Способ получения сухого молока

(5)5 А ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ЕТЕНИЯ К ЛВТОРС СВИ СТВУ ное о М.Почв лик. 19 тр ОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Волжское производственние механических предприят(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО МОГО КА(57) Изобретение относится к молочно-консервнои промышленности, а именно к процессам 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 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 эа- ат Способ получения сухого молока включает распылительнуо сушку в потоке теплоносителя, состоящего иэ 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 подо ревают до 70-120" С, распылительную сушку осуществляют до содержания влаги 8-16; при одновременной противоточно-тан генциальной подаче воэду. ха температурой 70 120"С и скоростью 0,5- 10 м/с, содержащего 100.300 мг/м частиц сухого продукта, с последующим транспортированием г 1 родукта в потоке отработанного теплоносителя до содержания в нем влаги 7-120, 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 тл 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 сухо го молока в скруббере 3.Температура теплоносителя, поступающего в рекуператор, составляет 55-65 С, относительная влажность 50-90. За счет разницы температур между отработанным5 10 15 20 25 30 35 45 50 55 теплоносителем и поступающим обезжиренным молоком последнее нагревается до35-50 С, а теплоноситель охлаждается до38-55 ОС.В процессе теплообмена на внешнейповерхности труб происходит конденсацияводяного пара, что улучшает условия теплопередачи,Полученный конденсат собирают и ис-.пользуют на технологические цели (мойкаоборудования, обогрев и т,п,).Подогретое в рекуператоре обезжиренное молоко подают в скруббер, где его распыливают и где оно контактирует степлоноситедем, имеющим температуру 7095 ОС. содержащим частицы сухого молока,При контакте с воздухом молоко практически полностью улавливает сухие частицы, влага из него испаряется. За счет этогоконцентрация молока повышается на. 0,11,5% сухих веществ.При испарении влаги температура теплоносителя, проходящего через скруббер,понижается до 55-65 ОС.После выхода из скруббера 3 молокопроходит фильтр 4, где очищается от крупных механических частиц (например, пригар из воздуховодов), Насосом 5 его подают. в центробежный пеноотделитель 6, Здесь отосновной массы молока отделяют пену, которую возвращают в скруббер 3, а основнуюмассу продукта через емкость 7 при помощинасоса 8 подают в пастеризатор-подогреватель 9, где молоко нагревают до 70-120 С;После нагрева молоко выдерживают 3-60 сдля пастеризации,Горячее молоко через форсуночный распылитель 10 разбрызгивают в сушильнуюкамеру 11, в которую от теплогенератора 12и вентилятора 13 поступает теплоносительтемпературой 180-650 С. состоящий из смеси,продуктов сгорания газа и воздуха. Размер диспергированных частиц молокасоставляет (20-100) 10 м,Первую стадию сушки осуществляют впрямотоке частиц и теплоносителя при интенсивном испарении влаги с поверхностичастиц, которые, высыхая, соединяютсямежду собой в агломераты. Влажность этихчастиц составляет 10-.22%.Навстречу потоку из досушивателя 14.движется воздух температурой 70-120 С,подаваемый в сушилку в виде тангенциально закрученного потока, который приводит .в фонтанирующее состояние агломератыпродукта и/или инертные фторопластовыечастицы с размером ребра 2-7 мм, движущиеся .преимущественно по стенкам сушильной камеры вместе с теплоносителем игранулами агломератов сухого молока,Скорость теплоносителя и воздуха на входе в сушилку составляет 1,0-30 м/с.Недосушенные на первой стадии частицы, имеющие влажность 10-22%, опускают- . ся, смешиваются с агломератамипродукта и инертными частицами и сушатся в потоке воздуха, поступающего снизу, который содержит сухие частицы в количестве 100- 300 мг/м, 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 180-650 ОС, направленное вниз, отделено от стенок низкотемпературной зоной 70-95 ОС, 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. лака до 6-15 с.Всушилке 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 7- 12%,Из циклонов сухое молоко подают в конвективный досушиватель 14, где влажность продукта доводят до.требуемого (4-7%) зна. цени я. 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 температуры.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 продуктовсгорания газа в сухре молако, 1620085Причем в течение всего времени пребы.вания молока в атмосфере теплоносителя.