乳品機械與設(shè)備第六章加熱殺菌設(shè)備第一節(jié)

板式熱交換設(shè)備傳熱的三種方式對流傳送能量被運動著的聚合在一起的細(xì)小的物質(zhì)所傳送自然的對流是由于不同的物質(zhì)密度Natural外力作用的對流是由人工造成的

(例如.

泵)傳導(dǎo)分子或原子的振動

沒有傳熱介質(zhì)輻射（放射）電磁波當(dāng)它到達物體時，它有3個選擇方向:沒有傳熱介質(zhì)反射Absorbed傳輸例如：在海灘上的一天，輻射對流傳導(dǎo)

-可以忽略-在一定狀況下，需引起注意和考慮的-對！這是最有效的傳熱方式在這三種方式中對于換熱哪一個

是最主要和重要的呢？輻射?傳導(dǎo)?對流?一、板式換熱器的結(jié)構(gòu)1.整體結(jié)構(gòu)前支柱活動壓緊板上下導(dǎo)桿密封墊圈傳熱板壓緊裝置中間板生產(chǎn)線上的板式熱交換器PHE-3維圖像PHE–分解2.傳熱板板片沖有波紋的作用：（1）增強傳熱板的剛性和強度。（2）使流體多次改變方向形成湍流，不僅能消除表面的滯留層，而且提高了流體的傳熱效果。（3）增加了傳熱面積，利于流體的均勻分布。（4）使結(jié)垢的可能性為最低。流體原理流體的二種流動形式：

層流：當(dāng)流體以較小的流速流經(jīng)管道時，流體成平穩(wěn)狀態(tài)通過全管，流體的質(zhì)點作平行運動，與旁側(cè)的流體并無宏觀的混合，此流動形態(tài)稱之為層流。

傳導(dǎo)1.層流流體的速度分布圖流體流動的形狀流體原理流體的二種流動形式

湍流：當(dāng)流體以較高流速流經(jīng)管道時，流體成波動狀態(tài)，并形成旋渦向四周散開，與旁側(cè)的流體相混合，此種流動形態(tài)稱之為湍流。2.湍流流體的速度分布圖流體流動的形狀對流傳導(dǎo)（3）板片-波紋作用板片–主要結(jié)構(gòu)這么薄的板片都是一片一片在水壓下冷成形的(壓力到達40,000噸)主要換熱區(qū)域巧克力分布去懸掛槽進口/出口密封口/無流經(jīng)口密封墊和密封槽泄漏槽帶膠圈的板式熱交換器兩種波紋

H型和L型:L:LowthetaH:Hightheta3.密封墊圈

采用無毒性、耐高溫、耐酸耐堿的合成橡膠墊圈密封墊–外形和密封槽外形競爭對手密封槽高度壓緊密封有泄漏的隱患.打開時.有吹出的危險.所不同的是使用受命和可靠安全性完全吻合密封墊無需膠水操作可靠定位可靠更換膠圈可以現(xiàn)場進行專利T型夾,無需任何工具二、流體在傳熱板間的流動1.傳熱板的工作過程二、流體在傳熱板間的流動1.傳熱板的工作過程180o二、流體在傳熱板間的流動1.傳熱板的工作過程

為了增大傳熱效果，各傳熱板之間的距離應(yīng)盡可能小一些，但大量的流體流過窄小的通道時，物料的流速和壓力差會變得很大，這不利于物料的穩(wěn)定流動。2.傳熱板的表示方法物料熱介質(zhì)三、板式換熱器的組合1.一段式板式換熱器2.三段式板式換熱器R——熱回收效率；——熱交換后牛奶的溫度；

——原乳進口溫度；——巴氏殺菌溫度；3.四段式板式換熱器第一段較低溫度熱回收段，溫度一般<65℃，適合進行離心分離。第二段熱回收段，溫度一般>65℃，適合進行脫氣或均質(zhì)處理。4.五段式板式換熱器先用冷卻水冷卻后，再用冰水將物料冷卻至4℃，這樣節(jié)約了冰水，降低了成本。四、完整的板式熱交換器1.完整的板式換熱器的組成（1）平衡槽（7）保持管（2）供料泵（8）增壓泵（3）流量控制器（9）熱水加熱系統(tǒng)（4）熱回收系統(tǒng)（10）冷卻系統(tǒng)（5）離心分離機（11）轉(zhuǎn)向閥（6）巴氏殺菌（9）.熱水加熱系統(tǒng)

