Способ получения сухого молока

 

Изобретение относится к молочно консервной промышленности а именно к про цессам удаления воды из молока и может быть использовано в других отраслях народ ного хозяйства например в пищевой химической , микробиологической промышленности где требуется получение сухих продуктов при минимальных капитальных и производствен ных затратах Целью изобретения является повышение качества получаемого сухого про дукта и снижение капитальных энергозатрат Изобретение относится к молочно-консервной промышленности, а именно к процессам удаления воды из молока и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства, например в пищевой, химической , микробиологической промышленности, где требуется получение сухих продуктов при минимальных капитальных и производственных затратах Целью изобретения является повышение качества получаемого сухого продукта и снижение капитальных и энергетических затрат Способ получения сухого молока включает распылительную сушку в потоке теплоносителя состоящего из продуктов сгорания топлива и атмосферного воздуха, отделение высушенного продукта от отработанного теплоносителя и подвод последнего к исходному продукту для увеличения концентрации последнего при этом продукт до распыления подогревают до 70-120°С, распылительную сушку осуществляют до содержания влаги 8-16% при одновременной противоточно тан гениальной подаче воэду ха температурой 70 и скоростью 0,5 10 м/с содержащего 100 300 мг/м частиц сухого продукта с последующим транспортированием продукта в потоке отработанного теплоносителя до содержания в нем влаги 7 12%, а после отделения продукта от тепло носителя его досушивают до конечной влажности в потоке воздуха температурой 70 120°С Целесообразно распылительную сушку осуществлять в присутствии инертных фторопластовых ТРЛ в виде кубов с ребром 2- 7 мм 1 з п ф-лы 1 ил На чертеже показана схема осуществления способа Обезжиренное молоко, имеющее температуру 5-8°С, из резервуаров 1 подают в трубчатый рекуператор 2, где оно последовательно проходит по теплообменным трубам С внешней стороны труб проходит отработанный в сушилке теплоноситель, предварительно очищенный от частиц сухого молока в скруббере 3 Температура теплоносителя, поступающего в рекуператор,составляет 55-65°С,относительная влажность 50-90% За счет разницы температур между отработанным Оч ю о о 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И С:ГИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4463218/13 (22) 19.07.88 (46) 15..01.91. Бюл. N. 2 (71) Волжское производственное объединение механических предприятий (72) А:И.Бурыкин, А.С.Стриго и Е.M.Ïî÷åïский (53) 664.036 (088.8) (56) Патент США

К 4473438, кл. В 01 0 1/14, опублик. 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО М0.ã10

КА (57) Изобретение относится к молочно-консервнои промышленности, а именно к процессам удаления воды из молока, и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства, например в пищевой, химической, микробиологической промышленности, где требуется получение сухих продуктов при минимальных капитальных и производственных затратах. Целью изобретения является повышение качества получаемого сухого продукта и снижение капитальных энергозатрат.

Изобретение относится к молочно-консервной промышленности, а именно к процессам удаления воды из молока. и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства, например в пищевой, химической, микробиологической промышленности, где требуется получение сухих продуктов при минимальных капитальных и производственных затратах.

Целью изобретения является повышение качества получаемого сухого продукта и снижение капитальных и энергетических затрат.. Ж > 1620085 А1

s А 23 С 3/02 . F 26 В 3/02, В 01 0 1/14

Способ получения сухого молока включает распылительну|о сушку в потоке теплоносителя, состоящего иэ пргодуктов сгорания топлива и атмосферноГо воздуха, отделение высушенного продукта от отработанного теплоносителя и подвод последнего к исходному продукту для увеличения концентрации последнего,. при этом продукт до распыления подо ревают до 70-120" С, распылительную сушку осуществляют до содержания влаги 8-16% при одновременной противоточно-тангенциаль I0v подаче воздуха температурой 70-120"С и скоростью 0,510 м/с, содержащего 100-300 мгlм частиц сухого продукта, с последующим транспортированием продукта в потоке отработанного теплоносителя до содержания в нем влаги

7-12%, а после отделения продукта от теплоносителя его досушивают до кон» ной влажности в потоке воздуха температурой.

70-120"С. (елесообраэно распылительную сушку осуществлять в присутствии инертных фторопластовых т»л в ниде кубов с ребром 27 мм. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

На чертеже показана схема осуществления способа.

