéisation, le lait entre dans une installation à plaques pour la pasteurisation et est pasteurisé à une température de (76 C avec un temps de maintien de 20 secondes. Dans la production de lait cuit, la pasteurisation est effectuée à des températures de (9599) C. Ensuite, le le lait est chauffé.

Après pasteurisation ou chauffage, le lait est refroidi à une température de C. Le refroidissement a lieu dans une unité de pasteurisation-refroidissement en plastique. Le lait est ensuite envoyé dans une cuve pour un stockage intermédiaire ou une mise en bouteille directe. Il est permis de conserver le lait pasteurisé réfrigéré avant la mise en bouteille pendant 6 heures maximum. Et à cette température, le lait peut être conservé de 36 heures à 10 jours.

2. Description de l'installation

L'industrie laitière utilise des unités de pasteurisation et de stérilisation, ainsi que des stérilisateurs, pour pasteuriser et stériliser le lait et les produits laitiers.

Les installations de pasteurisation sont disponibles sous forme de plaques et de tubes. Les unités de pasteurisation à plaques, ou unités de pasteurisation-refroidissement, sont conçues pour la pasteurisation et le refroidissement dans le flux du lait de consommation, du lait lors de la production de produits laitiers fermentés, des mélanges de crème et de glace, les unités de pasteurisation de type tubulaire sont destinées à la pasteurisation dans le flux de lait et de crème.

Les installations de pasteurisation et de refroidissement du lait de consommation se distinguent par leur productivité. Ils produisent des unités de pasteurisation et de refroidissement d'une capacité de 3 000, 5 000, 10 000, 15 000 et 25 000 l/h.

Les unités de pasteurisation et de refroidissement d'une capacité de 3 000 et 5 000 l/h comportent un certain nombre d'unités et de pièces de même conception. Dans ces appareils, le placement des sections par rapport à compteur principal unilatéral. Le premier appareil utilise des plaques de transfert de chaleur à flux ruban P-2, et le second utilise des plaques à flux maillé AG-2. Dans les unités de pasteurisation et de refroidissement d'une capacité de 10 000, 15 000 et 25 000 l/h, on utilise des dispositifs à plaques avec des sections disposées des deux côtés par rapport au rack principal. Dans les deux premiers appareils, des plaques à flux à bande P-2 sont utilisées, dans le troisième - à flux maillé PR - 0,5M.

La plus courante est une unité de pasteurisation-refroidissement d'une capacité de 10 000 l/h.

Depuis le compartiment de stockage du lait, le lait est acheminé vers le réservoir tampon 1 , qui dispose d'un régulateur de niveau à flotteur 2. Pendant le fonctionnement de l'installation, un niveau constant dans le réservoir tampon est maintenu par le régulateur, ce qui facilite travail stable pompe centrifuge et empêche le lait de déborder du réservoir. Lait supplémentaire par pompe centrifuge 3 est pompé dans la première section de récupération je appareil à plaques 5. Un régulateur rotamétrique est installé entre la pompe centrifuge et l'appareil à palettes 4, ce qui garantit des performances constantes de l’installation. Dans la première section de récupération, le lait est chauffé à une température de (40 – 45) °C et entre dans le séparateur de lait. 6, où il est purifié. L'installation peut comporter un séparateur de lait avec évacuation centrifuge des sédiments ou deux séparateurs de lait sans évacuation centrifuge, fonctionnant en alternance. Après nettoyage, le lait est chauffé à une température de (65 – 70)°C dans la deuxième section de récupération II, passe par le canal interne jusqu'à la section de pasteurisation III, où il est chauffé à la température de pasteurisation (76 - 80) °C. Après la pasteurisation, le lait est conservé dans un conditionneur 7 et retourne à l'appareil, où il est pré-refroidi dans les sections de récupération je Et II et enfin à la température finale - dans les sections de refroidissement par eau IV et refroidissement par saumure V .

