Антипов С.Т. и др. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. Том 2

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 18 Оборудование для ведения процессов выпечки и обжарки

пищевых сред

191

16 15

<ad§T

Рис.

18.26 Сушильно-обжарочный аппарат

режима работы. Часовая производительность обжарочного аппарата (кг/м

): для

овощей -30...35, для рыбы -25...30.

Расход пара D„ (кг на 1000 кг сырья) при обжаривании в жаровнях с водяной

подушкой: лука (истинный процент ужарки 64) 1100... 1150, моркови (56 %) 1000,

баклажанов (41...53,5 %) 780...1000, кабачков (42...44 %) 800, рыбы 500,..550. В

жаровнях без водяной подушки расход пара на 1000 кг сырья меньше на

110...

120 кг. Расход пара на нагревание масла до температуры обжаривания состав-

ляет примерно 0,15...0,20 кг на 1 кг подогреваемого масла.

Вода, находящаяся под слоем горячего масла, обычно сменяется непрерывно.

Расход воды зависит от ее начальной и конечной температуры. При начальной тем-

пературе воды 15...18 °С и температуре выходящей воды 50...60 °С расход ее со-

ставляет 1... 1.5 л на 1 кг обжариваемого сырья.

Запекание - процесс нагревания мясопродуктов горячим воздухом или продук-

тами сгорания газа при температурах 80...280 °С в ротационных или шахтных пе-

чах, при котором потери сока или жира ниже, чем при варке в воде, а выход готовых

продуктов выше. Этот процесс применяют при производстве кулинарных изделий,

колбас, мясных хлебцев, соленых мясных продуктов и др.

192

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

.300

.5,2

Техническая характеристика сушилмю-обжарочного аппарата

Производительность, кг/ч:

по готовому продукту 800

по сырому продукту 1200

Установленная мощность привода, кВт:

вентилятора высокого давления 18

ротора 0,5

калорифера 30

Температура перегретого пара в секции, °С 150..

Скорость псевдоожижения, м/с 3,5.

Диаметр ротора, м 1,2

Габаритные размеры, мм 2790x1250x2030

Масса, кг 660

Печь ротационная К7-ФП2-Г (рис. 18.27) предназначена для запекания мясных

хлебцев, буженины, карбонада и других изделий без оболочки, а также стерилизации

условно годного мяса. Она представляет собой термоизолированную цилиндрическую

камеру 9, закрепленную на опоре 12. Стенки камеры трехслойные: два внешних слоя -

облицовка из нержавеющей стали, а внутренний - теплоизоляция. В камере имеются

проход для загрузки и выгрузки продукции с подъемной дверцей 1 с противовесом 75

и проход с отражателем 13 для подачи горячего воздуха, получаем его при сгорании в

горелках 77. Продукт подают на люльки 10 ротора, диски 14 которого установлены на

валу 5 и соединены между собой стержнями 6, несущими люльки. Электродвигатель 3

и редуктор 2 смонтированы на стойке 4, прикрепленной к каркасу печи. Газы покида-

ют рабочую зону через трубу 7 с задвижкой 8.

Печь относят к установкам периодического действия. Процессы подсушки, об-

жарки и варки мясопродуктов осуществляются один за другим. При этом продукт в

формах или лотках, установленных на люльках ротора, непрерывно перемещается в

камере в потоках паровоздушной смеси. Из камеры воздух по отсасывающим возду-

ховодам поступает в коллектор, откуда вентилятором засасывается и направляется

2620 MOO

Рис.

18.27 Печь ротационная К7-ФП2-Г

Глава 18 Оборудование для ведения процессов выпечки и обжарки

пищевых сред

193

на нагревательные элементы, а затем по промежуточному воздуховоду в централь-

ный распределительный воздуховод и дальше к продукту. Для увлажнения среды

используют острый пар.

Техническая характеристика печи ротационной К7-ФП2-Г

Производительность, кг/ч 110

Частота вращения ротора, с"

0,06

Установленная мощность, кВт 43,55

Занимаемая площадь, м

4,7

Масса, кг 2330

Конвейерная шахтная печь (рис. 18.28) расположена в шахте 1, внутри кото-

рой смонтированы две синхронно движущиеся цепи 2, несущие люльки для уста-

новки на них форм с обрабатываемой продукцией.

Шахта снабжена двумя проемами 3 и 4, в которых смонтированы звездочки 5 и 6.

