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

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

16.7 Котлы варочные: а - котел Г2-ФВА; б - котел типа «Вулкан»; в - котел К7-ФВЗ-Е

22 Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Таблица 16.3 Техническая характеристика варочных котлов

Показатель

Г2-ФВА

Вулкан К7-ФВ2А К7-ФВЗ-Е

Вместимость (общая), м

0,6

0,6 0,46

1,1

Давление пара в рубашке, МПа

0,05

0,07

0,3

Температура воды во время варки, °С

до 100

до 100 80...100 85...100

Занимаемая площадь, м

3,0 2,6 2,3

3,2

Масса, кг

490 450 240

700

На рис. 16.8 показан котел фирмы «Атлас» (Дания) вместимостью 5,2 м

обогреваемой мешалкой. Цилиндрический внутренний корпус 9 котла имеет одно

приваренное эллиптическое дно 10 и второе плоское 4, прикрепляемое к фланцу

корпуса болтами. Корпус и эллиптическое дно имеют паровую рубашку. На плоском

дне монтируют люк 15 для выгрузки шквары и вентиль 19 для спуска жира. Мешал-

ка 1 выполнена сварной из центральной трубы, к которой с двух сторон приварены

цапфы, устанавливаемые в подшипниках качения 12 и герметизируемые сальнико-

выми уплотнениями 77. К центральной трубе приварены радиально со сдвигом на

90° трубы-рычаги, к которым приварены полые лопасти. Полость плоская, но с од-

ной стороны к ней приварен под углом скребок, который перемещает массу при вы-

грузке. Всего на мешалке 8 лопастей. Зазор между лопастью и корпусом котла 5 мм.

Неразборную мешалку монтируют в корпус котла при снятой передней крышке,

которую затем уплотняют с помощью резиновых прокладок. Пар в мешалку подает-

ся через полую цапфу, проходящую через плоскую крышку. Трубу подачи пара уп-

2400

Рис.

16.8 Вакуумный горизонтальный котел с обогреваемой мешалкой фирмы «Атлас»

Сборник бульона 6 - цилиндрическая емкость с крышкой, выполненная из лис-

товой нержавеющей стали. Для наполнения бульоном и его слива в корпусе сборни-

ка предусмотрены отверстия с патрубками.

В котел электроталью 7 и захватным устройством 8 устанавливают корзины 9 с

субпродуктами, затем заливают воду и подают пар через барботер. При достижении

заданной температуры внутри котла начинается варка. После ее окончания бульон с

жиром частично сливают в сборник, открывая вентиль на сливном трубопроводе.

Котел К7-ФВ2А предназначен для тепловой обработки мясопродуктов и суб-

продуктов. Устройство и принцип работы этого котла аналогичны описанным выше.

Техническая характеристика варочных котлов приведены в табл. 16.3.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

лотняют сальником. Через эту же трубу отводится конденсат. Конденсат из мешалки

и рубашки котла отводится в конденсационные горшки 2.

Техническая характеристика вакуумного горизонтального котла фирмы «Атлас»

Производительность по'сырью, кг/ч 1000

Количество на переработку 1 т сырья:

пара, кг 600...800

воды, м

11,0...22,0

Мощность привода мешалки, кВт 29,5

Частота вращения, с"

0,45

Габаритные размеры, мм 3200x1500x1850

Масса, кг 10600

Шнековы

аппарат Я8-ФЛК-3 (рис. 16.9) в составе поточной линии приме-

няют для обезжиривания измельченной кости. Он состоит из U-образных внешнего

12 и внутреннего 13 корпусов, образующих паровую рубашку. Внутри корпуса вра-

щается полый шнек, цапфы которого установлены в подшипниковых опорах /, при-

крепленных к торцевым стенкам корпуса. Шнек приводится во вращение от элек-

тродвигателя 6 мощностью 1,5 кВт через клиноременную передачу 7 и червячный

редуктор 8. Сырая кость подается в загрузочный бункер 2 через люки 4 и шнеком

транспортируется в аппарате. Зазор между трубой шнека и корпусом составляет 55

мм.

