Одноступенчатое вакуумное охлаждение сгущенного молока
В результате многочисленных экспериментальных исследований, проведенных на молочноконсервных комбинатах, были установлены оптимальные режимы одноступенчатого вакуумного охлаждения сгущенного молока с сахаром, которые вошли в технологическую инструкцию и дополнительно в общем виде оформлены в виде технологической карты, составленной в соответствии с ранее изложенными приемами эксплуатации вакуум-охладителей. Ниже приведена выписка из технологической карты одноступенчатого вакуумного охлаждения сгущенного молока с сахаром.
Разрежение в вакуум-охладителе к началу перепуска сгущенного продукта из вакуум-выпарного аппарата не менее 933 гПа.
Перепуск сгущенного продукта из вакуум-выпарного аппарата в вакуум-охладитель осуществляется в течение 10-12 мин при обязательном его распылении.
Включение мешалки через 2 мин от начала перепуска сгущенного продукта в вакуум-охладитель.
Пуск термокомпрессора через 3-5 мин от начала перепуска сгущенного продукта в вакуум-охладитель.
Внесение затравки обязательно! В сухом виде непосредственно в массу продукта (или через воздушный кран охладителя) при 30-35 °С (устанавливается лабораторией) в количестве не менее 0,02 % к массе продукта. Если установленная лабораторией температура внесения затравки достигается в момент перепуска сгущенного продукта из вакуум-выпарного аппарата в вакуум-охладитель, то вносить затравку следует в момент перепуска.
Отбор пробы охлаждаемого продукта для регулирования его состава производить при 38-40 °С.
Регулирование состава охлаждаемого продукта — по результатам исследования пробы продукта, отобранной при 38-40 °С.
Регулирование состава продукта добавлением воды (при необходимости) производить в процессе охлаждения (а не в конце его) при температуре продукта не ниже 35 °С.
Эксплуатация вакуум-охладителей по приведенному режиму одноступенчатого вакуумного охлаждения обеспечивает подачу продукта распылением, интенсивное охлаждение, испарение и перемешивание при продолжительности цикла охлаждения одной партии продукта от 25 до 40 мин; затраты времени на охлаждение по сравнению с многоступенчатым способом уменьшаются в 4-5 раз, и не требуется никаких дополнительных затрат. Такой режим охлаждения с обязательным внесением затравки обеспечивает зарождение не менее 400 000 зародышей кристаллов лактозы в 1 мм3 продукта, их рост до размеров не более 10 мкм и размещение в первой размерной группе на 98-99 % общего количества.
Для установления температуры продукта, при которой должна вноситься затравка, обычно рекомендуется график Гудзона. Положение кривой «усиленная кристаллизация лактозы» на этом графике хотя и не отражает всей сложности взаимосвязей при одноступенчатом вакуумном охлаждении, однако для ориентировочного выбора температуры, при которой вносится затравка, по результатам наблюдений его можно использовать.
При одноступенчатом способе вакуумного охлаждения для кристаллизации лактозы исключительно большое значение имеет затравка, что убедительно подтверждается результатами кристаллизации лактозы в одной и той же партии продукта с внесением и без внесения затравки. По мнению исследователей, это объясняется тем, что при подаче продукта в вакуум-охладитель возникают местные скопления растворенной лактозы (флуктуация плотности), которые по размерам приближаются к критическим для зарождения кристаллов, но не достигают их, а размещение молекул лактозы в растворе еще недостаточно соответствует необходимому положению в узлах кристаллической решетки.
Поэтому спонтанная кристаллизация не успевает возникнуть, необходима затравка. Внесение ее вызывает гетерогенное зародышеобразование.
Оборудование для производства сгущенного молока «iTermo»
Вакуум-выпарная установка «iTermo», предназначена для варки, сгущения или выпаривания масс при давлении ниже атмосферного. Используется при производстве молока, сгущенного, молока, сгущенного с сахаром, джемов, конфитюров, варенья, детского питания, пюре фруктовых и овощных. Вакуум-выпарная установка «iTermo» состоит из двух емкостей, связанных между собой в технологическую цепочку. Это сам реактор с перемешивающим устройством, в котором происходит сам процесс, вакуумный насос и ванна-конденсатоотводчика с охлаждением.
Ёмкость вакуумная трехслойная из пищевой нержавеющей стали AISI 304, с термоизоляцией и рубашкой под воду (Г-образный штрипс с рабочим давление до 4 бар.), с автоматической системой охлаждения ледяной водой (требуется ледяная вода). Термоизоляция минеральной ватой и облицовка снаружи зеркальной Aisi430. Дно: конус. Рабочий объем ёмкости: 150 литров. Геометрический объем ёмкости: 300 литров. Патрубок выхода продукта снизу: ДУ 65 с ручным дисковым затвором Перемешивающее устройство: рамного типа с фторопластовыми скребками и с дополнительными лопастями под наклоном, с приводом мотором-редуктором 3 кВт, 60 оборотов в минуту, частотный регулятор для плавного пуска и регулировки оборотов. ТЭН 24 кВт. Крышка: в виде конуса с люком загрузочным, два смотровых окна, предохранительная арматура, две моющие головки, Вакуумная линия с подключением сбоку: вакуумметр электронный, обратный клапан, предохранительным клапаном. Вакуумный насос: водокольцевой ВВН-1-1,5. Датчики температуры в продукт и в рубашку. Пульт управления (выносной IP54 крашенный, нерж.-опционально), включая пускатель мешалки, управление охлаждением с помощью пневматического клапана, управление вакуумным насосом, таймер на процесс.