содержащего продукты сгорания газа (канцерогены), влажность продукта остается высокой 10-22 6, влага из него испарается. чтоисключает поглощение канцерогенов. Досушку в объеме распылительной сушилкиведут в потоке воздуха, после чего его смешивают с теплоносителем,При влажности продукта более 4-5 оь даже начальное высокое содержание канцерогенов в теплоноситвле не влияет на ихсодержание в готовом продукте и толькопри пересушке (влагаменее 4-5,) начинается поглощение (сорбирование) сухим молоком канцерогеновиз теплоносителя.Полученный таким образом продукт отличается агломерированной с 1 руктурой, всвязи с чем хорошо смачивается и растворяется.Низкие знергозатрлты на получение су.хого продукта данным способом обусловлены тем. что молоко и теплоносительдвижутся противотоком,. причем молоко отбирает энергию на нагревание и испарениевлаги на всех этапах технологического про.цесса.КГ 1 Д данного способа в расчетс по средней и обычной температурам теплоносителядостигает 85-96%.Отличительной особенностью способаявляется пожаробезопасность самого процесса сушки. которая обесг 1 ечивается тем,что сушильныи агент. имеющии высокуютемпературу на входе в сушилку (180-650" С).испаряет такое количество воды из молокачто влажность воздуха в сушилке увеличивается до 25-50 О, а такой воздух не поддерживает процесса горения (присуществующих режимах влажность воздухане 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.П р им е р 1. Сушке подлежит 4000 кг/чисходного обезжиренного молока концентрацией 10 О сухих веществ температурой5 С.Молоко в рекуператоре подогреваютотработанным теплоносителем до 35 С, приэтом теплоноситель охлаждается с 65 до38 С.Подогретое молоко (35 ОС) распыляют вскруббере в поток отработанного теплоносителя, имеющего начальную температуру95 С и содержащего 200 мг сухого продуктав 1 м (общий расход отработанного теплоносителя - 20000 м /ч),В скруббере происходит о 1 стка 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:- 65) =250л" 596 . (45 65 )где 0;24- теплоемкость воздуха, ккал/кг С:596 - скрытая теплота парообраэования15 ккал/кг.В результате испарения 250 кг/ч воды иулавливания 3.8 кг/ч сухоо молока концен.трация исходноо молока увеличивэется с10 до 10.75;(, сухих веществ,20 За счет перехода 250 кг/ч воды из молока в отработанный теплоноситель влажность последнего увеличивается с 12 до70%, а коэффициен 1 еплоотлачи с 65 до730 Вг/м град.25. После скруббера молоко фильтруют, от. Деляюг от него пену (10 Д о 1 массы молокат.е. 375 кг/ч), а оставшееся молоко нагрева.юг ло 100 С, выдерживают 35 с и распыляютв сушильную камеру, куда поступает тепло.30 носитель температурой 650"С.После контакта продукта и теплоносите.ля температура первого понижается со 100до 45"С, а второго с 650 до 95"С.За счет перегрева молока перел сушкой35 в процессе сушки за счет аккумулированиятеплоты 3753.6 1(100 - 451 206448 ккзл/чиз молока испаряется 206148: 596 =- .345,3 кг/ч воды, 1.е. количество воды, которое должен испарить теплоноситель,40 уменьшается.Количество теплоты, которое поступаетв сушилку с теплоносителем, составляет20000 0,24 (515-95):-. 196800 ккал/ч,При условии,.что на выходе из сушилки45 продукт имеег влагосодержание 16;(, из него должно быть испарено воды( 4000 - 250. 3,6 - 346,3.) х50 89,25- 15х -- я- --- 21,54 кг/ч,Таким образом. затраты энергии на 1 кгиспаренной воды составляют55 196800: 2831,54 в .- 695,2 ккал/кг,Таким образом. процесс сушки проходитв условиях, когда количество подводимой теплоты (695.2 ккал/кг) испаренной влаги боль.ше, чем необходимо для испарения влаги только с поверхности Д 596 ккал/кг), что обес 1620085печивает запас энергии для прогрева частицмолока и движения влаги из центра частицык ее поверхности, Этим создаются условиядля нормального хода процесса сушки безналипания на стенки.Для предотвращения налипания частицстенки сушилки изнутри обдуваются потоком воздуха, имеющим температуру 95 С ипоступающим из досушивателя. Воздух содержит сухие мелкие частицы молока в количестве 200 мг/м, которые покрываютповерхность крупных влажных частиц конгломератов), что препятствует их нэлипан.ию,В распылительной сушилке влажные частицы опускаются в нижнюю конуснуючасть, где попадают в закрученный потоквоздуха, препятствующий их попаданию нэдно сушилки,Нижний поток воздуха нэ входе в сушилку движется со скоростью 10 м/с, припереходе от конусной к цилиндрической части его скорость уменьшается до 0,5 м/с. засчет чего тяжелые агломерированные частицы (образовавшиеся за счет слипэния одиночных влажных частиц) рециркулируют вобъеме конусной части, По мере их разрушения и попадания в пограничный закрученный поток частицы удаляются из сушилки вциклон.