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

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения 31

концентрации и экструдирования пищевых сред

Рис.

16.13 Выпарной аппарат ВАПП-1250:

а - схема аппарата; б - схемы оросительных устройств выпарных аппаратов; А - орошение по принципу кольцевого

водослива; Б - кольцевой водослив с распределительными дисками; В - кольцевой водослив с распределительными

дисками и цилиндрическими вставками; Г - орошение при наличии столба жидкости на распределительном диске

и трубной решетке

вверх по греющей камере 4. Пройдя сепарирующее устройство 2 и надставку 3, где

от сока отделяется пар, сок далее через распределительное устройство 13 поступает

в кипятильные трубки 5 пленочной части аппарата и в виде тонкой пленки стекает

по внутренней поверхности. Образовавшийся пар вместе со сгущенным соком по-

ступает в нижний сепаратор 9. Вторичный пар по системе труб 12 из сепараторов 1

и 9 отводится через сливной патрубок 8 в следующий корпус. Аппарат отвечает тех-

нологическим и теплотехническим требованиям, предъявляемым к выпарным аппа-

ратам, и имеет лучшие показатели, чем достигаемые в типовых аппаратах с естест-

венной циркуляцией. Время пребывания сока в тонкопленочном аппарате значи-

тельно меньше, чем в типовых. Аппарат может эффективно работать при малой по-

лезной разности температур. Отсутствуют потери полезной разности температур от

гидростатического давления вследствие свободного стекания пленки выпариваемого

раствора.

На рис.

16.13,

б представлены схемы оросительных устройств с кольцевым во-

досливом различной конструкции: с кольцевым водосливом /, с распределительны-

ми дисками 2, с цилиндрическими вставками 3 и с трубными решетками 4.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Техническая характеристика пленочного прямоточного

выпарного аппарата ВАПП-1250

Площадь поверхности нагрева, м

1250

Полная длина трубок поверхности нагрева, мм 7000

Диаметр выпарной трубки, мм 30/33

Рабочее давление в паровой камере, МПа 0,3

Рабочее давление в соковом пространстве, МПа до 0,3

Габаритные размеры, мм:

высота 14 120

диаметр корпуса 3100

Аппарат двустенный выпарной МЗС-320 используется в качестве вакуум-

выпарного аппарата при приготовлении томатного пюре и пасты, различных соусов

для овощных и рыбных консервов, повидла, варенья, рассолов для приготовления

маринадов, а также овощных и фруктовых соков.

Аппарат (рис. 16.14) состоит из корпуса 4 с паровой рубашкой, крышки 1, при-

вода мешалки 3 и ловушки 2.

Корпус 4 представляет собой емкость, которая вместе с приваренной к ней па-

ровой рубашкой образует паровую камеру.

На сферической крышке смонтирован привод, который состоит из электродви-

гателя 5 и редуктора 6.

Перемешивание продукта осуществляется мешалкой, которая представляет со-

бой вертикальный вал с укрепленными на нем лопастями.

К сферической крышке аппарата крепится ловушка наиболее крупных частиц

продукта, уносимых вторичным паром из аппарата.

Нагрев продукта в аппарате осуществляется через паровую камеру, которая

оборудуется предохранительным клапаном и манометром. В нижней части днища

аппарата находится патрубок для отвода конденсата.

Аппарат снабжен тремя окнами для осмотра внутренней полости и наблюдения

за рабочим процессом и краном для взятия проб. Разгрузка аппарата осуществляется

через спускной патрубок с пробковым краном.

Техническая характеристика выпарного аппарата типа МЗС-320

Вместимость, дм 1000

Разрежение, МПа 0,072...0,077

Площадь поверхности нагрева, м

3,66

Рабочее давление пара, МПа 0,4

Частота вращения вала мешалки, мин~' 57

Установленная мощность электродвигателя, кВт 2,7

Габаритные размеры, мм:

МЗС-320 1310x1310x3180

МЗС-320М (с вакуум-насосом) 3250x3720x3180

Масса, кг:

МЗС-320 1700

МЗС-320 М 2600

Горизонтальный вакуум-аппарат Ж4-ФПА предназначен для варки мяса в

линиях производства сушеного мяса.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения 33

концентрации и экструдирования пищевых сред

Рис.