Технология производства сгущенного молока с сахаром:
1. Приемка и оценка качества молока; охлаждение; резервирование; очистка молока.
2. Нормализация молока по жиру и сухим веществам.
Жирность нормализованной смеси рассчитывают по формуле: Жсм=Жпр*СОМОсм/СОМОпр (где Жпр и Жсм — жирность продукта и смеси, %; СОМОпр и СОМОсм — содержание сухого обезжиренного молочного остатка в продукте и смеси, %). Например, Жсм=7,8*8,7/17,7=3,83%. Для повышения жирности цельного молока, его нормализуют добавлением сливок или молочного жира. Для снижения жирности цельного молока добавляют обезжиренное молоко. Внесение, при необходимости, солей стабилизаторов.
3. Пастеризация
Высокотемпературная пастеризация (при t 90-95С) обеспечивает уничтожение патогенной микрофлоры и стабилизирует физико-химические свойства молока, вследствие чего предотвращается загустение молока при хранении.
4. Охлаждение до 70-75 С.
5. Промежуточное хранение перед сгущением.
6. Внесение сахара.
В молоко вносится в твердом виде либо в виде сиропа с содержанием сахара 60-70 %. Сироп готовят следующим образом: А) нагревают воду до 60С. Б) просеивают и растворяют сахар В) полученный сироп нагревают до 95-99С (без выдержки). Перед внесением в молоко сироп необходимо отфильтровать. Сироп чаще всего вносят до сгущения, смешением или в потоке.
7. Сгущение молока.
Полученную смесь направляют на сгущение в вакуум-выпарную установку. При впуске в аппарат горячего молока происходит моментальное и бурное кипение его, интенсивное перемешивание частиц и испарение влаги. Готовность продукта определяют по содержанию сухих веществ, рефрактометром или по плотности.
8. Охлаждение сгущенного молока.
Горячий продукт направляют в кристаллизаторы, где в среде вакуума и непрестанного механического воздействия, он охлаждается до 20С в течении 20-25 минут. Все эти манипуляции нужны для того, чтобы избежать образование крупных кристаллов лактозы, которая ведёт к образованию такого порока как песчанистость.
9. Внесение затравки.
В качестве затравки используют размолотую в пыль лактозу. Цель операции — создание множества центров кристаллизации лактозы, что в свою очередь препятствует образованию крупных кристаллов.
10. Фасовка и хранение.
Традиционно сгущенное молоко с сахаром фасуют в жестяные банки (срок хранения 1 год), но в последнее время всё чаще для этой цели используют полипропиленовые или полистироловые стаканчики и другую мелкую фасовку, применяемую в молочной промышленности (срок хранения 3 месяца).
Аппараты и способы охлаждения сгущенных молочных консервов
В нашей стране на предприятиях молочно-консервной промышленности в период 1932-1958 гг. для охлаждения сгущенных молочных консервов с сахаром применялись открытые охладители периодического действия. Перемешивание и охлаждение в них были недостаточно интенсивными, продукт охлаждался водой в 2 или 3 ступени с одной или двумя выдержками между ними, на снижение температуры от 55-60 до 18-20 °С затрачивалось от 3 до 7 ч. Из-за невысокой скорости в процессе охлаждения массовое зарождение кристаллов лактозы не обеспечивалось, кристаллизация продолжалась после охлаждения, консистенция продуктов не отвечала требованиям стандартов.
Начиная с 1958-1960 гг. для охлаждения сгущенных молочных консервов с сахаром, вырабатываемых периодическим способом, стали применять периодически действующие вакуум-охладители. При производстве сгущенного молока с сахаром и кофе со сгущенным молоком и сахаром охлаждение продуктов в непрерывнопоточных линиях осуществляется в пластинчатых теплообменниках. За рубежом для этой цели используют двухступенчатые пластинчатые установки.
В последние десятилетия был сделан ряд предложений как по совершенствованию периодического способа охлаждения в вакуум- охладителях, так и по переходу к непрерывнопоточному процессу. На некоторые из них были получены авторские свидетельства.
Была исследована возможность использования вакуум-охладителей для непрерывнопоточного охлаждения сгущенного молока с сахаром. Однако ни одна из перечисленных рекомендаций промышленного применения не получила.
В последнее время в производстве сгущенных молочных консервов с сахаром наиболее распространено сгущение в периодически действующих циркуляционных вакуум-выпарных аппаратах.
Этим объясняется широкое использование периодического способа охлаждения молочных консервов в закрытых охладителях, входящих в комплект вакуум-выпарных аппаратов. Процесс охлаждения в них осуществляется в условиях вакуума.