При обегании этих звездочек люльки выносятся в помещение и позволяют осуществ-

лять операции загрузки и выгрузки в зоне низких температур. Ведущая станция конвей-

ерных цепей, включающая электродвигатель 7, два червячных редуктора 8 и два веду-

щих вала 9 со звездочками 10, снабжена специальными приборами для периодического

включения электродвигателя, сообщающего конвейеру пульсирующее движение. На-

тяжной станцией служит ось с двумя звездочками 11, остальные - направляющие.

Газовые инжекционные горелки 12 в количестве четырех штук смонтированы на

полках 13, расположенных между тяговыми цепями в нижней части шахты. Для мон-

7 Зак 710

Рис.

18.28 Конвейерная шахтная печь

194

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

тажа горелок в стене шахты сделан проем, закрытый монтажной плитой 14, в которой

предусмотрены глазки 75 для ввода переносного запальника 16. Для контроля за хо-

дом процесса предусмотрены: один тягомер 77 на давление О...25ммвод. ст.; три

термометра 18 сопротивления на температуру от 0 до 500 °С; один напоромер 19 на

давление 0.. .400 мм вод. ст.; три логометра 20. Отвод продуктов горения производит-

ся трубой 21 диаметром 500 мм с заслонкой 22, регулируемой тросом 23. Для обслу-

живания горелок предусмотрена площадка 24.

Техническая характеристика конвейерной шахтной печи

Производительность, кг/ч:

по мясным хлебам 800

по буженине 300

по карбонату 420

Средняя скорость цепи конвейера, м/мин 5

Габаритные размеры, мм 5700x3700x15 350

Чанная жаровня Ж-68. Повсеместно распространенным аппаратом для прове-

дения операции влаготепловой обработки мятки, и особенно второго этапа жарения

(сушки), является чанная жаровня Ж-68 (рис. 18.29, а).

Хотя в настоящее время для оснащения высокопроизводительных шнековых прес-

сов стали применяться чанные жаровни с большим диаметром чана и большим числом

чанов (до семи), в конструкции чанных жаровен нет принципиальных изменений, по-

этому рассмотрим конструкцию наиболее распространенной шестичанной жаровни.

Основным элементом жаровни являются чаны, в которых можно организовать

проведение обоих этапов процесса жарения. Учитывая разновременность протека-

ния этапов жарений, обычно выделяют для этапа увлажнения один верхний чан, а

для этапа сушки - все остальные чаны.

Чаны 7 бывают разной конструкции - чугунные литые, стальные сварные.

Основными частями чана являются днище 7 и обечайка 2 (рис. 18.29, б) Кон-

дуктивный теплоподвод к обрабатываемому в чане материалу через стенки чана

производится от конденсирующегося в рубашке водяного пара. В чугунных литых

конструкциях чана рубашка расположена в пустотелом днище. Стальная сварная

конструкция чана позволяет сделать рубашки 3 как в днище, так и в обечайке.

При конструировании обечаек надо учитывать, что пар, подаваемый в них, име-

ет давление до 0,7 МПа, а деформации стенок, особенно днищ, из-за необходимости

обеспечения наименьшего зазора между ними и мешалкой 6 на валу 5, должны быть

минимальными. При чугунном днище толстые стенки и перемычки между верхней и

нижней частями днища обеспечивают жесткость конструкции. Сварное стальное

днище изготавливают из двух дисков (верхнего и нижнего), и жесткость конструк-

ции обеспечивается установкой анкерных связей 4 по всей площади днища с шагом

250...300 мм.

Для отвода материала из чана в днищах предусмотрены перепускные отверстия раз-

мером 350x350 мм. Подача пара и воды регулируется вентилями 8. Автоматический пе-

репуск с поддержанием заданного уровня материала'в чанах обеспечивается перепус-

кными клапанами различного типа (рис. 18.30).

При секторном перепуске (рис. 18.30 а) сектор 7 с частью цилиндрической по-

верхности, перекрывающей квадратное перепускное отверстие, соединен в единое це-

лое с хвостовиком 3, в рабочем положении опирающимся на слой материала в ниже-

Глава 18 Оборудование для ведения процессов выпечки и обжарки

пищевых сред

195

Выше конька

крыши на 1,5 м

Шиберн

ая заслонка

расположенном чане. В месте соединения

сектора и хвостовика расположены втулки.

Через них проходит ось 2, вокруг которой

возможно поворачивание секторного пере-

пуска.

При работе (в случае достаточной вы-

соты слоя материала в нижерасположенном

чане) хвостовик секторного перепуска,

опираясь на поверхность слоя, занимает

такое положение, что жестко связанный с

ним сектор перекрывает полностью пере-

пускное отверстие.