Обогревающий пар подается в рубашку через патрубки 3 и в шнек через полую

цапфу подшипниковой опоры /. Конденсат отводится из рубашки через патрубки

11,

am шнека - через центральный патрубок. Трубы подачи пара в шнек и отвода

конденсата герметизируются сальниковыми уплотнениями.

Корпус аппарата устанавливают наклонно к горизонту под углом 12°. При про-

хождении через аппарат из кости выделяются жир и влага в виде пара и бульона.

Пар отводится через патрубок, укрепленный на крышке корпуса, в конденсатор, а

жир и бульон стекают по корпусу на две решетки 77с отверстиями диаметром 6 мм.

// 15

125U

sfffi=FffiU

Рис.

16.9 Шнековый аппарат Я8-ФЛК/3 для обезжиривания кости

24 Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред ^

Производительность по сырой кости, кг/ч 250

Наибольший размер кусков, мм 50

Наружный диаметр шнека, мм 350

Шаг витков шнека, мм 75

Частота вращения шнека, с

0,06

Давление пара в рубашке и шнеке, МПа 0,3.. .0,4

Продолжительность обработки, мин 11

Температура нагрева сырья, °С 85...95

Измельчитель-плавитель линии «Титан» (Дания), который называют экспуль-

сором (рис. 16.10), осуществляет измельчение жиросырья и двухступенчатую вытопку

жира. Агрегат (рис. 16.10, а) состоит из измельчителя-плавителя 4 и вертикального

автоклава 2, установленных на общей раме 7. Сырье поступает в бункер 5 (рис.

16.10,

б), откуда по трубе 4 одновременно подается 0,2 м

/ч горячей воды температу-

рой 80 °С. Далее лопастным питателем 6 смесь направляется на шнек 7 измельчителя

8, состоящего из двух решеток с отверстиями диаметром 8...

и 5 мм и двух четы-

рехлезвельных ножей. Частота вращения шнека и ножей измельчителя 3,1 с"

. Для ре-

гулирования режущего механизма служит винтовой упор 9. Измельченная и предва-

рительно нагретая смесь жиросырья с водой по соединительному патрубку 10 попада-

ет в плавитель 11, имеющий цилиндрический корпус и полый шнековый барабан 12,

который распределяет массу тонким слоем по поверхности корпуса и транспортирует

ее.

Измельчитель и плавитель нагреваются глухим паром. Частота вращения барабана

3,1 с"

. Все механизмы агрегата приводятся во вращение от электродвигателя / мощ-

ностью 20 кВт через муфту 2 и цилиндрический редуктор 3.

Техническая характеристика измельчителя-плавителя (экспульсора)

• Производительность по жировому сырью, кг/ч 1500

Удельный расход электроэнергии, (кВт-ч)/т 15

Потребное масса пара, кг/т 260

Потребный объем воды, м

/т 4,4

Габаритные размеры, мм 3500x1500x2600

Масса, кг 3500

Расплавленная жировая масса температурой от 75 до 80 °С поступает в отводя-

щий патрубок 13 и далее шестеренным насосом 6 перекачивается в нижнюю часть

автоклава 2, имеющего цилиндрический корпус, коническое дно и плоскую крышку.

Объем автоклава 0,065 м

. В автоклаве поддерживается давление от 0,2 до 0,25 МПа,

путем подачи острого пара через коническое днище, что обеспечивает интенсивное

перемешивание массы, дополнительное разрушение жировых клеток и окончатель-

ное плавление жира в перегретой до 120... 125 °С воде. Автоклав оснащен маномет-

Из решетки бульон и жир подают в сборник 15 и подаются на разделение. Для очи-

стки решеток служат штыри гребенок 16, которые прикрепляют с помощью рычага

к валу 14. На этом же валу прикреплен двуплечий рычаг 21, на одном конце которо-

го установлен противовес 22, а на другом ролик 20, перекатывающийся по кулачку

19. Кулачок закреплен на валу шнека и вращается вместе с ним. При попадании ро-

лика в углубление на кулачке штыри входят в отверстия решетки и прочищают ее.