В современных условиях вакуум-охладители работают следующим образом. За несколько минут до окончания сгущения продукта в вакуум-выпарном аппарате в одном из предварительно подготовленных корпусе с помощью пароструйных насосов, насоса, а также конденсаторов создается разрежение.
По завершении сгущения вакуум-выпарной аппарат сообщается с атмосферой, после чего на корпусе открывается кран подачи продукта и за счет разрежения продукт поступает в вакуум-охладитель. Через 2-3 мин от начала перепуска продукта открывают вентиль для подачи воды на конденсатор и включают электродвигатель для приведения в движение мешалки. После этого включают термокомпрессор. По завершении перепуска партии продукта (варка) закрывают кран, отбирают пробу, по результатам исследований которой регулируют состав продукта при вакуумном охлаждении. По мере охлаждения при непрекращающемся перемешивании и температуре 30-35 °С через кран для воздуха с помощью специальной воронки в установленной дозе вносится специально подготовленная мелкокристаллическая рафинированная лактоза.
При внесении затравки в целях предупреждения ее уноса с соковыми парами закрывается задвижка, которая после подачи лактозы снова открывается. При наличии штуцеров в нижней части корпусов затравку подают через них. После внесения затравки процесс охлаждения и перемешивания продукта продолжается до конечной температуры, установленной согласно условиям регулирования состава охлаждаемого продукта. По завершении охлаждения выключают электродвигатель, открывают кран для воздуха, закрывают вентили для подачи пара в пароструйные насосы и вентили для подачи воды.
В начале применения вакуум-охладителей в молочноконсервной промышленности СССР были использованы принятые для открытых охладителей двух- и трехступенчатые режимы с чередованием охлаждений и выдержек после охлаждения. На охлаждение партии продукта расходовалось 2-2,5 ч. Ступенчатый режим охлаждения был вполне оправданным для открытых охладителей, в которых несовершенство процесса охлаждения (его невысокая скорость, малоинтенсивное перемешивание продукта) для целей кристаллизации лактозы в какой-то мере ослаблялось проведением продолжительных выдержек (60 мин) между ступенями охлаждения для зарождения кристаллов.
Необходимость чередования охлаждения с выдержкой при постоянной температуре обосновывалась для них особенностями кристаллизации лактозы, связанными с ее мутаротацией. Однако ступенчатость охлаждения для вакуумного способа, существенно отличающегося от охлаждения в открытых охладителях, не могла быть бесспорной.
Перепуск продукта из вакуум-выпарного аппарата при 50-60 °С в вакуум-охладитель с остаточным давлением 26-53 гПа обеспечивает кипение его при 18-20 °С с парообразованием за счет теплоты перегрева.
При самоиспарении из продукта выделяется пар.
Отличительной особенностью охлаждения сгущенных молочных консервов с сахаром в условиях разреженного пространства является увеличение скорости перемещения влаги в продукте, что позволяет интенсифицировать процесс испарения влаги.
Вакуумное охлаждение отличается высокой скоростью, которая обеспечивается перепадом давления вторичного пара, выделяемого поступающим на охлаждение продуктом, и давлением такого же пара при температуре, соответствующей остаточному давлению в вакуум-охладителе, а также способом подачи продукта в аппарат. Подача продукта возможна в виде сплошной струи, струи, распадающейся на отдельные капли, и распылением. Сплошная струя охлаждается медленно. Скорость охлаждения заметно возрастает при подаче продукта в виде струи, распадающейся на капли, и тем более распылением. Это объясняется тем, что при распадении сплошной струи на капли суммарная площадь испарения значительно больше площади испарения сплошной струи.
Закономерно, что масса влаги, испарившейся с площади капель, больше массы влаги, испарившейся с площади струи.
Пар выделяется из охлаждающейся под разрежением массы продукта, заполняющей рабочий объем вакуум-охладителя. При этом продукт кипит, образуя пузырьки пара, поднимающиеся к свободной поверхности. Температура и давление в пузырьках пара меньше, чем в окружающем их сгущенном молоке. Из продукта пар проникает в паровые пузыри, окружающие его. Площадь поверхности паровых пузырей в какой-то период времени подъема их оказывается дополнительной площадью испарения и способствует ускорению паровыделения из продукта, увеличивая его концентрацию и снижая температуру. Непрерывность процессов концентрирования и охлаждения продукта в результате самоиспарения создает условия для непрерывности процессов перенасыщения и кристаллизации.
Дополнительное подсгущение продукта способствует увеличению скорости массового зародышеооразования по всему объему кристаллизующегося раствора и сокращению индукционного периода кристаллизации, в связи с чем особенно возрастает роль затравки.
Таким образом, такие условия процесса охлаждения сгущенных молочных консервов с сахаром, как высокая скорость его, интенсивное перемешивание охлаждаемых продуктов и частичное подсгущение их, которые специфичны для вакуумного охлаждения, вполне обеспечивают требуемое направление кристаллизации лактозы в них и исключают необходимость проведения охлаждения в несколько ступеней. Высказанные теоретические предпосылки полностью подтвердились при проведении исследований на одном из МКК. Одноступенчатый вакуумный способ периодического охлаждения сгущенных молочных консервов с сахаром, предложенный работниками ВМИ, получил положительную оценку и был быстро внедрен в молочно-консервную промышленность.