Un clapet anti-retour est installé en sortie de l'appareil 15. Il régule le sens du flux de lait réfrigéré pasteurisé vers les machines de remplissage ou vers le réservoir tampon pour la pasteurisation en montée en cas de violation du régime de pasteurisation.

L'eau chaude pour chauffer le lait est fournie à la section de pasteurisation par pompe 16. De cette section, l'eau refroidie, après avoir cédé de la chaleur au lait, retourne au réservoir accumulateur. 17. L'eau est chauffée à une température de (78 – 82)°C avec de la vapeur dans un réchauffeur à contact de vapeur 21.

La vapeur est fournie au réchauffeur de contact de vapeur par des vannes de régulation d'alimentation 18 Et 19.

Une sonde de température est installée à la sortie du lait pasteurisé de la section de pasteurisation 8, qui est associé à système automatique contrôle de la température de pasteurisation par vanne 19 et retour du lait pour re-pasteurisation via une vanne 15. Capteur de température 12 conçu pour contrôler la température du lait pasteurisé réfrigéré.

L'installation est équipée de manomètres indicateurs pour surveiller la pression du lait après le séparateur de lait. 9, pour le contrôle de la pression eau froide 10, pour surveiller la pression de la saumure 13, pour contrôler la pression de la vapeur de chauffage 20, 22 Et 23.

3. Calcul

Données initiales pour le calcul :

Performance…………………………… G 1 = 2,77 kg/s (10 000 kg/h)

Température initiale du lait………………………………... t 1 = 4 °C

Température de pasteurisation………………….………………….. t 3 = 75 °C

Température finale du lait…………………………….…….. t 6 .= 4°C

Coefficient de récupération de chaleur……………………………..ɛ = 0,76

Température initiale de l'eau chaude………………….…….. t ’ g = 79 °C

Rapport eau chaude…………………………………………..….. n g = 4

Température initiale de l'eau froide……………….……….. t ’ в = 8 °С

Rapport eau froide…………………………………………..... n dans = 3

Température initiale de l'eau glacée………………………….. t ' Je= +1 °С

Multiplicité d'eau glacée………………………………………………………... n l = 4

Température du lait après la section de refroidissement par eau…….. t 5 = 10°С

Résistance hydraulique totale admissible……….. Δ P.= 500 kPa (5 kgf/cm 2)

Moyenne chaleur spécifique lait…………………. c M = 3880 J/(kg.°C)

Densité du lait…………………………………………………….. ρ M. = 1033 kg/m3

Capacité thermique spécifique de l’eau froide et chaude……… Avec dans = Avec g = Avec l = 4186 J/(kg.°C)

Le dispositif est prévu pour être fabriqué à base de plaques de type P-2 avec des ondulations horizontales de type à bande

Données de base de la plaque :

plan de travail F 1 = 0,21 m2

largeur de travail b= 0,315 m

hauteur réduite Ln= 0,800 m

carré coupe transversale un canal f 1 = 0,00075 m2

diamètre d'écoulement équivalent d ϶ = 0,006 m

épaisseur de la plaque δ = 0,00125 m

coefficient de conductivité thermique du matériau de la plaque λCT= 16 W/(m.°C)

Pour plaque de ce genre les équations valides pour le transfert de chaleur et la perte d'énergie sont :

Eu= 760 Re -0,25 ; ξ= 11,2 Re -0,25

Solution

1. Détermination des températures initiales et finales, calcul des écarts de température et des paramètres S :

UN. Section de récupération de chaleur :

Température du lait cru à la sortie de la section de récupération de chaleur (à l'entrée de la section de pasteurisation) :

t 2 = t 1 + (t 3 - t 1) ɛ = 4 + (75 – 4) 0,76 = 57,96°C ≈ 58°C

Température du lait pasteurisé après la section de récupération (à l'entrée de la section de refroidissement par eau) :

t 4 = t 1 + (t 3 – t 2) = 4 + (75 – 58) = 21°C

Différence de température moyenne dans la section de récupération avec une différence de température constante qui la caractérise :

= t 3 – t 2 = 75 – 58 = 17°С

Puis le simplexe :

rivières S = °C

b. Section de pasteurisation :