大氣壓下的熱水或飽和蒸汽常被用作巴氏殺菌器中的加熱介質(zhì)，而熱蒸汽由于它的溫差高而不采用。所以使用最普遍、最典型的加熱介質(zhì)是比要求的產(chǎn)品溫度高2-3℃的熱水。壓力為600-700kpa(6-7bar)的蒸汽從乳品廠的鍋爐中輸送出來。這個蒸汽用于加熱水，然后熱水加熱產(chǎn)品達到巴氏殺菌溫度。圖7.2所示的水加熱器是一個封閉的系統(tǒng)。它包含有一個專門設(shè)計的、小巧的、很簡單的板式熱交換器（3），此交換器上還備有蒸汽調(diào)節(jié)閥（2）和疏水器（4）。介質(zhì)水借助于離心泵（5）在加熱器（3）和巴氏殺菌器中的加熱段之間進行循環(huán)溫度控制

TT溫度傳感器1保持管2增壓泵3轉(zhuǎn)向閥產(chǎn)品蒸汽加熱介質(zhì)冷卻介質(zhì)轉(zhuǎn)向液流設(shè)備上部的

保溫管五、板式熱交換器的特點1.傳熱效率高2.結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小五、板式熱交換器的特點（3）節(jié)約熱能量、熱回收效率高（4）適宜于熱敏性物料的殺菌（5）具有較大的適應(yīng)性（6）能保證操作安全和產(chǎn)品的衛(wèi)生（7）自動化程度高（8）清洗方便（9）可以多種介質(zhì)同時換熱六、板式熱交換器在使用時的注意事項

1.盡量避免板片兩側(cè)面產(chǎn)生較大的壓力差。2.不得使用對板片有腐蝕作用的介質(zhì)。3.不得使用溫度較低的冷卻介質(zhì)。4.橡膠密封墊圈的使用壽命。七、板式熱交換器常見的故障

1.工作壓力增大。2.傳熱效率逐漸降低。3.泄露。第二節(jié)管式熱交換器一.結(jié)構(gòu)閥泵均質(zhì)機脫氣罐管式換熱器二、管式熱交換器的工作原理

三、利樂UHT操作介紹Index注意一些標(biāo)志符號說明

M泵

V閥

Bar巴（壓力的單位1巴=100千帕）

BTD產(chǎn)品平衡缸

TT溫度傳感器

AIC無菌中間清洗

CIP原地清洗

LIC液位控制器

PT壓力傳感器

HMI圖像式人機對話操作系統(tǒng)界面

TAFLEX利樂超高溫滅菌設(shè)備

PLC可編程邏輯控制器

1、控制部分、管線2、脫氣罐3、均質(zhì)機4、換熱器

控制柜、觸摸屏：1.溫度記錄儀

2.操作板，TPOP型3.緊急停車按鈕(全部停車)4.本地/遠程開關(guān)5.蒸汽開關(guān)6.機器主電源開關(guān)緊急停機按鈕按下其中一個EMERGENCYSTOP（緊急停機）按鈕，即可立即停止設(shè)備運行。

紅燈表示緊急停機按鈕已經(jīng)按下。?黃燈

–閃爍的黃燈：未確認(rèn)的報警

–持續(xù)亮著的黃燈：已確認(rèn)的報警?綠燈

–持續(xù)亮著的綠燈：正在運行的功能

–閃爍的綠燈：需要操作人員采取措施或停止功能（清洗）

主屏幕及按鈕說明操作菜單按鈕數(shù)據(jù)簿按鈕報警列表按鈕服務(wù)菜單按鈕無菌水生產(chǎn)停機產(chǎn)品供應(yīng)泵沖洗清洗外部冷卻器

