Кристаллизаторы-охладители

Для изогидрической кристаллизации лактозы используют различные кристаллизаторы-охладители периодического действия: РЗ-ОКО, КСМ-67, КСМР-72.

Кристаллизатор-охладитель Р3-ОКО (рис. 20.6) представляет собой горизонтальную полуцилиндрическую емкость с корпусом 1 и двумя торцевыми стенками 2. Внутри емкости смонтирована ванна внутренняя 3, изготовленная из пищевой нержавеющей стали. Межстенное пространство 4 представляет собой рубашку для охлаждающей воды. Внутри ванны в подшипниках скольжения 5 закреплены концы вала шнековой или рамной мешалки 6. Вращение мешалки обеспечивается электродвигателем 7 через редуктор 8 и клиноременную передачу 9.

Кристаллизатор снабжен крышкой 10, которая открывается с помощью штурвала 11 через редуктор червячный 12.

Загрузка сиропа (сгущенной сыворотки) осуществляется через воронку 13, а выгрузка – через кран 14. Подача воды в рубашку 4 регулируется вентилем 15.

В зависимости от условий производства емкость может быть с закрытой или открытой крышкой 10. Мешалка 6 перемещает кристаллы вдоль корпуса и поддерживает их во взвешенном состоянии, способствуя образованию хорошо сформированных и сравнительно однородных по размерам кристаллов.

Устройство и порядок работы указанных кристаллизаторов имеет много общих принципов. Отличительной особенностью кристаллизатора КСМ-67 (рис. 20.7) является наличие одностенной полуцилиндрической рабочей ванны 6 сварной конструкции с крышкой 7. Хладагент циркулирует по полым дискам мешалки 8 благодаря наличию соединительных междисковых штуцеров 9 мешалки 3, установленной на валу 4, вращающегося от привода 2, который размещен на раме 1. Разгрузка готового продукта осуществляется с помощью клапана 5.

Рабочий цикл описанных кристаллизаторов включает следующие операции:

Продолжительность, мин

Наполнение                                                                                                 15…20

Кристаллизация (мешалка работает на первой

скорости постоянно или периодически на второй)                                   1500…1800

Отстаивание кристаллов (мешалка не работает)                                        180…240

Слив мелассы                                                                                                              30…45

Промывка кристаллов, наполнение водой и

перемешивание мешалкой на второй скорости                                         20…30

Выгрузка кристаллизатора                                                                          60…120

Вальцовый кристаллизатор непрерывного действия (рис. 20.8) содержит основание 1, на котором монтируется ванна для продукта 2, установленные при помощи вертикальных опор сальниковые узлы 3 с осью 4 и приводным устройством 5, закрепленные в торцах барабана 6, внешняя поверхность которого служит для намораживания льда, а внутренняя играет роль испарителя. К оси 4 с устройствами для ввода 8 и отвода 9 хладагента прикреплена своим концом с наибольшей толщиной волнистая полиметаллическая лента 7 с переменной толщиной, которая уменьшается от оси барабана к периферии по радиусу закручивания. Кристаллизатор снабжен устройством для удаления замороженного продукта с наружной поверхности барабана 6 и лотком 11 для его отвода.

Жидкий хладагент подается в полую ось 4 через устройство ввода хладагента 8, заполняет внутреннюю поверхность барабана и пространство в волнистой спиральной полиметаллической ленте, кипит, охлаждая ленту и теплопроводящую поверхность барабана, а пар хладагента отводится через устройство 9.

Волнистая спиральная полиметаллическая лента выполнена с развитой поверхностью и обеспечивает частичное накопление тепловой энергии хладагента и отдачу одновременно во все точки барабана, а переменная толщина ленты и составляющие ее металлы, теплоемкости которых уменьшаются с уменьшением толщины ленты, обуславливают высокие скорости теплообмена при контакте с кипящим хладагентом и внутренней поверхностью барабана. Спиральное закручивание ленты способствует удалению слоя масла с внутренней поверхности барабана при его вращении за счет касания острых кромок ленты внутренней поверхности барабана под действием силы, направленной на раскручивание ленты.

Таблица 20.3. Технические характеристики кристаллизаторов-охладителей

Наименование показателей	КСМ-67	КСМ-72	РЗ-ОКО
Полезный объем ванны, л	1000	1000	2000
Расход охлаждающей воды, м3/ч:
режим первый	1	0,9	1
режим второй	2	1,8	2
Потребление электроэнергии, кВт/ч:
режим первый	0,85	0,85	0,5
режим второй	1,5	1,5	1,5
Установленная мощность электродвигателя, кВт	1,1	1,1	1,5

Продукт подается в ванну 2, в которую погружен барабан 6, непрерывное вращательное движение которому сообщается приводным устройством 5, закрепленным на сальниковом узле 3, при этом на наружной поверхности барабана намораживается влага в виде льда, а продукт концентрируется. При вращении барабана намороженный слой льда переохлаждается и подсыхает при постоянной температуре за счет равномерного охлаждения барабана, что исключает коробление или частичное подтаивание наружной поверхности льда и облегчает его съем. Съем образовавшихся кристаллов осуществляется устройством 10, а сконцентрированный продукт отводится из ванны 2 через патрубок (не показан).

Охлаждение возможно в одну или несколько ступеней. Такой режим вполне оправдан для открытых охладителей, в которых несовершенство процесса охлаждения (его невысокая скорость, недостаточно интенсивное перемешивание продукта) для кристаллизации лактозы в какой-то мере ослаблялось продолжительными выдержками между ступенями охлаждения для зарождения кристаллов. Необходимость чередования охлаждения с выдержкой при постоянной температуре обосновывалась для них особенностями кристаллизации лактозы, связанными с ее мутаротацией. Высокая скорость процесса, интенсивное перемешивание охлаждаемых продуктов и частичное их подсгущение, специфичные для вакуумного охлаждения, обеспечивают требуемое направление кристаллизации лактозы и исключают необходимость охлаждения в несколько ступеней.

В вакуум-охладителе (рис. 20.9) осуществляется периодический способ кристаллизации сгущенных молочных консервов с сахаром следующим образом. За несколько минут до окончания сгущения продукта в вакуум-выпарном аппарате в одном из предварительно подготовленных корпусов 1  с помощью пароструйных насосов 17 и 20, а также конденсаторов 16 и 18 создается разряжение. По завершении сгущения вакуум-выпарной аппарат сообщается с атмосферой, после чего на корпусе открывают кран подачи 8, и за счет разряжения продукт поступает в вакуум-охладитель. Через 2…3 мин от начала перепуска продукта открывают вентиль для подачи воды на конденсатор 16 и приводят в движение электродвигателем 6 мешалку 9. После этого включают термокомпрессор 13. Завершив перепуск партии продукта (варка), закрывают кран 8, отбирают пробу, по результатам исследований которой регулируют состав продукта при вакуумном охлаждении.

В процессе охлаждения при непрекращающемся перемешивании и температуре 30…35 °С через кран для воздуха 7 с помощью специальной воронки в установленной дозе вносят подготовленную, простерилизованную мелкокристаллическую рафинированную лактозу. В целях предупреждения уноса затравки с соковыми парами в момент ее внесения закрывают задвижку 12, после подачи лактозы ее снова открывают. При наличии штуцеров в нижней части корпуса 1 или на крышке люка 3 затравку подают через них. После внесения затравки процесс охлаждения и перемешивания продукта продолжают до конечной температуры, установленной согласно условиям регулирования состава охлаждаемого продукта. По завершении охлаждения закрывают вентили для подачи пара в пароструйные насосы и вентили для подачи воды.