ЗАВОД : пастеризаторы, номализаторы, стеризаторы, молокоприемные станции, сыроизготовители

Линия приготовления смеси мороженого

Компания ГЛВ проектирует и изготавливает технологические линии для приготовления смеси мороженого производительностью от небольших периодических установок до промышленных непрерывных комплексов.

Линия предназначена для приёмки и дозирования сырья, восстановления сухих молочных компонентов, плавления жиров, смешивания, пастеризации, гомогенизации, охлаждения и созревания смеси перед её подачей на фризер.

В зависимости от требуемой производительности, рецептуры и организации производства линия может комплектоваться:

• емкостным пастеризатором периодического действия;
• проточным пастеризатором ПОУМ IceCream-Pro;
• двумя ёмкостями приготовления смеси для непрерывной работы;
• гомогенизатором;
• плавителем сливочного масла и растительных жиров;
• системой внесения сухих компонентов;
• пластинчатым теплообменником;
• танками созревания;
• автоматической CIP-станцией;
• источником ледяной воды необходимой холодопроизводительности;
• непрерывным фризером;
• автоматом фасовки;
• камерой закаливания.

Оборудование изготавливается в санитарном исполнении из пищевой нержавеющей стали. Технологические параметры, количество ёмкостей, мощность нагрева, холодопроизводительность и производительность насосов рассчитываются под конкретную рецептуру и производственную программу.

Назначение линии

Линия приготовления смеси мороженого обеспечивает выполнение следующих операций:

$11.    Дозирование воды, молока, сливок и жидких компонентов.

$12.    Подогрев воды для растворения сухих ингредиентов.

$13.    Внесение сухого молока, сахара, стабилизаторов, эмульгаторов и наполнителей.

$14.    Плавление и дозирование сливочного масла или растительных жиров.

$15.    Интенсивное перемешивание и растворение компонентов.

$16.    Пастеризация смеси.

$17.    Выдерживание смеси при заданной температуре.

$18.    Двухступенчатая гомогенизация.

$19.    Быстрое охлаждение до температуры созревания.

$110.Созревание смеси в охлаждаемых танках.

$111.Подача созревшей смеси на фризер.

$112.Автоматическая мойка оборудования и трубопроводов.

Линия может использоваться для производства:

• сливочного мороженого;
• пломбира;
• молочного мороженого;
• шоколадного мороженого;
• мороженого с фруктовыми наполнителями;
• мягкого мороженого;
• джелато;
• замороженных молочных десертов;
• смесей на основе сухого молока;
• смесей с растительными жирами.

Вариант 1. Линия с емкостным пастеризатором

Емкостная линия применяется для предприятий с периодическим режимом производства, частой сменой рецептур и сравнительно небольшим объёмом одной партии.

Типовой диапазон производительности составляет от 500 до 5000 литров смеси за смену. При необходимости устанавливается несколько параллельно работающих ёмкостей.

Принцип работы емкостной линии

В варочную ёмкость подаётся расчётное количество воды, молока или другой жидкой основы. Жидкость нагревается до температуры, необходимой для растворения сухих компонентов.

Сухое молоко, сахар, стабилизаторы, эмульгаторы и другие порошкообразные ингредиенты загружаются через санитарную воронку. Для предотвращения образования комков может применяться инжектор сухих компонентов или роторный смеситель.

Сливочное масло или растительный жир предварительно расплавляются в отдельном плавителе и насосом подаются в варочную ёмкость.

Высокооборотная мешалка обеспечивает:

• растворение сухих ингредиентов;
• равномерное распределение жира;
• разрушение комков;
• образование однородной эмульсии;
• подготовку смеси к пастеризации и гомогенизации.

После завершения смешивания продукт нагревается в рубашке емкостного пастеризатора до установленной температуры. Обычно пастеризация смеси мороженого проводится при температуре 80–90 °C, однако точный режим определяется рецептурой и требованиями технолога.

После температурной выдержки смесь направляется на гомогенизатор, затем проходит пластинчатый охладитель и охлаждается до температуры 3–6 °C.

Охлаждённая смесь поступает в танки созревания.

