Термообработка пищевых продуктов с помощью роторных нагревателей

Основной задачей, стоящей перед предприятиями пищевой отрасли, является выпуск качественной продукции, соответствующей по физико-химическим, микробиологическим и органолеп-тическим показателям действующей нормативно-технической документации. Сохранение качества продукта имеет первоочередное значение. Предотвращению порчи продуктов, увеличению сроков их хранения способствует своевременная термообработка, при которой уничтожается болезнетворная микрофлора. Поэтому без таких процессов, как пастеризация или стерилизация, невозможно ни одно современное производство.
Цели пастеризации и стерилизации следующие: уничтожение патогенной микрофлоры, бактерий и их спор, инактивация ферментов; получение продукта, безопасного для потребителя в санитарно-гигиеническом отношении, при максимальном сохранении первоначальных свойств, пищевой и биологической ценности; обеспечение длительного хранения продукта без изменения его качества.
Объемы продуктов, подлежащих пастеризации и стерилизации,огромны. Поэтому приоритетными направлениями работ по совершенствованию и созданию новых пастеризационно-охладительных установок являются снижение энергоемкости теплооб-менных процессов, минимизация их геометрических параметров, снижение стоимости. Наиболее эффективны пластинчатые пастеризационноохладительные установки. По классическим схемам на данных установках пластинчатый теплообменный аппарат состоит из трех секций: пастеризации, рекуперации и охлаждения. Благодаря секции рекуперации выходящий горячий продукт в потоке отдает тепло поступающему холодному продукту, что позволяет экономить, как минимум, 85 - 90 % электроэнергии, потребляемой для пастеризации. Следовательно, выходящий продукт перед попаданием в секцию охлаждения частично охлажден и не требует больших энергозатрат холодопроиз-водителей.
В последние годы разработано множество пастеризаторов молока, пива, вина, соков, сливок, меланжа и других жидких и вязких пищевых продуктов, применение которых гарантирует потребителю большую экономическую выгоду.
Наибольшее распространение получили пастеризаторы и стерилизаторы модели ПМР-02-ВТ (производительностью 500 - 2000 л/ч) с роторными нагревателями (см. рис. 1).

СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Продукт из накопительной емкости поступает в приемный бак. Из приемного бака посредством насоса он подается в секцию рекуперации теплообменника, где подогревается встречным потоком пастеризованного продукта. Из секции рекуперации продукт направляется в роторные нагреватели. В роторном нагревателе при вращении на больших оборотах.

 
Рис. 1. Пастеризационная установка с роторными нагревателями
продукт, проходя зоны расширения и сужения, нагревается до температуры пастеризации. Далее он прокачивается через клапан возврата и выдерживатель в секцию рекуперации. Если в автоматическом режиме работы температура продукта ниже заданной, то клапан возврата направляет продукт на вход в секцию рекуперации для повторного нагрева. При этом срабатывает световая и звуковая сигнализация, предупреждая о том, что посредством регулирующего крана необходимо уменьшить производительность. Температура пастеризации продукта индицируется и регистрируется на приборах в шкафу управления. Пастеризованный продукт из секции рекуперации поступает в секцию охлаждения, где охлаждается хладоносителем до заданной температуры, и подается в емкость для сбора и хранения. Температура выхода продукта индицируется на приборах в шкафу управления.
Роторный нагреватель нагревает на небольшую дельту температуры (7 -9 °С). Основной нагрев осуществляется в секции рекуперации, поэтому работа роторного нагревателя корректна только в составе пастеризационно-охладительной установки, совместно с пластинчатым теплообменником. Мощность нагревателей и их количество определяют производительность установки.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА УСТАНОВОК С РОТОРНЫМ НАГРЕВАТЕЛЕМ
• В пастеризаторе с роторным нагревателем нагрев продукта происходит напрямую, без применения промежуточных теплоносителей, в связи с чем коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую в 1,5-2 раза выше по сравнению с ТЭНовыми нагревателями, что позволяет экономить как минимум 50 % электроэнергии, потребляемой для пастеризации продуктов. Так, потребление электроэнергии на пастеризацию 1200 л/ч составляет всего 8-12 кВт.
• Отсутствие секции пастеризации в ПМР-02-ВТ с роторными нагревателями исключает возможность приго-рания продукта и отложения камня, накипи. По фракционному составу белок пастеризованного молока идентичен белку исходного сырого молока. Содержание жира после пастеризации не меняется.
• Отсутствие секции пастеризации значительно упрощает и удешевляет конструкцию установки (уменьшается теплообменный аппарат; нет насоса теплоносителя, системы подготовки горячей воды (ТЭНы/пар), бака теплоносителя и расширительного бака, трубопроводной обвязки).
• В роторных нагревателях происходит частичная гомогенизация (16 - 20 %), улучшающая вкусовые качества продукта. Благодаря комплексному воздействию на продукты в роторном нагревателе созданы условия для полного подавления микрофлоры, что позволяет существенно увеличить сроки сохранения их качества.
• Использование данных установок не требует оборудования для получения пара (наличия котельной или электроТЭНов).
• Нагреватель является вихревой гидродинамической машиной, обладающей свойствами насоса. Это облегчает проход более густых продуктов.
• На базе роторного нагревателя, выполненного из нержавеющей стали, разработаны и изготовлены пастеризаторы ПМР-02-ВТ (стерилизаторы), обеспечивающие нагрев продукта в пределах 70 - 125 °С с производительностью 2300 - 1000 л/ч при малой потребляемой мощности. Так, потребление электроэнергии на высокотемпературную пастеризацию продукта производительностью 1200 л/ч и температурой 120 °С составляет всего 12-18 кВт.
Ведутся работы по созданию литого роторного нагревателя нового образца (из нержавеющей стали) для установок большей производительности. Данные нагреватели позволят совершить прорыв в области экономии потребляемой электроэнергии. Опытные образцы показали феноменальные результаты. Так, для пастеризации продукта при 80 °С производительностью 3000 л/ч потребуется всего 20 - 25 кВт. Данная установка имеет возможность стерилизовать продукт (до температуры 120 - 135 °С). В настоящее время не существует аналогов таких экономичных установок.
Высокий технический уровень, экономичность, компактность пастеризаторов ПМР-02-ВТ определили постоянно растущий спрос на них у потребителей.
 
А. Н. Головнев,
директор по производству ЗАО НТКФ «Агроживмаш-технология»