Следует отметить, что в некоторых литературных источниках еще можно найти рекомендацию о необходимости перемешивания сгущенного молока с сахаром по завершении вакуумного охлаждения в течение 6 ч. В наших исследованиях эта рекомендация не нашла подтверждения — ни массовость, ни однородность кристаллизации лактозы при таком перемешивании практически не изменялись. Исключение всех затрат, связанных с необоснованно длительным перемешиванием продукта, повышает эффективность производства.
Регулирование состава продукта при вакуумном охлаждении сгущенного молока
По завершении вакуумного охлаждения молочные консервы должны быть стандартными по массовой доле влаги и другим показателям. Следовательно, в продукте, поступающем на вакуумное охлаждение, должен быть избыток влаги, равный массе ее, которая будет удалена в процессе охлаждения.
При вакуумном охлаждении влага удаляется только за счет самоиспарения, а поэтому масса ее зависит от теплоты перегрева продукта перед охлаждением.
Средняя за процесс теплота парообразования находится как среднее арифметическое от ее значений при начальной и конечной температурах пара.
Охлаждение должно быть прекращено, как только массовая доля влаги в продукте изменится от начальной до конечной, заданной.
В целях использования результатов проведенных исследований для регулирования процесса охлаждения сгущенного молока с сахаром в вакуум-охладителях расчетами, подтвержденными наблюдениями, было установлено, что, охлаждаясь от 60 до 20 °С, продукт в среднем на каждый градус теряет 0,088 % влаги.
На основе исследований и расчетов была составлена номограмма, пользуясь которой быстро и с достаточной технической точностью определяют нужную переменную величину. Кроме этого, молочноконсервным предприятиям для использования в лабораториях и на рабочих местах аппаратчиков вакуумного охлаждения разработаны и предложены графики и таблицы, облегчающие регулирование состава молочных консервов при вакуумном охлаждении.
Ниже приведены практические рекомендации по регулированию состава продукта при вакуумном охлаждении. Так, если концентрация сухих веществ охлажденного продукта 74 %, а температура его 21-25 °С, то в зависимости от температуры продукта в конце выпаривания и в конце вакуумного охлаждения варку следует заканчивать при определенной концентрации сухих веществ в продукте, поступающем из вакуум-выпарного аппарата (табл. 18).
Таблица 18
|
Температура сгущенного продукта из вакуум-выпарного аппарата в конце варки, °С |
Концентрация сухих веществ (в %) при температуре продукта в конце охлаждения, °С |
||||
|
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
|
|
60 |
70,1 |
70,2 |
70,3 |
70,4 |
70,5 |
|
59 |
70,2 |
70,3 |
70,4 |
70,5 |
70,6 |
|
58 |
70,3 |
70,4 |
70,5 |
70,6 |
70,7 |
|
57 |
70,4 |
70,5 |
70,6 |
70,7 |
70,8 |
|
56 |
70,5 |
70,6 |
70,7 |
70,8 |
70,9 |
|
55 |
70,6 |
70,7 |
70,8 |
70,9 |
71 |
|
54 |
70,7 |
70,8 |
70,9 |
71 |
71,1 |
|
53 |
70,8 |
70,9 |
71 |
71,1 |
71,2 |
|
52 |
70,9 |
71 |
71,1 |
71,2 |
71,3 |
|
51 |
71 |
71,1 |
71,2 |
71,3 |
71,4 |
|
50 |
71,1 |
71,2 |
71,3 |
71,4 |
71,5 |
|
49 |
71,2 |
71,3 |
71,4 |
71,5 |
71,6 |
|
48 |
71,3 |
71,4 |
71,5 |
71,6 |
71,7 |
|
47 |
71,4 |
71,5 |
71,6 |
71,7 |
71,8 |
|
46 |
71,5 |
71,6 |
71,7 |
71,8 |
71,9 |
|
45 |
71,6 |
71,7 |
71,8 |
71,9 |
72 |
|
44 |
71,7 |
71,8 |
71,9 |
72 |
72,1 |
|
43 |
71,8 |
71,9 |
72 |
72,1 |
72,2 |
|
42 |
71,9 |
72 |
72,1 |
72,2 |
72,3 |
|
41 |
72 |
72,1 |
72,2 |
72,3 |
72,4 |
|
40 |
72,1 |
72,2 |
72,3 |
72,4 |
72,5 |
Вышеприведенные рекомендации справедливы при точном отборе средней пробы сгущенного молока с сахаром. Однако в отдельных случаях, когда интенсивность циркуляции в конце выпаривания в вакуум-выпарном аппарате снижается, т. е. продукт недостаточно хорошо перемешивается, результаты исследований пробы, необходимые для регулирования состава продукта при вакуумном охлаждении, не будут достоверными. В таких случаях следует отбирать среднюю пробу сразу после перепуска продукта из вакуум-выпарного аппарата в охладитель при температуре 38-40 °С.