Température de l'eau chaude à la sortie de la section de pasteurisation du lait en fonction des conditions de bilan thermique :

t ’’ g = t ’ G - ( t 3 – t 2) = 79 – (75 – 58) = 75,06°C

Δ t b = t ’’ G – t 2 = 75,06 – 58 = 17,06°C

Δ t m = t ’ G – t 3 = 79 – 75 = 4°C

déterminé par la formule :

S n =

V. Section de refroidissement par eau :

Température de l'eau froide en sortie de section d'eau :

t ’’ dans = t ’ en + ( t 4 – t 5) = 8 + (21 – 10) = 11,4°C

Différence de température moyenne à :

Δ t b = t 4 – t ’’ в = 21 – 11,4 = 9,6°С

Δ t m = t 5 – t ’ в = 10 – 8 = 2°С

on trouve à partir de l'équation :

Puis le simplexe :

S n =

d. Section de refroidissement par eau glacée :

Température de l'eau glacée à la sortie de l'appareil :

t ’’ je = t ’ l + ( t 5 – t 6) = 1 + (10 – 4) = 2,4°C

Différence de température moyenne pour la section de refroidissement de l'eau glacée à :

Δ t b = t 5 – t ’’ l = 10 – 2,4 = 7,6°C

Δ t M. = t 6 – t ’ l = 4 – 1 = 3°C

déterminé par la formule :

Puis le simplexe :

S l =

2. Rapport des surfaces de travail et résistance hydraulique admissible par sections :

On sélectionne approximativement les valeurs suivantes de coefficients de transfert thermique pour les sections (en W/(m 2 .°C) :

· section de récupération k rivières = 2900

section de pasteurisation k n = 2900

section de refroidissement par eau k dans = 2320

section de refroidissement par eau glacée k l = 2100

Le rapport des surfaces de travail de la section est

En prenant le plus petit de ces rapports comme un seul, on peut écrire

F rivières : F p : F V : F l = 1,92:1,15:1,71:1

En prenant la répartition des résistances hydrauliques admissibles correspondant à la répartition des surfaces de travail et en tenant compte d'un léger arrondi, on obtient Δ P. rivières : Δ P. p : Δ P. V : Δ P. l = 1,92:1,15:1,71:1

Puisque la résistance hydraulique totale admissible selon la spécification Δ P.=5,10 5 Pa, alors on peut écrire :

Δ P. rivières + Δ P. n+ Δ P. en + Δ P. l = 5,10 5 Pa

Étant donné que le rapport des résistances est déjà connu, conformément à celui-ci, nous répartirons les résistances entre les sections comme suit :

Δ P. rec = 166 000 Pa

Δ P. n = 99 500 Pa

Δ P. po = 148 000 Pa

Δ P. l = 86 500 Pa

3. Détermination des vitesses maximales admissibles du produit dans les canaux interplaques par sections :

Pour les conditions de fonctionnement de cet appareil, il convient de déterminer uniquement les vitesses maximales autorisées dans les sections de déplacement du produit. La résistance hydraulique du côté du mouvement des fluides de travail est faible, car la longueur des trajets correspondants est courte.

Cela permet de sélectionner la vitesse des fluides de travail à partir des conditions de maintien d'une multiplicité acceptable par rapport au lait, et en présence de conditions de circulation et réutilisation vous pouvez choisir des valeurs plus grandes.

Nous avons préalablement fixé des valeurs auxiliaires : le coefficient de transfert thermique attendu du lait est d'environ α m = 5000 W/(m 2 .°C).

Température moyenne murs :

dans la section récupération

dans la section pasteurisation

dans la section refroidissement par eau

Coefficient de résistance hydraulique totale :

dans la section de récupération ξ р = 1,6

dans la section de pasteurisation ξ p = 1,4

dans la section de refroidissement par eau ξ in = 1,95

dans la section de refroidissement par eau glacée ξ l = 2,2

À l'aide de ces données, nous déterminons les vitesses maximales autorisées de mouvement du lait :

a) dans la section récupération

b) dans la section pasteurisation

c) dans la section de refroidissement par eau

G) dans la section de refroidissement par eau glacée

Les valeurs de vitesse obtenues pour les sections coïncident presque les unes avec les autres. La présence d'une différence significative indiquerait une erreur dans le calcul ou une répartition incorrecte des résistances hydrauliques admissibles.

