Эксплуатация пастеризационных установок на предприятиях АПК

ФГБОУ ВО СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

__________________________________________________ 

Серия «Знания в производство» 
__________________________________________________ 

И. В. Капустин, И. В. Атанов,  
Д. И. Грицай, В. И. Марченко 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ 

ПАСТЕРИЗАЦИОННЫХ 

УСТАНОВОК НА ПРЕДПРИЯТИЯХ 

АПК 

 
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ  
для практической подготовки студентов  
высших учебных заведений 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ставрополь  
«АГРУС» 
2016 

УДК  637.023(075.8) 
ББК  36.95я73 

Э 414 

Авторский коллектив: 

почетный работник высшего профессионального образования РФ, 

кандидат технических наук, профессор И. В. Капустин; 

кандидат технических наук, доцент И. В. Атанов; 
кандидат технических наук, доцент Д. И. Грицай; 
кандидат технических наук, доцент В. И. Марченко 

Рецензенты: 

В. Ф. Некрашевич, заслуженный деятель науки и техники РФ,  

доктор технических наук, профессор Рязанского государственного  

агротехнологического университета; 

В. Ю. Фролов, заведующий кафедрой механизации животноводства  
и безопасности жизнедеятельности Кубанского государственного  

аграрного университета, доктор технических наук, профессор 

Эксплуатация пастеризационных установок на предприя
тиях АПК : учебное пособие / И. В. Капустин, И. В. Атанов, 
Д. И. Грицай, В. И. Марченко. ‒ Ставрополь : АГРУС Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2016. ‒ 96 с. – (Серия «Знания в производство»). 

ISBN 978-5-9596-1231-3 
Изложены вопросы эксплуатации пастеризационных установок в хозяй
ствах молочного сектора АПК. Рассмотрены вопросы технического обслуживания, эксплуатации и техники безопасности рассматриваемых установок. Приведены возможные неисправности и способы их устранения. 

Для специалистов АПК и  студентов, осваивающих образовательные програм
мы бакалавриата и магистратуры по направлениям подготовки «Агроинженерия», 
«Зоотехния», «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», 
«Ветеринария», «Технология бродильных производств и виноделие». 

УДК 637.023(075.8) 

ББК 36.95я73 

Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом  

ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ (протокол № 7 от 29.03.2016) 

ISBN 978-5-9596-1231-3
 ФГБОУ ВО Ставропольский государственный  
аграрный университет, 2016 

Э 414 

ВВЕДЕНИЕ 
4

1 МЕТОДЫ ПАСТЕРИЗАЦИИ И КЛАССИФИКАЦИЯ 

ОБОРУДОВАНИЯ 
6

2 КРАТКИЙ ОБЗОР И ХАРАКТЕРИСТИКА 

ПАСТЕРИЗАТОРОВ 
13

2.1 Пастеризаторы емкостного типа 
13

2.2 Пастеризаторы проточного типа 
22

2.2.1 Трубчатые пастеризаторы 
22

2.2.2 Пластинчатые пастеризаторы 
26

2.2.3 Гидродинамические пастеризаторы 
41

3 ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ 

ПАСТЕРИЗАЦИОННЫХ УСТАНОВОК 
56

4 ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ 
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ 
ПАСТЕРИЗАЦИОННЫХ УСТАНОВОК 
85