Данные по регулированию состава продукта при охлаждении на основании исследований пробы, отбираемой из вакуум-охладителя при 40 °С, приведены в табл. 19.
Таблица 19
|
Массовая доля сухих веществ в пробе продукта, отбираемой при 40 °С, % |
Регулирование состава сгущенного молока с сахаром |
|||
|
в конце охлаждения |
в процессе охлаждения |
|||
|
требуемая |
фактическая |
изменением температуры для обеспечения Спр=74%, °С |
изменением массовой доли сухих веществ для обеспечения температуры 20 °С |
добавлением воды, на 1000 кг продукта для обеспечения Спр=74%, кг |
|
72 |
71,5 |
15 |
73,5 |
— |
|
72 |
71,6 |
16 |
73,6 |
— |
|
72 |
71,7 |
17 |
73,7 |
— |
|
72 |
71,8 |
18 |
73,8 |
— |
|
72 |
71,9 |
19 |
73,9 |
— |
|
72 |
72,5 |
25 |
Экономически невыгодно, так как Спр будет равным 74,5-74,2 % |
6,8 |
|
72 |
72,4 |
24 |
То же |
5,4 |
|
72 |
72,3 |
23 |
» |
4 |
|
72 |
72,2 |
22 |
» |
2,7 |
|
72 |
72,1 |
21 |
74,1 |
1,4 |
Аналогично на основании расчетов по формулам составляются рабочие таблицы для регулирования состава сгущенного молока с сахаром в процессе вакуумного охлаждения на основании исследований проб продукта, отбираемых при температуре ниже или выше 40 °С.
Рассмотрим на примере регулирование состава сгущенного молока с сахаром по технологической карте (см. табл. 19).
В пробе продукта, отобранной из вакуум-охладителя при 40 °С, согласно карте массовая доля сухого вещества оказалась равной 71,7%, а требуемая для данной температуры — 72%. Следовательно, необходимо регулирование состава. Оно возможно по температуре или составу конечного продукта. Из карты видно, что массовая доля сухого вещества продукта, равная 73,7%, может быть обеспечена, если продукт будет охлажден до 17 °С. Если же охладить продукт до 16 °С, то в нем массовая доля сухого вещества будет 73,6 %. Охлаждение до 16 °С экономически более выгодно, так как массовая доля влаги в продукте будет равной 26,4 %.
Были исследованы возможные пределы регулирования состава продукта температурой. Оказалось, что качество продукта существенно не изменяется, если продукт будет охлажден до температуры не выше 25 °С и не ниже 15 °С, что и учитывалось при составлении карты по регулированию состава продукта для вакуумного охлаждения.
До 25 °С можно охлаждать летом, когда температура хранения не ниже 15 °С, с понижением же температуры хранения необходимо понижать и температуру охлаждения во избежание перекристаллизации лактозы в продукте и ухудшения его консистенции.
Как сделать аппарат для изготовления сгущенного молока
Надоело покупать в магазинах суррогаты т. н.,сгущенки. Это нечто отдаленно напоминающее сгущенное молоко и без большой разницы какого производителя. Поднял старые советские ГОСТы и выяснил, что сгущенное молоко должно изготавливаться из цельного натурального молока в вакуумновыпарных аппаратах под небольшим разрежением и температуре не превышающей 60 градусов.
На литр молока добавляется 13 процентов сахара и все (допускается очень небольшое количество консерванта натурального). С вакуумной техникой знаком и пришла идея сделать из доступных комплектующих,без привлечения токарей,сварщиков и прочих спецов легко повторяемую конструкцию.
Аппарат представляет собой емкость выпариватель (стеклянная банка с резьбовой стандартной крышкой-2 или 3 литра)
Она закрывается крышкой в которой просверлено отверстие на 13 мм.,в которую вставляется штуцер от бескамерной шины
Штуцер уплотняется саморезом с пропиленным пазом(для прохода воздуха по телу самореза).И так называемым конденсатором
В этом конденсаторе конденсируется водяной пар и в дальнейшем отсасывается водоструйным насосом и сливается в канализацию.Отсасывается со дна конденсатора через трубку соединенную со штуцером через полдюймовую муфту со врученным в нее ершом с ,,папой,,.Крышка конденсатора имеет два отверстия со штуцерами.
Конденсатор соединен с выпаривателем вакуумным шлангом(штуцер без трубки).Второй штуцер конденсатора(с муфтой и трубкой) соединяется с водоструйным насосом.У меня есть здесь пост про водоструйный насос из горелки сварочной.Холодная вода вытекающая из насоса охлаждает корпус конденсатора.
На 1 литр молока растворяем 125 грамм сахара и выливаем в выпариватель.Ставим его в чашку с водой горячей(открываем не большой проток).Через час примерно процесс завершен(выпарить половину).Интенсивность кипения регулировать протоком горячей воды,или,если подогревать на огне-количеством пламени.Видео всего процесса
Источник
Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите Аслану ([email protected]) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта Как это сделано
Еще раз напомню, что посты теперь можно читать на канале в Телеграме
и как обычно в инстаграме. Жмите на ссылки, подписывайтесь и комментируйте, если вопросы по делу, я всегда отвечаю.