Техническая характеристика шнекового аппарата Я8-ФЛК-3

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

ром, предохранительным клапаном и дистанционным термометром. Из автоклава

через дросселирующий пружинный вентиль жировая масса подается в циклон,

имеющий атмосферное давление. При этом перегретая вода вскипает, пар поступает

в конденсатор, а жир в смеси со шкварой идет на разделение.

б)

Рис.

16.10 Измельчитель-плавитель линии «Титан»

а - общий вид установки; б - измельчитель-плавитель

Инженерные расчеты. Расход пара Е (кг/с) непрерывнодействующего подог-

ревателя определяют из уравнения теплового баланса

Ф, + Ф

Е(г

- г

) или Е

(Ф

+ Ф

)/(; -i

где Ф\ - расход теплоты на нагревание продукта, кДж/с; Фг - потери теплоты в окру-

жающую среду, кДж/с; i, 4 - соответственно удельная энтальпия греющего пара и кон-

денсата, кДж/кг.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Расход теплоты на нагревание продукта Ф/ (кДж/с) находится из уравнения те-

плопередачи

FkAT,

где F- площадь поверхности нагрева, м ;

А:

- коэффициент теплопередачи, кВт/(м -К);

AT- разность температур, К.

Производительность непрерывнодействующего подогревателя П (кг/с):

П = (FkAT)/c{T

-Г,),

где с - теплоемкость продукта, кДж/(кг-К);

Т\\\Т

- соответственно начальная и ко-

нечная температура продукта, К.

Мощность электродвигателя насоса N (кВт), перекачивающего продукт через

трубчатый подогреватель:

N = (VAp)/\0\

где V - объемный расход перекачиваемого продукта, м

/с; т)

- КПД насоса; Ар -

давление, создаваемое насосом для преодоления суммарного гидравлического со-

противления, Па,

Ар = [l + (f

zl)l d

Sj(pv

)/ 2J+

pgH

nod

+ Ap

don

где f

- коэффициент сопротивления трению; z - число ходов; / - длина трубки, м;

d- диаметр трубок подогревателя, м;

—

коэффициент местных сопротивлений; р -

плотность продукта, кг/м ; v - скорость движения продукта, м/с; g - ускорение сво-

бодного падения, м/с ;

Н„

од

- высота подъема продукта, м; Ард

0П

- дополнительное

давление, создаваемое при входе продукта в другой аппарат, Па.

Потребная масса пара D (кг) подогревателей периодического действия опреде-

ляют из уравнения теплового баланса:

/(»-'*)»

где

6u,

- общее количество теплоты, кДж;

Qo5«

= Qi + Qi + Qi + QA,

где Q\ - количество теплоты на нагревание продукта, кДж; Qi - потери количества

теплоты в окружающую среду, кДж; Qi - количество теплоты на испарение с поверх-

ности зеркала продукта, кДж; Q

- количество теплоты на нагревание аппарата, кДж.

Площадь поверхности нагрева F (м

F = Q

o6ui

/{kATx),

где т - продолжительность нагревания, с.

Производительность периодически действующего подогревателя П (кг/с) оп-

ределяют по объему продукта, перерабатываемого за один цикл:

Гр/(т + т, + х

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения 27

концентрации и экструдирования пищевых сред

Не ошибается тот, кто ничего не делает,

хотя это и есть его основная ошибка.

ТОЛСТОЙ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ (1883-1945),

русский писатель, общественный деятель

16.4 ВЫПАРНЫЕ АППАРАТЫ И УСТАНОВКИ

Выпаривание

—

концентрирование растворов при кипении за счет превращения

в пар части растворителя. Образующийся при этом вторичный пар может быть ис-

пользован как горячий теплоноситель в других аппаратах. В пищевой промышлен-

ности обычно выпаривают водные растворы: свекловичный сок, барду, молоко и др.