Productivité volumétrique de l'appareil :

Nous déterminons le nombre de chaînes du bouquet en prenant ω m = 0,57 m/s :

Puisque le nombre de chaînes dans un bouquet ne peut pas être fractionnaire, nous arrondissons à T = 6

A cet égard, nous clarifions la valeur du débit de lait :

La vitesse de l’eau froide est supposée égale à la vitesse du lait :

ω dans = ω m = 0,59 m/s

La vitesse de circulation de l'eau chaude et de l'eau glacée est prise comme suit :

ω g = ω l = 2 ω m = 1,18 m/s

4. Température moyenne, indice Pr, viscosité et conductivité thermique du produit et des fluides de travail :

Numéro Pr, viscosité cinématique v et la conductivité thermique du produit et des fluides de travail est déterminée aux températures moyennes des liquides, à l'aide de données de référence.

UN. Section de récupération de chaleur :

Température moyenne du lait cru (côté chauffage) :

Pour du lait à cette température

Pr = 9,6 ; λ m = 0,524 W/(m.°C)

ν = 1.27.10 -6 m 2 /s

Température moyenne du lait pasteurisé (côté refroidissement) :

Pr = 5,7 ; λ m = 0,575 W/(m.°C)

ν = 0,87,10 -6 m 2 /s

b. Section de pasteurisation :

Température moyenne de l'eau chaude (côté refroidissement) :

Pr = 2,30 ; λ m = 0,671 W/(m.°C)

ν = 0,38,10 -6 m 2 /s

Température moyenne du lait (côté chauffage)

Cette température du lait correspond

Pr = 4,0 ; λ m = 0,611 W/(m.°C)

ν = 0,63,10 -6 m 2 /s

Température moyenne de l'eau froide (côté chauffage)

Pr = 9,7 ; λ m = 0,572 W/(m.°C)

ν = 1.32.10 -6 m 2 /s

Cette température du lait correspond

Pr = 17,4 ; λ m = 0,476 W/(m.°C)

ν = 2.07.10 -6 m 2 /s

Température moyenne de l'eau glacée (côté chauffage)

Cette température de l'eau correspond à

Pr = 12,9 ; λ m = 0,557 W/(m.°C)

ν = 1.8.10 -6 m 2 /s

Température moyenne du lait (côté refroidissement)

Cette température du lait correspond

Pr = 24,0 ; λ m = 0,455 W/(m.°C)

ν = 2.6.10 -6 m 2 /s

5. Calcul du nombre de Reynolds :

Le nombre de Reynolds est calculé à partir de la viscosité aux températures moyennes des liquides dans chaque section

UN. Section de récupération de chaleur :

Pour le lait froid :

Pour le lait chaud ;

b. Section de pasteurisation :

Pour le lait :

Pour l'eau chaude :

V. Section de refroidissement de l'eau du lait :

Pour le lait :

Pour l'eau :

d. Section de refroidissement du lait avec de l'eau glacée :

Pour le lait :

Pour l'eau glacée :

6. Détermination du coefficient de transfert thermique :

Pour déterminer les coefficients de transfert thermique α 1 et α 2, on utilise la formule pour les plaques de type P-2 :

Nu= 0,1 Re 0,7 Рг 0,43 (Рг / Рг st) 0,25

ou

Le rapport (Pg/Pg C t) de 0,25 peut être retenu en moyenne pour toutes les coupes :

côté chauffage 1,05

côté refroidissement 0,95

UN. Section de récupération de chaleur :

Pour le côté chauffage du lait cru :

Pour le côté refroidissement du lait pasteurisé :

Coefficient de transfert thermique prenant en compte la résistance thermique d'un mur d'épaisseur 1,25 mm :

b. Section de pasteurisation :

Pour le côté chauffage du lait :

Pour le côté refroidissement par eau chaude :

Coefficient de transfert de chaleur :

Compte tenu du dépôt progressif des traces de brûlures, nous réduisons cette valeur lors du calcul à k n = 2800 W/(m 2 .°C) pour fournir travail stable pasteurisateur.