4.1 Основные меры пожарной безопасности 
85

4.2 Освещение рабочего места 
88

4.3 Вопросы электробезопасности труда 
89

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
94

ВВЕДЕНИЕ 

Наиболее распространенными методами тепловой обработки 
молока и молочных продуктов, а также соков, пива, кваса, вина и других напитков являются нагрев и охлаждение. Известно, что нагрев 
молока связан с изменением его биологических и физико-химических 
свойств. Причем многими исследованиями определено, что для каждого вида микроорганизмов, присутствующих в молоке, характерны 
условия (температура, длительность ее воздействия и др.): оптимальная температура развития; температура, максимально благоприятствующая размножению; температура, при которой микроорганизмы 
гибнут, а питательные вещества теряют свое качество. Установлено 
также, что бактерии гибнут не только при высокой температуре, но и 
под действием менее высокой за более длительное время воздействия 
на них. То есть, тепловая обработка не только уничтожает большое 
количество бактерий, но и значительно приостанавливает развитие 
оставшихся, что используется как способ дезинфицирования, продления сроков  сохранения  продуктов. Вначале тепловая обработка преследовала цель продлить срок хранения продуктов без заметного 
снижения их качества, однако более значимым при оценке процесса 
оказалось их обезвреживание. 
Сущность процесса охлаждения заключается в понижении температуры продукта за счет  отвода от него теплоты. Процесс охлаждения по сущности является противоположным процессу нагрева  и заключается в понижении температуры продукта до необходимой величины, определенной технологическим процессом обработки.  
Производство пищевой продукции требует использования узкоспециализированного оборудования, качество и надежность которого должно полностью соответствовать требованиям, определяемым 
технологическими и санитарными нормами. К специфическим тепловым процессам общего назначения относят пастеризацию, стерилизацию и выпаривание. Они получили широкое распространение в консервной, молочной, сахарной, мясной промышленности. В общественном питании их используют пока еще ограниченно, но в связи с 
индустриализацией отрасли роль пастеризации будет возрастать.
Пастеризация представляет собой процесс доведения температуры продукта до определенного технологическими требованиями 
значения и выдержке его при этой температуре заданное время, а 
также последующее охлаждение продукта до температуры хранения. 
Пастеризация пищевых продуктов является одним из важнейших специфических тепловых процессов, имеющих особое значение в 

санитарно-гигиенических целях. Она применяется для обработки различных жидких пищевых продуктов (молоко, сливки, соки, сиропы, 
бульоны, пиво, вино и т. п.), а также воды, которая поступает на 
предприятия пищевых отраслей промышленности и общественного 
питания из централизованных городских водопроводных сетей. 
Основная цель пастеризации заключается в уничтожении болезнетворных микробов и подавлении жизнедеятельности микроорганизмов, вызывающих порчу продукта. При пастеризации, прежде всего, погибают психрофильные бактерии. Не выдерживает высоких 
температур большинство болезнетворных микроорганизмов, вызывающих всевозможные заболевания людей. Помимо того, пастеризацией 
обеспечивают 
направленное 
изменение 
физико-химических 
свойств исходного продукта для получения заданных свойств готового продукта, в частности, органолептических свойств, вязкости, плотности сгустка и т.д.  
Однако при пастеризации погибают далеко не все микроорганизмы. Так, остаются не уничтоженными споровые бактерии, выдерживают пастеризацию некоторые виды термофильных бактерий. 
Пастеризация молока и других продуктов осуществляется при 
температурах ниже точки кипения продукта (от 65 до 95С). Выбор температурно-временных комбинаций режима пастеризации зависит от вида вырабатываемого продукта и применяемого оборудования, обеспечивающих требуемый бактерицидный эффект (не менее 99,98%), и 
должен быть направлен на максимальное сохранение первоначальных 
свойств молока, его пищевой и биологической ценности. Существует и 
так называемая дробная пастеризация  или тиндализация. Для этого после обычной пастеризации продукт охлаждают и выдерживают некоторое время при обычных температурах. Когда оставшиеся споры начинают прорастать, продукт подвергают вторичной пастеризации. Иногда 
пастеризацию повторяют 3-4 раза, что неизбежно ведет к увеличению 
затрат на тепловую обработку продукции. 
Объемы продуктов, подлежащих тепловой обработке огромны. 
Поэтому приоритетными направлениями работ по совершенствованию и созданию новых пастеризационно-охладительных установок 
являются снижение энергоемкости теплообменных процессов, минимизация их геометрических параметров, снижение стоимости.  

1 МЕТОДЫ ПАСТЕРИЗАЦИИ И КЛАССИФИКАЦИЯ 
ОБОРУДОВАНИЯ 

Процессы тепловой обработки продукции направлены в первую 
очередь на сохранение его качественных показателей и технологических свойств. Тепловую обработку проводят в специально оборудованном помещении, что гарантирует получение продукции высокого 
качества. 
Сущность процесса нагрева заключается в повышении температуры продукта за счет  подвода к нему теплоты. Процесс охлаждения 
по сущности является противоположным процессу нагрева и заключается в понижении температуры продукта до необходимой величины, определенной технологическим процессом обработки (рис. 1).  

Рисунок 1 – Виды тепловой обработки продукции 

Наиболее распространенным видом тепловой обработки, связанной с нагревом продукта, является пастеризация. 
Пастеризация – процесс, призванный защищать в первую очередь 
не интересы промышленности (продлить срок хранения сырья), а интересы потребителя  (защита от опасности инфекции). 
   Пастеризацией принято считать такую тепловую обработку продукта, в результате которой гибнут лишь вегетативные болезнетворные формы бактерий.  

ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА 

ОХЛАЖДЕНИЕ 
НАГРЕВАНИЕ 

ПРОДУКТ 
Теплота
Теплота
ПРОДУКТ 

По ГОСТ Р 51917-2002 «Продукты молочные и молокосодержащие. 
Термины и определения» под термином «пастеризация» понимается: 
– процесс термической обработки молока и продуктов его переработки, направленный на снижение количества микроорганизмов; 
– нагревание  до температуры свыше 67 °С  и выдержка от 2 до
30 с (в производственных условиях режим кратковременной  пастеризации протекает при температуре нагрева молока до 72…78 ºС и продолжительности выдержки 15…20 с).              

Сравнительно быстро способ пастеризации нашел широкое 

применение во всех странах мира в разнообразных вариантах сочетания температуры нагрева и длительности последующей выдержки 
молока. Он в меньшей мере видоизменяет физико-механические показатели молока, чем обычное кипячение. 

В фермерских и личных подсобных хозяйствах молоко получа
ют в основном на стационарных доильных установках со сбором его в 
доильные вёдра. Около 10% коров доят на доильных установках с молокопроводом. При этом отмечена достаточно высокая бактериальная 
загрязненность молока. Продолжительность хранения его до сдачи на 
молокозавод также выше, чем на фермах сельскохозяйственных организаций.  

По этим причинам на молочные заводы поступает около 30% 

молока с повышенной кислотностью, принимаемого по сниженным 
ценам  (особенно в летнее время года). В связи с этим возникает 
необходимость не только немедленной фильтрации и охлаждения молока после доения, но и его тепловой обработки до вывоза непосредственно потребителю. Впервые нагрев жидкостей ниже точки кипения,  как способ обеззараживания их, предложил Луи Пастер  во второй половине ХIX века.  
           Изучая в период с 1866 по 1876 гг. причины, приводящие к 
порче вина и пива, французский исследователь Л. Пастер обнаружил, 
что при нагреве пива до 60 °С ряд бактерий гибнет. Однако только в 
1880 г. немцы, а затем датчане стали применять этот метод для обработки молока. В знак признательности французу Луи Пастеру процесс, связанный с температурным воздействием на продукт назвали 
пастеризацией.   
       Известны методы химической, ультразвуковой обработки, облучением инфракрасным и ультрафиолетовым светом, кавитацией и др.  
Однако в пищевой промышленности наибольшее распространение 
получила тепловая пастеризация.  

В современной молочной и пищевой промышленностях исполь
зуются различные методы тепловой пастеризации (рис. 2). 

Рисунок 2 – Методы пастеризации 

            Длительная (низкотемпературная) пастеризация проводится в чане или цистерне с молоком, где весь его объем нагревается до 
температуры не ниже 63 °С и выдерживается при ней в течение 30 
минут.  Этот метод пастеризации имеет существенные недостатки: он 
требует большого количества пара на единицу продукции (100…140 
кг на 1 т молока), низкопроизводителен и не исключает размножение 
термофилов.       
Однако длительный режим пастеризации достаточно широко применяется в малых фермерских хозяйствах и домашних условиях. Для 
реализации его в емкость с разогретой до кипения водой помещают 
кастрюлю с молоком. Постоянно помешивая,  температуру молока 
доводят  до 63…65 °С (рядом должна находиться другая емкость с 
водой, нагретой до температуры 65 °С). В момент достижения температуры 63…65 °С  кастрюлю с молоком из кипящей воды вынимают и 
помещают в рядом стоящую на огне емкость с нагретой до 65 °С водой, где молоко при постоянном помешивании находится 20…30 минут. После чего кастрюля с молоком помещается в емкость, заполненную смесью льда и воды, где в процессе помешивания молоко 
охлаждается до 4...6 °С или температуры сквашивания. 

МЕТОДЫ ТЕПЛОВОЙ 
ПАСТЕРИЗАЦИИ 

Длительная 

Тонкослойная 

Мгновенная 
Кратковременная 

Биоризация 

При помешивании молока обеспечивается равномерность его 
нагрева и охлаждения. В противном случае даже незначительное количество молока, не подвергнутое необходимой обработке, может образовать активную закваску из бактерий, которые быстро размножатся в пастеризованном молоке.     С другой стороны, перегретые участки молока могут привести к появлению неприятных привкусов во 
всей массе пастеризованного продукта. 