Выпарные аппараты предназначены для повышения концентрации вещества,

находящегося в растворе, или частичного выделения его в твердом виде из пересы-

щенного раствора выпариванием растворителя.

Многокорпусные выпарные установки позволяют более экономично использо-

вать теплоту благодаря многократному использованию пара и снижать количество

выпаренной воды в последнем корпусе.

Сок сгущают в выпарных установках, которые являются потребителями отрабо-

тавшего пара и одновременно генераторами пара для технологических нужд. В них

пар более высокого потенциала преобразуется в пар с пониженным давлением и

где V- объем продукта в аппарате, м

; р - плотность продукта, кг/м

; т , i| и т

- со-

ответственно продолжительность нагревания, загрузки и разгрузки аппарата, с.

Технологический расчет темперирующих аппаратов периодического действия

сводится к вычислению размеров аппарата по единовременной загрузке G\. Если

вместо единовременной загрузки дана производительность Я (кг/ч), то единовре-

менная загрузка G\ (кг):

G, =я(т„+т„),

где т„, т

- продолжительность нагревания (хранения) и загрузки (разгрузки), ч.

Полезная вместимость аппарата Г(м

/p,

где р - плотность загруженного продукта, кг/м

Полная вместимость аппарата

V„

(м

V„=V/y\

где rjv - коэффициент использования объема, (r|

= 0,75.. .0,8).

От полной вместимости переходят к конструктивным размерам аппарата, за-

давшись его формой.

Для аппаратов периодического нагрева потребная масса пара D (кг) равна:

(AQ

+Q„)/{i"-i'),

где AQ и AQ

- изменение количества теплоты загруженных продуктов и аппарата,

кДж;

Q„

- потери количества теплоты в окружающую среду, кДж; г'и i" - удельные

энтальпии греющего пара и конденсата, кДж/кг.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

температурой, который затем используется для нагревания различных промежуточ-

ных продуктов.

Выпарные установки классифицируют: по давлению вторичного пара в послед-

нем корпусе (работающие при избыточном давлении и под разрежением) и по числу

корпусов (трех-, четырех- и пятикорпусные). При этом выпарные установки компо-

нуют из вертикальных выпарных аппаратов с естественной циркуляцией сока,

имеющих номинальную площадь поверхности теплообмена: 500, 600, 800, 1000,

1180,

1500, 1800, 2120, 2360, 3000 и 4500 м

Выпарной аппарат типа ВАГ (рис. 16.11) представляет собой цилиндрический

корпус 3 сварной конструкции, внутри которого установлены греющая камера 4 и

сепаратор 7 для улавливания капель выпариваемого продукта. Внизу корпус имеет

съемное днище 6, на котором размещены люк 75 и патрубок для спуска 16.

В циркуляционной трубе 9 паровой камеры смонтированы направляющая во-

ронка 10 и труба 8 с воронкой для отвода сгущенного сока из аппарата.

Пар в греющую камеру 4 подводится через восемь штуцеров 5, расположенных

в два яруса. Для лучшего распределения пара в межтрубном пространстве греющей

камеры устроены проходы. Неконденсирующиеся газы отводятся из верхней части

греющей камеры с помощью разветвленной системы труб 77.

Рис.

16.11 Выпарной аппарат типа ВАГ

Сок, поступивший в аппарат через патрубок

направляется кольцевым распре-

делителем 7 в кипятильные трубки. Выходящий из кипятильных трубок на верхнюю

трубную решетку сок стекает по направляющей воронке 10 в сокоотводяшую трубу 8.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Так как последняя вследствие гидравлического сопротивления или соответствующего

регулирования потока не может пропустить все количество сока, часть сока стекает по

циркуляционной трубе 9 и вновь поднимается по кипятильным трубкам.

Аппарат снабжен сепаратором 7 инерционного типа. Пар из сепаратора удаля-

ется через патрубки 2 и 14, а отделенные капли продукта - через систему труб 13.

