殺菌機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。殺菌機(jī)分為管式殺菌機(jī)和板式殺菌機(jī)2種, 管式殺菌機(jī)又分為列管式殺菌機(jī)、套管式殺菌機(jī)和刮板式殺菌機(jī)3種。殺菌機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題主要是殺菌溫度不穩(wěn)定、不足;出料冷卻效果不佳;結(jié)垢結(jié)焦嚴(yán)重, 難以清洗徹底;對(duì)于一些特殊物料來(lái)說(shuō)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)能力不足的問(wèn)題。本文就這些問(wèn)題進(jìn)行闡述。
殺菌機(jī)工藝流程根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)確定。工藝流程是否合理是決定殺菌機(jī)性能的關(guān)鍵。殺菌機(jī)工藝流程應(yīng)不但能夠滿足殺菌要求, 還必須充分有效利用余熱, 達(dá)到節(jié)能降耗的目的。現(xiàn)代殺菌機(jī)通常不是對(duì)單一品種物料進(jìn)行殺菌, 往往一機(jī)多用, 即完成多個(gè)生產(chǎn)品種的殺菌任務(wù), 這就對(duì)殺菌機(jī)的設(shè)計(jì)提出了比較復(fù)雜的殺菌工藝要求, 尤其是在計(jì)算換熱面積時(shí)必須考慮到能夠滿足所有物料品種的殺菌條件, 最終殺菌面積應(yīng)為最大的換熱面積。
殺菌溫度不足的主要原因是對(duì)物料特性的了解不夠充分, 殺菌段換熱面積計(jì)算偏小。物料特性是指物料品種、成分、黏度、干物質(zhì)含量等參數(shù), 在設(shè)計(jì)殺菌機(jī)時(shí)必須了解并掌握這些參數(shù)。物料特性及殺菌溫度要求決定殺菌機(jī)的結(jié)構(gòu)形式, 如牛奶殺菌可以采用板式殺菌機(jī), 板式殺菌機(jī)一般為低溫殺菌, 殺菌溫度不超過(guò)100℃, 也可以采用管式殺菌機(jī), 管式殺菌多為高溫或超高溫;如果是用于番茄醬類(lèi)物料殺菌, 普通管式殺菌機(jī)很難滿足要求, 需要采用套管式殺菌機(jī)。殺菌機(jī)的料液出口溫度與加熱介質(zhì)出口溫度相差一般在1～5℃, 最高不超過(guò)8℃。殺菌機(jī)殺菌段傳熱系數(shù)的選擇至關(guān)重要, 板式殺菌機(jī)的傳熱系數(shù)根據(jù)板片結(jié)構(gòu)厚薄而不同, 國(guó)內(nèi)一般為1 289～2 000 kcal m2·h·℃, 國(guó)外最高可達(dá)2 579kcal/m2·h·℃;管式殺菌機(jī)的傳熱系數(shù)一般為1 000～1 289 kcal/m2·h·℃;套管式殺菌機(jī)一般用于濃度較高、黏度較大的物料, 其傳熱系數(shù)一般為500～600 kcal/m2·h·℃。殺菌溫度不足一般首先是由于換熱面積偏小所致, 如番茄醬殺菌, 其換熱系數(shù)一般為500～600 kcal/m2·h·℃, 如果傳熱系數(shù)偏大, 則可能導(dǎo)致殺菌溫度不足;其次是由于殺菌機(jī)結(jié)垢結(jié)焦嚴(yán)重, 沒(méi)有按時(shí)清洗或沒(méi)有清洗徹底所致, 板式殺菌機(jī)的板型多為人字形及波浪形, 波浪形板片結(jié)垢結(jié)焦速度比人字形板片快, 而管式殺菌機(jī)多采用螺紋波形管, 這樣可提高傳熱系數(shù)。
殺菌機(jī)冷卻效果不佳有2種可能:一是冷卻面積不足, 沒(méi)有充分利用殺菌后物料的余熱對(duì)進(jìn)料進(jìn)行有效預(yù)熱降溫。殺菌機(jī)的殺菌溫度是逐級(jí)加熱到所需溫度, 換熱溫差較小, 是為了保證對(duì)物料進(jìn)行有效加熱, 同時(shí)不致使物料在換熱器內(nèi)迅速結(jié)垢結(jié)焦。冷卻也是這樣, 一般先利用殺菌后的料液余熱進(jìn)行預(yù)熱降溫, 然后再經(jīng)過(guò)塔水冷卻降溫, 同時(shí)根據(jù)用戶需要, 為了獲得更低溫度, 往往還采用冰水進(jìn)行降溫, 即塔水冷卻、冰水冷卻, 然后進(jìn)入下一道工序。冷卻段的傳熱系數(shù)與加熱殺菌段的傳熱系數(shù)不同, 根據(jù)冷媒介質(zhì)溫度及其料液溫度確定, 一般小于加熱段的傳熱系數(shù)。二是冷卻水量不足或冷卻水溫度過(guò)高, 導(dǎo)致不能達(dá)到預(yù)期的冷卻效果。
