罐
罐
乳品厂中的罐用途多种多样,容量差异极大,收奶区域的室外奶仓容量可达250000升,而最小的罐容量仅约100升。
根据功能,罐主要可分为两大类:
- 储存罐
- 工艺罐
储存罐
奶仓
用于收奶的奶仓属于储存罐,在第6章《牧场原奶收集与工厂收奶》已作说明。奶仓容量通常为30000升到250000升不等,与牛奶接触的润湿表面均采用不锈钢材质制造。为节省建筑成本,奶仓经常被放置在室外。
在这种情况下,奶仓应配有70mm以上厚度的矿棉保温层进行保温。其外壳可选用不锈钢材质,但如果出于经济考量,通常可以采用低碳钢,并涂覆防腐漆。
为便于彻底排空,一些国家的法定要求是罐底向出口方向需设计约6%的坡度倾斜。另一种方案是采用中心出口的锥底设计,其优势在于,奶仓基座施工不需要向斜底奶仓一样对基础公差有严格的要求。但根据具体设计,会采用支腿或裙座支撑,因此会导致罐体高度增加并形成较大的凹室。
奶仓可配备多种搅拌器,通常采用侧装式搅拌器并配套相关的监测和控制设备。
奶仓的数量与规格的设计取决于以下因素:日收奶量、每周工作天数,每个工作日使用时长(1到5个批次),生产产品的种类以及生产量等。
中间储存罐
这类储存罐用于在产品连续生产过程中的短时间储存。它们用于缓冲储存,以平衡流量的变化。牛奶在经过热处理并冷却后,会泵入缓冲储存罐,随后进入灌装工序。如果灌装中断,加工后的牛奶将在罐内暂存,直至恢复运行。同样,如果前端加工工序临时中断,牛奶仍然可以通过缓冲罐持续供应灌装机进行连续生产。
容量范围为1000至80000升的储存罐(图7.10.3),内胆采用不锈钢材质制造。根据其在工艺流程中的不同位置,储存罐可选择保温罐或者夹套保温罐。夹套保温罐可配置蜂窝型整体夹套、通道型或常压型夹套,可以同时进行冷却以及保温,来维持稳定的产品温度。其外壳也同样采用不锈钢材质制造,在内胆和外壳之间充填一层矿物棉进行保温。
储存罐配备有搅拌器,也可以安装用于清洗、液位控制和温度控制的各种组件和系统。这些设备的配置基本上于前述的奶仓大致相同。
对于缓冲储存罐容量的经验估算是,其最大容量配置需要满足1.5小时正常运行需求。如果正常生产量是20000升/小时,则缓冲储存罐的最大容量为20000*1.5=30000升。
混合罐
顾名思义,混合罐(图7.10.4)用于混合不同产品,以及将各种配料混入产品中。罐体可采用保温结构或单层不锈钢罐体,并可配备温控装置。保温罐体的内胆与外壳间填充有矿棉保温层,在内胆外部设有夹套,可泵入加热/冷却介质。夹套可采用焊接通道型夹套或蜂窝型整体夹套结构。
混合罐配备的搅拌器需要根据具体应用要求而特别设计。
工艺罐
工艺罐(图7.10.5)主要用于对产品进行处理以改变产品特性。在乳品行业应用广泛,例如:用于奶油和酸奶等发酵制品的发酵罐、用于搅打稀奶油产品生产的结晶罐以及用于发酵剂制备的菌种罐等。
工艺罐有很多类型,其设计会根据具体用途和工艺要求进行,但通常配有某种形式的搅拌器与温控装置。壳体采用不锈钢材质,可选择是否配置保温层,并可安装监测和控制设备。
平衡罐
产品在通过管道输送过程中会发生以下问题:
- 若要使离心泵正常工作,所输送的产品必须不得含有空气或其他气体。
- 为避免汽蚀现象,泵入口各点压力必须高于液体的蒸气压。
- 当加热处理的产品温度低于设定值时,必须启动阀门来改变未处理产品的流向。
- 泵的吸入端压力须保持恒定,以确保管线流量稳定。
上述问题以及其他相关问题的解决方法,通常可以通过在泵吸入端前安装高于泵入口的平衡罐,并在平衡罐中保持稳定液位即可。换而言之,保持泵吸入端的压头稳定。
图7.10.7中的平衡罐内有一个浮球,浮球通过杠杆与一个偏心枢轴滚轮相连,控制平衡罐上的进料阀启闭。当液位变化导致浮球升降时,进料阀相应的关闭或开启。
平衡罐中,当泵的排出量大于进料量时,罐内液位下降,同时浮球也随之下降,进而进料阀开启使更多液体进入,这样平衡罐中液体就能通过机械装置保持在相对稳定的液位。如今,也经常使用液位传感器和流量控制阀来达到相同的功能。
进口位于罐底部,以使液体从液面下方进入,这样可避免飞溅,更关键的是能防止空气混入。已经混入产品的空气也会在进入平衡罐后上浮逸出,起到一些脱气效果。这样不仅有利于泵的运行,产品也能受到更温和的处理。
平衡罐经常包括在再循环系统中,例如,当热处理强度不足时,液体将回流进行回收。在这种情况下,温度指示器将激活换向阀,直接将产品回流至平衡罐。这样会导致液位迅速上升,浮球机构也随之迅速动作,关闭进口阀门。然后产品将进行循环,直至故障被排除或者系统停机调整为止。当清洗生产线时,同样采用类似的过程来循环清洗液。