При противотоке же продукт и теплоноситель поступают в аппарат с разных сторон и движутся навстречу друг другу. Температурный перепад здесь сначала несколько меньше, чем при прямотоке, но все же значительный. По мере продвижения жидкостей перепад температур становится гораздо большим по сравнению с ранее рассмотренной системой. Значит, запас холода (в нашем примере) и вообще тепла в противоточных устройствах используется значительно лучше, благодаря чему можно добиться необходимого эффекта с меньшей подачей теплоносителя. Поэтому в настоящее время для тепловой обработки молока на животноводческих фермах и предприятиях молочной промышленности выпускаются теплообменные аппараты только противоточного типа.

Основные конструктивные идеи и принципы, послужившие основой последующего развития и совершенствования пастеризационных аппаратов, сложились уже в прошлом столетии.

В 1827 году французский изобретатель Жервэ сделал аппарат для консервирования плодового сока (рис. 24, а). В этом аппарате сырой сок из верхней емкости можно направить с помощью соответствующего крана в трубчатый теплообменник-рекуператор, где сок отбирает тепло от уже нагретого продукта, затем проходит по змеевику, помещенному в водогрейном котле, и подвергается тепловой обработке при более высокой температуре, после чего опять попадает в рекуператор, но уже в охладительный тракт, отдавая часть тепла вновь поступающему продукту, и, наконец, поступает в нижний сборный резервуар. Если же открыть левый кран на верхней емкости, сок потечет в змеевик водогрейного котла, потом пройдет по наружному тракту трубчатого теплообменника и поступит прямо в нижний резервуар, минуя тракт рекуперации. Аппарат Жервэ послужил прототипом целого ряда трубчатых теплообменных аппаратов для пастеризации и охлаждения различных пищевых жидкостей, в том числе молока и его производных.

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.

Однако в начале нашего века наряду с установками для длительной тепловой обработки широкое распространение получили средства интенсивного типа: паровые пастеризаторы с мешалками или с вытеснительными барабанами (рис. 25, б). Такие аппараты долгое время применялись в цельномолочной промышленности, а в настоящее время они иногда используются при необходимости для пастеризации молока на отдельных животноводческих фермах.

Мы уже знаем, молоко надо не только нагревать, но и охлаждать, а для этого нужны свои методы и средства. Самые старые и простые в фермской практике, как отмечалось, — холодная проточная или со льдом вода, подвалы-ледники и т. п. С той же целью нередко используют ванны длительной пастеризации, в рубашку которых пускают холодную воду.