Влажные частицы из форсунок недостигают дна сушилки, так как смешиваются спотоком сухих частиц в конусе сушилки.В процессе движения частиц в.потокевоздуха от сушилки к циклонам содержаниевлаги в них снижается до 120 .В циклонах продукт отделяют от воздуха и он переходит в конвективный (воздушный) досушиватель,За счет этого из продукта испаряется45 кг/ч воды, влажность его уменьшаетсядо 5%,Отработанный в досушивателе воздухочищают от мелких частиц в циклоне-разгрузителе, после чего воздух подводят книжней части распылительной сушилки.При такой технологиисушки исключается попадание продуктов сгорания газа в сухое. молоко, а также налипание частиц настенки оборудования.Термический КПД процесса сушки будет составлять: Индекс абсолютной растворимости сухого молока не превышает 0,2 мл.сыр,осадка. Продукт имеет дисперсную сыпучую структуру. П р и м е р 2, Процесс ведется по условиям примера 1, но после досушки продукта в досушивателе отработанный воздух с мелкими частицами сухого молока в количестве 5 300 мг/м воздуха тангенциально подают в3нижнюю часть рэспылительной сушилки, в которой основная масса продукта, имеющего влажность 20 , фонтанируют под действием струи этого воздуха,10 Исходное молоко температурой 6,5" Снагревают в рекуператоре до 42 С, температура отработанного теплоносителя в рекуператоре понижается с 60 до 55 С. Перед рекуператором отработанный теплоноси 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 составляе 1 100 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 иэ верхней части сушилки, смешиваются с сухими мелкими частицами. Продукт досушивается в потоке теллонос; ,еля и воздуха до влажности 12/,.30 Под действием вихревого (тэнгенциэльно 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 сгорячим воздухом (400" С), который движется из верхнЕй части сушилки со скоростью 30 м/с.За счет большой скорости воздуха со здается эжекционный эффект, т.е, зона раз режения, в которую засасываются мелкиесухие частицы из пограничного слоя тангенциэльного потока воздуха.Эти частицы смешиваются с жидким 45 продуктом, распыляемым под действиемсжатого воздуха на капли размером 100 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 температуру50 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 вциклоны, где продукт влажностью 10 отделяется от воздуха.Далее продукт досушивают в досушивателе до влажность 1 в потоке воздуха температурой 70 С,Полученное сухое молоко имеет хорошую сыпучесть, индекс абсолютной растворимости менее 0,15 мл.сыр.осадка, Термический КПД составляет 940,.П р и м е р 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 пастеризаторгде нагревается до 10 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. во встреч-. ный тангенциальный поток:воздуха температурой 120 С, начальная .скорость которого составляет 1 мс,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 досушиватель.Продукт влажностью 87 ь в потоке отработанного теплоносителя (в смеси с воздухом), который имеет температуру 10 С, поступает в циклоны, где отделяется от теплоносителя и выгружается в досушиватель, Влажность продукта, поступающего в досу шиватель, составляет 710, В потоке воздухатемпературой 120 Спродукт досушивается до влажности 4.Воздух после досушивателя, содержащий 100 мгlм сухих частиц, тангенциальноз10 подают в нижнюю часть сушилки.Отработанный теплоноситель температурой 70 С направляют в скруббер, где его температура снижается до 55 С, влажность увеличивается до 90.15Формула изобретения 1. Способ получения сухого. молока,включающий распылительную сушку в пото. ке 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 л и ч а ю щ и й 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 со держания влаги 8-16")ь при одновременнойпротивоточно-тангенциальной подаче воздуха температурой 70-120 С, скоростью 0,5- 10 м/с, содержащего 100-.300 мг/м частиц сухого продукта. с последующим транспор 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, Способ по и. 1, от ли ч а ю щи й с ятем. что распылительнуюсушкуосуществляют в присутствии инертных фторопластовых тел в виде кубов с ребром 2-7 мм.451620085 Составитель В.Чельцоведактор А.М Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун аковская эводсгвенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород улГагарина, 10 Заказ 4202 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5