При понижении уровня материала в

нижерасположенном чане в результате пе-

репуска части материала в последующий

чан хвостовик, опирающийся на поверх-

ность материала, вынужден опуститься, а

это возможно лишь в случае поворота его

вместе с сектором вокруг оси. При этом

сектор уже не перекрывает полностью пе-

репускное отверстие. Появляется щель, че-

рез которую материал из вышерасположен-

ного чана пересыпается в нижерасполо-

женный, и уровень там повышается с соот-

ветствующим подъемом хвостовика и по-

воротом сектора в обратном направлении.

При достижении требуемой высоты слоя

сектор, повернувшись, полностью пере-

крывает перепускное отверстие, и пересыпание материала прекращается.

Принцип работы перепускного клапана Линка (рис. 18.30, б) тот же, но конст-

рукция его отличается от конструкции секторного перепускного клапана (рис.

18.30,

а). Под квадратным перепускным отверстием в днище укреплен такого же

сечения короб 7 со скошенным дном, которое прикрывается закрепленным на шар-

нире днищем 2 с хвостовиком 3. Хвостовик опирается на поверхность слоя материа-

ла

б)

Рис.

18.29 Чанная жаровня Ж-68

.Мезга

б)"

Рис.

18.30 Автоматические перепускные клапаны

а - секторный перепускной клапан; б - перепускной клапан Линка

196

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

ла в нижерасположенном чане. Как и в описанном выше случае секторного перепус-

ка, при изменении уровня слоя материала в нижерасположенном чане днище пово-

рачивается на оси, и образующаяся щель позволяет материалу из вышерасположен-

ного чана пересыпаться в нижерасположенный.

При кондуктивном теплоподводе наибольшую температуру приобретают слои ма-

териала, примыкающие к греющей поверхности. Если не осуществлять отвод прогрето-

го материала, то интенсивность теплопередачи уменьшится, так как снизится движущая

сила процесса (разность температур), и появится опасность пригорания материала к по-

верхности нагрева. Для устранения указанных отрицательных явлений по геометриче-

ской оси чанов проходит вал, к которому в каждом чане крепятся двухлопастные ме-

шалки, называемые ножами. Нижняя плоскость ножей проходит практически вплотную

к днищу, поверхность которого, в связи с этим, протачивается на станке. Рабочая перед-

няя плоскость ножей, которая при вращении мешалки непосредственно оказывает дав-

ление на слой обрабатываемого материала, наклонена к горизонтальной плоскости под

углом от 28 до 60°. Ножи изготавливают из чугуна или стали в виде двух частей (двух

лопастей), которые соединены на валу с помощью стяжных болтов. В месте закрепле-

ния ножей на валу для предохранения их от проворачивания имеется шпонка.

Если оба этапа жарения проводят в чанной жаровне, то увлажнение осуществ-

ляется в верхнем чане. Применяют различные способы ввода влаги. Наиболее эф-

фективный, но в последнее время не используемый из-за конструктивной сложно-

сти,

осуществляется через лопасти мешалки - ножи.

Применяют подвод через трубу с отверстиями. Если просто разместить трубу

над слоем материала, распределение влаги по всей массе неэффективно, а подача

пара в этом случае не обеспечивает увлажнения. Размещение трубы внутри слоя да-

ет более эффективное увлажнение, но при этом надо помнить о возможности заби-

вания отверстий материалом. В связи с этим отверстия делают диаметром не более

3 мм и располагают их с противоположной стороны трубы по ходу движения мате-

риала. Для закрепления положения трубы в слое она крепится у стенки обечайки с

помощью специального кронштейна, а другой конец трубы заглушён и сгибается

петлей вокруг вертикального вала.

Техническая характеристика чанной жаровни Ж-68

Производительность, т/сут 150

Диаметр чана (внутренний), мм 2100

Высота чана, мм 528

Общая площадь поверхности нагрева чанов, м

33,5

Рабочее давление пара, МПа 0,6

Частота вращения мешалки, об/мин 32

Установленная мощность привода жаровни, кВт 30

Общая высота жаровни, мм 6830

Масса, кг 12000

Чаны в жаровне установлены один на другом, и на крышке верхнего чана нахо-

дится рама с приводом, включающим электродвигатель и редуктор. Вся жаровня

смонтирована на трех колоннах. Ведущий вал редуктора и вал жаровни соединены

продольно-свертной муфтой, в заточке которой подвешен вал, проходящий через

подшипники скольжения, расположенные в днищах чанов жаровни. Подшипники

Глава 18 Оборудование для ведения процессов выпечки и обжарки 197

пищевых сред

Производительность, кг/ч 2000

Площадь поверхности нагрева, м

45,5

Средняя масса масла в печи, кг 950±50

Расход пара при давлении

1,0...

