В молочной промышленности резервуары используются для различных целей. Емкость резервуаров может достигать 150 000 литров для танков башенного типа в отделении приемки до небольших 100-литровых баков.
В целом резервуары можно разделить на две основные категории в зависимости от назначения:
- Танки для хранения
- Технологические танки
Резервуары для хранения
Башенные танки
Танки башенного типа относятся к категории резервуаров для приемки и хранения молока. Их описание было дано в главе “Сбор и приемка молока”. Емкость этих цистерн варьируется от 25 000 до 150 000 литров. Внутренние поверхности изготовлены из нержавеющей стали. Для экономии строительных расходов эти танки часто устанавливают вне помещения. В таких случаях цистерны имеют теплоизоляцию. Цистерны имеют двойные стенки с изоляцией из минеральной ваты толщиной не менее 70 мм. Внешний корпус может быть изготовлен из нержавеющей стали, но из соображений экономии его обычно делают из мягкой стали и покрывают антикоррозионной краской.
Для обеспечения легкого и полного опорожнения резервуара его днище слегка, под углом около 6 градусов, наклонено в направлении слива. В некоторых странах этот стандарт заложен в законодательстве.
Рис.1 Схема размещения танков башенного типа с технологическими люками в проемах стен крытого пункта управления.
Танки башенного типа оборудуются различными типами мешалок и оборудованием для контроля и наблюдения.
Число и размеры таких цистерн определяются количеством ежедневно завозимого на предприятие молока, числом рабочих дней в неделе, продолжительностью рабочего дня (одна, две или три смены), разнообразием видов производимой продукции и ее количеством.
Рис.2 Башенный танк с технологическим люком и пропеллерной мешалкой
Танки для промежуточного хранения
Эти танки предназначены для непродолжительного хранения продукта в процессе его производства. Они используются для буферного хранения, чтобы иметь возможность поддерживать постоянные параметры потока. После тепловой обработки и охлаждения молоко помещается в буферную емкость и далее направляется на розлив. Если розлив прерывается, обработанное молоко хранится в промежуточной емкости до возобновления этой операции. Подобным же образом молоко из этой емкости может использоваться при временной остановке технологического процесса.
Внутренняя оболочка танка емкостью от 1000 до 50 000 литров (рис.3) изготовлена из нержавеющей стали. Танк изолирован для поддержания постоянной температуры продукта. Наружный корпус этих емкостей также изготовлен из нержавеющей стали, а между стенками оболочек проложен слой минеральной ваты.
Емкость для промежуточного хранения оснащена мешалкой и может также иметь различные системы и приборы для мойки и контроля уровня и температуры. Это оборудование принципиально не отличается от описанного выше для башенных танков.
Общепризнано, что технологический процесс требует буферного запаса, соответствующего не более чем полутора часам работы в обычном режиме, то есть: 1,5 х 20 000 = 30 000 литров.
Рис.3 Емкость типового танка — от 1000 до 50 000 литров.
Смесительные танки
Как явствует из их названия, эти емкости (рис.4) предназначены для смешивания различных продуктов или для подмешивания в продукт каких-либо ингредиентов. Смесительные емкости могут быть изолированными или иметь один корпус из нержавеющей стали. Они могут быть оснащены системами контроля температуры. Цистерны изолированного типа состоят из двойной оболочки со слоем минеральной ваты в межстеночном пространстве. Внутренняя оболочка заключена в кожух в виде приваренных каналов, по которым циркулирует хладагент или теплоноситель.
Мешалки, которыми оборудуются смесительные емкости, конструируются под конкретные операции.
Рис.4 Смесительный танк с приваренными каналами, по которым циркулирует хладагент или теплоноситель.
Технологические танки
В технологических танках (рис.5) происходит обработка продукта, имеющая целью изменение его свойств. Такие танки нашли широкое применение в молочной промышленности — например, в качестве танков для созревания сливок при производстве масла, для сквашивания молока в производстве йогурта, как кристаллизационные танки для взбитых сливок, танки для приготовления заквасок.
Существует множество видов технологических танков. Их конструкция определяется назначением. Общим является наличие мешалки и системы контроля температурой. Данные танки имеют стенки из нержавеющей стали с изоляцией или без нее. Может также использоваться оборудование для текущего наблюдения и контроля.
Рис.5 Изолированная емкость со скребковой мешалкой для вязких продуктов
Уравнительный бак
Перемещение продукта по технологической линии сопряжено с рядом проблем, а именно:
- Чтобы центробежный насос нормально работал, из перерабатываемого продукта следует удалить воздух и другие газы
- Во избежание кавитации давление во всех точках впускного штуцера насоса должно быть выше давления насыщенного пара жидкости
- Если температура подвергающейся тепловой обработке жидкости опустится ниже необходимого уровня, должен сработать клапан, отводящий необработанную жидкость
- Для поддержания равномерного потока в линии необходимо обеспечивать постоянное давление в камере всасывания насоса.
Эти и некоторые другие подобные проблемы часто решаются включением уравнительной емкости в состав линии перед насосом, к которому движется продукт. В балансировочном танке уровень продукта поддерживается на постоянной высоте относительно выходного штуцера насоса. Другими словами, напор в линии всасывания поддерживается постоянным.
В танке, показанном на рис.6, имеется поплавок, соединенный через рычаг с эксцентрически поворачивающимся роликом, который приводит в действие впускной клапан танка. При смещении поплавка вместе с уровнем жидкости вниз или вверх связанный с ним клапан соответственно открывается или закрывается.
Рис.6 Балансировочный танк для поддержания постоянного давления на входе в насос.
Если насос забирает из танка больше жидкости, чем попадает в него через впускное отверстие, уровень жидкости опускается вместе с поплавком. Клапан открывается и впускает дополнительную порцию жидкости. Таким образом, в танке поддерживается постоянный уровень жидкости.
Впускное отверстие находится у днища бака, подача жидкости осуществляется снизу. Это исключает плескание и, главное, насыщение жидкости воздухом.Воздух, присутствующий во вновь поступившей жидкости, поднимается вверх, при этом в танке происходит некоторая деаэрация. Она благотворно сказывается на работе насоса, который благодаря этому более деликатно обрабатывает проходящий сквозь него продукт.
Балансировочный танк зачастую включен в состав циркуляционной системы, в которой жидкость возвращается на повторный цикл обработки, например, по причине недостаточной тепловой обработки. В этом случае температурный датчик приводит в действие возвратный клапан, который направляет продукт обратно в уравнительную емкость. Это приводит к быстрому подъему уровня жидкости в танке и к не менее быстрой реакции поплавкового механизма, который закрывает впускной клапан. В таком случае продукт циркулирует, пока технологическая неисправность не будет устранена или пока установка не будет остановлена для проведения регулировки. Подобная же процедура применяется в отношении моющего раствора при мойке линии.
Рис.7 Балансировочные танки выпускаются различных размеров.