板式杀菌机在饮品出格是乳品工业出产中利用宽泛,板式杀菌机可分为低温、中温巴氏杀菌及超高温灭菌。杀菌温度是否能达到要求与板式杀菌的换热面积及自动节造都有关系,其中换热面积的推算是关键。仅以出产处置量为1 500型板式巴氏杀菌机为例进行论述。
利用蒸汽通过板式换热器将常温水加热至过热水,再利用过热水对物料进行间壁加热,加热至划定温度后保温,维持功夫通常为几秒,而后凭据要求降温或直接进入下路工序。降温步骤通常分两步进行:第一步是利用物料对进料进行预热,第二步是选取冰水对物料进前进一步降温,之后进入下路工序。上述过程要凭据具体出产工艺要求进行确定。
本例杀菌机工作过程:蒸汽→板式换热器壳程→疏水;热水→板式换热器壳程→维持。
杀菌后料液→板式间壁预热物料(杀菌同时料液降温)→杀菌后料液进入板式换热器间壁换热(或选取冰水进一步降温)→排料。
(1)料液处置量:1 500 kg/h
(2)杀菌温度:135℃
(3)牛奶比热容:3.89 k J/kg·℃
(4)使用蒸汽压力:0.6 MPa
选取蒸汽(0.75 MPa)将常温水经过板式间壁式换热器加热至145℃,而后利用过热水通过板式换热器加热物料,使物料温度升至135℃,即可进入维持管保温5 s后进入板式换热器的预热段进行降温,杀菌后料液降温至所需温度,即进入下路工序。
本板式杀菌机换热面积推算蕴含两部门,一部门是物料预热段,一部门是物料杀菌段。
物料预热分三段实现。经过超高温杀菌后料液温度为135℃,最初进料温度按20℃推算,第一段设定温度为20℃的进料经过预热后升温至45℃,第二段物料由45℃升温至65℃,第三段物料由65℃升温至95℃,杀菌后料液返回经过第二段预热段后温度从135℃降至80℃,进过第一段预热段温度降为35℃。
Δt1=85-45=40℃,Δt2=50-20=30℃,则Δt=(40-30)/ln(40/30)=34.76℃
式中:
F—换热面积,m2
Q—换热热量,k J/h,凭据(1)得出Q=145 875 k J/h
k—传热系数,k J/m2·h·℃,这里k=4 186.8 k J/m2·h·℃
Δt—传热温差,℃。
F=145 875/(4 186.8×34.76×0.97)=1.03 m2
现实换热面积按1.25拔取,则F'=1.25×1.03=1.29 m2
(1)热量Q=1 500×3.89×(65-45)=116 700 k J/h
(2)按对数温差推算传热温差
110℃→85℃
65℃↖45℃
Δt1=110-65=45℃,Δt2=85-45=40℃,则Δt=(45-40)/ln(45/40)=42.45℃。
(3)查安德伍德和鲍曼曲线图得温度建改系数为0.97,推算换热面积为:
F=116 700/(4 186.8×42.45×0.97)=0.68 m2
现实换热面积按1.25拔取,则F'=1.25×0.68=0.85 m2
(1)Q=1 500×3.89×(95-65)=175 050 k J/h
(2)按对数温差推算传热温差
135℃→110℃
95℃↖65℃
Δt 1=1 3 5-9 5=4 0℃,Δt2=110-65=45℃,则Δt=(45-40)/ln(45/40)=42.45℃。
(3)查安德伍德和鲍曼曲线图得温度建改系数为0.97,推算换热面积为:
F=175 050/(4 186.8×42.45×0.97)=1.015 m2
现实换热面积按1.25拔取,则F'=1.25×1.015=1.27 m2。
Q=1 500×3.89×(135-95)=233 400 k J/h
167℃→167℃
25℃↖145℃
Δt 1=1 6 7-2 5=1 4 2℃,Δt2=167-145=22℃,则Δt=(142-22)/ln(142/22)=64.35℃。
推算得出:F=2 3 3 4 0 0/(4 186.8×64.35)=0.86 m2。
本机的特点是改原开口热水缸为封关式热水缸,并加热成过热水用于超高温杀菌,实际批注成效优良。杀菌温度是否可能达到设计要求,与杀菌过程的各个阶段换热面积推算有关。从前杀菌温度不够不变,其中重要影响成分是换热面积推算偏幼,其次是杀菌工艺过程不合理以及自动节造不精准。
板式巴氏杀菌及超高温灭菌能否达到成效,最为关键的影响成分是换热面积即预热面积、杀菌面积是否足够,节造是否合理,是否精准。其次是出产必须严格依照自动操作规程进行,不然很难满足出产必要。出产一个班次实现后,必须依照设备自动洗濯步骤进行切换洗濯。洗濯要彻底,不然会影响下个班次的正常使用。