殺菌機(jī)結(jié)垢結(jié)焦嚴(yán)重有3種可能:一是換熱面積偏小;二是板式殺菌機(jī)的板型不流暢, 導(dǎo)致結(jié)垢結(jié)焦速度加快;三是清洗不徹底, 清洗間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。殺菌機(jī)的清洗過(guò)程一般為水洗、堿洗、酸洗、水洗, 由于水洗間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致結(jié)垢結(jié)焦嚴(yán)重的現(xiàn)象比較普遍。清洗時(shí)一般按泵流量的1.5～2倍選擇泵, 揚(yáng)程根據(jù)殺菌機(jī)類(lèi)型及阻力大小確定, 如果采用進(jìn)料泵進(jìn)行清洗, 多為變頻形式。
殺菌機(jī)泵的選擇原則是根據(jù)流量及沿程壓力損失來(lái)確定。沿程壓力損失包括管道沿程壓力損失和料液在換熱器中的壓力損失。物料特性 (即物料濃度及黏度) 不同, 沿程壓力損失也不相同, 濃度越高、黏度越大, 壓力損失越大;黏稠物料 (如番茄醬類(lèi)) 比普通料液的沿程壓力損失大。板式殺菌機(jī)的阻力比管式殺菌機(jī)的阻力大。殺菌機(jī)的阻力計(jì)算比較復(fù)雜, 除了理論計(jì)算外, 還必須掌握物料在實(shí)際應(yīng)用中的壓力損失, 殺菌機(jī)的進(jìn)出口都安裝有壓力表, 前后壓力表之差就是沿程壓力損失, 然后對(duì)理論計(jì)算進(jìn)行修訂, 多次的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加上理論計(jì)算即可確定出選擇進(jìn)料泵的方法, 對(duì)于黏稠物料 (如番茄醬類(lèi)) , 進(jìn)料泵一般選擇1.5～2倍的實(shí)際進(jìn)料量, 基本上能夠滿足生產(chǎn)要求。近年來(lái), 殺菌機(jī)用于黏稠物料時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題較多, 泵選擇過(guò)小, 揚(yáng)程不足最為普遍。對(duì)于黏稠物料, 進(jìn)料泵一般多選擇容積泵或螺桿泵。此外, 殺菌過(guò)程常常伴隨均質(zhì)過(guò)程, 設(shè)計(jì)者必須了解均質(zhì)機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的位置, 均質(zhì)機(jī)所處位置會(huì)直接影響進(jìn)料阻力, 生產(chǎn)線布局時(shí)也應(yīng)力求設(shè)備緊湊, 不能隨意改變?cè)瓉?lái)工藝設(shè)計(jì), 一旦改變了, 就可能影響殺菌機(jī)及其他設(shè)備的使用性能。
全自動(dòng)殺菌機(jī)的閥門(mén)選擇至關(guān)重要, 調(diào)節(jié)閥的精確程度關(guān)系到殺菌溫度的穩(wěn)定性與可持續(xù)性, 殺菌溫度誤差過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致殺菌機(jī)出現(xiàn)殺菌溫度不穩(wěn)定的問(wèn)題, 長(zhǎng)期下去會(huì)引起結(jié)垢結(jié)焦加速, 最終導(dǎo)致清洗間隔時(shí)間過(guò)短。
上述是筆者針對(duì)殺菌機(jī)設(shè)計(jì)提出的一些看法。總之, 設(shè)計(jì)殺菌機(jī)時(shí)必須對(duì)料液的物理及化學(xué)特性有所了解和掌握, 尤其是物料的干物質(zhì)含量及黏度, 這2個(gè)參數(shù)決定殺菌機(jī)的類(lèi)型及結(jié)構(gòu)。同時(shí), 設(shè)計(jì)殺菌機(jī)時(shí)不僅要基于理論計(jì)算, 還需要了解并掌握殺菌機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的使用情況、生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù), 然后融入到設(shè)計(jì)中去, 隨時(shí)糾正設(shè)計(jì)中的不足, 這樣殺菌機(jī)質(zhì)量和性能才能不斷提高。