1,2 МПа, кг/ч 1440

Продолжительность обжарки, мин

5...22

Скорость ленты, м/с 0,005...0,02

Расход воды, поступающей в охладитель, м

/ч 2

Суточный коэффициент сменности (расчетный) при

обжаривании кабачков 2

обжаривании баклажанов 6,6

Объем бака, м

напорного 1,6

фильтрационного 1,6

Установленная мощность электродвигателя, кВт 6,1

Габаритные размеры, мм 12 700x3640x3710

Масса, кг 10 500

Нагревательные камеры и охладители являются теплообменниками, состоящи-

ми из плоскоовальных труб, вваренных в прямоугольные коллекторы.

Разгрузочное устройство представляет собой каркас с размещенными на нем

приводной станцией и щитком, прикрывающим ленту конвейера, защитным кожу-

хом, вибратором и поддоном для стока масла; загрузочное устройство - каркас с

размещенными на нем натяжной станцией и защитным кожухом.

Конвейер состоит из двух валов с двумя цепными блоками каждый, натяжного

устройства, направляющих, двух шарнирных грузовых цепей с прикрепленной к

ним лентой с лотками из перфорированных листов.

Привод жаровни включает электродвигатель, два редуктора и тахогенератор,

привод элеватора «Гусиная шея» - электродвигатель и два редуктора.

Установка для транспортирования и фильтрации масла включает напорный и

фильтрующий баки, фильтр, консольно-моноблочный насос, поплавковый регулятор

и трубопроводы с запорной арматурой.

представляют собой чугунные стаканы с бронзовыми втулками, внутри которых име-

ются каналы для ввода консистентной смазки с помощью колпачковых масленок.

Для отвода паров, образующихся при сушке мезги в чанах жаровни, имеется ас-

пирационная система, которая представляет собой трубу-стояк, соединенную инди-

видуально с каждым чаном. Тяга в аспирационной системе естественная.

Автоматизированная паромасляная жаровня АПМП-1 (рис. 18.31) с автома-

тическим регулированием процесса обжаривания овощей при производстве овоще-

закусочных консервов состоит из загрузочного конвейера - элеватора «Гусиная

шея» 9, ванны 1, конвейера 2, привода печи 8, установки для транспортировки и

фильтрации масла, трубопроводов масла, пара и воды, помоста. Ванна печи пред-

ставляет собой каркас со стенками и днищем и разделена перегородкой 5 на два от-

сека J и 7. В комплект ванны входят нагревательные камеры 6, охладители 4, коры-

тообразный кожух, барботеры, вытяжные зонты. Снаружи ванна изолирована теп-

лоизолирующим слоем с деревянной обшивкой.

Техническая характеристика паромасляной печи АПМП-1

198

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

t Рис. 18.31 Автоматизированная паромасляная жаровня АПМП-1

Жаровня с электроподогревом масла (рис. 18.32) предназначена для обжари-

вания рыбных палочек. Под двойным днищем 2 ванны 1 расположены две секции

электроспиралей 3, каждая мощностью по 50 кВт. Масло, подаваемое циркуляцион-

ным насосом 4 в полость двойного днища, нагревается от включенных секций элек-

троспиралей до 180...200 °С и подается через щелевой коллектор в печь. Масло,

проходя через узкую щель (к

1...

1,5 мм), дросселируется и поступает в ванну со

скоростью 12...15 м/с (скорость масла в ванне около 0,2 м/с). С другой стороны ван-

ны масло стекает через патрубок 5 в барабанный фильтр 6 для грубой очистки, а

оттуда насосом 4 снова нагнетается для нагрева в полость двойного днища ванны,

одновременно часть масла тонко фильтруется через бумагу.

При обжаривании в печи находится одновременно около 1100 кг масла и добав-

ляется около 65 кг/ч свежего масла. Коэффициент сменяемости масла при двухсмен-

ной работе равен 1. Продукт перемещается в ванне с помощью двух конвейеров, рас-

положенных один над другим. Рыбные палочки, уложенные на сетчатую металличе-

скую ленту конвейера 8, при движении плотно прижимаются к ленте конвейера 7 и в

таком положении вместе с лентами погружаются в горячее масло.

Продолжительность обжаривания в печи

...3,5 мин. При скорости движения

ленты 0,07 м/с производительность печи составляет 400 кг/ч. Обжаренные рыбные

палочки непрерывно поступают в воздушный охладитель.