Жми на кнопку, чтобы подписаться на «Как это сделано»!
Расчет двухкорпусной вакуум-выпарной установки с термокомпрессором для изготовления сгущенного молока с разработкой выпарного аппарата (стр. 3 из 4)
3. Технологическая схема производства сгущенного молока
Технологическая схема производства сгущенного молока приведена на листе графической части № 1.
Технологический процесс производства сгущенных консервов с сахаром состоит их следующих основных операций: приемка и подготовка сырья и компонентов, нормализация, пастеризация, гомогенизация, приготовление и добавление сахарного сиропа, сгущение, охлаждение сгущенного продукта, фасование, упаковывание и хранение. Приемку молочного сырья и его подготовку проводят, так же как и при выработке других молочных продуктов. Компоненты готового продукта по рецептуре подготавливают согласно действующей документации. После подготовки молоко нормализуют с учетом содержания в готовом продукте жира, сухого молочного остатка, СОМО. Нормализованную молочную смесь пастеризуют при температуре 85-90°С или 105-112°С без выдержки. В нормализованное молоко перед пастеризацией можно вносить 25% водный раствор соли-стабилизатора в количестве 0,008-0,01% массы молока . После пастеризации молоко рекомендуется охладить до 70-75 °С и направить на сгущение. Выдержка молока при температуре пастеризации обеспечивает получение готового продукта повышенной вязкости.
Перед сгущением допускается гомогенизация молока. Ее применяют в зимнее время, а также для консервов вязкостью менее 2.5 Па*с. Гомогенизацию проводят при температуре 60-70°С и рабочем давлении 8-10МПа.
Сахарный сироп готовят путем растворения необходимого количества сахара в питьевой воде температурой 60-70 °С. После смешивания сахара с водой смесь доводят до кипения и очищают. Сахарны е сиропы рекомендуется готовить с концентрацией сахара 65-70%. С целью предотвращения расщепления сахарозы, а также засахаривания и загустения сироп нельзя выдерживать с молоком более 20 мин. от начала кипения до начала его смешивания с молоком. Температура сиропа при смешивания должна быть 90-95°С.
Сахарный сироп может поступать в вакуум-выпарную установку в смеси с молоком или поэтапно: сироп-молоко-сироп. Перед поступлением в выпарной аппарат молочную смесь с сахаром фильтруют. Сгущение проводят при температуре кипения: в двухкорпусной установке 70-80°С в первом корпусе и 50-52°С во втором корпусе. Продолжительность сгущения продукта в вакуум-выпарном аппарате должна быть минимальной. Для установления готовности отбирают пробу, охлаждают до 18-20°С и определяется плотность, массовую долю сухого вещества и органолептические показатели. Плотность сгущенного молока при температуре 50°С равна 1280-1320 кг/м3.Массовая доля сухих веществ по рефрактометру при 20°С составляет 73.8-74%. Консистенция пробы продукта при 50°С должна быть слабовязкой. Продукт должен легко стекать со шпателя или ареометра при извлечении его из цилиндра, в котором определили плотность пробы. Сгущенный продукт из вакуум-выпарной установки направляют на охлаждение. Для этой цели применяют охладители-кристаллизаторы. Продукт охлаждают до температуры 18-20°С в течении 40-60 мин.
При охлаждении молока начинается кристаллизация лактозы. Этот процесс неуправляем, и результат его является образование крупных кристаллов. Для получения продукта высокого качества необходимо, чтобы размеры кристаллов лактозы не превышали 10мкм. Если образуется кристаллы большего размера, то консистенция сгущенного продукта становится мучнистой. Для интенсификации кристаллизации и образования мелких кристаллов лактозы в сгущенный продукт вносят затравку- сухую мелкокристаллическую лактозу с размером кристаллов 2-3 мкм. Количество затравки соответствует 0,2% массы продукта. Лактозу перед внесением прогревают при 105°С не менее 1ч. После внесения лактозы в сгущенное молоко увеличивается число зародышей кристаллизации, которые способствуют образованию мелких кристаллов. В качестве затравки можно использовать сгущенное молоко предыдущей выработки. Его количество должно составлять не менее 10%. Температура кристаллизации лактозы 25-35°С. О правильно проведенной кристаллизации лактозы судят по ее размерам . Согласно ГОСТ 2903 однородность консистенции продукта определяют по средним размерам и распределению кристаллов по группам, а их количество – подсчетом под микроскопом с применением окуляров – микрометров. Величину кристалла измеряют по длине грани. Все кристаллы делят не 4 группы. По средней величине кристаллов в каждой и их количеству вычисляют средний размер кристаллов в сгущенном молоке с сахаром. При определении размеров кристаллов молочного сахара измеряют не менее 100 кристаллов. В зависимости от размеров кристаллов выделяют следующие консистенции продукта: до 10 мкм- консистенция, однородная по всей массе; от 11 до 15 мкм – мучнистая; от 16 до25 – песчанистая; более 25 – хрустящая на зубах. Из охлажденного сгущенного молока отбирают также пробы для определения физико-химических и биохимических показателей. Если эти показатели соответствуют нормативной документации, то продукт направляют на фасование и закатывание. Готовый продукт фасуют и закатывают в жестяные банки № 1, 7,13, металлические трубы № 13, а также фанерно-штампованные или деревянные заливные бочки и металлические фляги. Если продукт не соответствует по содержанию воды и жира требованиям ГОСТа и технических условий, его нормализуют после сгущения водой, обезжиренным молоком или сливками. Вода должна быть кипяченой и очищенной.