Преимущества емкостной схемы

Емкостный пастеризатор удобен при:

• небольших и средних объёмах производства;
• выпуске большого количества разных рецептур;
• частой смене продукта;
• производстве экспериментальных и сезонных партий;
• использовании наполнителей с частицами;
• необходимости длительного смешивания;
• работе с вязкими смесями.

Температуру, продолжительность перемешивания и время выдержки можно независимо задавать для каждой партии.

Вариант 2. Линия с проточным пастеризатором ПОУМ IceCream-Pro

Проточная линия применяется для промышленного производства смеси мороженого с непрерывной подачей продукта.

Типовой диапазон производительности составляет от 500 до 10 000 литров в час. Более высокая производительность может быть обеспечена установкой нескольких параллельных модулей.

Для непрерывной работы перед пастеризатором рекомендуется устанавливать две ёмкости приготовления смеси. Пока продукт из первой ёмкости поступает на пастеризацию, во второй готовится следующая партия.

Технологическая схема проточной линии

Подготовленная смесь поступает из ёмкости в балансировочный бак, обеспечивающий постоянный уровень и равномерную подачу на продуктовый насос.

Далее смесь последовательно проходит технологические секции.

Первая секция рекуперации

Холодная смесь предварительно нагревается горячим пастеризованным продуктом. Благодаря рекуперации снижается внешняя потребность в тепловой энергии.

В зависимости от температурного режима и конструкции теплообменника коэффициент рекуперации может составлять ориентировочно 70–90%.

Гомогенизация

Предварительно нагретая смесь подаётся на двухступенчатый гомогенизатор.

Ориентировочное давление гомогенизации:

• первая ступень — 120–180 бар;
• вторая ступень — 20–50 бар.

Точное давление зависит от содержания жира, типа жировой фазы, количества сухих веществ и требуемой структуры мороженого.

Гомогенизация уменьшает размер жировых шариков, стабилизирует эмульсию, улучшает взбитость и снижает вероятность отделения жира при хранении смеси.

Секция пастеризации

После гомогенизации продукт нагревается до заданной температуры пастеризации.

Нагрев может выполняться:

• горячей водой;
• паром через контур горячей воды;
• электрическим бойлером;
• теплогенератором;
• другим доступным теплоносителем.

Выдерживатель

Пастеризованная смесь проходит трубчатый выдерживатель, объём которого рассчитывается по производительности линии и заданному времени выдержки.

Для производительности и времени выдержки объём выдерживателя определяется с учётом фактического расхода продукта и технологического запаса.

Вторая секция рекуперации

Горячая смесь отдаёт часть теплоты:

• холодному продукту, поступающему на пастеризацию;
• воде, используемой для приготовления следующей партии;
• отдельному контуру утилизации теплоты.

Такое решение снижает расход пара, горячей воды или электроэнергии.

Секция окончательного охлаждения

После рекуперации смесь охлаждается ледяной водой до температуры созревания.

В калькуляторе линии определяется не конкретная марка холодильного оборудования, а необходимая:

• холодопроизводительность, кВт;
• температура ледяной воды на входе и выходе;
• производительность контура ледяной воды, м³/ч;
• суточное потребление холода, кВт·ч.

Это позволяет подобрать источник холода под реальные условия предприятия.

Приготовление смеси

Жидкие компоненты

К жидким компонентам могут относиться:

• цельное молоко;
• обезжиренное молоко;
• сливки;
• сгущённое молоко;
• молочная сыворотка;
• вода;
• сахарные сиропы;
• жидкие ароматизаторы.

Жидкие компоненты подаются через расходомеры, весовые дозаторы или по уровню в ёмкости.

Сухие компоненты

В состав смеси могут входить:

• сухое цельное молоко;
• сухое обезжиренное молоко;
• сахар;
• сывороточный порошок;
• стабилизаторы;
• эмульгаторы;
• какао-порошок;
• сухие белковые концентраты;
• сухие ароматические смеси.

Для равномерного растворения порошков применяется циркуляционный контур с инжектором или высокоскоростным смесителем.

Жировая фаза

Сливочное масло, молочный жир или растительный жир загружаются в плавитель. Плавитель оснащается:

• рубашкой нагрева;
• мешалкой;
• датчиком температуры;
• насосом подачи;
• санитарной арматурой;
• системой автоматического поддержания температуры.