3200

Рис.

18.32 Жаровня с электроподогревом масла

Инженерные расчеты. Расход теплоты в обжарочных аппаратах складывается

из отдельных статей. Расход теплоты на нагревание продукта Ф\ (кДж/с)

Ф,

=Пс(Т,-Т

Глава 18 Оборудование для ведения процессов выпечки и обжарки 199

пищевых сред

где П - производительность печи по сырью, кг/с; с

—

удельная теплоемкость продук-

та, кДж/(кгК); Г

Та

- начальная и конечная температура продукта, К.

Расход теплоты на испарение влаги при обжаривании Ф

(кДж/с)

=0,01Пх

г,

где х

- истинный процент ужарки; г - удельное количество теплоты, расходуемое

на испарение, кДж/кг.

Расход теплоты на нагревание сеток Фз (кДж/с)

П/т

пр

(Т

-Т

где m

- масса продукта в одной сетке, кг; т

- масса одной сетки (т

=3..

.6 кг); с\ -

удельная теплоемкость стали, кДж/(кг-К); Т

- средняя температура активного слоя

масла, К; Т

- начальная температура сеток, К.

Расход теплоты на нагревание доливаемого масла Ф

(кДж/с)

=o,omQc

-T

где Q - расход масла на обжаривание сырья, % к массе сырья; с

- удельная тепло-

емкость масла, кДж/(кг-К); Т\ - начальная температура масла, К.

Расход теплоты на нагревание охлаждающей воды

Ф$

(кДж/с)

= Пс

(Т

-Т

где с

- удельная теплоемкость воды, кДж/(кг-К); q

- удельный расход охлаждаю-

щей воды, кг на 1 кг сырья; Т

Ть

- начальная и конечная температура охлаждаю-

щей воды, К.

Потери теплоты в окружающую среду путем конвекции и лучеиспускания

Фб

(кДж/с)

-T

где F

- площадь поверхности аппарата, м

;

гхо

- суммарный коэффициент теплоот-

дачи конвекцией и лучеиспусканием, кВт/(м К); Ту - температура на поверхности

аппарата, К; Т

- температура воздуха, К.

Общий расход теплоты

(кДж/с)

Фовщ =

Ф\

+ Ф

•

Площадь поверхности нагрева печи F (м

)

F = 0

o6ui

/(kAT).

По площади поверхности нагрева устанавливают размеры нагревательной камеры.

Расход пара в обжарочном аппарате D„ (кг/с)

d„

=ф

бщ/а-1

200

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

где / и

i„

- удельная энтальпия пара и конденсата, Дж/кг.

Производительность обжарочного аппарата П (кг/с) может быть найдена из

уравнения общего расхода теплоты:

[Fk(T

-Т

)-Ф

]/[с(Т

-Т

)

0,0\х

/т

пр

(Т

-Т

)

+ 0,0lQc(T

-T

)

-T

)J ,

где к - коэффициент теплопередачи, Вт/(м

К);

Т„

- температура греющего пара, К.

Производительность печей для запекания П

(кг/с) определяется в виде

(zma)/х

где z - число рам; а - число изделий, навешиваемых на одну раму; т - масса одного

изделия, кг; х

- продолжительность запекания, с.

Продолжительность сушки т

(с) от начальной W

до конечной влажности мез-

ги W

определяется по формуле

2,66-10

(lgW

-lgW

)/[r

(2,669-/g#X0,554co + l)] ,

где Т - температура греющей поверхности (принимается равной температуре кон-

денсации насыщенного водяного пара и берется из таблиц водяного пара в зависи-

мости от давления греющего пара Ргр), К; Н - высота слоя материала в чане, мм;

со

угловая скорость вращения мешалки, с" (со = ли/30, где п - частота вращения ме-

шалки, мин

-1

Определение продолжительности жарения в общем случае х

(с) в жаровне

где п

- число чанов в жаровне.

Чтобы определить диаметр и высоту чана жаровни, необходимо вначале опре-

делить продолжительность нахождения мезги в одном чане

Х\

Задаваясь необходимой производительностью жаровни по мятке (Я, т/сут), на-

ходим массу мезги т

(кг), обрабатываемой в одном чане

=Ят1000/(24-60).

При принятых Н и р

массу материала в чане можно определить как

=(nD

/4)НЛ0-

где D

—

диаметр чана жаровни, м; Я - высота слоя материала в чане, мм; p

, - объем-

ная масса мезги, кг/м

(р„ = 450 кг/м

Отсюда можно определить диаметр чана жаровни