Механическое сжатие паров

В отличие от термокомпрессора, система для механического сжатия испарений (система отсасывания) выводит испарения из вакуум-выпарного аппарата, сжимает их и возвращает обратно в вакуум-выпарной аппарат.

Увеличение давления в этой системе происходит за счет механической энергии, подаваемой на компрессор. Передача тепловой энергии на вакуум-выпарной аппарат не осуществляется (за исключением пара, используемого для пастеризации в первом корпусе). Процесс происходит без образования избытка пара, который необходимо конденсировать.

При использовании системы отсасывания осуществляется циркуляция всего пара в установке, что позволяет достичь высокой степени регенерации тепла.

На рис. 6.5.8 представлена трехкорпусная вакуум-выпарная установка с системой отсасывания. Сжатые испарения из компрессора (3) возвращаются в первый корпус (4) для обогрева продукта. Испарения, выделяющиеся в первом корпусе, используются для повышения температуры продукта во втором корпусе, из второго – для подогрева в третьем и т.д. Компрессор повышает давление пара с 20 до 32 кПа, увеличивая таким образом температуру конденсации с 60 до 71°С.

Температура конденсации 70°С не является достаточной для пастеризации продукта в первом корпусе. Поэтому перед первым корпусом устанавливается термокомпрессор для повышения температуры до необходимого уровня. Испарения продолжают медленно конденсироваться после их отделения в третьем корпусе и удаляется излишек пара, образующийся после его инжекции.

Конденсатор поддерживает тепловой баланс в вакуум-выпарном аппарате.

Применение системы отсасывания позволяет выпаривать 100–125 кг воды при затрачивании только 1 кВт энергии. Эксплуатационные расходы трехкорпусной вакуум-выпарной установки с системой отсасывания вдвое меньше, чем при использовании вакуум-выпарной установки, состоящей из семи корпусов и оснащенной термокомпрессором.

Механическое сжатие в высокоскоростных вентиляторах осуществляется другим образом. Они применяются в тех же случаях, что и системы теплового сжатия испарений, или тогда, когда необходимо повысить температуру только на несколько градусов.

Деаэраторы

Воздух и газы, содержащиеся в молоке

В молоке всегда содержится большее или меньшее количество воздуха и газов.

Объем воздуха в молоке, находящемся в коровьем вымени, зависит от содержания воздуха в крови животного. Содержание кислорода (О2) невелико, поскольку этот газ химически связан гемоглобином, в то время как процент двуокиси углерода (СО2) сравнительно высок, потому что кровь переносит ее в большом количестве от клеток к легким. Общее содержание воздуха в молоке, находящемся в вымени, может составлять 4,5–6%, из которых на долю кислорода приходится около 0,1%, азота – около 1% и двуокиси углерода – 3,5–4,9%.

Во время доения молоко контактирует с воздухом, подвергается его воздействию. Атмосферный кислород в нем растворяется, в то время как двуокись углерода улетучивается. Часть воздуха, попавшего в молоко, не растворяется в нем, а сохраняется в виде мелкой дисперсии, в дальнейшем присоединяясь к жиру.

После доения и сбора во флягу или охлаждаемый танк молоко может содержать 5,5–7,0% воздуха, что составляет в среднем 6% объема. См. таблицу 6.6.1.

Воздух может находиться в молоке в трех состояниях: диспергированном, растворенном и химически связанном. Соотношение этих форм изменяется под воздействием температуры и давления. Например, при повышении температуры в процессе пастеризации растворенный воздух переходит в диспергированное состояние и может стать причиной некоторых проблем во время переработки молока.

Воздух присутствует в молоке в трех состояниях:

1 В диспергированном

2 В растворенном

3 Химически связанном

Диспергированный воздух вызывает проблемы при переработке молока.

Рис. 6.6.1 Молоко, находящееся в вымени, содержит 4,5–6% газов.

