1
Mod
Coala Nr Docum Semn Data
ElaboratVerificat
Litera Coala Coli
46Instalatia pentru răcirea
lapteluiUTM FTMIA
gr TL-061 Aprobat
Contrnorm
Zaharia Anna
CuprinsIntroducere2
1 Studiul tehnic3
2 Motivarea tehnico-economică16
3 Construcţia şi principiu de funcţionare a liniei tehnologice18
4 Construcţia şi principiu de funcţionare a utilajului20
5 Calculul instalaţiei34
6 Protecţia muncii Tehnica securităţii42
7 Concluzie44
8 Bibliografii45 9 Anexe46
Galusca E
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Introducere
Industria laptelui ocupă un loc deosebit icircn industria alimentară a sectorului agro-industrial
Laptele este un produs alimentar excelent si din el se prepară un sortiment foarte variat de produse
alimentare icircnsă pentru a avea materie primă icircn cantităti suficiente producătorul de lapte-materie
primă trebuie sustinut de stat si gospodării industriale Fabricarea produselor lactate reprezintă un
proces tehnologic complex care include diferite operatii tehnologice bazate pe metode chimice
fizice microbiologice biochimice si de actiune asupra materie prime
Laptele si produsele lactate datorită compozitiei lor chimice si gradului icircnalt de asimilare ocupă un
loc important icircn alimentatia ratională a omului fiind si sursele cele mai accesibile de proteine de
origine animală Calitătile nutritive excelente ala laptelui ca produs alimentar se cunosc din vremuri
străvechi Filosofii antici au numit laptele bdquo izvorul sănătătiirdquo bdquosucul vietiirdquo bdquosicircnge albrdquo iar marele
fiziolog rus Pavlov l-a numit bdquohrană remarcabilă creată de icircnsăsi naturardquo
Răcirea laptelui are ca scop prelungirea duratei de păstrare a proprietatilor iniţiale ale laptelui
proaspat fiind cea mai eficace metoda de incetinire a dezvoltării microflorei laptelui şi deci de
conservare a acestuia Temperatura la care este răcit laptele depinde de durata păstrarii lui
In conditiile de fermă mai frecvent sunt folosite racitoarele cu placi si rezervoare - racitoare de
lapte
Racitoarele cu placi sunt folosite in cazul utilizarii instalatiilor de muls in care caz racitorul cu placi
face parte integranta din instalatia de muls mecanic
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
facind racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica racitoarele
cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si TRAP-6 cu 24
placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura racita de
evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pentru satisfacerea necesitătilor populatiei icircn produse lactate republica noastră dispune de o bază
industrială de prelucrare a laptelui bine dezvoltată dotată cu instalatii cicirct se poate de modernă de
mare eficacitate
2 - 2 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Studiul tehnic
Instalaţia pentru răcirea laptelui cu freon (11)2150193Rezumat
Inventia este destinata utilizării icircn agricultură in industria produselor lactate şi cea alimentară-
pentru racirea laptelui Utilajul freon-refrigerare pentru racirea laptelui conţine un recipient vid
pentru lapte icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru conducta de lapte Icircn
ultimul set este instalata pompa universala de lapteo supapa de retinere şi supape de dozat Există o
linie cu o supraicircncărcare de icircnchiderea robinetului Acesta este setat pe un dispozitiv de plutire icircn
partea superioară a rezervorului pentru lapte Partea superioară a rezervorului este conectata la sursa
de filtrare a apei de purificare a apei şi dozatoare Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici din camera de
vid pentru lapte sunt instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de control
cu pompa de lapte universala Icircn rezervor pentru lapte este instalat senzor de temperatură electric
conectat la unitatea de control Inventia prevede o reducere a capitalului şi a costurilor de operare
pentru echipamentele de răcire a laptelui creşte eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a
laptelui şi extinde domeniului de aplicare a dispozitivelor
Inventia se refera la domeniul agriculturii industriei alimentare şi a produselor lactate şi poate fi
folosita pentru răcirea laptelui apei şi alte produse alimentare lichide icircn rezervoare şi containere de
orice tip fără a se utiliza compresori de refigerare
Instalaţia de răcire a laptelui conţine o baie deschisa sau sigilata de lapte instalatie de racire cu
freon efectuarea răcirii laptelui prin intermediul lichidului de răcire intermediara - apă ingheţată
Dezavantajul acestei instalaţii precum şi a altor unităţi de refrigerare cu freon sunt cantităţile mari
de energie pentru racirea laptelui deoarece disiparea caldurii din lapte trece prin doi pereţi de metal
icircntr-o baie de lapte intr-un evaporator cu freon Icircn plus freon incalca echilibrul ecologic in natura
distruge ozonul atmosferic şi este interzis prin acorduri internaţionale
Cunoscutul sistemul- freon de refrigerare pentru lapte conţine un rezervor pentru lapte rezervor de
vid o linie de supraicircncărcare o supapă de termoreglare mare pompă de vid pompe de vid scăzut
condensator supapă elektrovacuummetru (RU 2108711 C1 A 01 J 9 04 200498 ) Camera de
vid icircn acesta instalare este izolata şi conectata la linia condensatorul de condens-returnare
Dezavantajul acestei configuratii este incapacitatea de a fi folosite pentru fermele de lapte şi produse
lactate cu volume mari de lapte procesat precum şi crearea unor containere cu vid izolat-sigilate de
3 - 3 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
mare capacitate este o problemă tehnica complexa ele fiind foarte scumpe pentru fabricare şi pentru
acest motiv la ferme fabrici de produse lactate pentru răcirea laptelui acestea sunt greu de utilizat
Icircn plus exploatarea acestor nave sub vid este periculos din punct de vedere al siguranţei Acest lucru
este valabil icircn special pentru recipiente de capacitate mare Capacitatea tancurilor la astfel de
instalaţii utilizate in agricultura şi industria alimentara varieaza de la 25 - 6 м3
Prezenţa in protip a unei linii speciale de returnare a condensatului nu garantează nivelul cerut de
calitate a laptelui şi face racitorul mai scump Deficienţele raportate fac imposibilă pentru a asigura
introducerea pe scară largă a racitorului la fermele şi la uzinele de lapte
Aceasta inventie are ca scop rezolvarea problemei tehnice si anume de a reduce costurile de capital
şi de funcţionare pentru echipamente de răcire a laptelui creşterea eficienţei şi intensitatii procesului
de răcire a laptelui şi de a extinde utilizarea dispozitivului
Pentru a atinge acest rezultat tehnic a sistemului- freon de refrigerare pentru lapte care conţine un
rezervor pentru lapte rezervor de vid o linie de supraicircncărcare o supapă de termoreglare mare
pompă de vid pompe de vid scăzut condensator valve electrovacummetru se va diferentia icircn ceea
ca rezervorul de vid pentru lapte icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru
conducta de lapte unde sunt montate pompa universala de lapte supapa de retinere si supapa de
dozat Supapa de inchidere a liniei de supraicircncărcare poate fi montata pe un dispozitiv de plutire icircn
partea superioară a rezervorului pentru lapte Partea superioară a rezervorului poate fi conectata la
sursa de filtrare a apei de purificare a apei şi de dozare Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici din camera
de vid pentru lapte pot fi instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de
control cu pompa de lapte universala Icircn rezervor pentru lapte poate fi instalat senzor de temperatură
electric conectat la unitatea de control Aceste caracteristici de design oferă următoarele beneficii
- Posibilitatea de racire de lapte icircn rezervoare fara vacuum de orice tip şi dimensiune care reduce
dramatic costul şi costul de racire de lapte inclusiv de capital şi a costurilor de operare şi creşte
semnificativ siguranţa icircn exploatare a acestora
- Capacitatea de răcire icircn mod eficient a laptelui icircn rezervoare atunci cacircnd se schimbă nivelul de
lapte din ele dupa modul deplasarii lui de exemplu de la masinile de muls Acest lucru face posibil
pentru a icircncepe procesul de răcire lapte aproape simultan cu icircnceputul mulsului si foarte important
permite timp pentru muls pentru răcirea laptelui fără a aştepta finalizarea acestuia Acest lucru face
posibilă pentru a fi menţinuta calitatea laptelui
- Practic permit de a elimina pierderea de lapte atunci cacircnd este răcit fără a compromite calitatea
laptelui şi fără a creşte costul tancurilor şi costurile de exploatare
Esenta inventiei se explică prin desene care arată schematic forma generală a instalaţieiInstalatia
4 - 4 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pentru refrigerare cu freon a laptelui conţine o cameră de vid 1 pentru lapte icircn partea de jos este
conectata partea de jos a rezervorului 2 pentru conducta de lapte 3 unde este stabilita o pompă
universal a laptelui 4 o supapă de verificare 5 şi ventil 6 şi valva 7 linia 8 supraicircncărcarea supapei de
montat la un dispozitiv de flotor 9 icircn partea superioară a rezervorului 2 pentru lapte partea
superioară in care comunică cu sursa de apă printr-un filtru 10 pentru purificarea apei şi dozarea
dispozitivului 11 Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici a camerei de vid 1 pentru lapte sunt setati
senzori in 12 nivele sunt conectate electric prin blocul 13 conduse cu o pompă de lapte universala
4 iar in rezervorul de lapte 2 este stabilit senzorul de temperatură 14 electric conectat la unitatea de
control 13 La sirmele cu vacuum sunt instalate pompele 15 16 de icircnaltă şi joasă vid ecartamentul
electrice de vid 17 condensator 18 şi supapă 19 şi pe linia 8 este instalat robinet termostatic 20
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui lucreaza in felul urmator
Se execută sistem de vid cu un condensator 18 Acesta a inclus pompa 16 cu vid scăzut La un
semnal electric-ecartament de vid 17 s-a inclus pompa 15 de mare de vid
Icircn camera de vid pentru lapte se creează un vid de lucru Laptele in linia 8 prin supapa de
supraicircncărcare 7 şi robinetul termostatic 20 este alimentat la răcire icircn camera de vid 1 pentru lapte
Acest lucru are loc sub influenţa diferenţei de presiune icircn camera de vid 1 pentru lapte şi presiunea
atmosferică icircn rezervorul 2 pentru lapte Valva 7 este instalata pe un dispozitiv de flotor 9 se mută
icircmpreună cu nivelul de lapte icircn rezervor 2 Aceasta oferă aspiraţia straturilor superioare de lapte cald
la orice nivel de lapte icircn rezervor 2 Apărută icircn procesul de supraicircncărcare prin robinetul termostatic
20 este reglementată astfel icircncacirct la nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
şi alimentat la condensatorul 18 Aici laptele este răcit rapid Robinet termostatic 20 este
reglementat astfel icircncacirct sa fie reglat nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
de vid icircnalt Presiunea aerului icircn condensatorul 18 condensează vapori de apă rece pe suprafeţe şi se
acumulează icircn partea inferioară
Pompa de vid 16 devine icircn acest caz funcţia auxiliara pentru icircndepărtarea din condensator de gaze
condensabile şi aer
Acest lucru are loc după cum urmează
Aerul icircn cantităţi mici dizolvat icircn lapte se poate acumula de asemenea prin intermediul unor
scurgeri icircn sistemul de vid Odată cu acumularea aerului presiunea icircn condensatorul 18 creste şi
dupa semnalul elektrovacumetru 17 opereaza solenoidul supapei 19 şi se porneste pompa 16 cu un
vid scăzut Aerul este pompat de la pompa de vid şi volumul redus de vid este oprit Icircn cazul icircn care
nivelul este răcit icircntr-un vas de vid 1 laptele care vine prin supraicircncărcarea 8 ajunge la senzorul de
nivel superior 12 include o pompa de lapte universala 4 şi este dezvoltat sub presiunea de lapte
refrigerat printr-o supapă de verificare 5 şi ventilul 6 este pompat icircn partea de jos a rezervorului 2
unde este concentrat lapte rece
Universala pompa de lapte 4 este oprita cu privire la reducerea nivelului de lapte icircn camera de vid 1
5 - 5 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
(icircn procesul de pompare a laptelui) pina la senzorul de nivel inferior 12 (pentru semnalul lui)
Semnalul de deconectare poate fi de asemenea făcut pe un program temporar cu o unitate de
control 13 Nivelul de lapte incepe sa creasca Repetarea cicluri de pompare şi de răcire are loc pacircnă
icircn momentul icircn care temperatura de lapte din rezervorul de 2 nu se icircncadrează la o valoare
specificată Icircn acest caz dupa semnalul de senzori de temperatură 14 aparatul este oprit
Icircn procesul de răcire dupa aceasta tehnologie se petrece amestecul de lapte din rezervor 2 Pentru a
evita pierderea de lapte prin evaporare sub influenţa vidului valoarea estimată de apă (aproximativ
4) este alimentata icircn rezervorul 2 Aceasta apă icircn procesul de răcire va acţiona ca un agent
frigorific
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui in tancurile de răcire asigura reducerea nivelul de
capital şi a costurilor de operare si pot fi folosite icircn mod eficient icircn aproape toate fermele de lapte
uzine de lapte şi ofera facilităţi pentru răcirea laptelui apei sau orice lichide
Instalarea nu are nevoie unităţi costisitoare de compresie şi unităţi de condensare rare costisitoare şi
dăunătoare mediului S-a folosit un agent refrigerent ieftin - apa care nu necesită ca fluxul
costisitor evaporatoare şi tancuri speciale
Utilizarea invenţiei prin folosirea containere de vid-sigilate icircn combinaţie cu o pompa de lapte
universala şi supapa de verificare extinde sfera de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului
şi a costurilor de exploatare creşte eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Cererea pentru inventie
1 Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui care conţine conţine un recipient vid pentru lapte
icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru conducta de lapte Icircn ultimul set
este instalata pompa universala de lapteo supapa de retinere şi supape de dozat o linie cu o
supraicircncărcare de icircnchiderea robinetului rezervor de vid pompe de vid scăzut condensator valve
electrovacummetru
2 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde supapa liniei de supraicircncărcare este montata pe un
dispozitiv de plutire icircn partea superioară a rezervorului pentru lapte
3 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 icircn care partea superioară a rezervorului este conectat la sursa de
filtrare a apei de purificare a apei şi dozare a ei
4 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in mijlocul şi-n părţile mai mici din camera de vid pentru
lapte sunt instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de control cu pompa
de lapte universala
5 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in rezervorul pentru lapte este instalat senzor de
temperatură electric conectat la unitatea de control
6 - 6 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Tank pentru transportarea şi pentru răcirea laptelui cu ajutorul răcirii
naturale pentru fermă (11) 2154375
Inventia se referă la dispozitivele de racire a laptelui şi alte produse lichide şi poate fi utilizata icircn
producţia agricolă icircn agricultura ferme precum şi icircn alte industrii Dintre dispozitivele cunoscute
cel mai apropiat ca esenţă tehnic este tancul de lapte DB- 06000 cu vid Acest rezervor de lapte
poate efectua transportul de lapte şi de a lucra cu conducte de lapte sub vid
Dezavantajul acestui dispozitiv consta in incapacitatea sa de a răci laptele direct icircn rezervor şi in
necesitatea de a avea icircn acest scop o unitate de refrigerare şi schimbător de căldură
Obiectivul invenţiei este de a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura universalitate
acestora reducerea consumului de energie de capital şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Rezultatul tehnic de mai sus este realizat astfel icircncacirct un rezervor cilindric cu gura de scurgere de
turnare de lapte este stabilit icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil cu trapele de deschidere icircn
partea superioară cu un icircnveliş flexibil umplut cu particule de sol de material impermeabil cum ar fi
de polietilenă sau poliuretan precum şi un tub de vid acoperi prin supapa este conectat la o pompa
de vid şi condensator şi prin supapa cu o pompă de vid muls de sistem şi tub de lapte printr-o
supapă de vacuum conectat la un sistem de fermă de lapte muls prin conducta de lapte cu legături la
peretele lateral al supapei elastice prin carcasa conectată la o sursă de expunere naturale sau sistem
de apă icircn fermă
Esenta inventiei se explică prin desen ceea ce arată o vedere generală a aparatului
Tankul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de fermă include un
recipient cilindric 1 cu o macara pus pe ea 2 pentru descărcarea si gestionare de lapte care sunt
instalate icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil 3 cu deschiderea trapelor 4 icircn partea superioară
care este umplut cu particule de sol Toată construcţia este montata pe rama 5 şi 6 roţi un tub de vid
7 de pe coperta 8 prin poarta 9 este conectat la pompa de vid principală 10 pompa auxiliara 11 şi
condensator 12 şi prin supapa 13 pompe de vid pentru sistem de muls şi tub de lapte 14 supapa de
vid 15 este conectata la sistemul de muls al fermei şi carcasa elastica de la supapa 3 la 16 este
conectata la o sursă de sistem de apa naturala sau rece in ferma
Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de la fermă funcţionează
după cum urmează
7 - 7 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Rezervorul 1 este direct icircmpotriva peretelui de spaţii al efectivelor de animale icircn aer liber şi este
conectat printr-un tub de vid 7 respectiv cu pompa de vid al sistemului de muls respectiv pompa de
vid principala 10 şi auxiliara 11 şi cu condensatorul 12 iar tubul de lapte 14 prin supapa de vid 15 şi
supapa de muls lapte 13 Valva 9 este icircnchisa La icircnceputul mulsului supapa de vid 15 şi supapa de
13 se deschid rezervorul 1 evacueaza laptele care icircncepe sa decurga din sistemul de muls al
rezervorului 1
Icircn sezonul rece trapele 4 a icircmpachetarii elastice 3 sunt deschise iar carcasa elastica 3 este umplută
cu apă sau cu o soluţie apoasă cu un punct de icircngheţ scăzută (de exemplu soluţia este NaCl) Icircn
acest caz conductivitatea termică a volumul intern a carcasei elastice 3 scade brusc iar laptele se
răceste cu aer rece din exterior Icircn cazul receptoarelor sau bateriilor cu racire naturala de la fermă
refrigerate cu lichid de răcire prin cele 16 supape pot fi depuse direct la carcasa elastica 3 pentru
racirea laptelui pe tot parcursul anului Amestecarea laptelui poate fi efectuată cu rezervorul sub vid
1 din cauza frigului a fierberii laptelui sau controlate de un aport limitat de aer icircn rezervorul 1 prin
supapa pentru curgerea laptelui 2
Icircn sezonul cald apa sau soluţia apoasă din carcasa elastică 3 se prelinge prin supapa mai mica 16
spaţiul său interior se usca după care trapele 4 sunt icircnchise Conductivitatea termică din volumul
intern al carcasei 3 creşte brusc Răcirea se efectuează la prin vacuumul 1 rezervorul auxiliar 11
prin pompa de vid 10 şi condensatorul 12 Icircn acelaşi timp după muls supapă de vid 15supapă 13 se
icircnchide iar supapă 9 se deschide
In lipsa frigului natural icircn orice moment al anului poate fi inclusa pompele de vid un auxiliar
11 principal 10 şi condensatorul 12 este alimentat cu apă rece dintr-o sursă naturală sau a sistemelor
de apa rece in ferma Volumul rezervor 1 pe suprafaţa de lapte este evacuat prin supapa 9 şi la o
priză de aer 7 Răcirea laptelui se petrece din cauza evaporării parţială a apei din lapte cu ajutorul
rezervoruluide vid 1
Hit-l condensează vaporii de apă de pe suprafaţa rece al condensatorului Pompa auxiliara de vid 11
pompeaza din condensatorului 12 gazele necondensate (aer)
Astfel volumul intern al carcasei elastice 3 serveşte ca o conductibilitate termică variabilă icircn sezonul
cald si rece care permite de a minimiza pierderile de caldura
Utilizarea răcirii de vid după cum s-a menţionat mai sus este realizată numai icircn cazul icircn care este
insuficientă capacitatea de răcire din surse naturale de frig In rezervoare poate fi răcit orice lichid pe
parcursul icircntregului an cu utilizarea minima de energie electrică Cacircnd se utilizează rezervorul
pentru transportarea şi răcirea laptelui natural rece la ferma el poate sa amestece şi sa icircndeplineasca
funcţiile rezervoarelor de stocare pentru lapte a instalaţiilor frigorifice schimbătorelor de căldură
camionelor de lapte care preved o reducere substanţială a capitalului costurile de exploatare şi zonei
de producţieAcesta face ca sa nu fie nevoie de a crea o unitate de lactate din rezervoare de stocare
8 - 8 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
suplimentar pentru lapte reduce procesul lanţului de echipamente care promoveaza grăsime şi
calitatea laptelui simplifica echipamentele de spalare
Acest rezervorul ar putea exercita o răcire directă a laptelui icircn timpul transportarii lui
Rezervor propus este foarte convenabil pentru serviciul de cacircmp la fermele de animale pentru
transportul de lapte icircn vacircnzare către consumatori icircn condiţiile de piaţă icircn circulaţii comerciale
Prezenţa de carcasei elastice 3 face ca rezervorul propus sa fie practic insensibil la orice El rămacircne
operaţional chiar şi icircn icircngheţarea completă a apei icircn cele 3 de icircmpachetari astfel cum gheaţă
protejează lapte de congelare
Răcirea laptelui de la receptor sau un acumulator rece naturale (icircn cazul icircn care are o capacitate
suficientă) sau de la sistemul de apă poate fi efectuată de fermă icircn timpul mulsului pe tot parcursul
anului
Cererea pentru inventie
1Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui cu utilizarea laptelui rece naturale la ferme
inclusiv cu icircnchiderea ermetica a rezervorului cilindriccu cadru roti macara pentru descărcare
laptelui trapa vid şi tuburi de lapte caracterizat prin faptul că rezervorul cilindric cu o gura de
scurgere de turnare a laptelui este setat pentru deschiderea aerului şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil
cu deschiderea trapelor icircn partea superioară
2 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la o pompă de vid şi condensator
3 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la un sistem de pompe muls sub vid şi tub de lapte printr-o supapă de vacuum conectat la
fermă la un sistem muls lapte
4 Dispozitivul in functie de punctul 1 este invelit intr-un icircnveliş flexibil şi condensatorul prin
robinete este conectat la o sursă de apa naturala sau rece in ferma
9 - 9 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Introducere
Industria laptelui ocupă un loc deosebit icircn industria alimentară a sectorului agro-industrial
Laptele este un produs alimentar excelent si din el se prepară un sortiment foarte variat de produse
alimentare icircnsă pentru a avea materie primă icircn cantităti suficiente producătorul de lapte-materie
primă trebuie sustinut de stat si gospodării industriale Fabricarea produselor lactate reprezintă un
proces tehnologic complex care include diferite operatii tehnologice bazate pe metode chimice
fizice microbiologice biochimice si de actiune asupra materie prime