4. Расчет двухкорпусной вакуум-выпарной установки
Расчет двухкорпусной вакуум-выпарной установки с термокомпрессором для изготовления сгущенного молока с разработкой выпарного аппарата.
Исходные данные:
Производительность по испаренной влаге: W=2000
;Давление рабочего пара: P=0,75МПа;
Температура кипения молока:
в первом корпусе – tk1=70°C;
во втором корпусе – tk2=52°C;
Температура греющего пара первого корпуса – tгр1=86°С;
Концентрация сухого вещества в исходном продукте – Хн=12%
в конечном продукте – Хк=35%
Составляем уравнения материального баланса
По всему веществу
Gн-W= Gk
Gн-W1= G1
G1- W2= Gk
По влаге
W= W1+ W2
Из этих уравнений находим количество молока поступающего на сгущение
Где Gн- количество молока поступающего на сгущение кг/ч,
Хн- концентрация сухого вещества в исходном продукте,%
Хк- в конечном продукте,%
Количество конечного продукта
Gk= Gн- W=3045-2000=1045 кг/ч;
Определим количество выпаренной влаги в каждом корпусе:
Для этого воспользуемся отношением выпаренной влаги в первом корпусе к количеству выпаренной влаги во втором корпусе:
I:II =1:1,1
=958Определяем конечные концентрации раствора по корпусам:
Тепловой баланс по 1му корпусу
Q1=Dгр(in1-ik1)=W1·r1-G0·Cm1(t0-tk1)+QПОТ (6)
Q2 = Dгр2 (in2- ik2)= W2·r2-G1·Cm2(tк1-tk2)+QПОТ2 (7)
t0-температура молока в 1ом корпусе
tк1-температура кипения молока в 1ом корпусе
tk2-температура кипения во втором корпусе
r1, r2-теплота парообразования при соответствующем давлении в 1и 2 корпусах.
Dгр-расход греющего пара в первом корпусе, кг/ч
Dгр2- расход греющего пара во втором корпусе, кг/ч
QПОТ , QПОТ2-потери теплоты в первом и втором корпусе,кДж
Cm-теплоемкость молока
Cm=41,87W+(13,73+0,113(Т-273)) (8)
Уравнение теплопередачи для корпусов
Q1/3,6=К1F1Δt1 (9)
Q2/3,6= К2F2Δt2 (10)
Δt1=tгр- tk1 =86-70=16°С (11)
Δt2= tгр2- tk2 (12)
tгр2= tk1-Δtфх- Δtн (13)
tвп= tk2-Δtфх- Δtн (14)
Δt1 , Δt2-полезная разность температур, °С
К1, К2-коэффициенты теплопередачи для корпусов, Вт/м2∙К
tk1, tk2-температура кипения молока в первом и втором корпусе, °С
Анализ нагрузки корпусов
Распределение выпариваемой влаги по корпусам и полезной разности температур производят на основании решения системы уравнений с учетом отбора экстра пара на дополнительные нужды. Решение этой задачи ведется методом последовательных приближений. В качестве 1го приближения обычно считают, что количество выпариваемой влаги равно количеству греющего пара. В этом случае можем записать:
W1= Dгр=a(D0+E1)=a D0(1+u) (15)
W2= W1- E1- E111=C W1- u D0 (16)
u= E1/ D0-коэффициент инжекции (=0,8..1)
а = коэффициент учитывающий долю отбираемого экстрапара(=0,9)
с = коэффициент учитывающий отбор экстрапара, направляемого во 2ой В.А.