V. Section de refroidissement de l'eau du lait :

Pour le côté chauffage de l’eau :

Coefficient de transfert de chaleur :

d. Section de refroidissement du lait avec de l'eau glacée :

Pour le côté chauffage de l’eau :

Pour le côté refroidissement du lait :

Coefficient de transfert de chaleur :

7. Calcul des surfaces de travail de la section du nombre de plaques et du nombre de colis :

UN. Section de récupération de chaleur :

Surface de travail des sections :

Nombre de plaques par section :

Nombre de colis X déterminé en connaissant le nombre de chaînes dans les forfaits m = 8 obtenu ci-dessus) :

Nous acceptons X rivières= 6 paquets

La surface de travail de la section est égale à :

Nombre de plaques par section :

Nombre de sacs par section côté lait :

Nous acceptons X n = 3 paquets.

V. Section de refroidissement de l'eau du lait :

Surface de travail des sections :

Nombre de plaques par section :

Nombre de paquets dans une section :

Si le nombre de paquets résultant du calcul s'avère fractionnaire, le problème doit alors être résolu soit en augmentant le nombre de paquets au plus proche. plus, ou sur la réduction du nombre de chaînes dans les bouquets de cette section.

À mesure que le nombre de canaux diminue, le débit augmente, ce qui doit être pris en compte lors de la détermination de la pression requise. Une diminution du nombre de canaux aura un léger effet à la hausse sur le transfert de chaleur et peut être ignorée.

Dans notre cas, nous enregistrerons la présentation du package et arrondirons la valeur résultante à X dans = 5 paquets.

Petit stock plan de travail, obtenu en arrondissant le nombre de paquets au nombre supérieur le plus proche, compense la diminution de l'écart de température moyen avec un flux mixte.

d. Section de refroidissement du lait avec de l'eau glacée :

Surface de travail des sections :

Nombre de plaques par section :

Le nombre de colis sera égal à :

Nous acceptons Xl = 2 paquets.

Connaître les valeurs de toutes les sections X Et T, Nous acceptons la disposition suivante des sections d'agrès :

section de récupération

section de pasteurisation

section de refroidissement par eau

section de refroidissement par eau glacée

8. Vérifier le calcul de la résistance hydraulique totale de l'appareil :

Étant donné que le calcul ci-dessus de l'appareil à plaques comprend la détermination au stade initial de la vitesse la plus élevée du produit en fonction de la résistance hydraulique admissible, la résistance hydraulique totale de l'appareil doit être proche en valeur de la valeur admissible acceptée.

Des écarts ne peuvent survenir que du fait que le calcul a fait la moyenne de certains paramètres et que le nombre de canaux et le nombre de paquets ont été arrondis dans un sens ou dans l'autre.

Pour vérifier cet écart et si la résistance hydraulique réelle correspond à la valeur acceptable, en conclusion, un calcul de contrôle de la résistance hydraulique totale le long du trajet d'écoulement du produit doit être effectué. De plus, il est nécessaire de calculer la résistance hydraulique des fluides de travail.

