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杀菌机在应用过程中出现的主要问题分析

点击次数:266 发布时间:2021-12-31
  杀菌机应用领域广泛。杀菌机分为管式杀菌及板式杀菌机两种,管式杀菌机又分为列管式杀菌机、套管式杀菌机及刮板式杀菌机三种。这三种杀菌机在应用过程中出现的主要问题有杀菌温度不稳定和不足;出料冷却效果不佳;结垢结焦严重,难以清洗彻底;对于一些特殊物料来说,经常会出现生产能力不足等问题。该文将就这些问题进行阐述。
  01.选择最佳的工艺路线
  杀菌机工艺流程是由生产工艺参数确定的。有什么样的工艺参数就有什么样的工艺流程。杀菌机的工艺流程设计的是否合理是决定杀菌机性能的关键。杀菌机工艺流程应不但满足杀菌的要求,还充分有效利用余热,达到节能降耗的目的。
  现代杀菌机不是只针对单一品种物料进行杀菌,往往一机多用,即同一杀菌机上完成多个生产品种的杀菌任务,这就需要杀菌机在设计时提出一个比较复杂的杀菌工艺,兼顾多个生产品种,才能达到满意的效果。尤其是在计算换热面积时必须考虑都能够满足杀菌的条件,取其中最大的换热面积为最终杀菌面积。
  02.杀菌温度不足
  造成杀菌机杀菌温度不足的主要原因是对物料特性了解不够充分,杀菌段换热面积计算偏小。物料特性指的是什么物料、被杀菌物料的成分含有什么、物料的粘度是多少、物料的干物质含量是多少以及其他参数等。这些参数是在设计杀菌机必须了解并掌握的。
  物料特性及杀菌温度要求决定了杀菌机的结构形式,如牛奶杀菌可以采用板式杀菌,板式杀菌一般多为低温杀菌,杀菌温度一般不超过100℃,板式杀菌机也常用于高温和超高温杀菌。牛奶杀菌也可以采用管式杀菌,管式杀菌多为高温杀菌或超高温杀菌。
  对于番茄酱类之类的物料,普通的管式杀菌很难满足要求,而应采用套管式杀菌机进行杀菌。杀菌机的料液出口温度与加热介质出口的温差一般在1~5℃之间,最高不超过8℃。杀菌机杀菌段传热系数的选择至关重要,对于板式杀菌机的传热系数,根据板片的结构厚薄不同,国内一般在1289~2000kcal/m2·h·℃,国外最高可达到2579kcal/m2·h·℃。
  对于管式杀菌机的传热系数一般在1000~1289kcal/m2·h·℃。套管式杀菌机一般是用于浓度较高、粘度较大的物料,其传热系数一般在500~600kcal/m2·h·℃之间。
  杀菌温度不足一般是因为换热面偏小所致,如对番茄酱进行杀菌,其换热系数一般在500~600kcal/m2·h·℃比较合适,传热系数选择大了,就可能导致杀菌温度不足的问题发生。
  03.冷却效果不佳
  杀菌机冷却效果不佳有两种可能:一是冷却面积不足;二是没有充分利用杀菌后的余热对进料进行有效预热。
  杀菌机的杀菌温度都是逐级加热到所需要的温度,不可能直接加热到很高温度,用换热面积一次就完成杀菌任务。减少换热温差为了保证对物料进行有效加热,同时不致使物料在换热器内迅速结垢或结焦。冷却也同样是这样,一般是利用杀菌后的料液余热对进料进行预热降温,然后再经过塔水冷却降温。冷却水量不足或冷却水的温度过高,都会导致无法到达到预期的冷却效果。
  根据用户需要,为了获得更低的温度,往往还采用冰水进行降温,即塔水冷却,然后进入下一道工序。冷却段的传热系数与加热杀菌段的传热系数不同,根据冷媒介质温度及其料液温度的传热进行确定,一般要小于加热段的传热系数。
  04.结垢结焦严重
  杀菌机结垢结焦严重有三种可能:一种是换热面积偏小所致。第二种原因板式杀菌机的板型不流畅,导致结垢结焦速度加快。
  第三种原因是清洗不彻底,清洗间隔时间过长所致。板式杀菌机的板型多为人字形及波浪形,根据用户的应用反馈,波浪形板片结垢结焦速度要快于人字形板片。
  管式杀菌机多采用螺纹波形管,这样可提高传热系数。杀菌机的清洗一般要经过水洗、碱洗、酸洗再进行水洗。由于清水洗间隔时间过长导致结垢结焦严重的现象比较普遍。清洗时泵的流量一般按1.5~2倍选择清洗的泵,扬程根据杀菌机的类型阻力的大小进行确定,如果是采用进料泵进行清洗,多采用变频的形式。
  05.合理选择泵
  杀菌机泵的选择原则是根据流量及沿程压力损失确定的。沿程压力损失包括两部分:一部分是管道沿程压力损失,一部分是料液在换热器中的压力损失。物料特性不同即物浓度及物料粘度大小不同,沿程压力损失也不相同,浓度越高,粘度越大,压力损失也就越大。板式杀菌机的阻力要比管式杀菌机的阻力要大。粘稠物料如番茄酱类的沿程压力损失要比普通料液的压力损失大,如番茄酱类物料的阻力就比普通的奶类物料高的多。
  杀菌机的阻力计算比较复杂,除了进行理论计算外,还必须掌握物料在实际应用中的压力损失是多少,杀菌机进出口都安装压力表,前后压力表之差就是沿程压力损失,然后对理论计算值进行修订,多次的实践经验再加上理论计算即可确定出选择进料泵的方法。
  近年来杀菌机在粘稠物料上出现的问题较多,泵选择过小,扬程不足最为普遍。对粘稠物料进料泵一般多选择容积泵或螺杆泵进料。对于粘稠物料如番茄酱类的进料泵一般按1.5~2倍的实际进料量确定,基本上能够满足要求。
  此外,在杀菌过程中常常伴随均质过程,设计者必须要了解均质机在实际生产中的位置,均质机所处位置距离长短会直接影响到进料的阻力,在生产线布局也必须力求设备紧凑,不能随意改变原来工艺设计,一经改变了就可能影响到杀菌机及其他设备的使用性能。
  06.控制阀门不精确
  全自动杀菌机的阀门选择至关重要,调节阀的误差精确程度关系到杀菌温度的稳定性与可持续性,杀菌温度误差过大也会导致杀菌机出现杀菌温度不稳定的问题,长期下去就会引起结垢结焦加速,最终导致清洗间隔时间过短。因此在选择阀门时应选择精确度高、误差小的的阀门。
  上述主要针对杀菌机的设计提出一些看法。总之,设计杀菌机必须对料液的物理及化学特性有所了解和掌握,尤其是物料中的干物质含量及粘度,这两个特性决定了杀菌机的类型和结构。设计除了要做到有理论依据外,还必须与生产实际结合起来。了解并掌握杀菌机在实际应用中的使用情况、生产状态参数,然后融入到设计中去,随时纠正设计中的不足,这样杀菌机才能性能稳定,质量提高。
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