操作菜單Index

報警菜單報警指示和故障處理SterilizingtemperatureProducttemperatureCIPtemperatureLevelfaultinbalancetankMotorfaultCausticAcidWaterpressureCoolingwaterpressureAirpressureinpanelSteampressureValvefaultLevelfaultvacuumvessel脫氣罐液位報警Aircoolerincabinet電柜空調(diào)故障BatteryfaultinPLCPLC電池故障Aseptictank無菌罐故障CommunicationfaultPLCPLC通訊故障Fillingmachinefault灌裝機故障Index殺菌溫度報警產(chǎn)品溫度報警CIP溫度報警平衡缸液位故障馬達故障堿報警酸報警水壓報警冷卻水壓力報警壓縮空氣報警蒸汽壓力報警閥故障生產(chǎn)參數(shù)菜單

Index產(chǎn)品流量選擇菜單Index按鈕功能介紹Index升溫生產(chǎn)降溫供料泵水沖酸堿ＣＩＰ單堿ＣＩＰ附加酸堿ＣＩＰ單堿ＡＩＣ酸堿ＡＩＣ

Index按鈕功能介紹閥１５動作選擇清洗供料管線選擇排地選擇回收選擇脫氣罐選擇附加冷卻選擇

Index按鈕功能介紹功能確認(rèn)功能取消遠程本地控制指示開機條件檢查菜單流量產(chǎn)品選擇菜單返回按鈕操作菜單監(jiān)控菜單

Index按鈕功能介紹升溫指示進料指示降溫指示供料泵指示水沖指示ＣＩＰ指示附加冷卻指示報警菜單服務(wù)菜單電氣柜

危險！危險電壓。電擊將有可能造成人員死亡或嚴(yán)重的人身傷害。在對電氣柜內(nèi)部進行檢修前，必須將電源隔離開關(guān)置于切斷位置，并加鎖固定。

工藝流程V74AV78V98V97V96V94CV94V53V51V20V32M2M4CV53V52V99V22V68V66M9M10V44V26V63V64TT71TT44TT42TT45TT8TT9TT10TT64LSL66LT65TT99CV66TT26V14V13.2V13.1V15V08CV11TT01PI01TT02M11V19PT32APT32BV34TT03PI03PI03工藝流程–預(yù)殺菌V74BV78V98V97V96V94CV94V53V51V20V32M2M4CV53V52V99V22V68V66M9M10V44V26V63V64TT71TT44TT42TT45TT8TT9TT10TT64LSL66LT65TT99CV66TT26V14V13.2V13.1V15V08CV11TT01PI01TT02M11V19PT32APT32BV34TT03PI03PI04PI03工藝流程–生產(chǎn)V74V78V98V97V96V94CV94V53V51V20V32M2M4CV53V52V99V22V68V66M9M10V44V26V63V64TT71TT44TT42TT45TT8TT9TT10TT64LSL66LT65TT99CV66TT26V14V13.2V13.1V15V08CV11TT01PI01TT02M11V19PT32APT32BV34TT03PI03PI04PI03工藝流程–CIP三、管式接交換器的特點（1）適合超高溫殺菌（2）可以處理含有一定顆粒的產(chǎn)品（3）運行時間長（4）熱回收率低（5）更易清洗和檢修管式換熱器特點強壯設(shè)計足以承受惡劣的生產(chǎn)條件浮動頭設(shè)計衛(wèi)生級的設(shè)計產(chǎn)品安全

有賴于高標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生設(shè)計及檢查的方便性.產(chǎn)品加工的靈活性

有賴于管式消毒機可以長時間加工產(chǎn)品及根據(jù)產(chǎn)品所帶的纖維和顆粒靈活地進行調(diào)整.加工工藝的最佳解決方案有賴于我們運用方面的知識及全方位的應(yīng)用，管式消毒機加工的產(chǎn)品具有貨架期長，產(chǎn)品特性保持良好，及產(chǎn)品范圍廣泛的特點.