La résistance hydraulique pour chaque section est déterminée par la formule

Faisons le calcul suivant pour toutes les sections, en tenant compte du fait que pour le type de plaques adopté, le coefficient de résistance par unité de longueur relative du canal est déterminé :

ξ= 11,2 Re -0,25

UN. Section de récupération de chaleur : (X = 6)

Pour un débit de lait chauffé froid à = 2551 :

Résistance hydraulique de la section de récupération côté lait froid :

Pour un débit de lait chaud refroidi à = 3724

Résistance hydraulique de la section de récupération côté lait chaud :

b. Section de pasteurisation du lait : (X = 3)

Pour le débit de lait pasteurisé à Re p = 5143 on trouve :

Résistance des sections

V. Section de refroidissement de l'eau du lait : (X = 5)

Pour un débit de lait refroidi à Re in = 1565 on obtient :

La résistance de section sera :

d. Section de refroidissement du lait avec de l'eau glacée : (X = 2)

Pour un débit de lait à Re l = 1246 on obtient :

La résistance de section sera différente :

La résistance hydraulique totale de l'appareil le long de la ligne de mouvement est jeune. ka sera :

Le calcul montre que la répartition de la résistance entre les sections est quelque peu différente de celle obtenue précédemment en première approximation, mais la résistance totale est proche de la résistance hydraulique initiale admissible de 0,5 MPa.

4. Précautions de sécurité

Le pasteurisateur-refroidisseur est installé au sol d'un atelier de laiterie sans fondation, strictement de niveau, à l'aide de dispositifs de réglage sur les pieds de l'appareil. Après avoir inspecté tous les éléments de l'appareil, en vous assurant qu'ils sont en bon état de fonctionnement et propres, ainsi que emplacement correct plaques d'échange thermique conformément à leur numérotation, il est assemblé.

Les plaques et plaques intermédiaires sont déplacées manuellement le long des tiges jusqu'aux postes de travail. Pour réduire l'effort lors du déplacement des plaques et des plaques, il est nécessaire de lubrifier légèrement les surfaces de travail des tiges et les filetages des dispositifs de serrage. Les plaques et plaques d'échange thermique sont enfin pressées avec un serre-joint à vis à l'aide d'une clé spéciale.

Le degré de compression des sections thermiques nécessaire à l'étanchéité est déterminé par une flèche marquée sur les entretoises supérieure et inférieure, qui doit coïncider avec le centre de l'entretoise verticale des deux tiges. Parallèlement, compte tenu de la présence d'un collier à deux vis, il est nécessaire d'effectuer un serrage uniforme à chaque dispositif à vis pour éviter la distorsion.

Avant de mettre l'installation en service, celle-ci doit être nettoyée, lavée et stérilisée à l'eau chaude et, en cas de lavage en place - détergents en utilisant des installations spéciales à cet effet. Le nettoyage sur place, dans lequel les solutions de nettoyage circulent dans un système fermé avec le clarificateur de lait éteint, n'est autorisé que s'il manque des pièces en bronze et en aluminium.

Pour arrêter l'installation, coupez l'alimentation en lait et fournissez de l'eau à la place. Après avoir déplacé le lait de la machine, éteignez la vapeur, eau chaude et la saumure, éteignez les purificateurs de lait, coupez l'alimentation du panneau de commande et libérez toute la saumure. Ensuite, l'ensemble de l'installation est soumis à désinfection. Lors du nettoyage et du lavage, n'utilisez pas de brosses métalliques ou d'autres matériaux abrasifs.

Pour la pasteurisation à haute température, l'appareil doit être équipé d'un boîtier de protection.

En dehors des heures de travail, ne laissez pas de saumure dans l'appareil ; il doit être complètement vidangé et les sections lavées, sinon la durée de vie des plaques sera réduite en raison de leur corrosion.

Les grilles et autres pièces en fonte doivent être essuyées fréquemment avec un chiffon enduit d'une légère couche de graisse, ce qui donnera à l'appareil une bonne apparence et protège les pièces peintes.

Pendant le fonctionnement, les joints en caoutchouc des plaques du pasteurisateur s'usent. L'usure des joints est compensée par une augmentation successive du degré de précharge des plaques. La compression maximale derrière le risque sur les tiges est autorisée à être de 0,2 mm , multiplié par le nombre de plaques. Même en cas de fuite, les joints situés dans les zones de fuite doivent être remplacés.

Tous les moteurs électriques équipement de lancement et le panneau de commande doit être mis à la terre. Il est nécessaire de surveiller attentivement le bon état des dispositifs de mise à la terre.