В (16) подставим вместо
W2= W- W1
W- W1= C W1- u D0
W1(С+1)= W+u D0 (17)
Из (15) получим
D0= W1/а(1+ u),
подставим в (17) и получим
W1(С+1)= W+ u W1/ а(1+ u) (18)
После преобразований получим
W1= [W· а(1+ u)]/ а(1+ c) (1+ u)- u=[2000·0.9(1+0,9)] /0,9(1+0,95)(1+0,9) -0,9=1405 кг/ч (19)
Тогда W2 =2000-1405=595 кг/ч
Концентрация после первого корпуса
Х1= G0Х0/ G0- W1=3045·13/(3045-1405)=23,9 %
При условии равенства площадей F1=F2
Δt2= W2К1Δt1/ W1 К2=16·1500·0,298/0,702·1200 =9°С
tгр2= tk2+Δt2=52+9=61°С
Устанавливаем давление в корпусах
1корпус
tгр1=86°C
p=0,6·105 Па
Калоризатор tк=84°С iк=350 кДж/кг
r=2293кДж/кг i=2653 кДж/кг
tвп1= tгр2=61°С
p=0,21·105 Па r=2354 кДж/кг i=2611 кДж/кг
Калоризатор tк=59°С iк=247 кДж/кг
2 корпус
tвп2=49°С p=1,04·104 Па r=2386 кДж/кг i=2589 кДж/кг
Определяем удельную теплоемкость молока
См1=[41,87·1405+(13,73+0,113·68)]·0.06=3,5 кДж/кг·К
См2=[41,87·595+(13,73+0,113·50)]·0,14=3,4 кДж/кг·К
Определяем теплоту
Q1=1405·2354-3045·3,5(86-70)=3136850 кДж
Q2=595·2386-1640·3,4(67-52)=1336030 кДж
Существующие вакуум-выпарные установки имеют одинаковые поверхности нагрева испарителей и размеры корпусов, поэтому F1= F2. Равенство поверхности дает возможность определить поверхность нагрева одного корпуса установки, а второй изготавливать таким же. При этом лучше определять поверхность нагрева первого корпуса.
Определяем площадь поверхности теплопередачи калоризаторов
Вакуум-выпарные установки для молока и молочных продуктов.
Предлагаемые нашей компанией вакуум-выпарные установки – вертикальные, пленочного типа “падающая пленка”.
Для снижения расходов пара и воды используется струйный термокомпрессор, а также теплота конденсата. Мойка данных вакуум-выпарных установок – безразборная.
Данные вакуум-выпарные установки применяются для концентрации:
— обезжиренного молока – 50% с.в.
— цельного молока – до 50% с.в.
— сыворотки – до 55% с.в.
— сгущенного молока с сахаром – до 65-70 % с.в.
Температуры испарения:
— для трехступенчатых установок /3К/ — соотв. 68-60-45oС
— для четырехступенчатых установок /4К/ — соотв. 70-63-54-44oС
Температурный режим работы установки поддерживается автоматически.
Преимущество предлагаемых вакуум-выпарных установок по сравнению с устаревшими аналогами:
— намного ниже удельные расходы пара и охлажденной воды
— высокие конечные концентрации продукта
— лучшее качество концентрата за счет очень короткого времени пребывания продукта в установке при падающей пленке и однократном его прохождении через выпарные трубы.
| # | Параметры | ВМ 253Т | ВМ 403Т | ВМ 603Т | ВМ 803Т | ВМ 1004Т | ВМ 1404Т | ВМ 2004Т | |
| 1 | Производительность | ||||||||
| — испаренная влага | кг/ч | 2500 | 4000 | 6000 | 8000 | 10000 | 14000 | 20000 | |
| — вход (обезжиренное молоко 8,5-9%) | кг/ч | 3030 | 4850 | 7300 | 9650 | 12100 | 17000 | 24200 | |
| — концентрат 50% с.в. | кг/ч | 530 | 850 | 1300 | 1650 | 2100 | 3000 | 4200 | |
| Количество молока в сутки | т/сут | 50 | 80 | 120 | 160 | 200 | 280 | 400 | |
| 2 | Расход пара | кг/ч | 650 | 1050 | 1550 | 2050 | 1950 | 2700 | 3850 |
| 3 | Расход воды на охлаждение | ||||||||
| — 15oС | м3/ч | 18 | 28 | 40 | 52 | 52 | 72 | 104 | |
| — 28oС (после градирни) | м3/ч | 38 | 60 | 90 | 115 | 115 | 160 | 230 | |
| 4 | Установленная мощность | кВт | 23 | 28 | 36 | 40 | 56 | 66 | 85 |
| 5 | Габариты | ||||||||
| — длина | м | 5,0 | 5,5 | 6,5 | 7,5 | 9,5 | 10,5 | 11,5 | |
| — ширина | м | 2,6 | 2,8 | 3,5 | 3,8 | 4,2 | 4,5 | 5,0 | |
| — высота | м | 8,3 | 8,3 | 8,5 | 9 | 9 | 10 | 10 | |
Видео с нашим оборудованием
РЕАЛИЗОВАННЫЕ ПРОЕКТЫ
Вакуум-выпарная установка для Tetra Pak, (компания «АГРОКОМПЛЕКС»), Выселки, Краснодарский край
Вакуум-выпарная установка для СОЮЗСНАБ — НПО «Зеленые линии», Калужская область
Вакуум-выпарная установка для Ирбитского молочного завода, Свердловской область
Вакуум-выпарная установка для Трубчевского Молочного Комбината, Брянская область
Вакуум-выпарная установка для Мамадышского спиртзавода (ОАО «Татспиртпром), Татарстан
Вакуум-выпарная установка для Байловского спиртзавода, Тамбовская область
Вакуум-выпарная установка для «ВИММ-БИЛЛЬ-ДАНН», г. Рубцовск
Вакуум-выпарная установка для Балезинского спиртзавода, Удмуртия
Вакуум-выпарная установка для компании «АкРоссПищепром», Казахстан