Для наблюдения за уровнем сока в аппарате имеются смотровые стекла 12.

Аппараты данной конструкции изготовляются с площадью поверхности нагрева

1500,

1800, 2120 и 3000 м

Техническая характеристика аппарата типа ВАГ

Площадь поверхности нагрева, м 3000

Максимальное давление при гидравлическом

испытании, МПа:

в греющей камере 0,6

в корпусе аппарата 0,25

Число трубок, шт 7024

Длина трубок, мм 4395

Диаметр трубок, мм 31/33

Масса аппарата, кг 73 000

Масса аппарата с продуктом, кг 183 400

Выпарной аппарат ВЦ-1500 (рис. 16.12, а) состоит из тех же узлов, что и ап-

парат ВАГ. В верхней части аппарата установлен фланец 7, а в средней - опора 72.

Трубные решетки 6 и 9 паровой камеры плоские, двускатные с наклоном 1 : 20 к

наружным стенкам корпуса аппарата 5. Наклон нижней трубной решетки обеспечи-

вает полный отвод конденсата из греющей камеры 8, верхней решетки - быстрый

сток циркулирующего сока в циркуляционные трубы 7. За уровнем сока наблюдают

через смотровое стекло 4. Аппарат снабжен сепаратором 2, пар из которого удаляет-

ся через вентиль 3.

Циркуляционные трубы 7 установлены вне корпуса аппарата, что позволяет в

аппарате того же диаметра разместить большую поверхность нагрева. Аппараты с

площадью поверхности нагрева 1500 и 1800 м

имеют по две циркуляционные тру-

бы,

2120 и 2360 м

- по четыре.

Сок поступает в нижнюю часть аппарата к днищу 77. Сироп отводится из аппа-

рата через штуцера 10, расположенные в нижней части циркуляционных труб.

Подвод пара в греющую камеру 8 осуществляется через несколько патрубков,

расположенных по высоте камеры с двух сторон. Аммиачные газы удаляются через

оттяжки, расположенные над верхней трубной решеткой в наивысшей точке.

Для увеличения площади поверхности нагрева в аппарате трубная решетка мак-

симально заполнена трубками. Оставлен только один центральный канал для ввода

и распределения пара. Шаг трубной решетки принят равным

43..

.45 мм.

Выпарной аппарат ВЦ-2120 (рис.16.12, б) имеет общий цилиндрический кор-

пус 3, в нижней части которого расположена греющая камера 6 с центральной цир-

куляционной трубой 4. Трубные решетки 10 и 72 греющей камеры расположены

горизонтально.

В верхней части аппарата размещена ловушка 7 и установлены смотровые окна

В средней части находится опора 5, а в нижней (ближе к днищу 8) - штуцера 7

для отвода конденсата, штуцер 9 для подвода сока и штуцер

7 7

для подвода пара.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

а)

Рис.

16.12 Выпарной аппарат типа ВЦ:

а - с выносными циркуляционными трубами; б - с внутренней циркуляционной трубой

Техническая характеристика выпарных аппаратов типа ВЦ

Показатель ВЦ-1500

[

1-2120

Площадь поверхности теплообмена, м

1500

2120

Внутренний диаметр корпуса, мм 3600 3600

Число кипятильных трубок, шт

4154 4992

Длина кипятильных трубок, мм

4300 4300

Диаметр кипятильных трубок, мм 31/33 31/33

Рабочее давление, МПа:

в паровой камере

0,3

в корпусе аппарата

0,3

Масса, кг

35800

44460

Выпарные аппараты типа ВЦ выпускаются с площадью поверхности теплооб-

мена 1500, 1800, 2120 и 2360 м

Пленочный прямоточный выпарной аппарат ВАПП-1250 показан на

рис.

16.13,

а. Сок, подогретый до температуры кипения, поступает в приемную ка-

меру 7, затем в трубки 6, где закипает, и вместе с образовавшимся паром движется