Laptele si produsele lactate datorită compozitiei lor chimice si gradului icircnalt de asimilare ocupă un
loc important icircn alimentatia ratională a omului fiind si sursele cele mai accesibile de proteine de
origine animală Calitătile nutritive excelente ala laptelui ca produs alimentar se cunosc din vremuri
străvechi Filosofii antici au numit laptele bdquo izvorul sănătătiirdquo bdquosucul vietiirdquo bdquosicircnge albrdquo iar marele
fiziolog rus Pavlov l-a numit bdquohrană remarcabilă creată de icircnsăsi naturardquo
Răcirea laptelui are ca scop prelungirea duratei de păstrare a proprietatilor iniţiale ale laptelui
proaspat fiind cea mai eficace metoda de incetinire a dezvoltării microflorei laptelui şi deci de
conservare a acestuia Temperatura la care este răcit laptele depinde de durata păstrarii lui
In conditiile de fermă mai frecvent sunt folosite racitoarele cu placi si rezervoare - racitoare de
lapte
Racitoarele cu placi sunt folosite in cazul utilizarii instalatiilor de muls in care caz racitorul cu placi
face parte integranta din instalatia de muls mecanic
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
facind racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica racitoarele
cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si TRAP-6 cu 24
placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura racita de
evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pentru satisfacerea necesitătilor populatiei icircn produse lactate republica noastră dispune de o bază
industrială de prelucrare a laptelui bine dezvoltată dotată cu instalatii cicirct se poate de modernă de
mare eficacitate
2 - 2 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Studiul tehnic
Instalaţia pentru răcirea laptelui cu freon (11)2150193Rezumat
Inventia este destinata utilizării icircn agricultură in industria produselor lactate şi cea alimentară-
pentru racirea laptelui Utilajul freon-refrigerare pentru racirea laptelui conţine un recipient vid
pentru lapte icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru conducta de lapte Icircn
ultimul set este instalata pompa universala de lapteo supapa de retinere şi supape de dozat Există o
linie cu o supraicircncărcare de icircnchiderea robinetului Acesta este setat pe un dispozitiv de plutire icircn
partea superioară a rezervorului pentru lapte Partea superioară a rezervorului este conectata la sursa
de filtrare a apei de purificare a apei şi dozatoare Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici din camera de
vid pentru lapte sunt instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de control
cu pompa de lapte universala Icircn rezervor pentru lapte este instalat senzor de temperatură electric
conectat la unitatea de control Inventia prevede o reducere a capitalului şi a costurilor de operare
pentru echipamentele de răcire a laptelui creşte eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a
laptelui şi extinde domeniului de aplicare a dispozitivelor
Inventia se refera la domeniul agriculturii industriei alimentare şi a produselor lactate şi poate fi
folosita pentru răcirea laptelui apei şi alte produse alimentare lichide icircn rezervoare şi containere de
orice tip fără a se utiliza compresori de refigerare
Instalaţia de răcire a laptelui conţine o baie deschisa sau sigilata de lapte instalatie de racire cu
freon efectuarea răcirii laptelui prin intermediul lichidului de răcire intermediara - apă ingheţată
Dezavantajul acestei instalaţii precum şi a altor unităţi de refrigerare cu freon sunt cantităţile mari
de energie pentru racirea laptelui deoarece disiparea caldurii din lapte trece prin doi pereţi de metal
icircntr-o baie de lapte intr-un evaporator cu freon Icircn plus freon incalca echilibrul ecologic in natura
distruge ozonul atmosferic şi este interzis prin acorduri internaţionale
Cunoscutul sistemul- freon de refrigerare pentru lapte conţine un rezervor pentru lapte rezervor de
vid o linie de supraicircncărcare o supapă de termoreglare mare pompă de vid pompe de vid scăzut
condensator supapă elektrovacuummetru (RU 2108711 C1 A 01 J 9 04 200498 ) Camera de
vid icircn acesta instalare este izolata şi conectata la linia condensatorul de condens-returnare
Dezavantajul acestei configuratii este incapacitatea de a fi folosite pentru fermele de lapte şi produse
lactate cu volume mari de lapte procesat precum şi crearea unor containere cu vid izolat-sigilate de
3 - 3 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
mare capacitate este o problemă tehnica complexa ele fiind foarte scumpe pentru fabricare şi pentru
acest motiv la ferme fabrici de produse lactate pentru răcirea laptelui acestea sunt greu de utilizat
Icircn plus exploatarea acestor nave sub vid este periculos din punct de vedere al siguranţei Acest lucru
este valabil icircn special pentru recipiente de capacitate mare Capacitatea tancurilor la astfel de
instalaţii utilizate in agricultura şi industria alimentara varieaza de la 25 - 6 м3
Prezenţa in protip a unei linii speciale de returnare a condensatului nu garantează nivelul cerut de
calitate a laptelui şi face racitorul mai scump Deficienţele raportate fac imposibilă pentru a asigura
introducerea pe scară largă a racitorului la fermele şi la uzinele de lapte
Aceasta inventie are ca scop rezolvarea problemei tehnice si anume de a reduce costurile de capital
şi de funcţionare pentru echipamente de răcire a laptelui creşterea eficienţei şi intensitatii procesului
de răcire a laptelui şi de a extinde utilizarea dispozitivului
Pentru a atinge acest rezultat tehnic a sistemului- freon de refrigerare pentru lapte care conţine un
rezervor pentru lapte rezervor de vid o linie de supraicircncărcare o supapă de termoreglare mare
pompă de vid pompe de vid scăzut condensator valve electrovacummetru se va diferentia icircn ceea
ca rezervorul de vid pentru lapte icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru
conducta de lapte unde sunt montate pompa universala de lapte supapa de retinere si supapa de
dozat Supapa de inchidere a liniei de supraicircncărcare poate fi montata pe un dispozitiv de plutire icircn
partea superioară a rezervorului pentru lapte Partea superioară a rezervorului poate fi conectata la
sursa de filtrare a apei de purificare a apei şi de dozare Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici din camera
de vid pentru lapte pot fi instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de
control cu pompa de lapte universala Icircn rezervor pentru lapte poate fi instalat senzor de temperatură
electric conectat la unitatea de control Aceste caracteristici de design oferă următoarele beneficii
- Posibilitatea de racire de lapte icircn rezervoare fara vacuum de orice tip şi dimensiune care reduce
dramatic costul şi costul de racire de lapte inclusiv de capital şi a costurilor de operare şi creşte
semnificativ siguranţa icircn exploatare a acestora
- Capacitatea de răcire icircn mod eficient a laptelui icircn rezervoare atunci cacircnd se schimbă nivelul de
lapte din ele dupa modul deplasarii lui de exemplu de la masinile de muls Acest lucru face posibil
pentru a icircncepe procesul de răcire lapte aproape simultan cu icircnceputul mulsului si foarte important
permite timp pentru muls pentru răcirea laptelui fără a aştepta finalizarea acestuia Acest lucru face
posibilă pentru a fi menţinuta calitatea laptelui
- Practic permit de a elimina pierderea de lapte atunci cacircnd este răcit fără a compromite calitatea
laptelui şi fără a creşte costul tancurilor şi costurile de exploatare
Esenta inventiei se explică prin desene care arată schematic forma generală a instalaţieiInstalatia
4 - 4 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pentru refrigerare cu freon a laptelui conţine o cameră de vid 1 pentru lapte icircn partea de jos este
conectata partea de jos a rezervorului 2 pentru conducta de lapte 3 unde este stabilita o pompă
universal a laptelui 4 o supapă de verificare 5 şi ventil 6 şi valva 7 linia 8 supraicircncărcarea supapei de
montat la un dispozitiv de flotor 9 icircn partea superioară a rezervorului 2 pentru lapte partea
superioară in care comunică cu sursa de apă printr-un filtru 10 pentru purificarea apei şi dozarea
dispozitivului 11 Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici a camerei de vid 1 pentru lapte sunt setati
senzori in 12 nivele sunt conectate electric prin blocul 13 conduse cu o pompă de lapte universala
4 iar in rezervorul de lapte 2 este stabilit senzorul de temperatură 14 electric conectat la unitatea de
control 13 La sirmele cu vacuum sunt instalate pompele 15 16 de icircnaltă şi joasă vid ecartamentul
electrice de vid 17 condensator 18 şi supapă 19 şi pe linia 8 este instalat robinet termostatic 20
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui lucreaza in felul urmator
Se execută sistem de vid cu un condensator 18 Acesta a inclus pompa 16 cu vid scăzut La un
semnal electric-ecartament de vid 17 s-a inclus pompa 15 de mare de vid
Icircn camera de vid pentru lapte se creează un vid de lucru Laptele in linia 8 prin supapa de
supraicircncărcare 7 şi robinetul termostatic 20 este alimentat la răcire icircn camera de vid 1 pentru lapte
Acest lucru are loc sub influenţa diferenţei de presiune icircn camera de vid 1 pentru lapte şi presiunea
atmosferică icircn rezervorul 2 pentru lapte Valva 7 este instalata pe un dispozitiv de flotor 9 se mută
icircmpreună cu nivelul de lapte icircn rezervor 2 Aceasta oferă aspiraţia straturilor superioare de lapte cald
la orice nivel de lapte icircn rezervor 2 Apărută icircn procesul de supraicircncărcare prin robinetul termostatic
20 este reglementată astfel icircncacirct la nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
şi alimentat la condensatorul 18 Aici laptele este răcit rapid Robinet termostatic 20 este
reglementat astfel icircncacirct sa fie reglat nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
de vid icircnalt Presiunea aerului icircn condensatorul 18 condensează vapori de apă rece pe suprafeţe şi se
acumulează icircn partea inferioară
Pompa de vid 16 devine icircn acest caz funcţia auxiliara pentru icircndepărtarea din condensator de gaze
condensabile şi aer
Acest lucru are loc după cum urmează
Aerul icircn cantităţi mici dizolvat icircn lapte se poate acumula de asemenea prin intermediul unor
scurgeri icircn sistemul de vid Odată cu acumularea aerului presiunea icircn condensatorul 18 creste şi
dupa semnalul elektrovacumetru 17 opereaza solenoidul supapei 19 şi se porneste pompa 16 cu un
vid scăzut Aerul este pompat de la pompa de vid şi volumul redus de vid este oprit Icircn cazul icircn care
nivelul este răcit icircntr-un vas de vid 1 laptele care vine prin supraicircncărcarea 8 ajunge la senzorul de
nivel superior 12 include o pompa de lapte universala 4 şi este dezvoltat sub presiunea de lapte
refrigerat printr-o supapă de verificare 5 şi ventilul 6 este pompat icircn partea de jos a rezervorului 2
unde este concentrat lapte rece
Universala pompa de lapte 4 este oprita cu privire la reducerea nivelului de lapte icircn camera de vid 1
5 - 5 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
(icircn procesul de pompare a laptelui) pina la senzorul de nivel inferior 12 (pentru semnalul lui)
Semnalul de deconectare poate fi de asemenea făcut pe un program temporar cu o unitate de
control 13 Nivelul de lapte incepe sa creasca Repetarea cicluri de pompare şi de răcire are loc pacircnă
icircn momentul icircn care temperatura de lapte din rezervorul de 2 nu se icircncadrează la o valoare
specificată Icircn acest caz dupa semnalul de senzori de temperatură 14 aparatul este oprit
Icircn procesul de răcire dupa aceasta tehnologie se petrece amestecul de lapte din rezervor 2 Pentru a
evita pierderea de lapte prin evaporare sub influenţa vidului valoarea estimată de apă (aproximativ
4) este alimentata icircn rezervorul 2 Aceasta apă icircn procesul de răcire va acţiona ca un agent
frigorific
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui in tancurile de răcire asigura reducerea nivelul de
capital şi a costurilor de operare si pot fi folosite icircn mod eficient icircn aproape toate fermele de lapte
uzine de lapte şi ofera facilităţi pentru răcirea laptelui apei sau orice lichide
Instalarea nu are nevoie unităţi costisitoare de compresie şi unităţi de condensare rare costisitoare şi
dăunătoare mediului S-a folosit un agent refrigerent ieftin - apa care nu necesită ca fluxul
costisitor evaporatoare şi tancuri speciale
Utilizarea invenţiei prin folosirea containere de vid-sigilate icircn combinaţie cu o pompa de lapte
universala şi supapa de verificare extinde sfera de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului
şi a costurilor de exploatare creşte eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Cererea pentru inventie
1 Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui care conţine conţine un recipient vid pentru lapte
icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru conducta de lapte Icircn ultimul set
este instalata pompa universala de lapteo supapa de retinere şi supape de dozat o linie cu o
supraicircncărcare de icircnchiderea robinetului rezervor de vid pompe de vid scăzut condensator valve
electrovacummetru
2 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde supapa liniei de supraicircncărcare este montata pe un
dispozitiv de plutire icircn partea superioară a rezervorului pentru lapte
3 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 icircn care partea superioară a rezervorului este conectat la sursa de
filtrare a apei de purificare a apei şi dozare a ei
4 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in mijlocul şi-n părţile mai mici din camera de vid pentru
lapte sunt instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de control cu pompa
de lapte universala
5 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in rezervorul pentru lapte este instalat senzor de
temperatură electric conectat la unitatea de control
6 - 6 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Tank pentru transportarea şi pentru răcirea laptelui cu ajutorul răcirii
naturale pentru fermă (11) 2154375
Inventia se referă la dispozitivele de racire a laptelui şi alte produse lichide şi poate fi utilizata icircn
producţia agricolă icircn agricultura ferme precum şi icircn alte industrii Dintre dispozitivele cunoscute
cel mai apropiat ca esenţă tehnic este tancul de lapte DB- 06000 cu vid Acest rezervor de lapte
poate efectua transportul de lapte şi de a lucra cu conducte de lapte sub vid
Dezavantajul acestui dispozitiv consta in incapacitatea sa de a răci laptele direct icircn rezervor şi in
necesitatea de a avea icircn acest scop o unitate de refrigerare şi schimbător de căldură
Obiectivul invenţiei este de a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura universalitate
acestora reducerea consumului de energie de capital şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Rezultatul tehnic de mai sus este realizat astfel icircncacirct un rezervor cilindric cu gura de scurgere de
turnare de lapte este stabilit icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil cu trapele de deschidere icircn
partea superioară cu un icircnveliş flexibil umplut cu particule de sol de material impermeabil cum ar fi
de polietilenă sau poliuretan precum şi un tub de vid acoperi prin supapa este conectat la o pompa
de vid şi condensator şi prin supapa cu o pompă de vid muls de sistem şi tub de lapte printr-o
supapă de vacuum conectat la un sistem de fermă de lapte muls prin conducta de lapte cu legături la
peretele lateral al supapei elastice prin carcasa conectată la o sursă de expunere naturale sau sistem
de apă icircn fermă
Esenta inventiei se explică prin desen ceea ce arată o vedere generală a aparatului
Tankul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de fermă include un
recipient cilindric 1 cu o macara pus pe ea 2 pentru descărcarea si gestionare de lapte care sunt
instalate icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil 3 cu deschiderea trapelor 4 icircn partea superioară
care este umplut cu particule de sol Toată construcţia este montata pe rama 5 şi 6 roţi un tub de vid
7 de pe coperta 8 prin poarta 9 este conectat la pompa de vid principală 10 pompa auxiliara 11 şi
condensator 12 şi prin supapa 13 pompe de vid pentru sistem de muls şi tub de lapte 14 supapa de
vid 15 este conectata la sistemul de muls al fermei şi carcasa elastica de la supapa 3 la 16 este
conectata la o sursă de sistem de apa naturala sau rece in ferma
Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de la fermă funcţionează
după cum urmează
7 - 7 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Rezervorul 1 este direct icircmpotriva peretelui de spaţii al efectivelor de animale icircn aer liber şi este
conectat printr-un tub de vid 7 respectiv cu pompa de vid al sistemului de muls respectiv pompa de
vid principala 10 şi auxiliara 11 şi cu condensatorul 12 iar tubul de lapte 14 prin supapa de vid 15 şi
supapa de muls lapte 13 Valva 9 este icircnchisa La icircnceputul mulsului supapa de vid 15 şi supapa de
13 se deschid rezervorul 1 evacueaza laptele care icircncepe sa decurga din sistemul de muls al
rezervorului 1
Icircn sezonul rece trapele 4 a icircmpachetarii elastice 3 sunt deschise iar carcasa elastica 3 este umplută
cu apă sau cu o soluţie apoasă cu un punct de icircngheţ scăzută (de exemplu soluţia este NaCl) Icircn
acest caz conductivitatea termică a volumul intern a carcasei elastice 3 scade brusc iar laptele se
răceste cu aer rece din exterior Icircn cazul receptoarelor sau bateriilor cu racire naturala de la fermă
refrigerate cu lichid de răcire prin cele 16 supape pot fi depuse direct la carcasa elastica 3 pentru
racirea laptelui pe tot parcursul anului Amestecarea laptelui poate fi efectuată cu rezervorul sub vid
1 din cauza frigului a fierberii laptelui sau controlate de un aport limitat de aer icircn rezervorul 1 prin
supapa pentru curgerea laptelui 2
Icircn sezonul cald apa sau soluţia apoasă din carcasa elastică 3 se prelinge prin supapa mai mica 16
spaţiul său interior se usca după care trapele 4 sunt icircnchise Conductivitatea termică din volumul
intern al carcasei 3 creşte brusc Răcirea se efectuează la prin vacuumul 1 rezervorul auxiliar 11
prin pompa de vid 10 şi condensatorul 12 Icircn acelaşi timp după muls supapă de vid 15supapă 13 se
icircnchide iar supapă 9 se deschide
In lipsa frigului natural icircn orice moment al anului poate fi inclusa pompele de vid un auxiliar
11 principal 10 şi condensatorul 12 este alimentat cu apă rece dintr-o sursă naturală sau a sistemelor
de apa rece in ferma Volumul rezervor 1 pe suprafaţa de lapte este evacuat prin supapa 9 şi la o
priză de aer 7 Răcirea laptelui se petrece din cauza evaporării parţială a apei din lapte cu ajutorul
rezervoruluide vid 1
Hit-l condensează vaporii de apă de pe suprafaţa rece al condensatorului Pompa auxiliara de vid 11
pompeaza din condensatorului 12 gazele necondensate (aer)
Astfel volumul intern al carcasei elastice 3 serveşte ca o conductibilitate termică variabilă icircn sezonul
cald si rece care permite de a minimiza pierderile de caldura
Utilizarea răcirii de vid după cum s-a menţionat mai sus este realizată numai icircn cazul icircn care este
insuficientă capacitatea de răcire din surse naturale de frig In rezervoare poate fi răcit orice lichid pe
parcursul icircntregului an cu utilizarea minima de energie electrică Cacircnd se utilizează rezervorul
pentru transportarea şi răcirea laptelui natural rece la ferma el poate sa amestece şi sa icircndeplineasca
funcţiile rezervoarelor de stocare pentru lapte a instalaţiilor frigorifice schimbătorelor de căldură
camionelor de lapte care preved o reducere substanţială a capitalului costurile de exploatare şi zonei
de producţieAcesta face ca sa nu fie nevoie de a crea o unitate de lactate din rezervoare de stocare
8 - 8 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
suplimentar pentru lapte reduce procesul lanţului de echipamente care promoveaza grăsime şi
calitatea laptelui simplifica echipamentele de spalare
Acest rezervorul ar putea exercita o răcire directă a laptelui icircn timpul transportarii lui
Rezervor propus este foarte convenabil pentru serviciul de cacircmp la fermele de animale pentru
transportul de lapte icircn vacircnzare către consumatori icircn condiţiile de piaţă icircn circulaţii comerciale
Prezenţa de carcasei elastice 3 face ca rezervorul propus sa fie practic insensibil la orice El rămacircne
operaţional chiar şi icircn icircngheţarea completă a apei icircn cele 3 de icircmpachetari astfel cum gheaţă
protejează lapte de congelare
Răcirea laptelui de la receptor sau un acumulator rece naturale (icircn cazul icircn care are o capacitate
suficientă) sau de la sistemul de apă poate fi efectuată de fermă icircn timpul mulsului pe tot parcursul
anului
Cererea pentru inventie
1Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui cu utilizarea laptelui rece naturale la ferme
inclusiv cu icircnchiderea ermetica a rezervorului cilindriccu cadru roti macara pentru descărcare
laptelui trapa vid şi tuburi de lapte caracterizat prin faptul că rezervorul cilindric cu o gura de
scurgere de turnare a laptelui este setat pentru deschiderea aerului şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil
cu deschiderea trapelor icircn partea superioară
2 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la o pompă de vid şi condensator
3 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la un sistem de pompe muls sub vid şi tub de lapte printr-o supapă de vacuum conectat la
fermă la un sistem muls lapte
4 Dispozitivul in functie de punctul 1 este invelit intr-un icircnveliş flexibil şi condensatorul prin
robinete este conectat la o sursă de apa naturala sau rece in ferma
9 - 9 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Studiul tehnic
Instalaţia pentru răcirea laptelui cu freon (11)2150193Rezumat
Inventia este destinata utilizării icircn agricultură in industria produselor lactate şi cea alimentară-
pentru racirea laptelui Utilajul freon-refrigerare pentru racirea laptelui conţine un recipient vid
pentru lapte icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru conducta de lapte Icircn
ultimul set este instalata pompa universala de lapteo supapa de retinere şi supape de dozat Există o
linie cu o supraicircncărcare de icircnchiderea robinetului Acesta este setat pe un dispozitiv de plutire icircn
partea superioară a rezervorului pentru lapte Partea superioară a rezervorului este conectata la sursa
de filtrare a apei de purificare a apei şi dozatoare Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici din camera de
vid pentru lapte sunt instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de control
cu pompa de lapte universala Icircn rezervor pentru lapte este instalat senzor de temperatură electric
conectat la unitatea de control Inventia prevede o reducere a capitalului şi a costurilor de operare
pentru echipamentele de răcire a laptelui creşte eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a
laptelui şi extinde domeniului de aplicare a dispozitivelor
Inventia se refera la domeniul agriculturii industriei alimentare şi a produselor lactate şi poate fi
folosita pentru răcirea laptelui apei şi alte produse alimentare lichide icircn rezervoare şi containere de
orice tip fără a se utiliza compresori de refigerare
Instalaţia de răcire a laptelui conţine o baie deschisa sau sigilata de lapte instalatie de racire cu
freon efectuarea răcirii laptelui prin intermediul lichidului de răcire intermediara - apă ingheţată
Dezavantajul acestei instalaţii precum şi a altor unităţi de refrigerare cu freon sunt cantităţile mari
de energie pentru racirea laptelui deoarece disiparea caldurii din lapte trece prin doi pereţi de metal
icircntr-o baie de lapte intr-un evaporator cu freon Icircn plus freon incalca echilibrul ecologic in natura
distruge ozonul atmosferic şi este interzis prin acorduri internaţionale
Cunoscutul sistemul- freon de refrigerare pentru lapte conţine un rezervor pentru lapte rezervor de
vid o linie de supraicircncărcare o supapă de termoreglare mare pompă de vid pompe de vid scăzut
condensator supapă elektrovacuummetru (RU 2108711 C1 A 01 J 9 04 200498 ) Camera de
vid icircn acesta instalare este izolata şi conectata la linia condensatorul de condens-returnare
Dezavantajul acestei configuratii este incapacitatea de a fi folosite pentru fermele de lapte şi produse
lactate cu volume mari de lapte procesat precum şi crearea unor containere cu vid izolat-sigilate de
3 - 3 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
mare capacitate este o problemă tehnica complexa ele fiind foarte scumpe pentru fabricare şi pentru
acest motiv la ferme fabrici de produse lactate pentru răcirea laptelui acestea sunt greu de utilizat
Icircn plus exploatarea acestor nave sub vid este periculos din punct de vedere al siguranţei Acest lucru
este valabil icircn special pentru recipiente de capacitate mare Capacitatea tancurilor la astfel de
instalaţii utilizate in agricultura şi industria alimentara varieaza de la 25 - 6 м3
Prezenţa in protip a unei linii speciale de returnare a condensatului nu garantează nivelul cerut de
calitate a laptelui şi face racitorul mai scump Deficienţele raportate fac imposibilă pentru a asigura
introducerea pe scară largă a racitorului la fermele şi la uzinele de lapte
Aceasta inventie are ca scop rezolvarea problemei tehnice si anume de a reduce costurile de capital
şi de funcţionare pentru echipamente de răcire a laptelui creşterea eficienţei şi intensitatii procesului
de răcire a laptelui şi de a extinde utilizarea dispozitivului
Pentru a atinge acest rezultat tehnic a sistemului- freon de refrigerare pentru lapte care conţine un
rezervor pentru lapte rezervor de vid o linie de supraicircncărcare o supapă de termoreglare mare
pompă de vid pompe de vid scăzut condensator valve electrovacummetru se va diferentia icircn ceea
ca rezervorul de vid pentru lapte icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru
conducta de lapte unde sunt montate pompa universala de lapte supapa de retinere si supapa de
dozat Supapa de inchidere a liniei de supraicircncărcare poate fi montata pe un dispozitiv de plutire icircn
partea superioară a rezervorului pentru lapte Partea superioară a rezervorului poate fi conectata la
sursa de filtrare a apei de purificare a apei şi de dozare Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici din camera
de vid pentru lapte pot fi instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de
control cu pompa de lapte universala Icircn rezervor pentru lapte poate fi instalat senzor de temperatură
electric conectat la unitatea de control Aceste caracteristici de design oferă următoarele beneficii
- Posibilitatea de racire de lapte icircn rezervoare fara vacuum de orice tip şi dimensiune care reduce
dramatic costul şi costul de racire de lapte inclusiv de capital şi a costurilor de operare şi creşte
semnificativ siguranţa icircn exploatare a acestora
- Capacitatea de răcire icircn mod eficient a laptelui icircn rezervoare atunci cacircnd se schimbă nivelul de
lapte din ele dupa modul deplasarii lui de exemplu de la masinile de muls Acest lucru face posibil
pentru a icircncepe procesul de răcire lapte aproape simultan cu icircnceputul mulsului si foarte important
permite timp pentru muls pentru răcirea laptelui fără a aştepta finalizarea acestuia Acest lucru face
posibilă pentru a fi menţinuta calitatea laptelui
- Practic permit de a elimina pierderea de lapte atunci cacircnd este răcit fără a compromite calitatea
laptelui şi fără a creşte costul tancurilor şi costurile de exploatare
Esenta inventiei se explică prin desene care arată schematic forma generală a instalaţieiInstalatia
4 - 4 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pentru refrigerare cu freon a laptelui conţine o cameră de vid 1 pentru lapte icircn partea de jos este
conectata partea de jos a rezervorului 2 pentru conducta de lapte 3 unde este stabilita o pompă
universal a laptelui 4 o supapă de verificare 5 şi ventil 6 şi valva 7 linia 8 supraicircncărcarea supapei de
montat la un dispozitiv de flotor 9 icircn partea superioară a rezervorului 2 pentru lapte partea
superioară in care comunică cu sursa de apă printr-un filtru 10 pentru purificarea apei şi dozarea
dispozitivului 11 Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici a camerei de vid 1 pentru lapte sunt setati
senzori in 12 nivele sunt conectate electric prin blocul 13 conduse cu o pompă de lapte universala
4 iar in rezervorul de lapte 2 este stabilit senzorul de temperatură 14 electric conectat la unitatea de
control 13 La sirmele cu vacuum sunt instalate pompele 15 16 de icircnaltă şi joasă vid ecartamentul
electrice de vid 17 condensator 18 şi supapă 19 şi pe linia 8 este instalat robinet termostatic 20
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui lucreaza in felul urmator
Se execută sistem de vid cu un condensator 18 Acesta a inclus pompa 16 cu vid scăzut La un
semnal electric-ecartament de vid 17 s-a inclus pompa 15 de mare de vid
Icircn camera de vid pentru lapte se creează un vid de lucru Laptele in linia 8 prin supapa de
supraicircncărcare 7 şi robinetul termostatic 20 este alimentat la răcire icircn camera de vid 1 pentru lapte
Acest lucru are loc sub influenţa diferenţei de presiune icircn camera de vid 1 pentru lapte şi presiunea
atmosferică icircn rezervorul 2 pentru lapte Valva 7 este instalata pe un dispozitiv de flotor 9 se mută
icircmpreună cu nivelul de lapte icircn rezervor 2 Aceasta oferă aspiraţia straturilor superioare de lapte cald
la orice nivel de lapte icircn rezervor 2 Apărută icircn procesul de supraicircncărcare prin robinetul termostatic
20 este reglementată astfel icircncacirct la nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
şi alimentat la condensatorul 18 Aici laptele este răcit rapid Robinet termostatic 20 este
reglementat astfel icircncacirct sa fie reglat nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
de vid icircnalt Presiunea aerului icircn condensatorul 18 condensează vapori de apă rece pe suprafeţe şi se
acumulează icircn partea inferioară
Pompa de vid 16 devine icircn acest caz funcţia auxiliara pentru icircndepărtarea din condensator de gaze
condensabile şi aer
Acest lucru are loc după cum urmează
Aerul icircn cantităţi mici dizolvat icircn lapte se poate acumula de asemenea prin intermediul unor
scurgeri icircn sistemul de vid Odată cu acumularea aerului presiunea icircn condensatorul 18 creste şi
dupa semnalul elektrovacumetru 17 opereaza solenoidul supapei 19 şi se porneste pompa 16 cu un
vid scăzut Aerul este pompat de la pompa de vid şi volumul redus de vid este oprit Icircn cazul icircn care
nivelul este răcit icircntr-un vas de vid 1 laptele care vine prin supraicircncărcarea 8 ajunge la senzorul de
nivel superior 12 include o pompa de lapte universala 4 şi este dezvoltat sub presiunea de lapte
refrigerat printr-o supapă de verificare 5 şi ventilul 6 este pompat icircn partea de jos a rezervorului 2
unde este concentrat lapte rece
Universala pompa de lapte 4 este oprita cu privire la reducerea nivelului de lapte icircn camera de vid 1
5 - 5 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
(icircn procesul de pompare a laptelui) pina la senzorul de nivel inferior 12 (pentru semnalul lui)
Semnalul de deconectare poate fi de asemenea făcut pe un program temporar cu o unitate de
control 13 Nivelul de lapte incepe sa creasca Repetarea cicluri de pompare şi de răcire are loc pacircnă
icircn momentul icircn care temperatura de lapte din rezervorul de 2 nu se icircncadrează la o valoare
specificată Icircn acest caz dupa semnalul de senzori de temperatură 14 aparatul este oprit
Icircn procesul de răcire dupa aceasta tehnologie se petrece amestecul de lapte din rezervor 2 Pentru a
evita pierderea de lapte prin evaporare sub influenţa vidului valoarea estimată de apă (aproximativ
4) este alimentata icircn rezervorul 2 Aceasta apă icircn procesul de răcire va acţiona ca un agent
frigorific
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui in tancurile de răcire asigura reducerea nivelul de
capital şi a costurilor de operare si pot fi folosite icircn mod eficient icircn aproape toate fermele de lapte
uzine de lapte şi ofera facilităţi pentru răcirea laptelui apei sau orice lichide
Instalarea nu are nevoie unităţi costisitoare de compresie şi unităţi de condensare rare costisitoare şi
dăunătoare mediului S-a folosit un agent refrigerent ieftin - apa care nu necesită ca fluxul
costisitor evaporatoare şi tancuri speciale
Utilizarea invenţiei prin folosirea containere de vid-sigilate icircn combinaţie cu o pompa de lapte
universala şi supapa de verificare extinde sfera de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului
şi a costurilor de exploatare creşte eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Cererea pentru inventie
1 Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui care conţine conţine un recipient vid pentru lapte
icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru conducta de lapte Icircn ultimul set
este instalata pompa universala de lapteo supapa de retinere şi supape de dozat o linie cu o
supraicircncărcare de icircnchiderea robinetului rezervor de vid pompe de vid scăzut condensator valve
electrovacummetru
2 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde supapa liniei de supraicircncărcare este montata pe un
dispozitiv de plutire icircn partea superioară a rezervorului pentru lapte
3 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 icircn care partea superioară a rezervorului este conectat la sursa de
filtrare a apei de purificare a apei şi dozare a ei
4 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in mijlocul şi-n părţile mai mici din camera de vid pentru
lapte sunt instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de control cu pompa
de lapte universala
5 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in rezervorul pentru lapte este instalat senzor de
temperatură electric conectat la unitatea de control
6 - 6 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Tank pentru transportarea şi pentru răcirea laptelui cu ajutorul răcirii
naturale pentru fermă (11) 2154375
Inventia se referă la dispozitivele de racire a laptelui şi alte produse lichide şi poate fi utilizata icircn
producţia agricolă icircn agricultura ferme precum şi icircn alte industrii Dintre dispozitivele cunoscute
cel mai apropiat ca esenţă tehnic este tancul de lapte DB- 06000 cu vid Acest rezervor de lapte
poate efectua transportul de lapte şi de a lucra cu conducte de lapte sub vid
Dezavantajul acestui dispozitiv consta in incapacitatea sa de a răci laptele direct icircn rezervor şi in
necesitatea de a avea icircn acest scop o unitate de refrigerare şi schimbător de căldură
Obiectivul invenţiei este de a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura universalitate
acestora reducerea consumului de energie de capital şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Rezultatul tehnic de mai sus este realizat astfel icircncacirct un rezervor cilindric cu gura de scurgere de
turnare de lapte este stabilit icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil cu trapele de deschidere icircn
partea superioară cu un icircnveliş flexibil umplut cu particule de sol de material impermeabil cum ar fi
de polietilenă sau poliuretan precum şi un tub de vid acoperi prin supapa este conectat la o pompa
de vid şi condensator şi prin supapa cu o pompă de vid muls de sistem şi tub de lapte printr-o
supapă de vacuum conectat la un sistem de fermă de lapte muls prin conducta de lapte cu legături la
peretele lateral al supapei elastice prin carcasa conectată la o sursă de expunere naturale sau sistem
de apă icircn fermă
Esenta inventiei se explică prin desen ceea ce arată o vedere generală a aparatului
Tankul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de fermă include un
recipient cilindric 1 cu o macara pus pe ea 2 pentru descărcarea si gestionare de lapte care sunt
instalate icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil 3 cu deschiderea trapelor 4 icircn partea superioară
care este umplut cu particule de sol Toată construcţia este montata pe rama 5 şi 6 roţi un tub de vid
7 de pe coperta 8 prin poarta 9 este conectat la pompa de vid principală 10 pompa auxiliara 11 şi
condensator 12 şi prin supapa 13 pompe de vid pentru sistem de muls şi tub de lapte 14 supapa de
vid 15 este conectata la sistemul de muls al fermei şi carcasa elastica de la supapa 3 la 16 este
conectata la o sursă de sistem de apa naturala sau rece in ferma
Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de la fermă funcţionează
după cum urmează
7 - 7 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Rezervorul 1 este direct icircmpotriva peretelui de spaţii al efectivelor de animale icircn aer liber şi este
conectat printr-un tub de vid 7 respectiv cu pompa de vid al sistemului de muls respectiv pompa de
vid principala 10 şi auxiliara 11 şi cu condensatorul 12 iar tubul de lapte 14 prin supapa de vid 15 şi
supapa de muls lapte 13 Valva 9 este icircnchisa La icircnceputul mulsului supapa de vid 15 şi supapa de
13 se deschid rezervorul 1 evacueaza laptele care icircncepe sa decurga din sistemul de muls al
rezervorului 1
Icircn sezonul rece trapele 4 a icircmpachetarii elastice 3 sunt deschise iar carcasa elastica 3 este umplută
cu apă sau cu o soluţie apoasă cu un punct de icircngheţ scăzută (de exemplu soluţia este NaCl) Icircn
acest caz conductivitatea termică a volumul intern a carcasei elastice 3 scade brusc iar laptele se
răceste cu aer rece din exterior Icircn cazul receptoarelor sau bateriilor cu racire naturala de la fermă
refrigerate cu lichid de răcire prin cele 16 supape pot fi depuse direct la carcasa elastica 3 pentru
racirea laptelui pe tot parcursul anului Amestecarea laptelui poate fi efectuată cu rezervorul sub vid
1 din cauza frigului a fierberii laptelui sau controlate de un aport limitat de aer icircn rezervorul 1 prin
supapa pentru curgerea laptelui 2
Icircn sezonul cald apa sau soluţia apoasă din carcasa elastică 3 se prelinge prin supapa mai mica 16
spaţiul său interior se usca după care trapele 4 sunt icircnchise Conductivitatea termică din volumul
intern al carcasei 3 creşte brusc Răcirea se efectuează la prin vacuumul 1 rezervorul auxiliar 11
prin pompa de vid 10 şi condensatorul 12 Icircn acelaşi timp după muls supapă de vid 15supapă 13 se
icircnchide iar supapă 9 se deschide
In lipsa frigului natural icircn orice moment al anului poate fi inclusa pompele de vid un auxiliar
11 principal 10 şi condensatorul 12 este alimentat cu apă rece dintr-o sursă naturală sau a sistemelor
de apa rece in ferma Volumul rezervor 1 pe suprafaţa de lapte este evacuat prin supapa 9 şi la o
priză de aer 7 Răcirea laptelui se petrece din cauza evaporării parţială a apei din lapte cu ajutorul
rezervoruluide vid 1
Hit-l condensează vaporii de apă de pe suprafaţa rece al condensatorului Pompa auxiliara de vid 11
pompeaza din condensatorului 12 gazele necondensate (aer)
Astfel volumul intern al carcasei elastice 3 serveşte ca o conductibilitate termică variabilă icircn sezonul
cald si rece care permite de a minimiza pierderile de caldura
Utilizarea răcirii de vid după cum s-a menţionat mai sus este realizată numai icircn cazul icircn care este
insuficientă capacitatea de răcire din surse naturale de frig In rezervoare poate fi răcit orice lichid pe
parcursul icircntregului an cu utilizarea minima de energie electrică Cacircnd se utilizează rezervorul
pentru transportarea şi răcirea laptelui natural rece la ferma el poate sa amestece şi sa icircndeplineasca
funcţiile rezervoarelor de stocare pentru lapte a instalaţiilor frigorifice schimbătorelor de căldură
camionelor de lapte care preved o reducere substanţială a capitalului costurile de exploatare şi zonei
de producţieAcesta face ca sa nu fie nevoie de a crea o unitate de lactate din rezervoare de stocare
8 - 8 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
suplimentar pentru lapte reduce procesul lanţului de echipamente care promoveaza grăsime şi
calitatea laptelui simplifica echipamentele de spalare
Acest rezervorul ar putea exercita o răcire directă a laptelui icircn timpul transportarii lui
Rezervor propus este foarte convenabil pentru serviciul de cacircmp la fermele de animale pentru
transportul de lapte icircn vacircnzare către consumatori icircn condiţiile de piaţă icircn circulaţii comerciale
Prezenţa de carcasei elastice 3 face ca rezervorul propus sa fie practic insensibil la orice El rămacircne
operaţional chiar şi icircn icircngheţarea completă a apei icircn cele 3 de icircmpachetari astfel cum gheaţă
protejează lapte de congelare
Răcirea laptelui de la receptor sau un acumulator rece naturale (icircn cazul icircn care are o capacitate
suficientă) sau de la sistemul de apă poate fi efectuată de fermă icircn timpul mulsului pe tot parcursul
anului
Cererea pentru inventie
1Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui cu utilizarea laptelui rece naturale la ferme
inclusiv cu icircnchiderea ermetica a rezervorului cilindriccu cadru roti macara pentru descărcare
laptelui trapa vid şi tuburi de lapte caracterizat prin faptul că rezervorul cilindric cu o gura de
scurgere de turnare a laptelui este setat pentru deschiderea aerului şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil
cu deschiderea trapelor icircn partea superioară
2 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la o pompă de vid şi condensator
3 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la un sistem de pompe muls sub vid şi tub de lapte printr-o supapă de vacuum conectat la
fermă la un sistem muls lapte
4 Dispozitivul in functie de punctul 1 este invelit intr-un icircnveliş flexibil şi condensatorul prin
robinete este conectat la o sursă de apa naturala sau rece in ferma
9 - 9 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
mare capacitate este o problemă tehnica complexa ele fiind foarte scumpe pentru fabricare şi pentru
acest motiv la ferme fabrici de produse lactate pentru răcirea laptelui acestea sunt greu de utilizat
Icircn plus exploatarea acestor nave sub vid este periculos din punct de vedere al siguranţei Acest lucru
este valabil icircn special pentru recipiente de capacitate mare Capacitatea tancurilor la astfel de
instalaţii utilizate in agricultura şi industria alimentara varieaza de la 25 - 6 м3
Prezenţa in protip a unei linii speciale de returnare a condensatului nu garantează nivelul cerut de
calitate a laptelui şi face racitorul mai scump Deficienţele raportate fac imposibilă pentru a asigura
introducerea pe scară largă a racitorului la fermele şi la uzinele de lapte
Aceasta inventie are ca scop rezolvarea problemei tehnice si anume de a reduce costurile de capital
şi de funcţionare pentru echipamente de răcire a laptelui creşterea eficienţei şi intensitatii procesului
de răcire a laptelui şi de a extinde utilizarea dispozitivului
Pentru a atinge acest rezultat tehnic a sistemului- freon de refrigerare pentru lapte care conţine un
rezervor pentru lapte rezervor de vid o linie de supraicircncărcare o supapă de termoreglare mare
pompă de vid pompe de vid scăzut condensator valve electrovacummetru se va diferentia icircn ceea
ca rezervorul de vid pentru lapte icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru
conducta de lapte unde sunt montate pompa universala de lapte supapa de retinere si supapa de
dozat Supapa de inchidere a liniei de supraicircncărcare poate fi montata pe un dispozitiv de plutire icircn
partea superioară a rezervorului pentru lapte Partea superioară a rezervorului poate fi conectata la
sursa de filtrare a apei de purificare a apei şi de dozare Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici din camera
de vid pentru lapte pot fi instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de
control cu pompa de lapte universala Icircn rezervor pentru lapte poate fi instalat senzor de temperatură
electric conectat la unitatea de control Aceste caracteristici de design oferă următoarele beneficii
- Posibilitatea de racire de lapte icircn rezervoare fara vacuum de orice tip şi dimensiune care reduce
dramatic costul şi costul de racire de lapte inclusiv de capital şi a costurilor de operare şi creşte
semnificativ siguranţa icircn exploatare a acestora
- Capacitatea de răcire icircn mod eficient a laptelui icircn rezervoare atunci cacircnd se schimbă nivelul de
lapte din ele dupa modul deplasarii lui de exemplu de la masinile de muls Acest lucru face posibil
pentru a icircncepe procesul de răcire lapte aproape simultan cu icircnceputul mulsului si foarte important
permite timp pentru muls pentru răcirea laptelui fără a aştepta finalizarea acestuia Acest lucru face
posibilă pentru a fi menţinuta calitatea laptelui
- Practic permit de a elimina pierderea de lapte atunci cacircnd este răcit fără a compromite calitatea
laptelui şi fără a creşte costul tancurilor şi costurile de exploatare
Esenta inventiei se explică prin desene care arată schematic forma generală a instalaţieiInstalatia
4 - 4 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pentru refrigerare cu freon a laptelui conţine o cameră de vid 1 pentru lapte icircn partea de jos este
conectata partea de jos a rezervorului 2 pentru conducta de lapte 3 unde este stabilita o pompă
universal a laptelui 4 o supapă de verificare 5 şi ventil 6 şi valva 7 linia 8 supraicircncărcarea supapei de
montat la un dispozitiv de flotor 9 icircn partea superioară a rezervorului 2 pentru lapte partea
superioară in care comunică cu sursa de apă printr-un filtru 10 pentru purificarea apei şi dozarea
dispozitivului 11 Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici a camerei de vid 1 pentru lapte sunt setati
senzori in 12 nivele sunt conectate electric prin blocul 13 conduse cu o pompă de lapte universala
4 iar in rezervorul de lapte 2 este stabilit senzorul de temperatură 14 electric conectat la unitatea de
control 13 La sirmele cu vacuum sunt instalate pompele 15 16 de icircnaltă şi joasă vid ecartamentul
electrice de vid 17 condensator 18 şi supapă 19 şi pe linia 8 este instalat robinet termostatic 20
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui lucreaza in felul urmator
Se execută sistem de vid cu un condensator 18 Acesta a inclus pompa 16 cu vid scăzut La un
semnal electric-ecartament de vid 17 s-a inclus pompa 15 de mare de vid
Icircn camera de vid pentru lapte se creează un vid de lucru Laptele in linia 8 prin supapa de
supraicircncărcare 7 şi robinetul termostatic 20 este alimentat la răcire icircn camera de vid 1 pentru lapte
Acest lucru are loc sub influenţa diferenţei de presiune icircn camera de vid 1 pentru lapte şi presiunea
atmosferică icircn rezervorul 2 pentru lapte Valva 7 este instalata pe un dispozitiv de flotor 9 se mută
icircmpreună cu nivelul de lapte icircn rezervor 2 Aceasta oferă aspiraţia straturilor superioare de lapte cald
la orice nivel de lapte icircn rezervor 2 Apărută icircn procesul de supraicircncărcare prin robinetul termostatic