壽命長

有賴于我們設(shè)備的懸浮設(shè)計，管式消毒機的加熱平穩(wěn)，熱吸收效率高.管式換熱器特點管式消毒機的工作原理冷卻后產(chǎn)品出口熱產(chǎn)品進口冷卻水冷卻水出口冷卻段Product Shell

connection connection應(yīng)用范圍:

-低黏度產(chǎn)品典型產(chǎn)品：

-UHT奶

-帶纖維的果汁

利益:

-節(jié)省功耗、投資及運行成本-熱交換效率高

直接進行熱回收的管式換熱器直接熱回收的工作原理未加工產(chǎn)品加工后產(chǎn)品最終加熱段

預(yù)熱段,熱水加熱器應(yīng)用范圍：

加熱CIP液體利益:

-結(jié)構(gòu)緊湊易于安裝-安全性高-維護費用低四、生產(chǎn)線上的管式熱交換器

第三節(jié)套管式超高溫殺菌設(shè)備一.基本結(jié)構(gòu)二工作過程溫度為5℃的物料經(jīng)三通旋塞進料閥5再由供料泵6輸送，料液進人套管8在雙套管8預(yù)熱至80℃，經(jīng)高壓泵4后，通過單螺旋管進入加熱區(qū)9高壓泵4為均質(zhì)機，有均質(zhì)功能，也對整個超高溫起到主要的流量調(diào)節(jié)作用在加熱器9中物料被瞬時滅菌溫度達到120-135℃，出加熱器后，物料在保溫區(qū)中保持4.6S以上。二工作過程然后物料進入雙套管8，預(yù)熱物料在套管的中心流動，冷物料在外套的夾層中流動，物料經(jīng)熱交換后被冷卻至60-65℃。物料經(jīng)補充加熱或冷卻區(qū)后，進行冷卻。冷卻后的物料經(jīng)備壓閥14后通過三通排料閥15控制，物料排出至下一工序。二工作過程如果殺菌溫度未達到，可操作出料三通15將物料回流至貯槽16內(nèi)。并打開三通進料旋塞閥5，使貯奶罐中的物料經(jīng)物料泵6重新進行殺菌處理。特點：進料溫度4～16℃，出料溫度60～65℃，高溫滅菌溫度115～135℃高溫保持時間為4s。采用超高溫瞬時滅菌，液料的營養(yǎng)和色香味損失很少；滅菌效率高，能利用余熱、節(jié)能效果好；在完全密閉的條件下操作，符合食品衛(wèi)生要求；操作方便；占地面積小。第四節(jié)板式熱交換器與管式熱交換器的比較1設(shè)備的體積板式熱交換器由夾在框架中的一組不銹鋼傳熱板組成,結(jié)構(gòu)緊湊,在較小工作體積內(nèi)可容納較大的傳熱面積,這是板式換熱器突出的優(yōu)點之一,并且將加熱段、冷卻段和熱回收段有機地結(jié)合在一起;而同樣傳熱面積的管式熱交換器的體積就要大。2傳熱效率在板式熱交換器中,加熱和冷卻介質(zhì)是在兩塊不銹鋼薄板之間形成的空隙中流動,由于板與板之間的間隙很小,一般僅3·5~4mm,流體在其中流動時可獲得較高的流速,且傳熱板上沖壓有一定形狀的凸凹波紋,迫使流體不斷改變流動的方向,形成激烈的湍流,破壞了滯流層,降低了熱阻。這種狀態(tài)不僅能使流體在板間均勻分布,還可獲得較高的傳熱系數(shù),為達到同樣的傳熱量,板式熱交換器是最經(jīng)濟的一種。為了達到同樣的效果,管式熱交換器的傳熱管也沖有波紋,但傳熱系數(shù)和單位面積的傳熱量比板式熱交換器要小。3節(jié)約熱能量、熱回收效率板式與管式熱交換器都有熱回收段,但板式熱交換器在熱回收段,加熱殺菌后的熱物料對剛進入換熱器的冷物料預(yù)熱,同時自身被冷卻,這個過程稱為熱回收。在現(xiàn)代板式換熱器中,熱回收率可達94%。通