После расплавления жировая фаза дозируется в ёмкость приготовления смеси.

Гомогенизация смеси

Гомогенизатор является одним из основных узлов линии.

После гомогенизации:

• уменьшается размер жировых частиц;
• повышается стабильность эмульсии;
• снижается отделение жира;
• улучшается структура мороженого;
• увеличивается равномерность взбитости;
• формируется более гладкая консистенция;
• уменьшается ощущение крупных кристаллов льда.

Производительность гомогенизатора выбирается не ниже производительности пастеризатора. Для смесей с высокой вязкостью предусматривается дополнительный запас по производительности и мощности привода.

Охлаждение и созревание

После пастеризации смесь необходимо максимально быстро охладить до температуры 3–6 °C.

Быстрое охлаждение ограничивает развитие микроорганизмов и обеспечивает правильную подготовку смеси к созреванию.

В танках созревания происходят:

• кристаллизация части молочного жира;
• гидратация белков;
• набухание стабилизаторов;
• выравнивание температуры;
• повышение вязкости;
• подготовка смеси к насыщению воздухом во фризере.

Продолжительность созревания обычно составляет 4–12 часов и определяется рецептурой.

Танки созревания комплектуются:

• охлаждающей рубашкой;
• теплоизоляцией;
• медленноходной мешалкой;
• датчиком температуры;
• датчиком уровня;
• ротационной моющей головкой;
• пробоотборным краном;
• санитарным сливом;
• автоматическими клапанами.

Для непрерывной работы рекомендуется устанавливать не менее двух танков: один находится в режиме заполнения или созревания, второй подаёт готовую смесь на фризер.

Теплотехнический расчёт

Тепловая нагрузка линии определяется массой смеси, её теплоёмкостью, начальной и конечной температурой и требуемым временем нагрева.

Основная формула расчёта:

Q = m × cₚ × ΔT / τ

где:

• Q — необходимая тепловая мощность;
• m — масса смеси;
• cₚ — удельная теплоёмкость;
• ΔT — разница температур;
• τ — продолжительность нагрева.

Дополнительно учитываются:

• тепловые потери через корпус и трубопроводы;
• нагрев металла оборудования;
• запас на выход на режим;
• эффективность теплообменника;
• рекуперация теплоты;
• вязкость и содержание сухих веществ;
• температура исходных компонентов.

По итогам расчёта определяется:

• мощность секции пастеризации;
• расход горячей воды;
• расход пара;
• мощность электробойлера;
• площадь теплообмена;
• требуемая производительность циркуляционного насоса.

Расчёт холодильной нагрузки

Холодильная нагрузка определяется по количеству теплоты, которое необходимо отвести от смеси при её охлаждении после пастеризации.

При расчёте учитываются:

• масса продукта;
• теплоёмкость смеси;
• температура перед охлаждением;
• температура после охлаждения;
• время охлаждения;
• эффективность рекуперации;
• теплопритоки через трубопроводы и ёмкости;
• охлаждение танков созревания;
• технологический запас.

В техническом предложении указывается необходимая холодопроизводительность, а не фиксированная марка холодильной установки.

Также рассчитываются:

• расход ледяной воды;
• температура ледяной воды на входе;
• температура обратной воды;
• необходимая производительность насоса;
• суточная потребность в холоде;
• нагрузка на охлаждение танков созревания.

Гидравлический расчёт

Диаметры трубопроводов и насосы подбираются по фактическому расходу и вязкости смеси.

При расчёте продуктового контура учитываются:

• производительность линии;
• плотность продукта;
• динамическая вязкость;
• допустимая скорость движения;
• длина прямых участков;
• количество поворотов и тройников;
• сопротивление клапанов;
• сопротивление фильтров;
• потери давления в теплообменнике;
• потери в гомогенизаторе;
• высота подъёма;
• запас по напору.

Для смеси мороженого скорость в продуктопроводе назначается таким образом, чтобы обеспечить санитарную транспортировку без чрезмерного механического воздействия и высоких потерь давления.

Расчёт включает:

• внутренний диаметр трубы;
• фактическую скорость потока;
• число Рейнольдса;
• режим течения;
• коэффициент сопротивления;
• линейные потери давления;
• местные потери;
• общий требуемый напор;
• мощность электродвигателя насоса.

Отдельно рассчитывается CIP-контур. Скорость моющего раствора должна обеспечивать турбулентный режим и эффективное удаление загрязнений со стенок труб.

Автоматическая CIP-мойка

Линия может комплектоваться автоматической станцией безразборной мойки.

CIP-станция выполняет последовательную мойку:

• ёмкостей приготовления;
• плавителя жира;
• продуктовых насосов;
• пастеризатора;
• выдерживателя;
• гомогенизатора;
• трубопроводов;
• танков созревания;
• фризера при наличии соответствующей CIP-схемы.

Типовой цикл включает:

$11.    Предварительное ополаскивание.

$12.    Щелочную мойку.

$13.    Промежуточное ополаскивание.

$14.    Кислотную мойку.

$15.    Финальное ополаскивание.

$16.    Дезинфекцию.

Автоматика контролирует:

• температуру раствора;
• продолжительность этапа;
• расход;
• проводимость;
• концентрацию моющего средства;
• возврат раствора;
• уровень в ёмкостях;
• положение клапанов.

Автоматизация линии

Система управления строится на промышленном контроллере PLC и сенсорной панели HMI.

Оператор может задавать:

• рецептуру;
• массу компонентов;
• температуру приготовления;
• скорость мешалки;
• температуру пастеризации;
• время выдержки;
• давление гомогенизации;
• температуру охлаждения;
• время созревания;
• программу CIP-мойки.

В системе могут храниться отдельные рецепты для разных видов мороженого.

Дополнительно предусматриваются:

• регистрация температур;
• архивирование партий;
• графики технологического процесса;
• журнал аварий;
• контроль положения клапанов;
• защита насосов от сухого хода;
• контроль давления;
• удалённый доступ;
• передача данных в SCADA;
• выгрузка отчётов через USB или Ethernet.

Основной состав оборудования

В базовую комплектацию линии могут входить:

Материалы изготовления

Поверхности, контактирующие с продуктом, изготавливаются из пищевой нержавеющей стали:

• AISI 304 — ёмкости и основные продуктовые трубопроводы;
• AISI 316L — пластины теплообменника и участки, требующие повышенной коррозионной стойкости;
• пищевые уплотнения EPDM, NBR или FKM — в зависимости от температуры и состава продукта.

Внутренние поверхности выполняются гладкими и пригодными для автоматической санитарной мойки.

Преимущества линии Компания ГЛВ

• Два варианта пастеризации в зависимости от производительности.
• Возможность работы на цельном и сухом молоке.
• Автоматическое приготовление воды заданной температуры.
• Эффективное растворение сухих компонентов.
• Отдельное плавление и дозирование жиров.
• Двухступенчатая гомогенизация.
• Быстрое охлаждение смеси.
• Несколько танков для непрерывного созревания.
• Автоматическая CIP-мойка.
• Рекуперация тепловой энергии.
• Архив рецептур и параметров партий.
• Возможность подключения фризера, фасовки и камеры закаливания.
• Предварительная сборка оборудования на раме.
• Индивидуальный тепловой и гидравлический расчёт.
• Подбор оборудования под фактическую рецептуру.

Данные для расчёта линии

Для подготовки технического и коммерческого предложения необходимо указать:

• объём смеси за смену;
• количество смен;
• требуемую часовую производительность;
• рецептуру смеси;
• содержание жира и сухих веществ;
• наличие какао и других наполнителей;
• начальную температуру ингредиентов;
• температуру и время пастеризации;
• температуру после охлаждения;
• продолжительность созревания;
• требуемую взбитость;
• вид доступного теплоносителя;
• температуру ледяной воды;
• параметры электроснабжения;
• требуемую степень автоматизации;
• необходимость фризера, фасовки и закаливания.

После получения исходных данных Компания ГЛВ выполняет теплотехнический, холодильный и гидравлический расчёт, формирует компоновку, спецификацию оборудования и коммерческое предложение.