Обезжиренное молоко, имеющее. температуру 5-8 С, из. резервуаров 1 подают в трубчатый рекуператор 2, где оно последовательно проходит по теплообменным .трубам. С внешней стороны труб проходит отработанный в сушилке теплоноситель, предварительно очищенный от частиц сухого молока в скруббере 3.

Температура теплоносителя, поступающего в рекуператор, составляет 55-65 С, относительная влажность 50-90%. 3а счет разницы температур между отработанным

1620085

10

55 теплоносителем и поступающим обезжиренным молоком последнее нагревается до

35-50 С, а теплоноситель охлаждается до

38-55ОС.

В процессе теплообмена на внешней поверхности труб происходит конденсация водяного пара, что улучшает условия теплопередачи, Полученный конденсат собирают и ис-. пользуют на технологические цели (мойка оборудования, обогрев и т.п.).

Подогретое в рекуператоре обезжиренное молоко подают в скруббер, где его распыливают и где оно контактирует с теплоноситедем, имеющим температуру 7095ОС. содержащим частицы сухого молока, При контакте с воздухом молоко практически полностью улавливает сухие частицы, влага из него испаряется. За счет этого концентрация молока повышается на. 0,11,5% сухих веществ.

При испарении влаги температура теплоносителя, проходящего через скруббер, понижается до 55-65 С.

После выхода из скруббера 3 молоко проходит фильтр 4, где очищается от крупных механических частиц (например, пригар из воздуховодов), Насосом 5 его подают . в центробежный пеноотделитель 6, Здесь от основной массы молока отделяют пену, которую возвращают в скруббер 3, а основную массу продукта через емкость 7 при помощи насоса 8 пода от в пастеризатор-подогреватель 9, где молоко нагревают до 70-120 С;

После нагрева молоко выдерживают 3-60 с для пастеризации, Горячее молоко через форсуночный распылитель 10 разбрызгивают в сушильную камеру 11, в которую от теплогенератора 12 и вентилятора 13 поступает теплоноситель температурой 180-650 С. состоящий из смеси,продуктов сгорания газа и воздуха. Размер диспергированных частиц молока составляет (20-100) 10 м, Первую стадию сушки осуществляют в прямотоке частиц и теплоносителя при интенсивном испарении влаги с поверхности частиц, которые, высыхая, соединяются между собой в агломераты. Влажность этих частиц составляет 10-.22 .

Навстречу потоку из досушивателя 14 . движется воздух температурой 70-120 С, подаваемый в сушилку в виде тангенциально закрученного потока, которыйприводит. в фонтанирующее состояние агломераты продукта и/или инертные фторопластовые частицы с размером ребра 2-7 мм, движущиеся .преимущественно по стенкам сушильной камеры вместе с теплоносителем и гранулами агломератов сухого молока.

Скорость теплоносителя и воздуха Hà входе в сушилку составляет 1,0-30 м/с.

Недосушенные на первой стадии частицы, имеющие влажность 10-22, опускают- . ся, смешиваются с агломератами продукта и инертными частицами и сушатся в потоке воздуха, поступающего снизу, который содержит сухие частицы в количестве 100300 мг/мэ, Инертные частицы или агломераты, перемещаемые в потоке теплоносителя и воздуха, очищают коническую часть сушилки от высушенного продукта.

В процессе сушки высокотемпературное ядро теплоносителя с температурой

180-6500Ñ, направленное вниз, отделено от стенок низкотемпературной зоной 70-95ОС, по которой отработанные теплоноситель и воздух с низкой температурой поднимаются вместе с продуктом. Причем для уменьшения времени контакта частиц молока с высокотемпературным теплоносителем последний двйжется почти прямолинейно при минимальном закручивании потока, за счет чего время пребывания молока в этом потоке не превышает 2-4 с, а воздух. подаваемый снизу, будучи сильно закручен на входе в сушилку, поднимается по спирали, что увеличивает время нахождения в нем частиц м. ",îêà до 6-15 с.

В сушилке влажность продукта доводится до 8-16%. В потоке отработанного теплоносителя его подают в циклоны 15. В процессе движения продукта от сушилки к циклонам его влажность уменьшается до 712 .

Из циклонов сухое молоко подают в конвективный досушиватель 14, где влажность продукта доводят до.требуемого (4-7%) значения.

Для повышения КПД процесса сушки нагрев воздуха от высоких температур осуществляют.путем сжигания газа и смешения продуктов сгорания с атмосферным воздухом до получения смеси заданной температ.уры.