20 este reglementată astfel icircncacirct la nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
şi alimentat la condensatorul 18 Aici laptele este răcit rapid Robinet termostatic 20 este
reglementat astfel icircncacirct sa fie reglat nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
de vid icircnalt Presiunea aerului icircn condensatorul 18 condensează vapori de apă rece pe suprafeţe şi se
acumulează icircn partea inferioară
Pompa de vid 16 devine icircn acest caz funcţia auxiliara pentru icircndepărtarea din condensator de gaze
condensabile şi aer
Acest lucru are loc după cum urmează
Aerul icircn cantităţi mici dizolvat icircn lapte se poate acumula de asemenea prin intermediul unor
scurgeri icircn sistemul de vid Odată cu acumularea aerului presiunea icircn condensatorul 18 creste şi
dupa semnalul elektrovacumetru 17 opereaza solenoidul supapei 19 şi se porneste pompa 16 cu un
vid scăzut Aerul este pompat de la pompa de vid şi volumul redus de vid este oprit Icircn cazul icircn care
nivelul este răcit icircntr-un vas de vid 1 laptele care vine prin supraicircncărcarea 8 ajunge la senzorul de
nivel superior 12 include o pompa de lapte universala 4 şi este dezvoltat sub presiunea de lapte
refrigerat printr-o supapă de verificare 5 şi ventilul 6 este pompat icircn partea de jos a rezervorului 2
unde este concentrat lapte rece
Universala pompa de lapte 4 este oprita cu privire la reducerea nivelului de lapte icircn camera de vid 1
5 - 5 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
(icircn procesul de pompare a laptelui) pina la senzorul de nivel inferior 12 (pentru semnalul lui)
Semnalul de deconectare poate fi de asemenea făcut pe un program temporar cu o unitate de
control 13 Nivelul de lapte incepe sa creasca Repetarea cicluri de pompare şi de răcire are loc pacircnă
icircn momentul icircn care temperatura de lapte din rezervorul de 2 nu se icircncadrează la o valoare
specificată Icircn acest caz dupa semnalul de senzori de temperatură 14 aparatul este oprit
Icircn procesul de răcire dupa aceasta tehnologie se petrece amestecul de lapte din rezervor 2 Pentru a
evita pierderea de lapte prin evaporare sub influenţa vidului valoarea estimată de apă (aproximativ
4) este alimentata icircn rezervorul 2 Aceasta apă icircn procesul de răcire va acţiona ca un agent
frigorific
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui in tancurile de răcire asigura reducerea nivelul de
capital şi a costurilor de operare si pot fi folosite icircn mod eficient icircn aproape toate fermele de lapte
uzine de lapte şi ofera facilităţi pentru răcirea laptelui apei sau orice lichide
Instalarea nu are nevoie unităţi costisitoare de compresie şi unităţi de condensare rare costisitoare şi
dăunătoare mediului S-a folosit un agent refrigerent ieftin - apa care nu necesită ca fluxul
costisitor evaporatoare şi tancuri speciale
Utilizarea invenţiei prin folosirea containere de vid-sigilate icircn combinaţie cu o pompa de lapte
universala şi supapa de verificare extinde sfera de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului
şi a costurilor de exploatare creşte eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Cererea pentru inventie
1 Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui care conţine conţine un recipient vid pentru lapte
icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru conducta de lapte Icircn ultimul set
este instalata pompa universala de lapteo supapa de retinere şi supape de dozat o linie cu o
supraicircncărcare de icircnchiderea robinetului rezervor de vid pompe de vid scăzut condensator valve
electrovacummetru
2 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde supapa liniei de supraicircncărcare este montata pe un
dispozitiv de plutire icircn partea superioară a rezervorului pentru lapte
3 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 icircn care partea superioară a rezervorului este conectat la sursa de
filtrare a apei de purificare a apei şi dozare a ei
4 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in mijlocul şi-n părţile mai mici din camera de vid pentru
lapte sunt instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de control cu pompa
de lapte universala
5 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in rezervorul pentru lapte este instalat senzor de
temperatură electric conectat la unitatea de control
6 - 6 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Tank pentru transportarea şi pentru răcirea laptelui cu ajutorul răcirii
naturale pentru fermă (11) 2154375
Inventia se referă la dispozitivele de racire a laptelui şi alte produse lichide şi poate fi utilizata icircn
producţia agricolă icircn agricultura ferme precum şi icircn alte industrii Dintre dispozitivele cunoscute
cel mai apropiat ca esenţă tehnic este tancul de lapte DB- 06000 cu vid Acest rezervor de lapte
poate efectua transportul de lapte şi de a lucra cu conducte de lapte sub vid
Dezavantajul acestui dispozitiv consta in incapacitatea sa de a răci laptele direct icircn rezervor şi in
necesitatea de a avea icircn acest scop o unitate de refrigerare şi schimbător de căldură
Obiectivul invenţiei este de a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura universalitate
acestora reducerea consumului de energie de capital şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Rezultatul tehnic de mai sus este realizat astfel icircncacirct un rezervor cilindric cu gura de scurgere de
turnare de lapte este stabilit icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil cu trapele de deschidere icircn
partea superioară cu un icircnveliş flexibil umplut cu particule de sol de material impermeabil cum ar fi
de polietilenă sau poliuretan precum şi un tub de vid acoperi prin supapa este conectat la o pompa
de vid şi condensator şi prin supapa cu o pompă de vid muls de sistem şi tub de lapte printr-o
supapă de vacuum conectat la un sistem de fermă de lapte muls prin conducta de lapte cu legături la
peretele lateral al supapei elastice prin carcasa conectată la o sursă de expunere naturale sau sistem
de apă icircn fermă
Esenta inventiei se explică prin desen ceea ce arată o vedere generală a aparatului
Tankul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de fermă include un
recipient cilindric 1 cu o macara pus pe ea 2 pentru descărcarea si gestionare de lapte care sunt
instalate icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil 3 cu deschiderea trapelor 4 icircn partea superioară
care este umplut cu particule de sol Toată construcţia este montata pe rama 5 şi 6 roţi un tub de vid
7 de pe coperta 8 prin poarta 9 este conectat la pompa de vid principală 10 pompa auxiliara 11 şi
condensator 12 şi prin supapa 13 pompe de vid pentru sistem de muls şi tub de lapte 14 supapa de
vid 15 este conectata la sistemul de muls al fermei şi carcasa elastica de la supapa 3 la 16 este
conectata la o sursă de sistem de apa naturala sau rece in ferma
Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de la fermă funcţionează
după cum urmează
7 - 7 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Rezervorul 1 este direct icircmpotriva peretelui de spaţii al efectivelor de animale icircn aer liber şi este
conectat printr-un tub de vid 7 respectiv cu pompa de vid al sistemului de muls respectiv pompa de
vid principala 10 şi auxiliara 11 şi cu condensatorul 12 iar tubul de lapte 14 prin supapa de vid 15 şi
supapa de muls lapte 13 Valva 9 este icircnchisa La icircnceputul mulsului supapa de vid 15 şi supapa de
13 se deschid rezervorul 1 evacueaza laptele care icircncepe sa decurga din sistemul de muls al
rezervorului 1
Icircn sezonul rece trapele 4 a icircmpachetarii elastice 3 sunt deschise iar carcasa elastica 3 este umplută
cu apă sau cu o soluţie apoasă cu un punct de icircngheţ scăzută (de exemplu soluţia este NaCl) Icircn
acest caz conductivitatea termică a volumul intern a carcasei elastice 3 scade brusc iar laptele se
răceste cu aer rece din exterior Icircn cazul receptoarelor sau bateriilor cu racire naturala de la fermă
refrigerate cu lichid de răcire prin cele 16 supape pot fi depuse direct la carcasa elastica 3 pentru
racirea laptelui pe tot parcursul anului Amestecarea laptelui poate fi efectuată cu rezervorul sub vid
1 din cauza frigului a fierberii laptelui sau controlate de un aport limitat de aer icircn rezervorul 1 prin
supapa pentru curgerea laptelui 2
Icircn sezonul cald apa sau soluţia apoasă din carcasa elastică 3 se prelinge prin supapa mai mica 16
spaţiul său interior se usca după care trapele 4 sunt icircnchise Conductivitatea termică din volumul
intern al carcasei 3 creşte brusc Răcirea se efectuează la prin vacuumul 1 rezervorul auxiliar 11
prin pompa de vid 10 şi condensatorul 12 Icircn acelaşi timp după muls supapă de vid 15supapă 13 se
icircnchide iar supapă 9 se deschide
In lipsa frigului natural icircn orice moment al anului poate fi inclusa pompele de vid un auxiliar
11 principal 10 şi condensatorul 12 este alimentat cu apă rece dintr-o sursă naturală sau a sistemelor
de apa rece in ferma Volumul rezervor 1 pe suprafaţa de lapte este evacuat prin supapa 9 şi la o
priză de aer 7 Răcirea laptelui se petrece din cauza evaporării parţială a apei din lapte cu ajutorul
rezervoruluide vid 1
Hit-l condensează vaporii de apă de pe suprafaţa rece al condensatorului Pompa auxiliara de vid 11
pompeaza din condensatorului 12 gazele necondensate (aer)
Astfel volumul intern al carcasei elastice 3 serveşte ca o conductibilitate termică variabilă icircn sezonul
cald si rece care permite de a minimiza pierderile de caldura
Utilizarea răcirii de vid după cum s-a menţionat mai sus este realizată numai icircn cazul icircn care este
insuficientă capacitatea de răcire din surse naturale de frig In rezervoare poate fi răcit orice lichid pe
parcursul icircntregului an cu utilizarea minima de energie electrică Cacircnd se utilizează rezervorul
pentru transportarea şi răcirea laptelui natural rece la ferma el poate sa amestece şi sa icircndeplineasca
funcţiile rezervoarelor de stocare pentru lapte a instalaţiilor frigorifice schimbătorelor de căldură
camionelor de lapte care preved o reducere substanţială a capitalului costurile de exploatare şi zonei
de producţieAcesta face ca sa nu fie nevoie de a crea o unitate de lactate din rezervoare de stocare
8 - 8 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
suplimentar pentru lapte reduce procesul lanţului de echipamente care promoveaza grăsime şi
calitatea laptelui simplifica echipamentele de spalare
Acest rezervorul ar putea exercita o răcire directă a laptelui icircn timpul transportarii lui
Rezervor propus este foarte convenabil pentru serviciul de cacircmp la fermele de animale pentru
transportul de lapte icircn vacircnzare către consumatori icircn condiţiile de piaţă icircn circulaţii comerciale
Prezenţa de carcasei elastice 3 face ca rezervorul propus sa fie practic insensibil la orice El rămacircne
operaţional chiar şi icircn icircngheţarea completă a apei icircn cele 3 de icircmpachetari astfel cum gheaţă
protejează lapte de congelare
Răcirea laptelui de la receptor sau un acumulator rece naturale (icircn cazul icircn care are o capacitate
suficientă) sau de la sistemul de apă poate fi efectuată de fermă icircn timpul mulsului pe tot parcursul
anului
Cererea pentru inventie
1Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui cu utilizarea laptelui rece naturale la ferme
inclusiv cu icircnchiderea ermetica a rezervorului cilindriccu cadru roti macara pentru descărcare
laptelui trapa vid şi tuburi de lapte caracterizat prin faptul că rezervorul cilindric cu o gura de
scurgere de turnare a laptelui este setat pentru deschiderea aerului şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil
cu deschiderea trapelor icircn partea superioară
2 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la o pompă de vid şi condensator
3 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la un sistem de pompe muls sub vid şi tub de lapte printr-o supapă de vacuum conectat la
fermă la un sistem muls lapte
4 Dispozitivul in functie de punctul 1 este invelit intr-un icircnveliş flexibil şi condensatorul prin
robinete este conectat la o sursă de apa naturala sau rece in ferma
9 - 9 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pentru refrigerare cu freon a laptelui conţine o cameră de vid 1 pentru lapte icircn partea de jos este
conectata partea de jos a rezervorului 2 pentru conducta de lapte 3 unde este stabilita o pompă
universal a laptelui 4 o supapă de verificare 5 şi ventil 6 şi valva 7 linia 8 supraicircncărcarea supapei de
montat la un dispozitiv de flotor 9 icircn partea superioară a rezervorului 2 pentru lapte partea
superioară in care comunică cu sursa de apă printr-un filtru 10 pentru purificarea apei şi dozarea
dispozitivului 11 Icircn mijlocul şi-n părţile mai mici a camerei de vid 1 pentru lapte sunt setati
senzori in 12 nivele sunt conectate electric prin blocul 13 conduse cu o pompă de lapte universala
4 iar in rezervorul de lapte 2 este stabilit senzorul de temperatură 14 electric conectat la unitatea de
control 13 La sirmele cu vacuum sunt instalate pompele 15 16 de icircnaltă şi joasă vid ecartamentul
electrice de vid 17 condensator 18 şi supapă 19 şi pe linia 8 este instalat robinet termostatic 20
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui lucreaza in felul urmator
Se execută sistem de vid cu un condensator 18 Acesta a inclus pompa 16 cu vid scăzut La un
semnal electric-ecartament de vid 17 s-a inclus pompa 15 de mare de vid
Icircn camera de vid pentru lapte se creează un vid de lucru Laptele in linia 8 prin supapa de
supraicircncărcare 7 şi robinetul termostatic 20 este alimentat la răcire icircn camera de vid 1 pentru lapte
Acest lucru are loc sub influenţa diferenţei de presiune icircn camera de vid 1 pentru lapte şi presiunea
atmosferică icircn rezervorul 2 pentru lapte Valva 7 este instalata pe un dispozitiv de flotor 9 se mută
icircmpreună cu nivelul de lapte icircn rezervor 2 Aceasta oferă aspiraţia straturilor superioare de lapte cald
la orice nivel de lapte icircn rezervor 2 Apărută icircn procesul de supraicircncărcare prin robinetul termostatic
20 este reglementată astfel icircncacirct la nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
şi alimentat la condensatorul 18 Aici laptele este răcit rapid Robinet termostatic 20 este
reglementat astfel icircncacirct sa fie reglat nivelul intensităţii de formare a vaporilor de la pompa de vid 15
de vid icircnalt Presiunea aerului icircn condensatorul 18 condensează vapori de apă rece pe suprafeţe şi se
acumulează icircn partea inferioară
Pompa de vid 16 devine icircn acest caz funcţia auxiliara pentru icircndepărtarea din condensator de gaze
condensabile şi aer
Acest lucru are loc după cum urmează
Aerul icircn cantităţi mici dizolvat icircn lapte se poate acumula de asemenea prin intermediul unor
scurgeri icircn sistemul de vid Odată cu acumularea aerului presiunea icircn condensatorul 18 creste şi
dupa semnalul elektrovacumetru 17 opereaza solenoidul supapei 19 şi se porneste pompa 16 cu un
vid scăzut Aerul este pompat de la pompa de vid şi volumul redus de vid este oprit Icircn cazul icircn care
nivelul este răcit icircntr-un vas de vid 1 laptele care vine prin supraicircncărcarea 8 ajunge la senzorul de
nivel superior 12 include o pompa de lapte universala 4 şi este dezvoltat sub presiunea de lapte
refrigerat printr-o supapă de verificare 5 şi ventilul 6 este pompat icircn partea de jos a rezervorului 2
unde este concentrat lapte rece
Universala pompa de lapte 4 este oprita cu privire la reducerea nivelului de lapte icircn camera de vid 1
5 - 5 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
(icircn procesul de pompare a laptelui) pina la senzorul de nivel inferior 12 (pentru semnalul lui)
Semnalul de deconectare poate fi de asemenea făcut pe un program temporar cu o unitate de
control 13 Nivelul de lapte incepe sa creasca Repetarea cicluri de pompare şi de răcire are loc pacircnă
icircn momentul icircn care temperatura de lapte din rezervorul de 2 nu se icircncadrează la o valoare
specificată Icircn acest caz dupa semnalul de senzori de temperatură 14 aparatul este oprit
Icircn procesul de răcire dupa aceasta tehnologie se petrece amestecul de lapte din rezervor 2 Pentru a
evita pierderea de lapte prin evaporare sub influenţa vidului valoarea estimată de apă (aproximativ
4) este alimentata icircn rezervorul 2 Aceasta apă icircn procesul de răcire va acţiona ca un agent
frigorific
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui in tancurile de răcire asigura reducerea nivelul de
capital şi a costurilor de operare si pot fi folosite icircn mod eficient icircn aproape toate fermele de lapte
uzine de lapte şi ofera facilităţi pentru răcirea laptelui apei sau orice lichide
Instalarea nu are nevoie unităţi costisitoare de compresie şi unităţi de condensare rare costisitoare şi
dăunătoare mediului S-a folosit un agent refrigerent ieftin - apa care nu necesită ca fluxul
costisitor evaporatoare şi tancuri speciale
Utilizarea invenţiei prin folosirea containere de vid-sigilate icircn combinaţie cu o pompa de lapte
universala şi supapa de verificare extinde sfera de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului
şi a costurilor de exploatare creşte eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Cererea pentru inventie
1 Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui care conţine conţine un recipient vid pentru lapte
icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru conducta de lapte Icircn ultimul set
este instalata pompa universala de lapteo supapa de retinere şi supape de dozat o linie cu o
supraicircncărcare de icircnchiderea robinetului rezervor de vid pompe de vid scăzut condensator valve
electrovacummetru
2 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde supapa liniei de supraicircncărcare este montata pe un
dispozitiv de plutire icircn partea superioară a rezervorului pentru lapte
3 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 icircn care partea superioară a rezervorului este conectat la sursa de
filtrare a apei de purificare a apei şi dozare a ei
4 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in mijlocul şi-n părţile mai mici din camera de vid pentru
lapte sunt instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de control cu pompa
de lapte universala
5 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in rezervorul pentru lapte este instalat senzor de
temperatură electric conectat la unitatea de control
6 - 6 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Tank pentru transportarea şi pentru răcirea laptelui cu ajutorul răcirii
naturale pentru fermă (11) 2154375
Inventia se referă la dispozitivele de racire a laptelui şi alte produse lichide şi poate fi utilizata icircn
producţia agricolă icircn agricultura ferme precum şi icircn alte industrii Dintre dispozitivele cunoscute
cel mai apropiat ca esenţă tehnic este tancul de lapte DB- 06000 cu vid Acest rezervor de lapte
poate efectua transportul de lapte şi de a lucra cu conducte de lapte sub vid
Dezavantajul acestui dispozitiv consta in incapacitatea sa de a răci laptele direct icircn rezervor şi in
necesitatea de a avea icircn acest scop o unitate de refrigerare şi schimbător de căldură
Obiectivul invenţiei este de a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura universalitate
acestora reducerea consumului de energie de capital şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Rezultatul tehnic de mai sus este realizat astfel icircncacirct un rezervor cilindric cu gura de scurgere de
turnare de lapte este stabilit icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil cu trapele de deschidere icircn
partea superioară cu un icircnveliş flexibil umplut cu particule de sol de material impermeabil cum ar fi
de polietilenă sau poliuretan precum şi un tub de vid acoperi prin supapa este conectat la o pompa
de vid şi condensator şi prin supapa cu o pompă de vid muls de sistem şi tub de lapte printr-o
supapă de vacuum conectat la un sistem de fermă de lapte muls prin conducta de lapte cu legături la
peretele lateral al supapei elastice prin carcasa conectată la o sursă de expunere naturale sau sistem
de apă icircn fermă
Esenta inventiei se explică prin desen ceea ce arată o vedere generală a aparatului
Tankul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de fermă include un
recipient cilindric 1 cu o macara pus pe ea 2 pentru descărcarea si gestionare de lapte care sunt
instalate icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil 3 cu deschiderea trapelor 4 icircn partea superioară
care este umplut cu particule de sol Toată construcţia este montata pe rama 5 şi 6 roţi un tub de vid
7 de pe coperta 8 prin poarta 9 este conectat la pompa de vid principală 10 pompa auxiliara 11 şi
condensator 12 şi prin supapa 13 pompe de vid pentru sistem de muls şi tub de lapte 14 supapa de
vid 15 este conectata la sistemul de muls al fermei şi carcasa elastica de la supapa 3 la 16 este
conectata la o sursă de sistem de apa naturala sau rece in ferma
Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de la fermă funcţionează
după cum urmează
7 - 7 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Rezervorul 1 este direct icircmpotriva peretelui de spaţii al efectivelor de animale icircn aer liber şi este
conectat printr-un tub de vid 7 respectiv cu pompa de vid al sistemului de muls respectiv pompa de
vid principala 10 şi auxiliara 11 şi cu condensatorul 12 iar tubul de lapte 14 prin supapa de vid 15 şi
supapa de muls lapte 13 Valva 9 este icircnchisa La icircnceputul mulsului supapa de vid 15 şi supapa de
13 se deschid rezervorul 1 evacueaza laptele care icircncepe sa decurga din sistemul de muls al
rezervorului 1
Icircn sezonul rece trapele 4 a icircmpachetarii elastice 3 sunt deschise iar carcasa elastica 3 este umplută
cu apă sau cu o soluţie apoasă cu un punct de icircngheţ scăzută (de exemplu soluţia este NaCl) Icircn
acest caz conductivitatea termică a volumul intern a carcasei elastice 3 scade brusc iar laptele se
răceste cu aer rece din exterior Icircn cazul receptoarelor sau bateriilor cu racire naturala de la fermă
refrigerate cu lichid de răcire prin cele 16 supape pot fi depuse direct la carcasa elastica 3 pentru
racirea laptelui pe tot parcursul anului Amestecarea laptelui poate fi efectuată cu rezervorul sub vid
1 din cauza frigului a fierberii laptelui sau controlate de un aport limitat de aer icircn rezervorul 1 prin
supapa pentru curgerea laptelui 2
Icircn sezonul cald apa sau soluţia apoasă din carcasa elastică 3 se prelinge prin supapa mai mica 16
spaţiul său interior se usca după care trapele 4 sunt icircnchise Conductivitatea termică din volumul
intern al carcasei 3 creşte brusc Răcirea se efectuează la prin vacuumul 1 rezervorul auxiliar 11
prin pompa de vid 10 şi condensatorul 12 Icircn acelaşi timp după muls supapă de vid 15supapă 13 se
icircnchide iar supapă 9 se deschide
In lipsa frigului natural icircn orice moment al anului poate fi inclusa pompele de vid un auxiliar
11 principal 10 şi condensatorul 12 este alimentat cu apă rece dintr-o sursă naturală sau a sistemelor
de apa rece in ferma Volumul rezervor 1 pe suprafaţa de lapte este evacuat prin supapa 9 şi la o
priză de aer 7 Răcirea laptelui se petrece din cauza evaporării parţială a apei din lapte cu ajutorul
rezervoruluide vid 1
Hit-l condensează vaporii de apă de pe suprafaţa rece al condensatorului Pompa auxiliara de vid 11
pompeaza din condensatorului 12 gazele necondensate (aer)
Astfel volumul intern al carcasei elastice 3 serveşte ca o conductibilitate termică variabilă icircn sezonul
cald si rece care permite de a minimiza pierderile de caldura
Utilizarea răcirii de vid după cum s-a menţionat mai sus este realizată numai icircn cazul icircn care este
insuficientă capacitatea de răcire din surse naturale de frig In rezervoare poate fi răcit orice lichid pe
parcursul icircntregului an cu utilizarea minima de energie electrică Cacircnd se utilizează rezervorul
pentru transportarea şi răcirea laptelui natural rece la ferma el poate sa amestece şi sa icircndeplineasca
funcţiile rezervoarelor de stocare pentru lapte a instalaţiilor frigorifice schimbătorelor de căldură
camionelor de lapte care preved o reducere substanţială a capitalului costurile de exploatare şi zonei
de producţieAcesta face ca sa nu fie nevoie de a crea o unitate de lactate din rezervoare de stocare
8 - 8 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
suplimentar pentru lapte reduce procesul lanţului de echipamente care promoveaza grăsime şi
calitatea laptelui simplifica echipamentele de spalare
Acest rezervorul ar putea exercita o răcire directă a laptelui icircn timpul transportarii lui
Rezervor propus este foarte convenabil pentru serviciul de cacircmp la fermele de animale pentru
transportul de lapte icircn vacircnzare către consumatori icircn condiţiile de piaţă icircn circulaţii comerciale
Prezenţa de carcasei elastice 3 face ca rezervorul propus sa fie practic insensibil la orice El rămacircne
operaţional chiar şi icircn icircngheţarea completă a apei icircn cele 3 de icircmpachetari astfel cum gheaţă
protejează lapte de congelare
Răcirea laptelui de la receptor sau un acumulator rece naturale (icircn cazul icircn care are o capacitate
suficientă) sau de la sistemul de apă poate fi efectuată de fermă icircn timpul mulsului pe tot parcursul
anului
Cererea pentru inventie
1Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui cu utilizarea laptelui rece naturale la ferme
inclusiv cu icircnchiderea ermetica a rezervorului cilindriccu cadru roti macara pentru descărcare
laptelui trapa vid şi tuburi de lapte caracterizat prin faptul că rezervorul cilindric cu o gura de
scurgere de turnare a laptelui este setat pentru deschiderea aerului şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil
cu deschiderea trapelor icircn partea superioară
2 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la o pompă de vid şi condensator
3 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la un sistem de pompe muls sub vid şi tub de lapte printr-o supapă de vacuum conectat la
fermă la un sistem muls lapte
4 Dispozitivul in functie de punctul 1 este invelit intr-un icircnveliş flexibil şi condensatorul prin
robinete este conectat la o sursă de apa naturala sau rece in ferma
9 - 9 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
(icircn procesul de pompare a laptelui) pina la senzorul de nivel inferior 12 (pentru semnalul lui)
Semnalul de deconectare poate fi de asemenea făcut pe un program temporar cu o unitate de
control 13 Nivelul de lapte incepe sa creasca Repetarea cicluri de pompare şi de răcire are loc pacircnă
icircn momentul icircn care temperatura de lapte din rezervorul de 2 nu se icircncadrează la o valoare
specificată Icircn acest caz dupa semnalul de senzori de temperatură 14 aparatul este oprit
Icircn procesul de răcire dupa aceasta tehnologie se petrece amestecul de lapte din rezervor 2 Pentru a
evita pierderea de lapte prin evaporare sub influenţa vidului valoarea estimată de apă (aproximativ
4) este alimentata icircn rezervorul 2 Aceasta apă icircn procesul de răcire va acţiona ca un agent
frigorific
Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui in tancurile de răcire asigura reducerea nivelul de
capital şi a costurilor de operare si pot fi folosite icircn mod eficient icircn aproape toate fermele de lapte
uzine de lapte şi ofera facilităţi pentru răcirea laptelui apei sau orice lichide
Instalarea nu are nevoie unităţi costisitoare de compresie şi unităţi de condensare rare costisitoare şi
dăunătoare mediului S-a folosit un agent refrigerent ieftin - apa care nu necesită ca fluxul
costisitor evaporatoare şi tancuri speciale
Utilizarea invenţiei prin folosirea containere de vid-sigilate icircn combinaţie cu o pompa de lapte
universala şi supapa de verificare extinde sfera de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului
şi a costurilor de exploatare creşte eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Cererea pentru inventie
1 Instalatia pentru refrigerare cu freon a laptelui care conţine conţine un recipient vid pentru lapte
icircn partea inferioară conectat la partea de jos a rezervorului pentru conducta de lapte Icircn ultimul set
este instalata pompa universala de lapteo supapa de retinere şi supape de dozat o linie cu o
supraicircncărcare de icircnchiderea robinetului rezervor de vid pompe de vid scăzut condensator valve
electrovacummetru
2 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde supapa liniei de supraicircncărcare este montata pe un
dispozitiv de plutire icircn partea superioară a rezervorului pentru lapte
3 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 icircn care partea superioară a rezervorului este conectat la sursa de
filtrare a apei de purificare a apei şi dozare a ei
4 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in mijlocul şi-n părţile mai mici din camera de vid pentru
lapte sunt instalate senzori de nivel electric care sunt conectate printr-o unitate de control cu pompa
de lapte universala
5 Instalarea icircn funcţie de punctul 1 unde in rezervorul pentru lapte este instalat senzor de
temperatură electric conectat la unitatea de control
6 - 6 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Tank pentru transportarea şi pentru răcirea laptelui cu ajutorul răcirii
naturale pentru fermă (11) 2154375
Inventia se referă la dispozitivele de racire a laptelui şi alte produse lichide şi poate fi utilizata icircn
producţia agricolă icircn agricultura ferme precum şi icircn alte industrii Dintre dispozitivele cunoscute
cel mai apropiat ca esenţă tehnic este tancul de lapte DB- 06000 cu vid Acest rezervor de lapte
poate efectua transportul de lapte şi de a lucra cu conducte de lapte sub vid
Dezavantajul acestui dispozitiv consta in incapacitatea sa de a răci laptele direct icircn rezervor şi in
necesitatea de a avea icircn acest scop o unitate de refrigerare şi schimbător de căldură
Obiectivul invenţiei este de a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura universalitate
acestora reducerea consumului de energie de capital şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Rezultatul tehnic de mai sus este realizat astfel icircncacirct un rezervor cilindric cu gura de scurgere de
turnare de lapte este stabilit icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil cu trapele de deschidere icircn
partea superioară cu un icircnveliş flexibil umplut cu particule de sol de material impermeabil cum ar fi
de polietilenă sau poliuretan precum şi un tub de vid acoperi prin supapa este conectat la o pompa
de vid şi condensator şi prin supapa cu o pompă de vid muls de sistem şi tub de lapte printr-o
supapă de vacuum conectat la un sistem de fermă de lapte muls prin conducta de lapte cu legături la
peretele lateral al supapei elastice prin carcasa conectată la o sursă de expunere naturale sau sistem
de apă icircn fermă
Esenta inventiei se explică prin desen ceea ce arată o vedere generală a aparatului
Tankul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de fermă include un
recipient cilindric 1 cu o macara pus pe ea 2 pentru descărcarea si gestionare de lapte care sunt
instalate icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil 3 cu deschiderea trapelor 4 icircn partea superioară
care este umplut cu particule de sol Toată construcţia este montata pe rama 5 şi 6 roţi un tub de vid
7 de pe coperta 8 prin poarta 9 este conectat la pompa de vid principală 10 pompa auxiliara 11 şi
condensator 12 şi prin supapa 13 pompe de vid pentru sistem de muls şi tub de lapte 14 supapa de
vid 15 este conectata la sistemul de muls al fermei şi carcasa elastica de la supapa 3 la 16 este
conectata la o sursă de sistem de apa naturala sau rece in ferma
Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de la fermă funcţionează
după cum urmează
7 - 7 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Rezervorul 1 este direct icircmpotriva peretelui de spaţii al efectivelor de animale icircn aer liber şi este
conectat printr-un tub de vid 7 respectiv cu pompa de vid al sistemului de muls respectiv pompa de
vid principala 10 şi auxiliara 11 şi cu condensatorul 12 iar tubul de lapte 14 prin supapa de vid 15 şi
supapa de muls lapte 13 Valva 9 este icircnchisa La icircnceputul mulsului supapa de vid 15 şi supapa de
13 se deschid rezervorul 1 evacueaza laptele care icircncepe sa decurga din sistemul de muls al
rezervorului 1
Icircn sezonul rece trapele 4 a icircmpachetarii elastice 3 sunt deschise iar carcasa elastica 3 este umplută
cu apă sau cu o soluţie apoasă cu un punct de icircngheţ scăzută (de exemplu soluţia este NaCl) Icircn
acest caz conductivitatea termică a volumul intern a carcasei elastice 3 scade brusc iar laptele se
răceste cu aer rece din exterior Icircn cazul receptoarelor sau bateriilor cu racire naturala de la fermă
refrigerate cu lichid de răcire prin cele 16 supape pot fi depuse direct la carcasa elastica 3 pentru
racirea laptelui pe tot parcursul anului Amestecarea laptelui poate fi efectuată cu rezervorul sub vid
1 din cauza frigului a fierberii laptelui sau controlate de un aport limitat de aer icircn rezervorul 1 prin
supapa pentru curgerea laptelui 2
Icircn sezonul cald apa sau soluţia apoasă din carcasa elastică 3 se prelinge prin supapa mai mica 16
spaţiul său interior se usca după care trapele 4 sunt icircnchise Conductivitatea termică din volumul
intern al carcasei 3 creşte brusc Răcirea se efectuează la prin vacuumul 1 rezervorul auxiliar 11
prin pompa de vid 10 şi condensatorul 12 Icircn acelaşi timp după muls supapă de vid 15supapă 13 se
icircnchide iar supapă 9 se deschide
In lipsa frigului natural icircn orice moment al anului poate fi inclusa pompele de vid un auxiliar
11 principal 10 şi condensatorul 12 este alimentat cu apă rece dintr-o sursă naturală sau a sistemelor
de apa rece in ferma Volumul rezervor 1 pe suprafaţa de lapte este evacuat prin supapa 9 şi la o
priză de aer 7 Răcirea laptelui se petrece din cauza evaporării parţială a apei din lapte cu ajutorul
rezervoruluide vid 1
Hit-l condensează vaporii de apă de pe suprafaţa rece al condensatorului Pompa auxiliara de vid 11
pompeaza din condensatorului 12 gazele necondensate (aer)
Astfel volumul intern al carcasei elastice 3 serveşte ca o conductibilitate termică variabilă icircn sezonul
cald si rece care permite de a minimiza pierderile de caldura
Utilizarea răcirii de vid după cum s-a menţionat mai sus este realizată numai icircn cazul icircn care este
insuficientă capacitatea de răcire din surse naturale de frig In rezervoare poate fi răcit orice lichid pe
parcursul icircntregului an cu utilizarea minima de energie electrică Cacircnd se utilizează rezervorul
pentru transportarea şi răcirea laptelui natural rece la ferma el poate sa amestece şi sa icircndeplineasca
funcţiile rezervoarelor de stocare pentru lapte a instalaţiilor frigorifice schimbătorelor de căldură
camionelor de lapte care preved o reducere substanţială a capitalului costurile de exploatare şi zonei
de producţieAcesta face ca sa nu fie nevoie de a crea o unitate de lactate din rezervoare de stocare
8 - 8 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
suplimentar pentru lapte reduce procesul lanţului de echipamente care promoveaza grăsime şi
calitatea laptelui simplifica echipamentele de spalare
Acest rezervorul ar putea exercita o răcire directă a laptelui icircn timpul transportarii lui
Rezervor propus este foarte convenabil pentru serviciul de cacircmp la fermele de animale pentru
transportul de lapte icircn vacircnzare către consumatori icircn condiţiile de piaţă icircn circulaţii comerciale
Prezenţa de carcasei elastice 3 face ca rezervorul propus sa fie practic insensibil la orice El rămacircne
operaţional chiar şi icircn icircngheţarea completă a apei icircn cele 3 de icircmpachetari astfel cum gheaţă
protejează lapte de congelare
Răcirea laptelui de la receptor sau un acumulator rece naturale (icircn cazul icircn care are o capacitate
suficientă) sau de la sistemul de apă poate fi efectuată de fermă icircn timpul mulsului pe tot parcursul
anului
Cererea pentru inventie
1Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui cu utilizarea laptelui rece naturale la ferme
inclusiv cu icircnchiderea ermetica a rezervorului cilindriccu cadru roti macara pentru descărcare
laptelui trapa vid şi tuburi de lapte caracterizat prin faptul că rezervorul cilindric cu o gura de
scurgere de turnare a laptelui este setat pentru deschiderea aerului şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil
cu deschiderea trapelor icircn partea superioară
2 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la o pompă de vid şi condensator
3 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la un sistem de pompe muls sub vid şi tub de lapte printr-o supapă de vacuum conectat la
fermă la un sistem muls lapte
4 Dispozitivul in functie de punctul 1 este invelit intr-un icircnveliş flexibil şi condensatorul prin
robinete este conectat la o sursă de apa naturala sau rece in ferma
9 - 9 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Tank pentru transportarea şi pentru răcirea laptelui cu ajutorul răcirii
naturale pentru fermă (11) 2154375
Inventia se referă la dispozitivele de racire a laptelui şi alte produse lichide şi poate fi utilizata icircn
producţia agricolă icircn agricultura ferme precum şi icircn alte industrii Dintre dispozitivele cunoscute
cel mai apropiat ca esenţă tehnic este tancul de lapte DB- 06000 cu vid Acest rezervor de lapte
poate efectua transportul de lapte şi de a lucra cu conducte de lapte sub vid
Dezavantajul acestui dispozitiv consta in incapacitatea sa de a răci laptele direct icircn rezervor şi in
necesitatea de a avea icircn acest scop o unitate de refrigerare şi schimbător de căldură
Obiectivul invenţiei este de a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura universalitate
acestora reducerea consumului de energie de capital şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Rezultatul tehnic de mai sus este realizat astfel icircncacirct un rezervor cilindric cu gura de scurgere de
turnare de lapte este stabilit icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil cu trapele de deschidere icircn
partea superioară cu un icircnveliş flexibil umplut cu particule de sol de material impermeabil cum ar fi
de polietilenă sau poliuretan precum şi un tub de vid acoperi prin supapa este conectat la o pompa
de vid şi condensator şi prin supapa cu o pompă de vid muls de sistem şi tub de lapte printr-o
supapă de vacuum conectat la un sistem de fermă de lapte muls prin conducta de lapte cu legături la
peretele lateral al supapei elastice prin carcasa conectată la o sursă de expunere naturale sau sistem
de apă icircn fermă
Esenta inventiei se explică prin desen ceea ce arată o vedere generală a aparatului
Tankul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de fermă include un
recipient cilindric 1 cu o macara pus pe ea 2 pentru descărcarea si gestionare de lapte care sunt
instalate icircn aer liber şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil 3 cu deschiderea trapelor 4 icircn partea superioară
care este umplut cu particule de sol Toată construcţia este montata pe rama 5 şi 6 roţi un tub de vid
7 de pe coperta 8 prin poarta 9 este conectat la pompa de vid principală 10 pompa auxiliara 11 şi
condensator 12 şi prin supapa 13 pompe de vid pentru sistem de muls şi tub de lapte 14 supapa de
vid 15 este conectata la sistemul de muls al fermei şi carcasa elastica de la supapa 3 la 16 este
conectata la o sursă de sistem de apa naturala sau rece in ferma
Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui folosind lapte rece natural de la fermă funcţionează
după cum urmează
7 - 7 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Rezervorul 1 este direct icircmpotriva peretelui de spaţii al efectivelor de animale icircn aer liber şi este
conectat printr-un tub de vid 7 respectiv cu pompa de vid al sistemului de muls respectiv pompa de
vid principala 10 şi auxiliara 11 şi cu condensatorul 12 iar tubul de lapte 14 prin supapa de vid 15 şi
supapa de muls lapte 13 Valva 9 este icircnchisa La icircnceputul mulsului supapa de vid 15 şi supapa de
13 se deschid rezervorul 1 evacueaza laptele care icircncepe sa decurga din sistemul de muls al
rezervorului 1
Icircn sezonul rece trapele 4 a icircmpachetarii elastice 3 sunt deschise iar carcasa elastica 3 este umplută
cu apă sau cu o soluţie apoasă cu un punct de icircngheţ scăzută (de exemplu soluţia este NaCl) Icircn
acest caz conductivitatea termică a volumul intern a carcasei elastice 3 scade brusc iar laptele se
răceste cu aer rece din exterior Icircn cazul receptoarelor sau bateriilor cu racire naturala de la fermă
refrigerate cu lichid de răcire prin cele 16 supape pot fi depuse direct la carcasa elastica 3 pentru
racirea laptelui pe tot parcursul anului Amestecarea laptelui poate fi efectuată cu rezervorul sub vid
1 din cauza frigului a fierberii laptelui sau controlate de un aport limitat de aer icircn rezervorul 1 prin
supapa pentru curgerea laptelui 2
Icircn sezonul cald apa sau soluţia apoasă din carcasa elastică 3 se prelinge prin supapa mai mica 16
spaţiul său interior se usca după care trapele 4 sunt icircnchise Conductivitatea termică din volumul
intern al carcasei 3 creşte brusc Răcirea se efectuează la prin vacuumul 1 rezervorul auxiliar 11
prin pompa de vid 10 şi condensatorul 12 Icircn acelaşi timp după muls supapă de vid 15supapă 13 se
icircnchide iar supapă 9 se deschide
In lipsa frigului natural icircn orice moment al anului poate fi inclusa pompele de vid un auxiliar
11 principal 10 şi condensatorul 12 este alimentat cu apă rece dintr-o sursă naturală sau a sistemelor
de apa rece in ferma Volumul rezervor 1 pe suprafaţa de lapte este evacuat prin supapa 9 şi la o
priză de aer 7 Răcirea laptelui se petrece din cauza evaporării parţială a apei din lapte cu ajutorul
rezervoruluide vid 1
Hit-l condensează vaporii de apă de pe suprafaţa rece al condensatorului Pompa auxiliara de vid 11
pompeaza din condensatorului 12 gazele necondensate (aer)
Astfel volumul intern al carcasei elastice 3 serveşte ca o conductibilitate termică variabilă icircn sezonul
cald si rece care permite de a minimiza pierderile de caldura
Utilizarea răcirii de vid după cum s-a menţionat mai sus este realizată numai icircn cazul icircn care este
insuficientă capacitatea de răcire din surse naturale de frig In rezervoare poate fi răcit orice lichid pe
parcursul icircntregului an cu utilizarea minima de energie electrică Cacircnd se utilizează rezervorul
pentru transportarea şi răcirea laptelui natural rece la ferma el poate sa amestece şi sa icircndeplineasca
funcţiile rezervoarelor de stocare pentru lapte a instalaţiilor frigorifice schimbătorelor de căldură
camionelor de lapte care preved o reducere substanţială a capitalului costurile de exploatare şi zonei
de producţieAcesta face ca sa nu fie nevoie de a crea o unitate de lactate din rezervoare de stocare
8 - 8 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
suplimentar pentru lapte reduce procesul lanţului de echipamente care promoveaza grăsime şi
calitatea laptelui simplifica echipamentele de spalare
Acest rezervorul ar putea exercita o răcire directă a laptelui icircn timpul transportarii lui
Rezervor propus este foarte convenabil pentru serviciul de cacircmp la fermele de animale pentru
transportul de lapte icircn vacircnzare către consumatori icircn condiţiile de piaţă icircn circulaţii comerciale
Prezenţa de carcasei elastice 3 face ca rezervorul propus sa fie practic insensibil la orice El rămacircne
operaţional chiar şi icircn icircngheţarea completă a apei icircn cele 3 de icircmpachetari astfel cum gheaţă
protejează lapte de congelare
Răcirea laptelui de la receptor sau un acumulator rece naturale (icircn cazul icircn care are o capacitate
suficientă) sau de la sistemul de apă poate fi efectuată de fermă icircn timpul mulsului pe tot parcursul
anului
Cererea pentru inventie
1Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui cu utilizarea laptelui rece naturale la ferme
inclusiv cu icircnchiderea ermetica a rezervorului cilindriccu cadru roti macara pentru descărcare
laptelui trapa vid şi tuburi de lapte caracterizat prin faptul că rezervorul cilindric cu o gura de
scurgere de turnare a laptelui este setat pentru deschiderea aerului şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil
cu deschiderea trapelor icircn partea superioară
2 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la o pompă de vid şi condensator
3 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la un sistem de pompe muls sub vid şi tub de lapte printr-o supapă de vacuum conectat la
fermă la un sistem muls lapte
4 Dispozitivul in functie de punctul 1 este invelit intr-un icircnveliş flexibil şi condensatorul prin
robinete este conectat la o sursă de apa naturala sau rece in ferma
9 - 9 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Rezervorul 1 este direct icircmpotriva peretelui de spaţii al efectivelor de animale icircn aer liber şi este
conectat printr-un tub de vid 7 respectiv cu pompa de vid al sistemului de muls respectiv pompa de
vid principala 10 şi auxiliara 11 şi cu condensatorul 12 iar tubul de lapte 14 prin supapa de vid 15 şi
supapa de muls lapte 13 Valva 9 este icircnchisa La icircnceputul mulsului supapa de vid 15 şi supapa de
13 se deschid rezervorul 1 evacueaza laptele care icircncepe sa decurga din sistemul de muls al
rezervorului 1
Icircn sezonul rece trapele 4 a icircmpachetarii elastice 3 sunt deschise iar carcasa elastica 3 este umplută
cu apă sau cu o soluţie apoasă cu un punct de icircngheţ scăzută (de exemplu soluţia este NaCl) Icircn
acest caz conductivitatea termică a volumul intern a carcasei elastice 3 scade brusc iar laptele se
răceste cu aer rece din exterior Icircn cazul receptoarelor sau bateriilor cu racire naturala de la fermă
refrigerate cu lichid de răcire prin cele 16 supape pot fi depuse direct la carcasa elastica 3 pentru
racirea laptelui pe tot parcursul anului Amestecarea laptelui poate fi efectuată cu rezervorul sub vid
1 din cauza frigului a fierberii laptelui sau controlate de un aport limitat de aer icircn rezervorul 1 prin
supapa pentru curgerea laptelui 2
Icircn sezonul cald apa sau soluţia apoasă din carcasa elastică 3 se prelinge prin supapa mai mica 16
spaţiul său interior se usca după care trapele 4 sunt icircnchise Conductivitatea termică din volumul
intern al carcasei 3 creşte brusc Răcirea se efectuează la prin vacuumul 1 rezervorul auxiliar 11
prin pompa de vid 10 şi condensatorul 12 Icircn acelaşi timp după muls supapă de vid 15supapă 13 se
icircnchide iar supapă 9 se deschide
In lipsa frigului natural icircn orice moment al anului poate fi inclusa pompele de vid un auxiliar
11 principal 10 şi condensatorul 12 este alimentat cu apă rece dintr-o sursă naturală sau a sistemelor
de apa rece in ferma Volumul rezervor 1 pe suprafaţa de lapte este evacuat prin supapa 9 şi la o