Таблица 6.6.1

Содержание газов (об. %) в сборном сыром молоке, приготовленном для потребительского рынка

Дальнейшее подмешивание воздуха

В основном воздух попадает в молоко на ферме, во время транспортирования и его приемки на молочном заводе. Поэтому ничего странного нет в том, что поступающее молоко содержит в своем объеме до 10% воздуха или даже больше. На этом этапе преобладает воздух в виде тонкой и грубой дисперсии. Диспергированный воздух может являться причиной следующих проблем:

• Неточности в измерении объема молока

• Пригорания к нагревающим поверхностям пастеризатора

• Уменьшения степени обезжиривания

• Снижения точности автоматической нормализации в процессе обработки

• Концентрирования воздуха в сливках, что приводит к

– неточной нормализации по жирности

– пригоранию сливок на поверхностях теплообменных аппаратов

– преждевременному сбиванию сливок, приводящему к

• потерям при производстве масла

• налипанию жира в верхней части упаковки

• Уменьшения стабильности кисломолочных продуктов (отделения сыворотки).

Для того чтобы избежать всех этих неприятных последствий, применяются различные способы деаэрации.

Удаление воздуха при сборе молока

Во время сбора молока в молоковозы из фляг или охлаждаемых танков количество молока, поступающего от каждой фермы, измеряется с помощью счетчика при перекачивании молока. Чтобы получить максимально точные данные, непосредственно перед замером молоко пропускается через деаэратор. Поэтому большинство молоковозов оснащены этими устройствами, через которые должно пройти молоко перед измерением его объема, после чего оно попадает в автоцистерну.

Одна из таких систем (Wedholms, S) показана на рис. 6.6.2. Насосное хозяйство находится в отсеке, размещенном в задней части молоковоза. Назначение этого оборудования – фильтрование, перекачивание, удаление воздуха и измерение объема молока до его попадания в цистерну.

Заборный шланг (1) присоединяется к емкости с молоком. Молоко проходит сквозь фильтр (2) и поступает в деаэратор (4). Позитивный насос (3) является самовсасывающим.

Вместе с повышением уровня молока в деаэраторе поднимается и находящийся в нем поплавок. На определенном уровне поплавок закрывает клапан в верхней части сосуда. Давление в сосуде повышается, вследствие чего срабатывает обратный клапан (6). Молоко проходит через счетчик (5) и блок клапанов (7) в баки цистерны. Слив происходит через отверстие (8) с помощью шланга (9).

Приемка молока

По прибытии на молокозавод молоко снова будет содержать диспергированный воздух, который попал в него из-за тряски по дороге с фермы. Как правило, при перекачивании молока в приемные емкости снова осуществляют измерение количества молока. И в этом случае для получения точного результата оно должно сначала быть пропущено через деаэратор такого же типа (рис. 6.6.3).

Впускное отверстие цилиндрической емкости должно находиться на более низком уровне, чем выпускная труба цистерны, так как молоко будет в нее поступать самотеком, а не нагнетаться насосом. Система может работать в ручном или автоматическом режиме.

В обоих случаях эффективность деаэрации во многом зависит от того, каково содержание воздуха и насколько мелко он диспергирован. Мельчайшие воздушные пузырьки не удаляются.

Обработка в вакууме

Для удаления растворенного воздуха или мелких его пузырьков из молока с успехом применяется метод вакуумной деаэрации. Предварительно нагретое молоко подается в расширительный сосуд (рис. 6.6.4), в котором создается вакуум, соответствующий кипению при температуре на 7–8°С ниже температуры предварительного нагрева.

Температура молока, поступающего в бак деаэратора при 68°С, немедленно снижается до 60°С. В условиях вакуума происходит кипение продукта, и растворенный воздух выделяется вместе с испарениями.

Пар проходит встроенный в сосуд конденсатор, конденсируется и возвращается в молоко, в то время как воздух вместе с газами удаляется из сосуда вакуумным насосом.

При производстве йогурта вакуумный сосуд не оснащается конденсатором, поскольку молоко в этом случае обычно слегка конденсируют (на 15–20%).

Испарения в этом случае конденсируются отдельно.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: