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

Подождите немного. Документ загружается.

13X5

Рис.

21.12 Пластинчатый маслообразователь РЗ-ОУА

352 Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

сладко-сливочного 1000

крестьянского 800

Вместимость, дм

охладителя 22

маслообработника 28

Частота вращения, с"

вала охладителя 1,17; 33; 1,67

мешалки маслообработника 4,65; 5,35; 6,70

Потребление электроэнергии, кВт-ч 8,6

Расход холода, кВт 42

Давление сжатого воздуха, МПа 0,2...0,6

Расход сжатого воздуха, м

/ч 1

Габаритные размеры, мм 2200x1700x1800

Масса, кг 1200

Высокожирные сливки винтовым насосом подаются в охладитель маслообразо-

вателя, где со скоростью около 40 °С в минуту охлаждаются от 75 до

11...

14 °С. За-

тем по щели между охлаждающей пластиной и диском-турбулизатором высокожир-

ные сливки направляются к центру.

осуществляется через пневмодатчик, который монтируется на тройник на входе

продукта в маслообразователь.

Пневмодатчиком служит вертикально установленная нержавеющая труба дли-

ной 512 мм. В верхней части труба имеет штуцер для присоединения манометра.

При работе в автоматическом режиме к штуцеру присоединяется регулирующий

манометр, при работе в ручном режиме - обычный показывающий манометр. Воз-

душная подушка, образуемая в пневмодатчике, передает давление продукта на ма-

нометр и одновременно служит для защиты манометрической трубки от попадания

в нее продукта.

К штуцеру «Питание» регулируемого манометра через фильтр-влагоотделитель и ре-

дуктор давления подводится сжатый воздух от центральной сети или отдельного ком-

прессора.

Для стабилизации основного показателя ведения процесса охлаждения темпера-

туры продукта использована зависимость его вязкости от температуры. При увели-

чении температуры продукта вязкость его понижается, уменьшается давление на

входе в аппарат. Уменьшение давления продукта на входе в маслообразователь че-

рез пневмодатчик воспринимается изодромным регулятором манометра и приводит

к уменьшению давления воздуха. В результате этого увеличиваются проходное се-

чение регулятора и подача хладоносителя, температура продукта при этом понижа-

ется. При увеличении давления на входе (переохлаждение продукта) действие регу-

лятора противоположное.

Техническая характеристика пластинчатого маслообразователя РЗ-ОУА

Производительность при выработке масла, кг/ч:

Глава

Оборудование для ведения процесса

кристаллизации пищевых сред

353

Через центральное отверстие сливки переходят в камеру следующей продуктовой

пластины, в которой перемещаются по щели от центра к периферии. В следующей ка-

мере они движутся сначала от периферии к центру, а затем от центра к периферии.

Вторая стадия процесса проходит в маслообработнике маслообразователя, где

продукт подвергается интенсивной механической обработке. В маслообработнике

температура продукта повышается до

15...

18 °С за счет механической обработки и

выделения скрытой теплоты кристаллизации. Интенсивность механической обра-

ботки на второй стадии процесса является главным фактором получения масла с

оптимальными структурно-механическими свойствами. При продавливании продук-

та через решетку разрушаются грубые кристаллизационные структуры и под воз-

действием крыльчатки продукт выходит через патрубок.

Инженерные расчеты. В маслоизготовителях непрерывного действия должно

быть достигнуто соответствие между производительностью сбивателя и текстурато-

ра, т. е. П„,

П,„.

Производительность сбивателя П

сб

(кг/ч) равна

св

= 2R

kld

pn/S,

где R, - радиус цилиндра, м; к = 1,005 - коэффициент; / - длина цилиндра, м; 8 -

зазор между внутренней стенкой цилиндра и краем лопасти мешалки, м; р - плот-

ность сливок, кг/м

; п - частота вращения рабочего органа,

ч~

;$-

шаг лопаток, м.

Производительность текстуратора П

(кг/ч) можно приближенно рассчитывать

по формуле

= 0,25mp(R

- R

){s - [{b

+ b

)/ 2cos a]} nk,

где m - число захода шнека; p - плотность продукта, кг/м

; R

- наружный и внут-

ренний радиусы шнека, м; b\, Ь

- ширина винтовой лопасти в ее нормальном сечении

по наружному и внутреннему радиусам шнека, м; s - шаг витков винтовой лопасти

шнека, м; a - угол подъема винтовой линии лопасти по среднему диаметру шнека,

угловые градусы; А:- коэффициент (к = 0,5..

.0,6);

п - частота вращения шнека, ч

-1

Мощность, потребляемую мешалкой в сбивателе, N

e (кВт) рассчитывают по

формуле

=(2,5-\Q-

pvl/^JF,

где р - плотность сливок, кг/м

; у, - окружная скорость вращения лопастей, м/с; х\

механический КПД (г\

= 0,7.. .0,8), F-рабочая поверхность цилиндра, м .

Потребляемую шнеком мощность N

(кВт) находят по формуле

l,lvd

где v - скорость продавливания продукта через отверстия, м/с; d

—

диаметр отвер-

стий перфорированных вставок, м; п„ - количество отверстий в перфорированных

вставках, шт.; р - потери давления, Па.

Ориентировочно мощность, потребляемую маслоизготовителем периодического

действия, N (кВт) определяют по формуле

N = (2nngGH)/60,

где п - частота вращения рабочей емкости, с"

; g - ускорение свободного падения,

м/с", G

—

рабочее наполнение маслоизготовителя, кг; Н - высота подъема жидкости

в маслоизготовителе, м.

1800

Глава

Оборудование для ведения процесса 355

кристаллизации пищевых сред

21.7 КРИСТАЛЛИЗАТОРЫ И ДЕКРИСТАЛЛИЗАТОРЫ ЖИРОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Кристаллизатор с компенсирующим устройством (рис. 21.14) предназначен

для получения необходимой кристаллической структуры, требуемой твердости и

пластичности для фасовки маргарина в линиях производства твердого маргарина.

Основные узлы - фильтр-гомогенизатор и несколько последовательно соединенных

на фланцах цилиндрических секций. Фильтр служит для улавливания случайно по-

павших в эмульсию механических примесей и ее дополнительной обработки.

Внутренняя полость входной секции 13 кристаллизатора 11 выполнена в виде

конуса. Другие секции представляют собой цилиндры, соединенных переточными

каналами 12 для обогревающей воды. Маргариновая эмульсия поступает через пат-

рубок /. Диаметр кристаллизатора больше, чем диаметр подводящего патрубка, по-

этому снижается скорость движения эмульсии, и она медленно передвигается к вы-

ходу и далее через коническую насадку 4 поступает в формующую камеру фасовоч-

ного автомата. Температура маргарина на выходе из кристаллизатора несколько

возрастает вследствие выделения теплоты кристаллизации и составляет 16...20 °С.

На последней секции 3 кристаллизатора установлено компенсирующее устройство

для преобразования непрерывного процесса получения маргарина в периодический

при подаче его на фасовочный автомат, работающий циклично.

Компенсирующее устройство состоит из корпуса 6, подвижного поршня 10 и

непрерывного шпинделя 9. Последний соединен воздушным регулятором давления

8, к которому по трубе 7 подводится сжатый воздух. При превышении давления на

выходе из кристаллизатора поршень 10 поднимается, открывает выходной канал 5, и

часть маргарина отводится в бак возврата.

Кристаллизаторы можно размещать горизонтально на стойках 2, вертикально

или горизонтально над фасующими автоматами.

При выработке маргарина в виде монолита, который упаковывается в короба, и

при производстве мягких маргаринов необходимо, чтобы продукт обладал хорошей

дозируемостью и подвижностью при наливе в тару, быстро принимал форму по

окончании формообразования, имел ровную однородную консистенцию и был вы-

Сжатый

воздух

бы

Маргарин

на фасовку

Рис.

21.14 Кристаллизатор с компенсирующим устройством

Когда наука достигает какой-либо вершины, с нее

открывается обширная перспектива дальнейшего пути

к новым вершинам, открываются новые дороги,

по которым наука пойдет дальше.

ВАВИЛОВ СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ (1891-1951),

физик, академик АН СССР

356

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

сокопластичным Для этого после переохлаждения производят дополнительную ме-

ханическую обработку для декристаллизации структуры. В результате маргарин при

хранении менее подвержен образованию твердых пространственных структур, что

способствует получению высокопластичного продукта, приближающегося к коагу-

ляционной структуре. Твердая и жидкая фракции жира распределяются равномерно,

готовый маргарин не теряет текучести и при наливе в короба пиобретает пластич-

ную консистенцию, сохраняющуюся длительное время при температуре 5...

°С.

Декристаллизатор (рис. 21.15.) состоит из трех горизонтальных цилиндров 2,

смонтированных на опорной раме 6. Внутри корпуса цилиндра 2 крепятся непод-

вижные билы 3, а на валу 7 внутри цилиндра укреплены вращающиеся от привода 5

билы 8. Между билами маргариновая продукция тщательно перемешивается. Про-

дукт, поступающий через патрубок 4, последовательно проходит три цилиндра, ко-

торые соединяются патрубками 1. Частота вращения валов составляет 1,73 с '.

Продукт

Рис.

21.15 Декристаллизатор

Анализ промышленных типов кристаллизаторов (табл. 21.4), используемых в

современных линиях производства жиросодержащих продуктов, позволил опреде-

лить продолжительность обработки жирового продукта.

При пластификации жировых продуктов с расфасовкой в виде брусков могут

быть рекомендованы насадки в виде решеток с диаметром отверстий 2,0; 2,5; 3,0; 3,5

мм (табл. 21.5.).

В технологических схемах производства низкожирного сливочного масла, топ-

леного масла и кулинарного маргарина используются промежуточные кристаллиза-

торы, которые представляют собой, как правило, цилиндрическую камеру без внут-

ренних насадок для зарождения и выдержки процесса массовой кристаллизации жи-

ровой основы.

В технологических схемах производства жировой продукции с последующей

расфасовкой в полимерные баночки или короба, с расфасовкой в блоки используют-

ся промежуточные кристаллизаторы, где процесс массовой кристаллизации интен-

сифицируется, а также одно- и многоцилиндровые декристаллизаторы, где продукт

подвергается пластификации перед операцией расфасовки.

Глава 21 Оборудование для ведения процесса

кристаллизации пищевых сред

357

ТАБЛИЦА 21.4 Анализ промышленных кристаллизаторов

МОДЕЛЬ

КРИСТАЛЛИЗАТОР ЛИНИИ

А1

-МЛМ (РОССИЯ)

КРИСТАЛЛИЗАТОР ЛИНИИ

ФИРМЫ

«A..LOHNSON&CO

LTD»

(АНГЛИЯ)

КРИСТАЛЛИЗАТОР ЛИНИИ

ФИРМЫ

«A.JOHNSON&

СО

LTD» (АНГЛИЯ)

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ,

Т'Ч

1,0

...1,25

1,0...

1,25

2,5

ДЛИНА,

ММ

2118

2600 4600

ДИАМЕТР,

ММ

178

177

200

РАБОЧИЙ

ОБЪЕМ,

ДМ' 52,7 64,0 144.4

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ

ОБРАБОТКИ,С

151,8 159,0 208.0

ТАБЛИЦА

21.5

Техническая характеристика насадок в виде решеток

РЕШЕТКИ

ДИАМЕТРОМ

ОТВЕРСТИЙ,

ММ

2.0 2,5 3,0 3.5

ПЛОЩАДЬ СЕЧЕНИЯ

КРИСТАЛЛИЗАТОРА,

ММ",

ПРИ

</„„

1 78,0

ММ

24884

КОЛИЧЕСТВО ОТВЕРСТИЙ

РЕШЕТКЕ,

ПЛ.

1960

980

>80 800

ПЛОЩАДЬ ЖИВОГО СЕЧЕНИЯ

РЕШЕТКИ,

ММ

4624

4812

6860

7680

ОТНОШЕНИЕ ПЛОЩАДИ ЖИВОГО СЕЧЕНИЯ РЕШЕТКИ

ПЛОЩАДИ ЖИВОГО СЕЧЕНИЯ

КРИСТАЛЛИЗАТОРА,

38,6

19,3 27,5 30,8

ШАГ ОТВЕРСТИЙ

РЕШЕТКИ,

ММ

2.5

5.0

6.0

ТОЛЩИНА

РЕШЕТКИ,

ММ 3,5 3,0 3,0 2,5

ТВЕРДОСТЬ ЖИРОВОГО ПРОДУКТА ПРИ 15

°С,

Г/СМ

50...60

40..50

30...40

ЧИСЛО

РЕШЕТОК,

ШТ. 1 1...2 2...3

ТВЕРДОСТЬ ЖИРОВОЙ ОСНОВЫ ПРОДУКТА ПРИ

°С,

Г/СМ

40...

160

120...140

100...

120

50.

.100

Декристаллизатор (рис. 21.16) представляет собой устройство в виде рабочего

цилиндра / с валом 6. На корпусе цилиндра

расположены штыри 7, а на вращаю-

щемся валу установлены пальцы - оилы 4.

Сначала эмульсия поступает" в декристаллизатор. После переохлаждения жиро-

вые продукты проходят стадию процесса массовой кристаллизации и пластификации.

J_t "jl | — ~

•

Ш Ф

ГР \ГР

СР Ф |Ф Ф_

.Л

2100

РИС.

21.16 ДЕКРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ПЛАСТИФИКАЦИИ

ЖИРОВЫХ

ПРОДУКТОВ

358 Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

21.8 ТЕХНИКА БУДУЩЕГО: НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Утфелемешалка-кристаллизатор (Пат. №2182177 РФ, С 13, F 1/02) относится

к оборудованию сахарной промышленности, предназначенной для дополнительной

кристаллизации сахара из утфеля последнего продукта.

На рис. 21.17 показана схема утфелемешалки-кристаллизатора. Утфелемешалка-

кристаллизатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с днищем 2 и наружней тепло-

Инженерные расчеты. Производительность кристаллизатора П

в геометриче-

ски подобных системах при одинаковых затратах мощности определяется функцио-

нальной зависимостью

=f(Re,Pr,Di,V

где Re - критерий Рейнольдса (характеризует режим поступательного движения

продукта через кристаллизатор); Рг - критерий Прандтля; Di - критерий, характери-

зующий степень устойчивости триглицеридов к фазовым превращениям в молочном

жире при механическом воздействии; симплекс V

- отношение разности темпера-

тур продукта на входе и выходе из кристаллизатора к температуре отвердения мо-

лочного жира; симплекс U

- отношение содержания отвердевшего жира в продукте

на выходе из кристаллизатора к содержанию закристаллизовавшихся триглицеридов

в молочном жире.

Для получения этого уравнения в явном виде рекомендуются основные тепло-

физические и структурно-механические характеристики молочного жира и сливок,

которые используются для расчета значений критериев процесса кристаллизации.

Степень кристаллизации К может быть определена в виде

К = (Г-1,)-)с

с!Т/(Г-I')-)

dT ,

t' t'

где /' и /"- энтальпии на границах фазового перехода, Дж; /, - энтальпия жира при

конкретной температуре, Дж; Т и Г' - значения температур на границах фазового

перехода, К; с

- собственная удельная теплоемкость жира, кДж/(кг-К).

Расчет степени кристаллизации К может быть реализован с учетом значений

удельной теплоемкости, энтальпии и теплоты кристаллизации для различных жиров,

масел и жировых композиций в следующем виде:

{,-{

>.+f-^r-r

},oo,

где

1ф„

- значение энтальпии фазового перехода для заданной температуры, Дж; а,

со,

Т - соответственно расчетный коэффициент, удельная теплоемкость, кДж/(кг-К)

и температура на границе фазового перехода из твердого состояния, К; Ь

.„. - тепло-

та фазового перехода, кДж.

Когда Энштейна спросили, каким образом

он открыл теорию относительности, он ответил:

«Усомнившись в аксиоме».

ГУЛДЛОУРЕНС (1905-1954),

американский ученый в области полярных

исследований

Глава

Оборудование для ведения процесса

кристаллизации пищевых сред

359

обменной рубашкой 3. Внутри корпуса / размещается теплообменная поверхность,

состоящая из стальных частей нескольких цилиндров 4, расположенных коаксиально

и образующих в каждом квадранте поперечного сечения расположенные диаметраль-

но противоположно секторные секции 5. Соосно корпусу установлен вал 6, и на нем

укреплены четыре вертикальные лопасти 7 с возможностью совершения колебатель-

ных движений в пространстве между секторными секциями 5 посредством вибропри-

вода вала 8. Вал установлен на двух подшипниках 9 и 10. В каждой лопасти конусо-

образные сопла 11, расположенные таким образом, что сужающиеся части сопел на

каждой лопасти направлены в одну сторону, а сопла лопастей расположены в одну

сторону, а сопла лопастей расположены одно за другим для приведения утфеля во

вращательное движение через входные отверстия 12. Входные отверстия сопел 13

открыты. Поверхность сопел покрыта антиадгезионным материалом 14. Утфелеме-

шалка-красталлизатор имеет патрубки 15 и 16 соответственно для подвода утфеля и

его отвода, а также патрубки 16 и 17 для подвода хладагента в паровую рубашку 3 и

ее отвода из нее. Секторные секции 5 теплообменной поверхности содержат нижние

камеры 19 для распределения хладагента по кольцевым цилиндрам 4. В камеры 19

подается хладагент через патрубок 20. Для его отвода из отдельных кольцевых ци-

линдров 4 служат верхние распределительные камеры 21 и патрубок 22.

Утфелемешалка-кристаллизатор работает следующим образом. Теплообменную

рубашку 3 заполняют горячей водой и разогревают аппарат до температуры начала

процесса кристаллизации. Затем через патрубок 75 в корпус аппарата подают ут-

фель последней кристаллизации до полного погружения в нее лопастей 7. После

этого в теплообменную рубашку 3 и отдельные кольцевые цилиндры 4 секторных

секций 5 подают хладагент, расход которого устанавливают таким образом, чтобы

обеспечить заданным технологическим режимом скорость охлаждения кристалли-

зующегося раствора.

С момента подачи хладагента включается вибропривод 8 вала 6, и он приводит-

ся в попеременные поворотные движения вокруг оси. Лопасти 7, размещенные в

свободных зонах между отдельными частями цилиндров 4, совершают колебатель-

ные движения с малым размахом. Перемещение лопастей с конусообразными со-

плами в зонах между секторными секциями обеспечивает вибрационно-

пульсационный режим вращательного движения утфеля вокруг оси в зазорах между

кольцевыми цилиндрами 4 секторных секций 5 теплообменной поверхности.

Набегающий на лопасти 7 поток утфеля заполняет через входные отверстия 13

конусообразные сопла 77, кристаллы сближаются, уплотняются и задерживаются в

выходных отверстиях 12. При этом межкристальный раствор протекает через слой

кристаллов в соплах, и достигается интенсивный режим относительного движения

«кристалл-раствор». При противоположном направлении движения лопастей 7 меж-

кристальный раствор в соплах протекает через выходные отверстия 72 в обратном

направлении и легко выгружается за счет антиадгезионного покрытия порции кри-

сталлов утфеля, ранее попавших в сопла, осуществляя регенерацию сопел. Кристал-

лы сахарозы испытывают также знакопеременные тангенциальные силовые импуль-

сы при колебательных воздействиях частями лопастей без сопел, что увеличивает

скорость обтекания кристаллов раствором, уменьшает толщину гидродинамическо-

го пограничного слоя.

Вся масса утфеля таким образом приводится в осциллирующее движение в од-

ном направлении и перемещается в зазорах между отдельными частями цилиндров 4

360

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

секторных секций 5 поверхностей теплообмена, что интенсифицирует тепло-

массопередачу, снижает эффективную вязкость утфеля и позволяет охлаждать ут-

фель до более низких конечных температур (около 25 °С).

Рис.

21.17 Утфелемешалка-кристализатор

Утфелемешалка-кристаллизатор отличается тем, что секторные секции тепло-

обменной поверхности состоят из отдельных частей нескольких цилиндров, распо-

ложенных коаксиально, при этом сужающиеся части сопел каждой лопасти направ-

лены в одну сторону, а сопла смежных лопастей расположены одно за другим для

приведения утфеля во вращательное движение, причем поверхность сопел покрыта

антиадгезионным материалом.

Устройство для вакуумного концентрирования жидкости в непрерывном

потоке (Пат. № 2060672 РФ), предназначен для вакуумного концентрирования рас-

творов и эмульсий термолабильных веществ, например, молока, чайного или кофей-

ного экстракта, соков, растительных масел и природных углеводородов.