Биоризация молока осуществляется в закрытом от атмосферно
го воздуха пространстве аппарата путём распыления его под высоким 
давлением, быстрого и равномерного нагрева до температуры 72…76 
С и последующего быстрого охлаждения. При этом методе пастеризации молока окисляющее действие наружного воздуха устраняется. 

В остальных методах прогревается поток молока, пропускаемый 

через трубчатый или пластинчатый пастеризатор; в обоих случаях поток молока интенсивно перемешивается, чем и обеспечивается быстрая теплопередача. 

Тонкослойная пастеризация (или стассанация) обоснована док
тором Стассано.  Она  производится при температуре 75 С в закрытом пространстве аппарата без доступа воздуха сравнительно быстрым нагревом (не более 15…16 с)  тонкого слоя молока (около 1…1,2 
мм) с двух сторон. Далее молоко поступает в теплообменную батарею 
и затем быстро охлаждается.  

 Суть стассанации заключается в том, что в процессе тепловой 

обработки тонкого слоя молока  горячей водой (а не паром) бактерии 
притягиваются к нагретым внутренним стенкам аппарата и погибают. 
Вкус и свойства молока при этом не ухудшаются. 

Кратковременная (высокотемпературная) пастеризация с ис
пользованием пластинчатых пастеризаторов во всем мире получила 
наибольшее распространение. В пастеризаторе молоко прогоняется в 
тонком зазоре между пластинами из нержавеющей стали, которые с 
другой стороны нагреваются горячей водой. Поток молока нагревается до 80 °С и выдерживается при этой температуре около 15 с. 
Этот метод пастеризации молока до настоящего времени преобладает 
в большинстве стран мира.  

Существенным недостатком его является некоторое ухудшение 

вкусовых качеств и питательной ценности  молока из-за контакта его 
при обработке с наружным воздухом и образование накипи на стенках пастеризатора в результате выпадения альбумина. 

При мгновенной пастеризации тонкий слой молока в потоке 

быстро нагревается без доступа воздуха до температуры не менее 85 
°С, кратковременно выдерживается при ней и немедленно охлаждает

ся.  В нем в процессе  интенсивного нагревания уничтожаются все вегетативные формы микроорганизмов. Это достигается в настоящее 
время  в пластинчатых и трубчатых аппаратах, представляющих собой сложные комплексы оборудования, оснащенные средствами автоматики и устройствами для удаления выделяемых газов.  

Выше указывались минимальные значения температуры и дли
тельности. На практике производители молочных продуктов проводят 
пастеризацию при более высоких температурах, чтобы увеличить допустимые сроки хранения своих изделий. 

Более того, прогревание продуктов, которые содержат добав
ленный сахар (например, шоколадное молоко) или большое количество жира (сливки), до повышенных температур необходимо для того, 
чтобы уничтожить в них все бактерии. Если конечным продуктом является сливочное или молочное мороженое, которое отличается от 
цельного молока высоким содержанием сахара и жира, то пастеризацию проводят при еще более высокой температуре и в течение более 
продолжительного времени, поскольку сахар и жир являются средами, благоприятными для размножения бактерий. 

 Классификация пастеризаторов  
Применяемые в настоящее время пастеризаторы можно подразделить прежде всего по способу воздействия на обрабатываемый продукт: косвенного и прямого теплового воздействия (рис. 3). Самую 
большую группу аппаратов косвенного воздействия на молоко представляют тепловые пастеризаторы. В них нагрев продукта производится промежуточными теплоносителями. В роли таких теплоносителей чаще всего используются горячие жидкости     (в основном, вода 
и водные растворы  солей), водяной пар, топочные газы и горячий 
воздух.  
Другую группу пастеризаторов косвенного воздействия на молоко составляют электрические аппараты. По способу передачи теплоты молоку они делятся  на элементные и индуктивные. 
            Аппараты прямого воздействия на молоко осуществляют 
нагрев его без промежуточного теплоносителя. К ним относятся 
устройства для нагрева молока путем инфракрасного или ультрафиолетового облучения его, в поле сверхвысоких частот (СВЧ), а также 
электродные и гидродинамические пастеризаторы.