priză de aer 7 Răcirea laptelui se petrece din cauza evaporării parţială a apei din lapte cu ajutorul
rezervoruluide vid 1
Hit-l condensează vaporii de apă de pe suprafaţa rece al condensatorului Pompa auxiliara de vid 11
pompeaza din condensatorului 12 gazele necondensate (aer)
Astfel volumul intern al carcasei elastice 3 serveşte ca o conductibilitate termică variabilă icircn sezonul
cald si rece care permite de a minimiza pierderile de caldura
Utilizarea răcirii de vid după cum s-a menţionat mai sus este realizată numai icircn cazul icircn care este
insuficientă capacitatea de răcire din surse naturale de frig In rezervoare poate fi răcit orice lichid pe
parcursul icircntregului an cu utilizarea minima de energie electrică Cacircnd se utilizează rezervorul
pentru transportarea şi răcirea laptelui natural rece la ferma el poate sa amestece şi sa icircndeplineasca
funcţiile rezervoarelor de stocare pentru lapte a instalaţiilor frigorifice schimbătorelor de căldură
camionelor de lapte care preved o reducere substanţială a capitalului costurile de exploatare şi zonei
de producţieAcesta face ca sa nu fie nevoie de a crea o unitate de lactate din rezervoare de stocare
8 - 8 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
suplimentar pentru lapte reduce procesul lanţului de echipamente care promoveaza grăsime şi
calitatea laptelui simplifica echipamentele de spalare
Acest rezervorul ar putea exercita o răcire directă a laptelui icircn timpul transportarii lui
Rezervor propus este foarte convenabil pentru serviciul de cacircmp la fermele de animale pentru
transportul de lapte icircn vacircnzare către consumatori icircn condiţiile de piaţă icircn circulaţii comerciale
Prezenţa de carcasei elastice 3 face ca rezervorul propus sa fie practic insensibil la orice El rămacircne
operaţional chiar şi icircn icircngheţarea completă a apei icircn cele 3 de icircmpachetari astfel cum gheaţă
protejează lapte de congelare
Răcirea laptelui de la receptor sau un acumulator rece naturale (icircn cazul icircn care are o capacitate
suficientă) sau de la sistemul de apă poate fi efectuată de fermă icircn timpul mulsului pe tot parcursul
anului
Cererea pentru inventie
1Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui cu utilizarea laptelui rece naturale la ferme
inclusiv cu icircnchiderea ermetica a rezervorului cilindriccu cadru roti macara pentru descărcare
laptelui trapa vid şi tuburi de lapte caracterizat prin faptul că rezervorul cilindric cu o gura de
scurgere de turnare a laptelui este setat pentru deschiderea aerului şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil
cu deschiderea trapelor icircn partea superioară
2 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la o pompă de vid şi condensator
3 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la un sistem de pompe muls sub vid şi tub de lapte printr-o supapă de vacuum conectat la
fermă la un sistem muls lapte
4 Dispozitivul in functie de punctul 1 este invelit intr-un icircnveliş flexibil şi condensatorul prin
robinete este conectat la o sursă de apa naturala sau rece in ferma
9 - 9 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
suplimentar pentru lapte reduce procesul lanţului de echipamente care promoveaza grăsime şi
calitatea laptelui simplifica echipamentele de spalare
Acest rezervorul ar putea exercita o răcire directă a laptelui icircn timpul transportarii lui
Rezervor propus este foarte convenabil pentru serviciul de cacircmp la fermele de animale pentru
transportul de lapte icircn vacircnzare către consumatori icircn condiţiile de piaţă icircn circulaţii comerciale
Prezenţa de carcasei elastice 3 face ca rezervorul propus sa fie practic insensibil la orice El rămacircne
operaţional chiar şi icircn icircngheţarea completă a apei icircn cele 3 de icircmpachetari astfel cum gheaţă
protejează lapte de congelare
Răcirea laptelui de la receptor sau un acumulator rece naturale (icircn cazul icircn care are o capacitate
suficientă) sau de la sistemul de apă poate fi efectuată de fermă icircn timpul mulsului pe tot parcursul
anului
Cererea pentru inventie
1Rezervorul pentru transportul şi răcirea laptelui cu utilizarea laptelui rece naturale la ferme
inclusiv cu icircnchiderea ermetica a rezervorului cilindriccu cadru roti macara pentru descărcare
laptelui trapa vid şi tuburi de lapte caracterizat prin faptul că rezervorul cilindric cu o gura de
scurgere de turnare a laptelui este setat pentru deschiderea aerului şi plasat icircntr-un icircnveliş flexibil
cu deschiderea trapelor icircn partea superioară
2 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la o pompă de vid şi condensator
3 Dispozitivul in functie de punctul 1 caracterizat prin faptul că tubul de vid printr-o supapă este
conectat la un sistem de pompe muls sub vid şi tub de lapte printr-o supapă de vacuum conectat la
fermă la un sistem muls lapte
4 Dispozitivul in functie de punctul 1 este invelit intr-un icircnveliş flexibil şi condensatorul prin
robinete este conectat la o sursă de apa naturala sau rece in ferma
9 - 9 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui utilizind răcirea naturală
(11)2340169
Rezumat
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole Unitatea de racire pentru racirea
laptelui cu ajutorul racirii naturale conţine o maşină de refrigerare rezervor de acumulare in partea
de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai mic unde se acumulează unitatea de
evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un agitator şi de răcire conectat la
partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a rezervorului unitate de control electrica
conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor de temperatură exterioară a aerului
laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare care se umple cu fără riscuri pentru
mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se umple sub formă de capacitate
cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului este instalat ventilator dar in
interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu supape de reglare cu pompa de
răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de stocare Partea inferioară a
capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a rezervorului inferioar de
stocare Invenţia icircmbunătăţeşte capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Inventia se refera la domeniul de răcire a produselor agricole inclusiv laptelui şi poate fi utilizată icircn
producţia agricolă industria alimentară precum şi prelucrarea produselor de stocare
Cunoscut pentru dispozitiv de răcire a produselor agricole icircn special pentru lapte folosirea răcirii
naturale A se vedea de exemplu Dispozitivul pentru răcirea laptelui AS URSS numărul 1124167
numărul BI 42 din data de 151184 care conţine un schimbător de căldură receptorul rece o pompa
pentru a circula răcirea prin conducte
Dezavantajul acestor dispozitive este că au capacitatea mică de răcire precum şi de acumulare a
puterii şi fiabilitatea la temperaturi de aproape zero grade
Dintre dispozitivele cunoscute cel mai apropiat de natura tehnică a invenţiei propuse este
dispozitivul de răcire pentru exploataţiile agricole (RF brevet numărul 2081564 BI 17 1997)
Dispozitivul conţine o maşină de frigidere cu un condensator rezervor superior şi inferior cu
instalaţii de acumulare respectiv icircn aer liber şi icircn sala de producţie un schimbător de căldură
rotative cu duze de pulverizare şi plăci de aerodinamică unitate de control senzori de temperatură
10 - 10 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Obiectivul invenţiei este de a creşte capacitatea de stocare capacitatea de răcire şi fiabilitate icircn
condiţii adverse de temperatură Rezultatul tehnic menţionat se realizează prin acumularea faptului
că rezervorul de jos este umplut fără riscuri pentru mediu cu lichide netoxice cu punctul de congelare
scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) icircn el icircncăpicircnd rezervoare cu
navele subţire cu pereţi elastici făcuţi de exemplu din metal sau plastic umplut cu cu lichid icircngheţat
la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care se icircntăresc cu ficsatori şi sunt izolaţi sau conectaţi cu o
conductă icircntre ei şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a rezervorului de
stocare iar rezervorul de sus de acumulare se umple sub formă de capacitate cumulativă care este
icircntr-un vas gol cu distanţa dintre marginea ei de jos şi marginea de jos a capacităţii de acumulare iar
la partea de sus a rezervorului este instalat un ventilator dar in interior sunt instalate permanent
duze conectate prin conducta supapei de reglare cu pompa de răcire a lichidului şi partea
superioară a rezervorului de stocare de jos şi partea de jos a rezervor conectat prin conducte la partea
superioară a rezervorul de stocare inferioar cu o gaură icircntre marginea superioară a capacităţii de
acumulare şi suprafaţa laterală a vasului gol icircnchis
Esenta inventiei se explică prin desen care arată forma generală a unităţii de refrigerare pentru răcire
folosind lapte rece natural
Setul include masina de refrigerare 1 rezervorul de acumulare de sus 2 care figurează icircn aer liber
sub el icircn sala de producţie se acumulează un rezervor mai mic 3 cu un evaporator 4 a unităţii
refrigerare de 1 rezervor de stocare 5 cu un mixer 6 şi o cămaşicirc de răcire (secţiunea) 7 combinate cu
partea superioară şi porţiunile de jos a rezervorului de stocare 3 unitate de control 8 electric este
conectat la pompa de răcire 9 şi 10 a mixerului 6 cu senzori de temperatură a aerului 11 lapte 12
lichid de răcire13 cu rezervor mai mic de acumulare 3 care este umplut cu lichide netoxice cu un
punct de congelare scăzut (de exemplu o soluţie apoasă de clorură de calciu sau de sodiu) şi icircn ea
plasate 14 containere cu elastic subţire făcut de exemplu din metal sau plastic umplute cu lichid
icircngheţat la temperaturi scăzute (de exemplu apa) care contine fixatori 15 şi sunt izolate sau prin
conducte conectate icircntre ele şi cu găuri de scurgere şi umplere amplasate pe peretii de jos a
rezervorului de stocare 3 (nu apare) partea de jos a rezervorului este conectat la o cămaşă de răcire 7
a schimbătorului de căldură 5 pentru lapte icircn care la racircndul său este conectat la partea de sus
inferioară a rezervorului de stocare 3 şi rezervorul de sus de acumulare 2 se face cu o capacitate
acumulată 16 care se află icircntr-un rezervor gol 17 cu formarea distanţei dintre marginea ei de jos şi
marginea de jos a capacităţii de acumulare 16 cu partea de sus a rezervorului gol 17 este instalat
ventilatorul 18 dar in interior sunt permanent instalate sisteme de irigare cu duze de pulverizare 19
conectate prin conducte cu valva de expansiune 20 pompa a lichidului de răcire 10 şi partea
superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 icircn timp ce partea de jos a capacităţii acumulate 16
este conectat prin conducte la partea superioară a rezervorului inferioar de stocare 3 cu o gaură icircntre
11 - 11 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
marginea superioară a capacitaţii acumulative 16 şi suprafaţa laterală a rezervorului-gol 17 icircnchise
cu robinetul 21
Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul răcirii naturale funcţionează după cum urmează
Laptele provine de la animale icircn rezervorul schimbatorului de caldura 5 pentru lapte Icircn sezonul rece
caracterizat prin temperaturi negative a aerului icircnconjurător comanda de la unitatea de control 8
include un mod de acumulare a pompei de răcire a lichidui 10 şi ventilatorul 18 Echipa formată
pentru a integra semnale ale temperaturii aerului exterior senzor 11 şi de răcire 13 Condiţii posibile
de a pune icircn funcţiune pompa de răcire a lichidului 10 şi ventilatorul 18 sunt următoarele
temperatura aerului icircnconjurător este zero grade sau negativ precum şi a lichidului de răcire nu este
mai mică de 1degC Pompa cu lichidul de racire 10 livrează lichidul de răcire spre duzele cu aspersoare
19 situate icircntr-un rezervor gol 17 icircn care lichidul răcit este pulverizat Icircn rezervorul gol 17
ventilatorul 18 este alimentat cu aer rece cu temperaturi nu mai jos de yero grade Lichidul răcit
ajunge icircn partea de jos a capacităţii de acumulare 16 de top 2 şi rezervorul de stocare printr-un
gazoduct intră in rezervor mai mic de acumulare izolat 3 icircn cazul icircn care are loc acumularea de frig
La temperaturi negative de icircngheţare a lichidului răcit de intrare (de exemplu apa) situat in
rezervoarul 14 care icircn mod dramatic creşte capacitatea de acumulare a rezervorului de stocare mai
mic 3 Aerul rece care intră icircn rezervorul gol 17 după răcire direcţia de stropire a lichidului se
modifică şi merge icircn gaura dintre marginea superioară a capacităţii acumulative 16 şi suprafaţa
laterală a peretelui tubular 17 icircnchis cu robinetul 21
Procesul de răcire a laptelui efectuat icircn rezervorul schimbătorului de căldură 5 unitatea de control 8
cu senzorii de temperatură 12 include pompa de răcire a lichidului 9 Lichidul de răcire intră icircn
camaşa de răcire (pct) 7 a schimbătorului de căldură 5 Includerea mixerului 6 icircmpiedică congelarea
laptelui direct de la suprafaţa de răcire a schimbătorului de căldură pentru lapte 5 cu temperaturi
medii icircn volumul său Temperatura medie a laptelui se icircnregistreaza cu senzorii de temperatură 12
După atingerea temperaturii lichidului de răcire setul de pompe de răcire 9 la la comanda senzorului
de temperatură 12 este oprit
Icircn sezonul cald răcirea rezervorului lichidului de răcire 3 se face de la evaporatorul 4 a
masinei de refrigerare 1 se include cu unitatea de control 8 la ordinea senzorilor de temperatura a
aerului 11 şi de răcire 13 Acesta este răcit cu lichidul de răcire cu punctul de icircngheţ redus situată icircn
partea inferioară a rezervorului de acumulare 3 Racirea se face la temperaturi subzero Apărută icircn
cele 14 rezervoare gheaţa măreşte capacitatea de acumulare din partea de jos a rezervorului de
stocare 3
Capacitatea de răcire şi capacitatea de stocare a rezervorului de jos 3 cresc de-a lungul anului odata
12 - 12 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
cu aerul rece primit de la evaporatorul 4 a masinei de refrigerare 1 şi rezervorul de stocare 2
Separarea particulelor de lichid răcit situate icircn aerul răcit furnizate de ventilatorul 18 de la un
rezervor gol 17 are loc după cum urmează aerul răcit prin pulverizare trece prin partea dintre
marginea de jos a rezervorului gol 17 şi suprafaţa lichidului de răcire acumulata icircn partea de jos a
capacităţii acumulative 16 brusc icircşi schimbă direcţia care promovează separarea de particule de
lichid răcit şi previni scoaterea lor din rezervorul de stocare 2 Apoi aerul trece prin picuratorul 21
care icircn continuare separa particule rămase răcite Dupa dezactivarea pompa a lichidului de răcire 10
din rezervorul de stocare 2 fluxurile se acumulează in rezervorul inferior 3
Prezenţa rezervorului 14 umplut cu lichid de congelare (apa) care se depune icircn rezervorul de jos 3
reduce volumul necesar de lichid de răcire icircn circulaţie
Unitatea propusa de refrigerare cu folosirea laptelui rece natural a crescut capacitatea de stocare
capacitatea de răcire fiabilitate la temperatură joasă
Cererea pentru invenţie
1 Unitatea de racire pentru racirea laptelui cu ajutorul recelui natural care conţine o maşină de
refrigerare rezervor de acumulare in partea de sus situat sub unitatea de fabricare a rezervorului mai
mic unde se acumulează unitatea de evaporator de refrigerare rezervor-schimbător de căldură cu un
agitator şi de răcire conectat la partea superioară şi cu porţiunile mai mici de depozitare a
rezervorului unitate de control electrica conectata la o pompa de lichid de răcire agitator şi senzor
de temperatură exterioară a aerului laptelui lichidului de răcire Jos se află rezervorul de acumulare
care se umple cu fără riscuri pentru mediu cu un lichid netoxic Rezervorul de acumulare de sus se
umple sub formă de capacitate cumulativă care este icircntr-un vas gol Icircn partea de sus a rezervorului
este instalat ventilator dar in interior sunt instalate permanent duze conectate prin conducte cu
supape de reglare cu pompa de răcire cu lichid şi cu partea superioară a rezervorului inferior de
stocare Partea inferioară a capacităţii de acumulare a conductei este conectată la partea superioară a
rezervorului inferioar de stocare
2 Unitatea de răcire pentru răcirea laptelui cu ajutorului răcirii naturale după cererea 1 unde
rezervoarele sunt ataşate bretele si tevi conectate icircntre ele cu găuri de scurgere şi cu umplere
amplasate pe peretii de jos a rezervorului de stocare
13 - 13 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Unitatea de refrigerare cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme (11)2185055
Inventia este destinata utilizării icircn răcirea produselor agricole icircn special a laptelui şi poate fi utilizata icircn producţia agricolă industria alimentară precum şi de prelucrare şi de depozitare a laptelui şi a altor alimente Inventia prevede o reducere a consumului de metal şi creşte capacitatea de răcire icircn zona de aproape de zero grade temperatura aerului ambiant creşte timpul efectiv al ciclului anual Instalatia pentru racirea laptelui (аut St URSS 1124167 F 25 D 1 00 Buletinul Invenţii 42 1984) conţine un schimbător de căldură răcitor lichid de răcire sistem de conducte valve pompe
Aceasta include un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
Rezultatul tehnic a dispozitivului se realizează prin faptul că partea de jos a răcitorului pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalata icircntr-un rezervor şi linia de evacuare conectata la acesta şi după pompă prin supapă este conectat la schimbatorul de caldura si sistemul de drenaj de la ferma icircn timp ce icircn partea de mai sus a camerei de admisie este instalata o ţeavă de drenaj iar ţeava de furaje prin supapă este conectată la sistemul de apă icircn fermă
Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme conţine răcitor cu lichid de răcire 1 executat icircn forma unui rezervor cu partea de sus deschisă icircn partea de jos are stabilită o conductă de alimentare 2 de la un capăt al căreia pe verticală există una sau mai multe duze de lichid de răcire 3 şi celălalt capăt este conectat la schimbatorul de caldura 4 şi prin supapa 5 cu o sistemă alimentare cu apă la fermă iar icircn partea de jos a răcitorului cu lichid de răcire 1 pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie 6 este instalat un rezervor conectat la conducta de evacuare 7 conectate la pompa 8 instalate icircn spaţii comerciale şi icircn continuare supapa 9 - cu un schimbator de caldura 4 precum şi cu sistemul de drenaj de la fermă dar mai sus de camera de primire este instalată conducta de scurgere 10 şi partea de sus a răcitorului cu lichid de răcire 1 peste pulverizatorul cu lichid de răcire 3 este instalat un ventilator 11 peste care este instalat ecranul 12 Unitate de răcire cu utilizarea răcirii naturale pentru ferme funcţionează după cum urmează Răcitorul pentru lichid de răcire 1 este umplut cu lichid de răcire - nivelul de apă care ar trebui să ajungă la partea de jos a ţevii de evacuare 7 Apa primită icircncepe să răcească aerul atmosferic picircnă la congelare Pentru a intensifica răcirea poate fi pornit şi ventilatorul 11 situat sub ecranul 12 Icircnainte de refrigerare sistemul de conducte sub presiune pompează apa prin sistem icircn fermă Apa curge respectiv prin intermediul conductei de alimentare 2 icircn răcitorul 1 Apa se acumulează pe suprafaţa de gheaţă sau de amestec de apă-gheaţă şi icircn camera de primire 6 curgerea apei continuă picircnă va atinge nivelul său din partea de jos a conductei de scurgere 10 Apoi icircntoarce pompa 8 Amestecul de apă răcită-gheaţă intră icircn schimbătorul de căldură 4 şi raceste laptele prin ţeava furaje 2 ajunge icircn duyele lichidului de răcire 3 şi icircn continoare apa răcită sub influenţa aerului rece vine de la ventilatorul 11 se acumulează pe suprafaţa stratului apă - gheaţă icircn camera de admisie 6 de unde prin conducta de evacuare 7 intră icircn pompa de centrifugare 8 şi ciclul se repetă După răcirea laptelui fluxul lichidului de răcit prin intermediul conductei 7 pompei 8 şi supapei 9 se varsa in canalizarea fermei Icircn această conductă legătura la schimbătorul de căldură se face prin ventilul 9 Apa icircn răcitorul pentru lichid de răcire 1 coboară la nivelul iniţial şi anume la nivelul gaurei conductei 7 După aceasta apa este descărcată icircntr-o canalizare şi prin conducte la trecerea icircn
14 - 14 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
aer liber previne decongelarea conducte Sistemul este din nou gata pentru procesul de răcire Prin completarea cu apă a răcitorului pentru lichid de răcire 1 mai ales la aproape zero grade temperatură la ridicarea apei gheaţă poate pluti Cu toate acestea acest lucru va creşte numai icircn zona de contact a maselor de apă cu gheaţă şi icircn consecinţă capacitatea totală de răcire a sistemului Icircn acelaşi timp icircn camera de primire 6 va fi acumulată cu lichid de racire care va asigura o buna funcţionare a instalaţiei Conexiunea ţeava de evacuare 7 prin supapa 9 cu sistemul de drenaj cu canalul de scurgere a apei garantează curgerea apeiin plus la ferma aflată la nivelul inferior al ţevii de scurgere 10 icircn canalizareAstfel utilizarea de instalaţii frigorifice cu ajutorul răcirii naturale pentru ferme ar reduce sistemul de metal ar creşte capacitatea de răcire aproape de zero grade temperatură şi ar creşte semnificativ perioada de lucru icircn timpul ciclului anual
Cererea pentru invenţie Unitate de racire cu ajutorul răcirii naturale pentru fermele de lapte care conţine un schimbător de căldură montat icircn aer liber Icircn partea de jos a acestuia pe suprafaţa exterioară a camerei de admisie este instalat un rezervor şi o linie de priză conectat la acesta Dupa pompa supapa conductei este conectata la schimbătorul de căldură şi a sistemului de drenare a exploataţiei Mai sus de camera de intrare este instalata ţeava de drenaj Ţeava de alimentare prin supapa este conectata la sistemul de apă icircn fermă
15 - 15 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Motivarea tehnico-economicăInvenţiile prezentate se referă in general la industria laptelui fiind utilizate pentru răcirea şi păstrarea
laptelui
Pentru răcirea laptelui in condiţii de ferma se foloseste apa rece gheata si agregate frigorifice Apa
rece si gheata se folosesc la ferme cu efective mici de vaci si in gospodariile individuale
La ferme cu efective mari de vaci de lapte racirea laptelui se efectueaza folosind surse de frig
artificial Pentru obţinerea frigului se folosesc agregate frigorifice de diferite tipuri iar in calitate de
agent frigorific se utilizeaza freon amoniac sau clorura de metil Răcirea laptelui se realizează prin
schimbul de caldura dintre lapte şi suprafata racită a instalaţiei de racire
Aceste invenţii le-am ales datorită avantajelor deosebite pe care le posedă şi anume că preved o
reducere a capitalului şi a costurilor de operare pentru echipamentele de răcire a laptelui cresc
eficienţa şi intensitatea procesului de răcire a laptelui şi extind domeniului de aplicare a
dispozitivelor
Utilizarea invenţiilor duc la extinderea sferei de aplicare a dispozitivelor de reducere a capitalului şi
a costurilor de exploatare cresc eficienţa şi siguranţa ecologica a procesului de răcire
Obiectivul invenţilor constă icircn a extinde funcţionalitatea rezervoarelor pentru a asigura
universalitate acestora reducerea consumului de energie şi costurile de funcţionare pentru răcire
depozitare şi transport de lapte
Invenţiile icircmbunătăţesc capacitatea de acumulare capacitatea de răcire şi fiabilitate sporită la
temperaturi joase ale aerului
Acestea preved o reducere a consumului de metal şi creşc capacitatea de răcire icircn zona de aproape de
zero grade temperatura aerului ambiant cresc timpul efectiv al ciclului anual
Instalaţia pentru pasteurizare-racire pe care l-am ales in descriere la proiectul de curs asigura o
incalzire omogena modificari minime in compozitia şi structura fizico-chimica a laptelui
Deasemenea are loc distrugerea maximă a microflorei din lapte şi pe cit este posibil - procesului de
pasteurizare se desfasoara in absenta aerului In afara de aceasta el este comod in exploatare ieftine
şi cu dimensiuni comode pentru utilizare
Pasteurizatorul cu placi are dimensiuni mai mici in comparatie cu cel tubular El este alcatuit
dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza sectii separate - de preincălzire pasteurizare
(daca se prevede conform tehnogiei) şi sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4 mm circula
16 - 16 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
in contracurent cu agentii de incalzire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 degC Procesul
tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate Capacitatea
acestor aparate variaza de la 1000 lora pina la 15-25 mii lora
Acest utilaj este foarte eficace deoarece permite economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumată iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pasteurizatoarele cu plăci au căpătat o răspicircndire mare datorită avantajelor pe care le prezintă şi
anume
- concentrarea mare de suprafaţă de transfer de căldură(se poate ajunge picircnă la 200
m2m3 de aparat)
- transfer de căldură intens datorită grosimii mici a peliculei de lichid (max 5 mm) şi
turbulenţei provocată de ondulatiile plăcilor(se poate ajunge la coeficienţi de transfer
de căldură icircntre 2000-5000 Wm2K)
- rezistenţa hidraulică relativ mică la curgerea fluidelor
- curăţirea relativ uşoară evitarea depunerilorposibilităţi de aderare uşoară la diferite
scopuri
- se pot realiza uşor unităţi de suprafaţe de transfer de căldură(se poate ajunge la unităţi
care să aibă picircnă la 200 m2 de suprafaţă de transfer de căldură)
- se pot monta icircnseriate astfel ca să realizeze schimb de căldură icircn zone consecutive şi
prin aceasta să poată ajunge la recuperarea de căldură picircna la 70-85 aceasta
contribuind atit la economia de căldură cicirct şi la realizarea transferului de căldură la
diferenţe de temperaturi mici
- Satisfac cele mai exigente condiţii de igienă Se curăţă uşor atit pe cale chimică cu
ajutorul soluţiilor de spălare cit şi pe cale mecanică
17 - 17 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a liniei tehnologice
Linia tehnologica de fabricare a laptelui pasteurizat de consum include urmatoarele componente
Pompa
Contor
Racitor cu placi
Rezervor pentru laptele crud
Rezervor pentru laptele normalizat
Instalatie pentru reconstituirea laptelui praf
Rezervor cu nivel constant
Pompa centrifugala pentru lapte
Pasteurizator racitor
Separator curatitor de lapte
Omogenizator
Instalatie de pasteurizare tubulara
Rezervor pentru laptele pasteurizat
Materia prima din rezervorul (1)se pompeaza la instalatia de racire cu ajutorul pompelor Pompa este
o masina hidraulica de forta care transforma energia mecanica a motorului in energie de miscare a
lichidului Materia ajunsa in racitorul cu placi (3) va fi tratata termic la temperatura 90-950C si se
mentine timp de 5-20min si se raceste in flux la temperatura 50-700C
Laptele este vehiculat mai departe in rezervorul pentru laptele normalizat (5) aici se petrece
operatia prin care se aduce continutul de grasime al laptelui la o anumita valoare in vederea
asigurarii unei calitati constante produsului finitAceasta presupune in majoritatea cazurilor o
reducere a continutului initial de grasime cu ajutorul separatoarelor centrifugaleIn situatia in care se
prelucreaza cantitati mari de lapte normalizarea se obtine prin reglarea separatorului in functie de
continutul de grasime al laptelui materie primaDeoarece practic continutul in grasime al laptelui
integral receptionat variaza in limite destul de largi normalizarea se face prin amestecarea laptelui
integral cu o anumita cantitate de lapte smantanit in tancuri
18 - 18 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Pentru separarea grăsimii laptele se incălzeste in zona de preancălzire a pasteurizatorului la temperatura de 35-45degC și este introdus in tamburul de separare al separatorului centrifugal (7d) Odată cu separarea grăsimii are loc si o curătire a laptelui impuritătile din lapte adunandu-se pe peretii capacului tamburului si se elimină prin demontarea si curătirea manuală a tamburului
Dupa aceasta laptele este dirijat in omogenizator unde are loc procesul de omogenizare
Omogenizarea laptelui se face icircn scopul stabilizării emulsiei de grăsime datorată reducerii
diametrului globulelor de grăsime de la o medie gt 35 - 5 microm pacircnă la o medie de lt 2 microm La
omogenizare se formează noi globule de grăsime a căror membrană este diferită de cea a globulelor
iniţiale de grăsime Omogenizarea laptelui de consum se face icircntr-o singură treaptă de presiune (100-
200 kgfcm3) temperatura de omogenizare fiind de 60-80degC
Mai departe laptele este vehiculat spre instalatia de incalzire tubularaAici are loc incalzirea la
temperaturi mai mari (pacircnă la 90 - 135 deg C)acestea sunt formate din două tobe care se acoperă cu
capace Incălzirea la temperatura de pasteurizare are loc cu apă caldă Pe partea
interioară a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de
icircncălzire (secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial
trece prin stratul de tuburiApoi acesta trece in rezervorul pentru lapte pasteurizat de unde pleaca
spre a fi ambalat
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
middot Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
middot Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
middot Siguranta de functionare a pasteurizatorului
19 - 19 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Construcţia şi principiul de funcţionare a instalaţiilor pentru icircncălzire
şi răcire
Instalatii de incalzire tubulare sunt concepute pentru icircncălzirea laptelui icircnainte de separare (de la
10 la 50 deg C) este prezentată icircn figura 1 Icircncălzitorul este format din 2 ţevi cu placi cu diametrul de
28 mm şi o lungime de 1200 mm Laptele trece succesiv prin conducte şi este icircncălzit de aburul care
intră icircn atmosferă
Instalatiile de incalzire tubulare sunt concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari (pacircnă la 90
- 135 deg C)acestea sunt formate din una sau două tobe care se acoperă cu capace Pe partea interioară
a capacelor sunt partiţii pentru trecerea fluxului de rotaţie de lapte de către tuburi de icircncălzire
(secţiuni) Laptele trece prin partea de jos a tamburului icircn care el icircn mod repetat secvenţial trece prin
stratul de tuburi schimbacircnd direcţia de mişcare a lui Partiţiile instalate orizontal icircn interiorul părţii
de jos a tamburului icircmpărţind cavitatea icircn niveluri Deaceea apa caldă este furnizată de la pompa de
cazan circulicircnd icircn contracurent cu laptele care trece icircn fiecare nivel al tamburului Instalatia de
incalzire tubulară instalată icircn liniile de pregătire a laptelui pentru a fi condensat precum dar este şi
utilizată icircn producţia uleiului
Icircn funcţie de cerinţele tehnologice pentru instalaţiile de icircncălzire tubulare acestea pot fi diferite
Atunci cacircnd acestea sunt utilizate ca instalatii de incalzire inainte de separare acestea ar trebui să
lucreze pentru rate minime a fluxul de lichid cu scopul de a asigura un transfer intensiv de căldură şi
să reducă la minimum depunerile de proteină de pe suprafaţa de icircncălzire
Icircn instalatii de incalzire tubulare concepute pentru a incalzi la temperaturi mai mari se poate de
crescut semnificativ viteza fluxului
Instalatiile de incalzire tubulare sunt compuse din următoarele
1-şurub
2-dispozitiv de srticircngere
3-corp
4-izolaţie
5-cămaşă
20 - 20 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
6-ţeavă
7-cauciuc pentru etanşietate
8-capac
Fig1 Instalaţia de incălzire tubulară
Instalaţiile de răcire reprezintă un set de plăci de schimb de căldură Plăcile sunt ştampilate lipite
la periferia sigiliilor de cauciuc Ele sunt realizate din oţel inoxidabil Pe o parte dintre plăci curge
produs precum şi pe de altă parte ndash agentul frigorific sau de icircncălzire(apă rece saramură apă caldă)
Aceste dispozitive pot fi cu una şi două piese Icircntr-un aparat de-a secţiunii de icircncălzire este realizată
cu apă fierbinte (incalzitor) precum şi de răcire - apa rece sau saramură (coolere)
Aceste aparate pot fi cu o secţie sau cu două Icircn instalaţia cu o secţie icircncălzirea se efectuează cu apă
caldă iar răcirea cu apă rece Icircn instalaţia cu două secţii ndashin prima secţie ndashcu lapte fierbinte (secţia
regenerativă) a doua secţie -cu apa fierbinte incalzita in cazane (de icircncălzire) precum şi răcirea - icircn
prima secţie cu apă iar icircn a doua ndash agent frigorific Acest produs trece icircn prima şi a doua secţie icircn
concordanţă
21 - 21 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- Racirea laptelui cu instalatii frigorifice
Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat
si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de
depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana branza) in dulapuri sau camere frigorifice In laptarii
se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor Temperatura de racire a unei
instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific cu cat aceasta
temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific deci de
instalatie
- racirea laptelui ndashse face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula
agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 C dupa care aceasta se depoziteaza in
tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte
Indiferent de produsele lactate care se proceseaza fazele tehnologice descrise anterior sunt
obligatorii in obtinerea unor produse salubre
In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite
concentratii concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita Punctul de
inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat
sa fie cu cel putin 10 C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit In mod obisnuit pentru
racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 ndash 21
Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi
Racitoarele plane cu aceiasi constructie ca si cele folosite la racirea cu apa acestea pot
constitui serpentina evaporatorului instalatiei frigorifice agentul de racire fiind chiar agentul de
racire a instalatiei sau poate fi folosit un agent indirect (apa racita sau saramura) preluat cu o pompa
dintr-un bazin de racire in care este instalata serpentina evaporizatorului La racirile plane cu doua
sectii in sectia superioara preracirea cu apa iar in sectia inferioara racordata la instalatia frigorifica se
face racirea profunda
Racitoarele cu placi au ca parte activa o serie de placi stantate astfel incat sa formeze prin
suprapunere un canal sinuos placile sunt etansate cu garnituri si presate formand corpul racitorului
Racitoarele cu placi pot fi racordate direct la instalatia de muls cu transportul laptelui prin conducta
laptele racit fiind depozitat in tancuri izoterme Aceste racitoare pot fi utilizate si separat in laptarie
22 - 22 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
facand racirea laptelui ce se depoziteaza apoi in tancuri izoterme In tara noastra se fabrica
racitoarele cu placi TRAP-3 cu 12 placi avand capacitatea de racire a laptelui de 3000 litrih si
TRAP-6 cu 24 placi avand capacitatea de 6000 litrih care folosesc ca agent de racire saramura
racita de evaporatorul unei instalatii frigorifice
Pasteurizarea laptelui Prin aceasta operatie se urmareste distrugerea sub actiunea temperaturii a microorganismelor aflate
in stare vegetativa inactivarea pentru o anumita perioada a celor sporulante si prelungirea duratei de
pastrare a laptelui Intrucit germenii patogeni se gasesc in stare vegetativa sub actiunea pasteurizarii
la temperaturi de 65-900 C si sunt practic distrusi in totalitate asiguricircndu-se obţinerea unui lapte
salubru Astfel la temperatura de 750 C aproape toţi germenii patogeni sunt distruşi icircn 2-12 secunde
Cu cicirct temperatura este mai ridicată cu aticirct scade timpul necesar distrugerii microorganismelor deci
şi durata de contact a laptelui cu agentul de icircncălzire Icircn funcţie de valoarea temperaturii şi durata de
contact a laptelui cu reagentul termic pot fi utilizate următoarele metode de pasteurizare
pasteurizarea joasă (sau de durată) care se realizează la temperatura de 63-650 C timp
de 30 min Este o metodă lentă care necesită consum de energie termică Se aplică cu
rezultate bune icircn pasteurizarea laptelui destinat fabricării bricircnzeturilor
Pasteurizarea icircnaltă( rapidă sau HTST-temperatură icircnaltă timp scurt) care se realizează
la 72-740 C cu o durată de 15 sec Este folosită icircn producţie deoarece permite
mecanizarea şi automatizarea operaţiei tehnologice
Pasteurizarea instantanee(tip flash sau fulger) prevede icircncălzirea laptelui la 80-900 C
pe o durată de timp sub 10 sec urmată de o răcire bruscă Acest procedeu se aplică icircn
special laptelui cu o calitate mediocră
Clasificarea pasteurizatoarelor
Pasteurizatoarele se clasifică după mai multe criterii şi anume
1După felul pasteurizării
pentru pasteurizare joasă(pasteurizatoare cilindrice)
pentru pasteurizare rapidă şi instantanee(pasteurizatoare cu tambur rotativ
pasteurizatoare cu plăci pasteurizatoare tunel)
2 După felul energiei folosite
23 - 23 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizatoare cu icircncălzire ( cu abur şi cu apă caldă)
pasteurizatoare cu radiaţii ultraviolete
pasteurizatoare cu ultrasunete
3 După modul de utilizare a căldurii
pasteurizatoare cu recuperare de căldură
pasteurizatoare fără recuperare de căldură
4 După modul de pasteurizare
pasteurizatoare deschise
pasteurizatoare ermetice
pasteurizatoare cu vid
Pasteurizatorul cu plăciEste utilizat icircn industria alimentară icircn cazurile icircn care apare necesar transferul de căldură
Pasteurizatoarele cu placi sunt utilizate ma frecvent deoarece ele au dimensiuni mai mici in
comparatie cu cele tubulare Ele sunt alcatuite dintr-o serie de placi unite intre ele care formeaza
sectii separate- de preincalzire pasteurizare si sectia de racire a laptelui Laptele in strat de 2-4mm
circula in contracurent cu agentii de incalazire si racire avind la iesire temperatura de 4-6 gradeC
Procesul tehnologic decurge in flux continuu fiind mentinut si controlat de dispozitive automate
Capacitatea acestor aparate variaza de la 1000l ora pina la 15-25 mii lora
Aceste utilaje sunt foarte eficace deoarece permit economisirea in sectia de recuperare a 90 din
caldura consumata iar cantitatea de abur pentru pasteurizare se micsoreaza de 8-10 ori
Pentru pasteurizare se folosesc
Cazane sau vane de pasteurizare cu pereti dubli
Pasteurizatoare cu placi
Vane
In industria alimentara se folosesc pe scara larga vanele paralele In aceste vanediscurile
sunt presate pe corp cu o pana de impingere situata central Aceste vane se fac din fonta pentru
presiunea conventionala pana la 10 bari in doua variante cu inele de bronz 1 si 2 pentru apa si fara
inele pentru gaz
In comparatie cu ventilele vanele prezinta urmatoarele avantaje
Opun o rezistenta mai mica mediului care circula
Mediul poate circula in ambele sensuri
Nu prezinta pericol din punct de vedere al socurilor hidraulice
Au inaltime mai mica ca dezavantaje mentionam
24 - 24 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Suprafetele de etansare sunt greu accesibile pentru rectificarea ceea ce face ca reparatia
lor sa fie dificila
In timpul deplasarii lor suprafetele de etansare ale discurilor se freaca pe suprafetele de
etansare ale corpului si provoaca o uzura rapida a acestora
La o temperatura inalta a mediului dilatarea diferita a pieselor poate provoca blocarea
lor
Vanele nu pot fi folosite pentru lichide care au substante solide in suspensie
Vanele se fac cu axele cu filet exterior sau interior Axele cu filet exterior sunt mai sigure si
de aceea se folosesc mai frecvent Vanele se monteaza de obicei pe conductele de gaze si de aburi
de diametre mari pe conductele de aer comprimat si pe conductele de apa pe conductele care
transporta medii fara sedimente si pe conductele de vid pe diametrul mare
Se construiesc vane cu doua pene de distantare 1 si 2 montate pe aceeasi axa verticala Asemenea
vane se folosesc de obicei de conductele de apa
Utilizarea schimbătoarelor de căldură cu plăci este determinată de avantajele pe care le prezintă faţă
de celelalte tipuri de schimbătoare de căldură
- transfer de căldură intens datorat icircndeosebi peliculei de produs (valoarea coeficientului de transfer
termic poate ajunge la 6000-7000 )
- realizează economic un grad ridicat de recuperare a căldurii (60-70) ceea ce duce şi la micşorarea
diferenţei de temperatură icircntre cele două fluide care circulă prin schimbător
- construcţie compactă pentru suprafeţe mari de transfer termic
- pierderi de presiune relativ mici
- automatizarea nu este mai complicată decacirct la alte tipuri de schimbătoare de căldură
- cheltuielile de investiţii nu sunt mai mari decacirct la schimbătoarele de căldură tubulare de aceeaşi
mărime
- construcţia şi exploatarea sunt mai simple
- compactitatea mare ( suprafaţa specifică mare )
- grad de flexibilitate ridicat in realizarea suprafeţei de transfer şi aranjamentelor de curgere
- turbulenţă ridicată care are drept urmare realizarea unor valori mari ale coeficienţilor de transfer
termic
- rezistenţă mare la murdărire şi la coroziune
- posibilităţi de curăţire relativ uşoară
- uşurinţa rearanjării pentru icircndeplinirea unei alte sarcini termice
- posibilitatea folosirii pentru fluide cu vacircscozitate ridicată fluide termolabile sau murdare
- posibilitatea folosirii pentru recuperări avansate de energie
- inerţie termică mică
25 - 25 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Acest pasteurizator este alcătuit icircn principiu dintr-o serie de plăci pe suprafaţa cărora este ştanţat
un profil astfel icircncicirct prin presarea plăcilor una licircngă alta se formează icircntre ele mici şanţuri prin care
circulă lichidul supus pasteurizării
Icircn constructia unui pasteurizator cu plăci se deosebesc următoarele părţi componente corpul cu plăci
de diferite tipuri constructive şi funcţionale postamentul suporţii plăcilor mecanism de presare
conducte de legătură apărătură de reglare şi control Icircn corpul pasteurizatorului plăcile formează
sectoarele de recuperare a căldurii de pasteurizare de răcire cu apă şi de răcire cu saramură Plăcile
sunt din tablă subţire din oţel inoxidabil sau aluminiu sau de alte metale care corespun ca rezistenţă
la coroziune Intr-un pasteurizator sunt următoarele tipuri de plăci
Plăci curente sau cu canale
Plăci pentru menţinerea de scurtă durată a lichidului
Plăci de capăt
Plăci intermediare sau de legătură
Plăcile cu canale sau plăcile curente au diferite forme pe suprafaţa lor fiind ştanţate canale sau
ondulaţii adinci de 3-6 mm şi late de 20-80 mm care măresc suprafaţa de schimb de căldură ajută la
dirijarea deplasării lichidului sub formă de peliculă şi intensifică turbulenţa necesară măririi
coeficientului de transfer de căldură Fiecare placă este prevăzută cu patru orificii situate in colţurile
plăcilor care formează prin alăturare canale pentru intrarea şi ieşirea celor două lichide icircntre care are
loc transferul de căldură Pe faţa fiecărei plăci este realizată o adicircncitură pe toată periferia in care se
introduc o garnitură din cauciuc sintetic care are rolul să asigure etanşietatea plăcii faţă de exterior
şi etanşietatea a două din canale care nu trebuie să comunice cu spaţiul dintre două plăci
Plăcile din capăt sunt mai groase au numai una din feţe ondulate faţa din interior şi au numai
două orificii prin care intră sau iese unul din fluide Plăcile intermediare au deasemenea o construcţie
specială şi au rolul de a permite divizarea pachetului de plăci şi de a asigura trecerea lichidului de la
un grup de plăci la altul evacuarea sau introducerea lui in sistem Pentru a se reduce greutatea
plăcilor intermediare interiorul lor poate avea formă de fagure Lichidul circulă intr-un strat de 3-4
mm prin spaţiul liber pe o faţă a plăcilor iar pe cealaltă faţă circulă in contracurent apă caldă sau
abur de joasă presiune
Plăcile pentru depozitarea de scurtă durată au o gosime de 20-70 mm şi se montează
intercalat icircntre plăcile cu canale in sectorul de pasteurizare avind rolul de a menţine fluidul la o
anumită temperatură şi o durată optimă de timp pentru a asigura pasteurizarea sa daplină Nervurile
sale sunt executate astfel incit să circule in cascade
26 - 26 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Transferul de căldură se realizează icircn condiţii corespunzatoare in contracurent conform
figurii următoare
Fig2 Transferul de căldură in contracurent in sectoarele de lucru ale unui pasteurizator cu plăci
Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci cuprinde mai multe operaţii icircn care lichidele icircntre
care se fac schimburile de căldură circulă icircn contracurent pe o parte şi pe cealalta a plăcilor
Pasteurizatorul cu plăci considerat in cazul pasteurizării laptelui are următoarele sectoare de
lucru(fig3) două sectoare de recuperare a căldurii(C şi D) un sector de pasteurizare (E) un sector
de răcire cu apă(B) şi un sector de răcire intensă cu saramură sau cu gheaţă(A)
27 - 27 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Fig3 Procesul de lucru al pasteurizatorului cu plăci icircn cazul pasteurizării laptelui
Figura dată prevede următoarele
1-sector de lucru cu plăci
2-pompă pentru lapte crud
3-filtru sau separator centrifugal
a-a- circulaţie lapte crud
b-b- circulaţie apă fierbinte sau aburi de joasă tensiune
c-c- circulaţie apă rece
d-d- circulaţie apă cu gheaţă sau sărămură
Laptele crud este dirijat cu ajutorul unei pompe icircn primul sector de recuperare a căldurii (C) unde
circulind in contracurent cu laptele cald pasteurizat icircşi ridică temperatura de la 100-150 C la 300-400
C după care este introdus icircntr-un filtru sau separator centrifugal De aici laptele este trecut in cel de-
al doilea sector de recuperare a căldurii (D) in care circulă icircn contracurent cu laptele fierbinte
pasteurizat şi se incălzeşte la 500-600 C Astfel preincălzit laptele este introdus in sectorul de
pasteurizare icircn care pe o parte a plăcilor va circula lapte iar pe cealaltă parte abur de joasă presiune
sau apă caldă temperatura sa ridicindu-se la 710-900 C(E) Apoi laptele pasteurizat trece printre
plăcile pentru deozitarea de scurtă durată la 710-900 C prin cele două sectoare de recuperare a
căldurii (D şi C) unde va icircncălzi laptele crud şi se va răci la 300-350 C şi va intra icircn sectorul de răcire
cu apă (B) icircn care temperatura va scădea de la 300-350 C la 130-200 C Icircn sfirşit astfel prerăcit
