От амфоры до тетрапака

Рис. 24.Первые конструкции пастеризационных аппаратов: а — аппарат Жервэ — прототип трубчатых пастеризаторов: / — резервуар с сырым продуктом, 2 — термометр; 3 — водогрейный котел; 4 — трубчатый теплообменник-рекуператор; 5 — резервуар с пастеризованным продуктом; б — аппарат Пастера — прототип устройств для пастеризации в тонком слое: 1 — пастеризатор; 2 — рекуператор; 3 — топка; 4 — вода; 5 — дымоход; в — аппарат Россиньоля — прототип установок для длительной пастеризации: 1 — пастеризуемый продукт; 2—теплоноситель (вода); 3 — топка, 4 — термометр.

Знакомясь с работой этого простого аппарата, нетрудно понять, что рекуперацией тепла называют непрерывный процесс обратной его передачи от прежде нагретой, а теперь охлаждаемой среды к первичному продукту, поступающему на подогрев, с целью дополнительного использования (утилизации) тепла. Способ рекуперации (или регенерации) тепла нашел в дальнейшем самое широкое применение в разнообразных термических установках, в том числе и в аппаратах для тепловой обработки пищевых жидкостей. Предназначенные для утилизации тепла поверхностные теплообменники называют рекуператорами или, если они входят в целый теплообменный комплекс, секциями рекуперации (регенерации). В схеме теплообменного аппарата Луи Пастера (рис. 24, б) также осуществлялась рекуперация тепла.

Характерно, что с самого начала конструкторы теплообменных аппаратов избегали непосредственного нагревания продукта огнем. В качестве теплоносителя применялась вода. В лекции, прочитанной 11 ноября 1867 года в городе Орлеане, Луи Пастер одобрительно отозвался об аппарате для пастеризации вина конструкции местного виноторговца Луи Россиньоля (рис. 24, в). В его аппарате вино получало тепло через воду, находящуюся в полом дне, которое обогревалось огнем топки. В целом же рассмотренные выше конструкции представляют собой три разновидности теплообменных аппаратов, которые в дальнейшем получили широкое развитие.

Рис. 25. Емкостные пастеризационные аппараты:

а — паровой пастеризатор с вытеснительным барабаном. 1 — сменная вставка; 2 — воронка молокоприемника, 3 — поплавковый регулятор напора; 4 — труба подвода молока, 5 — сливная труба, 6 — патрубок подвода пара, 7 — труба переливная, 8 — кран; 9 — труба отвода молока, 10 — патрубок подвода пара в барабан; 11 — верхний сборник конденсата, 12 — винт; 13 — лопатка; 14 — паровая рубашка, 15 — труба слива конденсата, 16 — паровой клапан; 17 — воздушный клапан, 18 — ванна, 19 — капельные кольца; 20 — нижний сборник конденсата; 21 — сливной кран; б — ванна длительной пастеризации

Практическое использование принципов пастеризации применительно к молоку началось, как мы уже писали, не сразу после открытий Луи Пастера, но уже в 1882 году берлинцем Альбертом Феском была сделана заявка на конструкцию теплообменного аппарата для «консервирования молока теплом».

Первые теплообменные пастеризаторы молока серийного заводского изготовления представляли собой ванны или цистерны с двойными стенками (рис. 25, а), прототипом которых послужил аппарат Россиньоля. В межстенное пространство ванн подавалась горячая вода, нагревавшая через металлическую стенку молоко. Эти установки работали в режиме так называемой длительной пастеризации, когда молоко подогревалось до 63 градусов и так выдерживалось не менее получаса. Метод длительной пастеризации был выбран потому, что достаточно легко осуществим, предусматривает сравнительно низкие температуры, сопровождается, хотя и при медлительных темпах, исключительной устойчивостью процесса, дает возможность без особого труда ликвидировать отклонения от предписанного режима. Высокие температуры представлялись тогда опасными, медленный процесс казался более надежным, гарантирующим высокое качество продукции. Словом, метод длительной пастеризации неуклонно внедрялся в практику молочной промышленности.