Для гарантированного исключения попадания канцерогенных веществ из продуктов сгорания газа в молоко сушка с использованием сгорания газа осуществляется только на первой стадии.

На второй и третьей стадиях сушку проводят практически атмосферным воздухом, как и досушку продукта после циклонов, На первой стадии сушки за счет высокой температуры происходит интенсивное испарение влаги из частицы, при этом образуется зона пара. перемещающегося из частицы в окружающую ее среду. Эта зона пара препятствует попаданию продуктов сгорания газа всухре молако.

1620085

Причем в течение всего времени пребывания молока в атмосфере теплоносителя. содержащего продукты сгорания газа (канцерогены). влажность продукта остается высокой 10-22%, влага из него испарается. что исключает поглощение канцерогенов. Досушку в объеме рзспылительной сушилки ведут в потоке воздуха, после чего его сМешивают с теплоносителем.

При влажности продукта более 4-5% даже начальное высокое содержание канцерогенов в теплоноситвле не влияет на их содержание в готовом продукте и только при пересушке (влага менее 4-5%) начинается поглощение (сорбирование) сухим молоком канцерогенов из теплоносителя.

Полученный таким образом продукт отличается агломерированной структурой, в связи с чем хорошо смачивается и растворяе1с я .

Низкие энергозатрлты на получение сухого продукта данным способом обусловлены тем. что молоко и теплоноситель движутся противотоком.. причем молоко от. бирает энергию на нзгревзние и испарение влаги на всех этапах технологического процесса.

КГ1Д данного способа в расчетс по сред

«ей и обычной температурам теплоносителя достигает 85-96%.

Отличительной особенностью способа является пожаробезопасность самого процесса сушки. которзя обеспечивается тем, что суLUèëьныи агент. иMåþùèè высокую температуру на входе в сушилку (180-650" C) испаряет такое количество воды из молока что влажность воздуха B сушилке увеличивается до 25-50%, а такой воздух не поддерживает процесса горения (при существующих режимах влажность воздуха не превышает 12 /, что способствует эффективному горению сухого молока).

Сухое молоко. высушенное таким способом, имеет индекс абсолютной растворимости. не превышающий 0,2 мл.сыр.осадка, хорошую сыпучесть.

R р и м е р 1. Сушке подлежит 4000 кг/ч исходно о обезжиренного молока концентрацией 10% сухих веществ температурой

5 С.

Молоко в рекуператоре подогревают отработанным теплоносителем до 35 С, при этом теплоноситель охлаждается с 65 до

38 С.

Подогретое молоко (35ОС) распыляют s скруббере в поток отработанного теплоносителя, имеющего начальную температуру

95 С и содержащего 200 мг сухого продукта в 1 м (общий расход отработанного теплоносителя — 20000 м /ч).

В скруббере происходит о «1сткз отработанного теплоносителя от сухого молока (эффективность 95%, |.е. улавливается

190 мг на 1 м . или 20000 190 10 =

5 =3,8 кг/ч), снижение температуры теплоносителя до 65 С и повышение. температуры молока до 45"С. За счет этих процессов иэ молока испаряется 250 кг/ч.воды:

0,24 (95 — 65 ) 250 л 596 (45 65 ) где 0;24 — теплоемкость воздуха, ккал/кг С:

596 — скрытая теплота парообразования

15 ккал/кг.

В результате испарения 250 кг/ч воды и улавливания 3.8 кг/ч сухого молока концентрация исходно о молока увеличивается с

10 до 10.75% сухих веществ, 20 За счет перехода 250 кг/ч воды из моло ка в отработанный теплоноситель влаж«ость последйего увеличивается с 12 до

70%, а коэффициен1 еплоотдачи . с 65 до

730 B r /м град.

25. После скруббера молоко фильтруют. от. деляюг от него пену (10% о1 массы молока т.е. 375 кг/ч), а оставшееся молоко нагреваю r до 100 С, выдерживают 35 с и распыляют в сушильную кзмеру, куда поступает тепло30 носитель температурой 650"С.

После контакта продукта и теплоносителя температура первого понижается со 100 до 45"С, а второго - с 650 до 95"С.

Эа счет перегрева молока перед сушкой

35 в процессе сушки за счет аккумулирования теплоты 3753.6 1(100 — 451 206448 ккзл/ч из молока испаряется 206148: 596 =

=-345,3 кг/ч воды. 1.е. количество воды, когорое должен испарить теплоноситель, 40 уменьшается.

Количество ге«лоты, которое поступает в сушилку с теплоносителем, составляет

20000 0.24 (515-95) — 196800 ккал/ч, При условии..что на выходе из сушилки

45 продукт имее r влагосодержание 16%. из него должно бы Tb испарено воды (4000 — 250: 3,6 — 346,3 ) x

50 89.25- 15

x — яЫ5 2©1 54 кг/ч

Таким образом. затраты энергии «а 1 кг испаренной воды составляют

55 196800: 2831,54 †. 695,2 ккал/кг.

Таким образом. процесс сушки проходит в условиях, когда количество подводимой теплоты (695.2 ккал/кг) испаренной влаги больше, чем необходимо для испарения влаги только с поверхности (596 ккал/кг), что обес1620085 печивает запас энергии для прогрева частиц молока и движения влаги из центра частицы к ее поверхности. Этим создаются условия для нормального хода процесса сушки без налипания на стенки.

Для предотвращения налипания частиц стенки сушилки изнутри обдуваются потоком воздуха, имеющим температуру 95 С и поступающим из досушивателя. Воздух со-. держит сухие мелкие частицы молока в количестве 200 мг/м, которые покрывают поверхность крупных влажных частиц (конгломератов), что препятствует их нэлипан.ию, В распылительной сушилке влажные частицы опускаются в нижнюю конусную часть, где попадают в закрученный поток воздуха, препятствующий их попаданию на дно сушилки.

Нижний поток воздуха нэ входе в су. шилку движется со скоростью 10 м/с, при переходе от конусной к цилиндрической части его скорость уменьшается до 0,5 м/с. за счет чего тяжелые агломерированные частицы (образовавшиеся за счет слипания одиночных влажных частиц) рециркулируют в объеме конусной части, По мере их разрушения и попадания в пограничный закрученный поток частицы удаляются из сушилки в циклон.

Влажные частицы из форсунок недостигают дна сушилки, так как смешиваются с потоком сухих частиц в конусе сушилки.

В процессе движения частиц в.потоке воздуха от сушилки к циклонам содержание влаги в них снижается до 127.

В циклонах продукт отделяют от воздуха и он переходит в конвективный (воздушный) досушиватель.

3а счет этого из продукта испаряется

45 кг/ч воды, влажность его уменьшается до 5 .

Отработанный в досушивателе воздух очищают от мелких частиц в циклоне-разгрузителе, после чего воздух подводят к нижней части распылительной сушилки.

При такой технологии сушки исключается попадание продуктов сгорания газа в сухое. молоко, а также налипание частиц на стенки оборудования.

Термический КПД процесса сушки byдет составлять:

Индекс абсолютной растворимости суxoro молока не превышает 0 2 мл.сыр.осадка. Продукт имеет дисперсную сыпучую структуру.

Пример 2. Процесс ведется по усло виям примера l, íî после досушки продукта в досушивателе отработанный воздух с мелкими частицами сухого молока в количестве

5 300 мг/м воздуха тангенциально подают в

3 нижнюю часть распылительной сушилки. в которой основная масса продукта, имеющего влажность 20, фонтанируют под действием струи этого воздуха.

10 Исходное молоко температурой 6,5" С нагревают в рекуператоре до 42 С, температура отработанного теплоносителя в рекуператоре понижается с 60 до 55 С. Перед рекуператором отработанный теплоноси15 тель проходит через скруббер, где его температура понижается с 82 до 60 С; за счет чего из исходного молока испаряется

177,5 кг/ч воды, При этом влажность воздуха достигает 50%. Одновременно с этим из

20 отработанного теплоносителя, запыленность которого составляет 100 мгlм, в скруббере улавливают 2 кг/ч сухого молока. за счет чего концентрация исходного молока увеличивает я на 0.5 .

25 Влажные частицы. опускающиеся с потоком теплоносителя из верхней части сушилки, смешиваются с сухими мелкими частицами. Продукт досушивается в потоке теллонос;,еля и воздуха до влажности l2 /,.

30 Под действием вихревого (тангенциально подаваемого) потока воздуха вся масса продукта поднимается к верхней части сушилки, откуда выводится в циклоны.

В верхней части поднимающийся со

35 скоростью 2,5 м/с лоток соприкасается с горячим воздухом (400" С), который движется из верхнЕй части сушилки со скоростью

30 м/с.

За счет большой скорости воздуха со40 здается эжекционный эффект, т.е. зона раз режения, в которую засасываются мелкие сухие частицы из пограничного слоя тангенциэльного потока воздуха.

Эти частицы смешиваются с жидким

45 продуктом, распыляемым под действием сжатого воздуха на капли размером 1 00 мк.

Молоко перед распылением нагревают до

120 С и выдерживают 3 с. Распыленные жидкие капли растекаются по поверхности

50 сухих частиц,.образуя пленку толщиной около 46 мк.

Сухая частица, имеющая температуру

50 С. вызывает перемещение влаги в жидкой пленке продукта только к поверхности.

55 чему способствуют также высокая температура (82 С) и низкая влажность теплоносителя вокруг частицы.

Вся масса продукта в закрученном потоке, направленном по стенке, поднимается в верхнюю часть сушилки и выводится в

1620085

10 циклоны, где продукт влажностью 10 отделяется от воздуха.

Далее продукт досушивают в досушивателе до влажность 7 в потоке воздуха температурой 70 С.

Полученное сухое молоко имеет хорошую cbllló÷åñòü. индекс абсолютной растворимости менее 0,15 мп.сыр.осадка.

Термический КПД составляет 94 .

Пример 3. Необходимо переработать

4000 кг/ч обезжиренного молока температурой 8 С с содержанием сухих веществ 10 .

Исходное молоко поступает а рекуператор, где за счет отработанного теплоносителя температурой 55 С нагревается до 50 С, а температура теплоносителя снижается до

46 С. После рекуператора молоко подают в подогреватель. где его температура повышается до 80"С за счет конденсата. отработанного в пастеризаторе.

Горячее (80 С) молоко разбрызгивается в скруббере, где влага из него испаряется, а температура повышается до 42 С, Из скруббера молоко через пеноотделитель, промежуточный резервуар поступает в пастеризатор..где нагревается до 70 С и выдерживается 60 с. после чего насосом его подают в форсунки и в потоке горячего воздуха (180 С) распыляют на,частицы размером 20 мк.

В потоке теплоносителя распыленные частицы движутся в нижнюю (коническую) часть сушилки, где они попадают- so встречный тангенциэльный BQToK:âîçäóõà температурой 120 С. начальная .скорость которого составляет 1 м jc.

Под действием этого потока тяжелые влажные частицы начинают фонтанировать, а легкие (в. результате центробежной силы) отбрасываются к конусу. где соединяются в агломервты и под действием сил гравитации поступают по конусу в досушиватепь.

Продукт влажностью 87ь в потоке отработанного теплоносителя (в смеси с воздухом), который имеет температуру 70 С, поступает в циклоны, где отделяется от теплоносителя и выгружается в досушиватепь.

Влажность продукта, поступающего в досу5 шиватель, составляет 7 . В потоке воздуха температурой 120 С продукт досушивается до влажности 4 . Воздух после досушиватепя, содержащий 100 мгlм сухих частиц, тангенциально з

10 подают в нижнюю часть сушилки.

Отработанный теппоноситель температурой 70 С направляют в скруббер, где его температура снижается до 55 С, влажность увеличивается до 90 .

Формула изобретения

1. Способ получения сухого. молока. включающий распыпительную сушку в потоке теплоносителя. состоящего из продуктов

20 сгорания топлива и атмосферного воздуха. отделение высушенного продукта от. отработанного теплоносителя и подвод последнего к исходному продукту для увеличения концентрации последнего. о т и и ч а ю щ и25 и с я тем, что. с целью повышения качества .получаемого сухого продукта и снижения капитальных и энергозатрат, продукт до распыления подогревают до 70-120 С. а распылительную сушку осуществляют до со30 держания влаги 8-16 при одновременной противоточно-тангенциальной подаче воздуха температурой 70-120 С. скоростью 0,510 м/с. содержащего 100-.300 мг/м частиц сухого продукта. с последующим трэнспор35 тированием продукта в потоке отработанного теплоносителя до содержания в нем влаги 7-12, а после отделения продукта от теплоносителя его досушивают до конечной влажности в потоке воздуха температурой

40 70-120 С.

2. Способпоп. 1,отличающийся тем. что распылительнуюсушкуосуществляют в присутствии инертных фторопластовых тел в виде кубов с ребром 2-7 мм.

Составитель В.Чельцов

Редактор А. Маковская Техред M.Моргентал Корректор С.Шевкун

Заказ 4202 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производсгвенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород ул..Гагарина, 101