От амфоры до тетрапака

Ковалёв Юрий Николаевич

Процесс тепловой обработки начинается с того, что сырое молоко с температурой около 35 градусов поступает во входной контур секции рекуперации, где подогревается до 60—70 градусов горячим пастеризированным продуктом, движущимся по другому контуру секции. Затем подогретое молоко проходит в секцию пастеризации, в которой, получая тепло от воды, нагретой в бойлере паром, приобретает температуру 85—90 градусов. Температуру контролируют по термометру, установленному на молокопроводе, соединяющем секции пастеризации и рекуперации. Если процесс не предусматривает фазы выдержки, то молоко из секции пастеризации идет во второй контур секции рекуперации. В зависимости от размеров этой секции

пастеризованный продукт охлаждается в большей или меньшей степени потоком сырого молока, затем поступает в секцию водяного охлаждения (проточной водой) и, наконец, попадает в секцию рассольного охлаждения (или ледяной водой), откуда выходит с температурой 3—5 градусов.

Современные автоматизированные пластинчатые пастеризационно-охладительные установки представляют собой сложные комплексы, включающие также сепараторы-очистители и нормализаторы молока и средства автоматизации для обеспечения контроля и регулирования работы всего оборудования в целом. Типичным примером здесь может служить установка ОП-2-У5 производительностью 5 тонн молока в час.

Таким образом, в комбинированных пластинчатых теплообменных аппаратах молоко после пастеризации подвергают охлаждению. Горячее молоко, идущее на охлаждение при температуре 71—92 градуса, содержит большое количество тепла, которое может быть утилизировано. С этой целью пастеризованный продукт направляют в специальную секцию аппарата для предварительного подогрева поступающего сырого молока. В результате пастеризованное молоко в значительной степени теряет температуру (обычно на 20— 30 градусов) и в дальнейшем требует уже меньшего окончательного доохлаждения.

Рекуперация позволяет существенно сократить затраты тепла, расходуемого на пастеризацию. По данным профессора Н. В. Барановского, в современных комбинированных пластинчатых аппаратах экономия достигает 90 процентов количества тепла, необходимого для нагревания массы продукта от начальной до конечной температуры. Благодаря рекуперации расход пара при тепловой обработке молока может быть снижен в десять раз.

Параллельная расстановка плоских теплообменных пластин с малыми промежутками между ними позволяет добиться хорошей компактности конструкции, значительно уменьшить габариты таких аппаратов в сравнении с жидкостными теплообменниками других типов. Так, они в 7—8 раз компактнее трубчатых и в десятки раз — оросительных и объемных аппаратов. Узкие промежутки между пластинами дают возможность обрабатывать молоко в тонком слое при быстром движении теплоносителя и при малых температурных напорах (до 1,5—2 градусов), что обусловливает «мягкий» обогрев, не сопровождающийся пригоранием или коагуляцией продукта.

Целый ряд технологических и технико-экономических достоинств пластинчатых теплообменных аппаратов обусловил их широкое распространение в ряде отраслей промышленности, а если говорить об оборудовании для тепловой обработки молока, то они здесь заняли главенствующее положение.

В настоящее время ведутся большие работы по совершенствованию установок и систем для тепловой обработки молока, имеющие целью улучшить все технико-экономические показатели пластинчатых теплообменных аппаратов, усовершенствовать их автоматизацию, более полно, комплексно использовать энергию в фермских и заводских поточных молочных технологических линиях, а также внедрить новые физические методы обработки молока. В частности, и у нас в стране, и за рубежом развернуты исследования по применению электронагрева для пастеризации молока, по созданию электропастеризационных установок. Так, среди экспонатов проходившей в Москве международной выставки «Молмаш-81» демонстрировались первые опытные образцы таких аппаратов.

Сейчас в нашей стране налажен серийный выпуск автоматизированной пластинчатой пастеризационноохладительной установки с электронагревом промежуточного теплоносителя (ОП2-Ф-1), разработанной под руководством Ю. В. Краснокутского и автора данной книги. Применение этой установки позволяет обходиться без специальных котлов-парообразователей и дает большой экономический эффект.

Для тех районов планеты, где отмечается стабильно высокий уровень солнечной радиации, несомненный интерес представляют опыты по разработке аппаратов, использующих энергию нашего светила.

Но, пожалуй, здесь сначала нужно сказать о непосредственном, так сказать, прямом воздействии солнечных лучей на молоко и молочные продукты. Каково оно? Оказалось, что солнечный свет, даже рассеянный, очень быстро разлагает содержащиеся в молоке витамины В и С. Значит, молоко надо беречь от действия солнечной радиации, и уже в этом аспекте предпочтительнее тара одноразового использования (различные пакеты из специальной бумаги, картона, непрозрачного полиэтилена и т. п.) по сравнению с обычными молочными бутылками.

Но если прямое воздействие солнечных лучей опасно для молока, то использование солнечной радиации как источника энергии в «гелиопастеризаторах» чрезвычайно перспективно. Принципиальная схема их проста. В специальных гелиокотлах лучи солнца нагревают промежуточный теплоноситель — воду, с помощью которой и осуществляется пастеризация молока. Вообще, проектов утилизации солнечной энергии очень много, и накопленные знания в этой области несомненно пригодятся для создания гелиопастеризационных аппаратов. Однако пока имеются лишь лабораторные и опытные установки, использующие энергию солнца для пастеризации молока. Еще не отработаны их конструкции (прежде всего устройство их гелиокотлов), здесь возникает немало трудностей, которые необходимо преодолеть. Но дело того стоит. Ведь солнечная энергия «вечная», экологически чистая и, что называется, даровая...

Среди конструктивных усовершенствований традиционных устройств следует отметить предложенный фирмой «Альфа-Лаваль» способ бесклеевого крепления резиновых прокладок теплообменных пластин для пластинчатых аппаратов охладительных и пастеризационно-охладительных установок. Такое крепление возможно благодаря увеличению глубины и ширины канавок в теплообменных пластинах, куда помещают резиновые прокладки несколько большего сечения. Ожидается широкое применение таких пластин с различной поверхностью теплообмена, имеющих неприклеенные резиновые прокладки.

Той же фирмой разработана и новая система по первичной обработке молока, получившая название «Ультра-терм». В этой системе, которая удачно «вписывается» в технологическую цепочку современных ферм и комплексов, свежевыдоенное молоко сначала поступает в ее первую ступень — специальный мембранный фильтр, где от продукта отделяется часть жидкой фракции, содержащей лактозу, некоторые растворимые соли и небелковый азот. (Кстати, фильтрат оказался отличным кормом для молодняка.) Затем профильтрованное молоко поступает во вторую ступень системы, где в течение 17 секунд пастеризуется при температуре 72 градуса. В результате двухступенчатой обработки в молоке практически полностью уничтожаются все виды микрофлоры, так что его можно до двух недель хранить на ферме в обычных молочных емкостях.

Все большее внимание ученых и практиков привлекают вопросы экономии энергии на фермах, причем не только, как говорится, «в большом», но и «в малом». Скажем, много ли тепла содержит свежевыдоенное молоко? Вроде бы такое незначительное количество, что и говорить о нем не стоит. А вот использование этого тепла для подогрева воды на поение, гигиенические операции ухода за животными, на отопление помещений позволило кооперативу Нойкирхен в округе Карлмарксштадт (ГДР) только за один год сэкономить 140 тонн бурого угля. В последнее время около 200 молочных ферм в ГДР использовали оборудование для утилизации тепла свежевыдоенного молока.