laptele intră in sectorul de răcire intens(A) unde circulind icircn contracurent cu saramura de la o
instalaţie frigorifică sau cu apă răcită cu ghaţă se răceşte de la 30-50 C fiind apoi dirijat la cisternele
de depozitare
Pasteurizatoarele cu placi Este cea mai cunoscuta metoda de pasteurizare industriala a lapteluiEle
sunt construite din placi de otel inoxidabil pe suprafata carora sunt prevazute canalePlacile unite
prin presare una peste alta formind sectiuni separate pentru anumite tipuri de caldura Astfel in
primul sector de schimb termic agentul de incalzire este apa fierbinte-abur in al doilea sector laptele
28 - 28 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
pasteurizat incalzeste ce intra in pasteurizator iar cel de-al treilea sector apa cu gheata este agentul
de racire a laptelui pasteurizat Laptele este introdus in pasteurizatoarele cu placi cu ajutorul
pompelor centrifuge prin fiecare sector prin care trece sufera o operatie de tratament termic
1- Bazin de alimentare 2- Pompă de lapte 3-Pompă de apă caldă 4- Dispozitiv de
automatizare 5- Cap de recirculare I- Sector de răcire cu apă răcită IIIII-
Schimbător de căldură IV- Sector de icircncălzire V- Sector de menţinere la cald
Pasteurizatoarele sunt formate dintr-o serie de placi din otel inoxidabil pe suprafata carora sunt
prevazute canale Placile sunt stranse una langa alta alcatuind sectiuni separate unde se face
schimbul de caldura Laptele circula pe una din fetele placii iar apa calda aburul agentul de racire
sau laptele care cedeaza caldura pe cealalta parte a placii Placile formeaza mai multe sectiuni astfel
- preincalzirea initiala a laptelui de la 5-10 0C la 35-40 0C prin circulatie in contracurent cu laptele
cald pasteurizat(zona de recuperare I )
- preincalzirea a doua a laptelui de la 35-40 0C la 55-60 0C tot pe seama laptelui pasteurizat( zona de
recuperare II )
- pasteurizarea propriu-zisa unde laptele atinge temperatura dorita in functie de regimul ales
- mentinerea de scurta durata la temperatura de pasteurizare
- zona de racire cu apa unde temperatura laptelui scade la 15-25 0C
- zona de racire finala in care laptele iesit din sectiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-6
29 - 29 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
0C datorita circulatiei in contracurent cu apa racita la 0hellip+4 0C
Pasteurizatoarele cu placi se compun dintr-o serie de placi din otel inoxidabil ondulate prin stantare
Prin canalele de pe o parte a fiecarei placi circula lapte iar pe cealalta agentul de incalzire sau racire
Placile avand intre ele garnituri de cauciuc sunt astfel grupate incat formeaza mai multe sectoare
unul sau doua sectoare de recuperarea unui sector de pasteurizare un sector de mentinere la
temperatura de pasteurizare un sector de racire cu apa si de racire profunda cu apa glaciala
Principalul avantaj al pasteurizatoarelor cu placi consta in randamentul ridicat al schimbului termic
ce se datoreste atit faptului ca lichidele circula in strat subtire cat si vitezei mari de circulatie In
aceste conditii timpul de mentinere a laptelui la temperatura inalta este redus determinind modificari
fizico-chimice minimale
Totodata pasteurizatoarele cu placi permit pasteurizare in flux asigurand capacitati de productie
mari (20000l h) Toate operatiile sunt automatizate inclusiv spalarea si dezinfectia In acest scop
instalatile de pasteurizare sunt prevazute cu dispozitive care permit functionarea si controlul automat
al intregului proces de pasteurizare
bull Termometre inregistratoare
bull Dispozitiv de recirculare lapte insuficient pasteurizat si penuru reglarea automata a temperaturii de
pasteurizare
bull Tablou comanda
bull Dispozitiv de semnalizare optica si acustica
Placile schimbatoarelor de caldura se construiesc intr-o mare diversitate si
se pot clasifica dupa profilul placii in
- placi cu canale
- placi cu flux unic
- placi plane cu elemente pentru crearea turbulentei
In general transferul de caldura prin placile cu canale este mai redus comparativ cu placile cu flux
unic Viteza fluidelor prin canalele placilor este de 2divide25 ms iar marirea vitezei peste aceste valori
nu este recomandata din cauza ca determina o crestere a pierderilor de presiune o marire insemnata
a presiunii de intrare a fluidului si prin urmare dificultati in etansarea intregii instalatii transversale
in V sau cu proeminente circulare cu d=20divide25mmprin efectul de dezintegrare a filmului de curent
prin schimbarile bruste ale sectiunii canalului si ale sensului de curgere transforma curgerea
laminara in curgele turbulenta Chiar la Re=150divide300 apare curgerea turbulenta recomandata iar
transferul de caldura prin convectie si conductie se realizeaza in conditii foarte bune
Placile cu flux unic peliculare sunt cele mai raspandite tipuri de placi Se impart in doua categorii
30 - 30 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
peliculare si cu retea La aceste tipuri de placi lichidul se deplaseaza sub forma unor pelicule in
valuri urmand configuratia geometrica a placii (viteza peliculei este de 03divide08 ms)
Toate placile unui schimbator de caldura (placi normale intermediare si de capat) sunt numerotate
de la 1 la n pentru a se putea respecta ordinea de montaj necesara circulatiei corecte a fluidelor si
sunt grupate in zone Zona schimbatorului de caldura este cuprinsa intre doua placi intermediare se
caracterizeaza prin natura fluidelor schema de circulatie si regimul de temperatura Placile normale
de schimb termic dintr-o zona formeaza unul sau mai multe pachete Fiecare pachet are un numar de
canale (m) prin care fluidul se deplaseza pelicular
Formula de aranjare a placilor este o fractie in care numaratorul reprezinta numarul pachetelor si
numarul canalelor din fiecare pachet pentru un fluid de lucru iar numitorul reprezinta acelasi lucru
pentru celalalt fluid
Pasteurizarea HTST
Pasteurizarea HTST se realizeaza de regula in pasteurizatoare cu placi care prezinta urmatoarele
avantaje
bull Permit o reglare riguroasa a regimului de pasteurizare si mentinerea constanta a acestuia in tot
timpul functionarii
bull Prin reducerea sau majorarea numarului de placi capacitatea de prelucrare a instalatiei poate fi
modificata functie de necesitati
bull Asigura o buna utilizare a energiei calorice datorita pe de o parte conditiilor in care se realizeaza
schimbul termic si pe de alta parte datorita sistemelor de recuperare a caldurii
bull Instalatia este foarte compacta iar schimbul de caldura propri-zis neavand piese in miscare este
robus in exploatare
bull Functionarea instalatiei poate fi complet automatizata realizandu-se o economie de forta de munca
si siguranta in eficienta exploatari
bull Spalarea si dezinfectia se poate face automatizat
Pasteurizarea HTST sub vid(vacreatia)
Instalatia consta din trei camere care lucreaza sub vid prin care laptele trece in flux continuu Laptele
intra in prima camera in care se pasteurizeaza Aceasta camera lucreaza sub un vid de 068081
kgfcm2 care mentine o temperatura de 90-950C Aburul saturat este alimentat la partea superioara si
prin condensarea acestuia temperatura laptelui creste la 430C la 90-950C De aici laptele diluat este
31 - 31 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
dirijat catre partea superioara a celei de a doua camera care lucreaza sub un vid de 042-045
kgfcm2 O parte din vapori de apa se elimina si produsul se raceste la 71-820C
Impreuna cu vaporii de apa se elimina si o serie de substante volatile responsabile de anumite
defecte de aroma ale laptelui In continuare laptele trece in a treia camera unde vidul este de 012
kgfcm2 si temperatura de 430C In aceasta camera din lapte se elimina si restul de abur condensat
initial si substantele volatile
Timpul total de vacreatie este de 10 s
Vidul in instalatie este produs de sistemul ejector-condensator Aburul utilizat trebuie sa aiba
puritate ridicata iar cantitatea de abur introdusa in prima camera trebuie sa fie egala cu cantitatea de
vapori eliminata in celelalte doua camere
Avantajele pasteurizarii HTST
Se pot trata cantitati mari de lapte
Se realizeaza o incalzire omogena fara supraincalziri locale gustul de fiert avand o
intensitate redusa
Incalzirea are loc in sistem inchis deci in absenta aerului prevenindu-se astfel
oxidarea lipidelor si vitaminelor
Metoda este economica instalatia functionand pe principiul recuperari caldurii
Spalarea dezinfectarea se face usor mecanizat cu maxima eficienta
Cap acitatea de pasteurizare se modifica prin variatia numarului de placi
Instalatia ocupa un volum redus
Dezavantajele pasteurizarii HTST
Nu se pot trata cantitati mici de lapte
Eficienta distrugerii microorganismelor cu termorezistenta inalta este redusa
Este necesar ca produsul sa fie automatizat
Golirea instalatiei se face cu pierderi mai mari decat la pasteurizarea in vana
Garniturile trebuie sa fie integrate pentru a se pastra entaseitatea intre placi
32 - 32 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Prin asigurarea unei eficiente de pasteurizare corespunzatoare va trebui sa se tina cont de
Oslash Curatirea(centrifugarea) corespunzatoare a laptelui inainte de pasteurizare
Oslash Igienizarea minutioasa a pasteurizatorului timpul si temperatura optima de pasteurizare
Oslash Siguranta de functionare a pasteurizatorului
Refrigerarea in aparate schimbătoare de căldură cu peretedespărţitorMetoda este utilizată la răcirea lichidelor ( lapte bere vin smintină mixul de ingheţată şa) Răcirea se realizează in aparate schimbătoare de căldură in care de o parte a peretelui dispărţitorcirculă un agent de răcire iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit Agentul de răcire poate fi un agent frigorific un agent intermediar sau apa Sint de preferat agenţii de răcire care in cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi nu afectează calitatea produsului Astfel de agenţi sint apa soluţia de alcool-apă şa In cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind in circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă ( vane cu pereţi dublu vane cu serpentinăimersată) sau cu funcţionare continuă ( aparate cu plăci aparate multitubulare in manta aparate cu fascicol de ţevi in ţeavă aparate ţeavă in ţeavă sau aparate cu stropire exterioară )Vanele cu pereţi dublu sint recipienţi in care agentul de răcire circulă in spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior iar lichidul care trebuie răcit se află in recipient Pentru mărirea vitezei derăcire la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care prin mişcarea imprimată a lichidului măresc coeficientul de convecţie termică In cazul vanelor cu serpentină imersată agentul de răcire circulă la interiorul
33 - 33 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ţevilor serpentinei Aparatele cu plăci sint larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă coeficienţi globali de transfer termicridicaţi consumuri specifice de metal mici gabarite reduse posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare
Calculul tehnologic al răcitorului cu plăci
Să calculăm răcitorul cu plăci
Icircn figura nr1 este arătată schema de calcul a răcitorului cu plăci
Icircnăutrul pompei circulă apă rece sau agent frigorific dar deasupra circulă un strat subţire de lapte
De calculat răcitorul cu plăci sau răcirea laptelui de la ti=850 daca suprafata răcitorului F=95m2
Lungimea de lucru a răcitorului B=15m diametrul tevilor este 3537mm
34 - 34 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Diferenta marginala a t0 la irigatiile răcitorului se admite a fi 30 C Daca admitem ca temperatura
apei inghetate t0=00C atunci temperatura finala a laptelui va fi tf =4150C Constantele termofizice a
laptelui sunt urmatoarele c=3940J(kgK) λ= 056 Wmk ρ=1020kgm3 micro=110-3 Pasecm2
Pr=72 Constantele termofizice la temperatura initiala a laptelui sunt urmatoarele c=3850 J(kgK)
λ=0638 Wmk ρ=9996 kgm3 Pr=343 micro=05810-3 Pasecm2
Unde
ti- temperatura initiala a laptelui[oC]
F-suprafata racitorului[m2]
B-lungimea de lucru a racitorului[m]
Dm-diametrul pompelor[m]
t0-tmperatura apei inghetate[oC]
tf-temperatura finala a laptelui(temperatura de racire)
c-capacitatea termica specifica a laptelui [J(kgK)]
λ-coeficientul de conductibilitate termica [Wmk]
ρ-densitatea [kgm3]
micro- viscozitatea dinamica [Pasecm2]
Pr- criteriul lui Prendtl
Temperatura de iesire a apei in compartimentul de racire n=3
Temperatura medie a apei este tmed=120C
Constantele termofizice a apei c=4187 J(kgK) λ=0574 Wmk ρ=1000 kgm3 Pr=9 micro=13310-3 Pasecm2
La o mica incalzire a apei in locul fluxului de rascruce admitem refluxul urmator
Ne luind in calcul regimul de temperatura productivitatea usor se calculeaza din ecuatia fluxului
curentului Din aparatul deschis pe peretele vertical pe care curge intr-un strat subtire lapte nivelul
fluxului de curent va fi
2Bδwρ=m
Grosimea peliculei care curge este determinată de formula (1)Viteza scurgerii stratului de lapte se calculeaza (2)
35 - 35 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In formulele anterioare (1) si (2) cinematica viscozitatii se admite la temperatura initiala a laptelui
atunci cind λ=0638 10-6 inlocuind in formula(1) obtinem
Viteza scurgerii stratului de lapte dupa formula(2) va fi
Consumul laptelui pe ambele parti a peretelui dupa fluxul curentului va fi
m=2Bδwnρh=21503710-30610193600=24431 kgh
unde
ρ -densitatea laptelui la temperatura de racire=1019 kgm3
h-durata de 3600 secunde
Aceasta productivitate este posibila luind in consideratie fluxul curentului Pentru a asigura regimul
de temperatura dat trebuie sa verificam lungimea fluxului necesar
Viteza de scurgere a apei in tevi este urmatoarea
Unde m- cantitatea de lapte consumat la racire [l]
1000-densitatea laptelui [kgm3]
d-diametrul tevilor
Criteriul lui Reynolds pentru apa
Coeficientul de transmitere a caldurii va fi
Re-criteriul lui Reynolds
Pr-criteriul lui Prendtl
Coeficientul reflectarii termice de la perete spre lapte se calculeaza in felul urmator
(3)
36 - 36 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
De unde efortul critic pe temperatura medie a laptelui se calculeaza astfel
Coeficientul comun al degajarii se calculeaza dupa urmatoarea formula
Unde δ-este grosimea placii racitorului= 1 mm=0001m
Inlocuind datele obtinem
Determinam lungimea curentului
Suprafata de racire este data F=95 m2 Ţevile sunt sudate unele de altele prin intermediul jumper
astfel icircncacirct o parte a generatorului cade din tuburile schimbătorului de căldură Lungimea
generatorului este de aproximativ i=5 mm Numarul de tuburi intr-un racitor este
Lungimea de lucru in zona schimbului de caldura
In aceasta lungime se includ ambele parti a racitorului Lungimea primei parti L=2375m Inaltimea
pompei racitorului H=560037=207m Aceste marimi coincid cu cele din catalog
Comparind datele calculelor cu lungimile reale ne dam seama ca la temperatura data nu are loc
racirea laptelui
Intradevar se poate
Dupa datele din catalogul dat productivitatea racitorului este 2000kgh de aceea partea de jos a
pompei se raceste
37 - 37 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Avind icircn considerare această opţiune de calcul aplicam Din ecuaţia de continuitate a performanţelor icircn fluxul de 185 ori mai mare decacirct calcul termic Icircn prezenţa a secţiunii putem mări temperatura finală de pina la 10 grade atunci temperatura finală a secţiunii de apă este
Temperatura apei la iesire
Pentru sectia de apa
O astfel de schimbare a temperaturii laptelui da un impact redus asupra coeficientului de transfer
termic global deci suprafata secţiunei de apă o putem lăsa neschimbată
Suprafata sectiunii cu agent frigorific
Temperatura initiala a agentului frigorific este Atunci temperatura agentului frigorific la iesire in care multiplicitatea n=3 va fi
Temperature medie a laptelui in sectia agentului frigorific Constantele termofizice a laptelui λ= 045 WmoC ρ=1030kgm3 micro=27510-3 Pasecm2Incarcatura va fi
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la perete spre lapte
α = coeficient partial de transport de caldura de la perete spre lapte
Temperatura medie a agentului frigorific este Constantele termofizice a agentului frigorific sunt λ= 052 WmoC ρ=1183kgm3 micro=3 510-3 Pasecm2 Pr=22
38 - 38 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
In cazul multiciplitatii agentului frigorific n=3 viteza curgerii lui in tevi va fi
Criteriul lui Reynolds pentru agent frigorific va fi
Re =
Calculam coeficientul partial de transport de caldura de la agentul frigorific spre perete
Coeficientul global de transfer termic este
Criteriile de temperatură pentru secţiunea de agent frigorific Suprafaţa de schimb de căldură necesară este
Icircn conformitate cu calculele suprafaţa de schimb de căldură necesară este prin urmare se poate mari temperatura iniţială a agentului frigorific Temperatura
minima a agentului termic poate provoca congelarea laptelui pe tevile mai mici Pentru a testa temperatura de congelare a laptelui trebuie să determinam tempera peretelui tevilor dupa formula
Aceasta temperatura este mai joasa de temperatura crioscopica a laptelui = -05 deg C Avacircnd icircn vedere că agentul frigorific icircn conditiile producţiei se foloseste şi pentru alte scopuri cu o temperatură iniţială = -5 degC insa cel mai bine este să nu se ridice aceasta temperatura ci sa se ridice temperatura iniţială a laptelui pe secţiunea agentului frigorific fapt care va facilita lucru secţiunii de apă şi va elimina congelarea laptelui Cu suprafaţa expusă la răcire se va produce evaporarea ceea ce duce la pierderea unei părţi a produsului In sectia agentului frigorific se petrece condensatia aburilor in lapte Dacă luăm temperatura aerului din sala de t = 20 deg C atunci presiunea parţială a aburului la aceasta temperatura va fi P=235Pa
39 - 39 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Figura II este prezentata curba de răcire a laptelui Evaporarea va avea loc pe linia AB icircntre temperaturile 80 şi 20 deg C Pe linia BC e posibila o condensare din aer Temperatura medie a laptelui = 505 deg C
Presiunea partiala a laptelui la aceasta temperatura este P=12350Pa Icircn cazul icircn care umiditatea relativă icircn magazie diferenţa de presiune
= 12350 - 072350 = 10700 N m 2
Masa de umiditatii evaporate de pe suprafata este determinată de formulaW=FzC Unde C-coeficient ce depinde de viteza aeruluiDupa AVLicovC=(242+101 )10-4Bazindu-ne pe aceea ca viteza aerului in magazie este =05msecC=(224+10105)10-4=27410-4
Pierderile la evaporare sunt urmatoareleW=5127410-410700=147kgh
Pierderile de presiune in timpul circulaţiei apei icircn conducte nu trebuie să depăşească 25105Pa
Viteza miscarii apei va fi
Criteriul lui Reynolds
Re =
Coeficientul de rezistenta pe regiunea unei tevi
Coeficientul rezistentei locale
40 - 40 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Numarul tevilor in sectia de apa 38 sau 37 la cotitura se afla sub un unghi de 1800
Pierderile presiunii apei
41 - 41 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
Protecţia muncii Tehnica securităţii
Securitatea muncii icircn activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi
- instruirea icircn materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate
nivelurile de educaţie şi pregătire profesională
- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor
- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini mecanisme şi utilaje faţă de care sicircnt
icircnaintate cerinţe sporite de securitate
- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei icircn protecţia
muncii(nu mai rar decicirct o dată icircn trei luni)
1Totdeauna a păstra curăţenie şi regulă la locul de lucru şi icircn hala industrială
2A se adresa la şef direct pentru explicarea icircn cazul lipsei de informaţie sau apariţiei icircndoielei la
executerea lucrului
3A fi atent icircn timpul executării lucrului a nu se distrage cu convorbire sau lucru străin
4A se folosi numai de insrumente spacializate icircntr-o stare bună de funcţionare De a nu folosi
instrumente ocaziţionale
5Lucrările cu grad de pericol redicat se execută numai după primirea permisului şi ascultarea
instrucţiulor adăugătoare
6 De anu bara trecerea spre locurile de muncă sau instrumentele antiincendiare
7 De urmărit stare de funcţionare a utilajului Icircn cazul lucrului incorect a se adresa imediat
maistrului de schimb
8 Icircn cazul simţirei curentului electric la atingerea utilajului sau unei construcţii metalice de a
preicircnticircmpina oamenii din jur şi maistrul de schimb
Măsuri privind profilaxia antiincendiara
Securitatea obiectului icircmpotriva incendiului se asigura prin
42 - 42 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
- printr-un sisitem de preicircnticircmpinare a incendiului
- printr-un sistem de protecţie icircmpotriva incendiului care costă din dulapuri antiincendiare
unde se află nisip o lopată şi o căldare cu fundul ascuţit
- prin măsuri tehnico-organizatorice adică toţi sunt instruiţi cum sase comporte şi ce să facă icircn
caz de incediu
Măsuri specifice icircn sectorul de pasteurizare
Pasteurizatorul cu plăci Se interzice
Oslash Montarea conductelor de legătură la mai mult de două nivele şi fără suporturi fixe care
să le asigure stabilitate
Oslash Folosirea instalaţiilor fără tăbliţe indicatoare pentru fiecare circuit sau fără săgeţi
indicatoare pe macircnerele canalelor
Oslash Folosirea instalaţiei mai mult de patru ore fără efectuarea spălării cu apă şi soluţie
chimică conform normativelor icircn vigoare
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără a se face proba la plăci şi la conductele de apă
rece
Oslash Punerea icircn funcţiune a instalaţiei fără verificarea periodică a legăturii la nulul de
protecţie
Oslash Folosirea pieselor aflate sub tensiune fără ca acestea să fie protejate icircmpotriva atingerii
directe
Oslash Stropirea sau spălarea pompelor a tablourilor electrice cu apă existacircnd pericol de
electrocutare
Oslash Părăsirea locului de muncă sau icircncredinţarea instalaţiei unor persoane neinstruite
43 - 43 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
ConcluzieMasinile şi utilajele din industria alimentara sunt masini de lucru destinate pentru efectuarea
unor operatii diversificate in cadrul proceselor de productie in conformitate cu cerinţele tehnico-
economice impuse fiecarei lucrări in parte
Prin folosirea masinilor in executarea diverselor lucrari din cadrul procesele de productie din
industria alimentară se asigură
Marirea productivitatii muncii
Realizarea unor lucrări in termeni optimi şi de o calitate superioară
Reducerea costurilor pe tonă de produs
Inlocuirea muncii manuale cu munca de conducere a utilajului respectiv reducerea
efortului fizic
In memoriu explicativ prezentat am vorbit despre racirea in procesul de productie al laptelui
pasteurizat Am descris intreg procesul de pasteurizare metodele pasteurizarii Am indicat cele mai
convenabile si eficiente pasteurizatoare am executat calculul tehnologic al pasteurizatorului cu
placi
In lucrarea de fata am desfasurat subiectul schimbatoarelor de caldura utilizate in industria
alimentara Acestea fiind de doua tipuri schimbatoare de caldura la suprafata la care caldura se
transmite de la agentul termic cald la agentul termic rece prin peretele care le desparteO alta grupa
de schimbatoare de caldura sunt de amestec la care caldura se transmite prin contactul nemijlocit al
agentilor termici cald si rece
44 - 44 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -
CoalaMod Coala N Document Semnat Data
Instalaţia pentru răcirea lapteluiCoala
45 - 45 -