16.14 Двустенный выпарной аппарат МЗС-320

Аппарат (рис. 16.15) состоит из рамы 7, корпуса с мешалкой 2, привода мешал-

ки 3, загрузочного 4 и разгрузочного 5 отверстий.

Корпус аппарата и привод мешалки крепятся на сварной раме. Корпус пред-

ставляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами

и паровой рубашкой. Днища корпуса имеют бобышки, на которых крепятся крон-

штейны, являющиеся опорой вала мешалки.

Мешалка представляет собой шестигранный вал с литыми стальными лопастя-

ми,

закрепленными хомутами. Лопасти конструктивно выполнены так, что при вра-

щении мешалки влево масса, находящаяся в котле, только перемешивается, а при

вращении вправо - перемещается в сторону разгрузочного отверстия. В верхней час-

ти корпуса находится загрузочное отверстие с крышкой. В крышке имеется пробный

кран для проверки давления в котле до открытия крышки.

Разгрузочное устройство выполнено в виде цилиндрического наклонного пат-

рубка с крышкой и врезано в торцовую часть корпуса. При выгрузке сырья крышка

удерживается цепочкой.

Аппарат комплектуется вакуум-насосом ВВН-3 и необходимыми коммуника-

циями. Через загрузочное отверстие в котел с помощью ленточного транспортера

загружают 1500...1600 кг охлажденного мяса или 1200...1250 кг мороженого в бло-

ках. После загрузки котла крышку люка закрывают, оставляя открытым пробный

кран, через который в атмосферу выводят вторичный пар, образующийся при варке

и подсушивании мяса. Вторичный пар из аппарата можно также отводить вакуум-

2 Зак. 710

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

насосом, поддерживая в котле небольшое разрежение (остаточное давление

0,08...0,09 МПа).

Рис.

16.15 Горизонтальный вакуум-аппарат Ж4-ФПА

Закрыв крышку, включают перемешивающее устройство (мешалка должна

вращаться влево, если смотреть со стороны привода) и открывают два вентиля для

подачи пара в паровую рубашку. Давление пара в паровой рубашке аппарата под-

держивается в пределах 0,2...0,3 МПа. По окончании варки, которая в зависимости

от давления пара длится 80.. .90 мин при постоянной работе мешалки, подачу пара в

рубашку котла прекращают, мешалку останавливают и открывают разгрузочный

люк, включая мешалку в обратную сторону (вращается вправо, если смотреть со

стороны привода). Перед включением мешалки открывают разгрузочный люк, берут

пробу и визуально определяют готовность мяса. Сваренное мясо должно иметь

влажность 50 %.

При выгрузке мяса внутренняя полость аппарата полностью очищается от продук-

та перемешивающими лопастями, поэтому перед следующей варкой очищать внутрен-

ние стенки аппарата не требуется. При варке мясо режут на куски массой 8... 10 кг.

Техническая характеристика горизонтального

вакуум-аппарата Ж4-ФПА

Вместимость котла, м я* 2,8

Площадь поверхности нагрева, м

11,9

Установленная мощность, кВт 30,0

Габаритные размеры, мм 4980x1538x1400

Масса, кг 7680

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения 35

концентрации и экструдирования пищевых сред

Рис.

16.16 Унифицированный змеевиковый вакуум-аппарат 33-2А:

а - общий вид; б - вакуум-камера; в - центробежный пароотделитель

Змеевиковые аппараты непрерывного действия используются для уваривания

сиропов и рецептурных смесей. Аппараты различаются между собой количеством,

змеевиков, сборниками для готового продукта и взаимным расположением греющей

части, вакуум-камеры и пароотделителя.

Унифицированный змеевиковый вакуум-аппарат 33-2А (рис. 16.16, а) со-

стоит из цилиндрического сварного котла 1 со съемной крышкой 8. Через штуцер 2,

расположенный в верхней части обечайки, поступает греющий пар под избыточным

давлением 0,7...0,8 МПа. Через штуцер 10 отводится конденсат, а через кран 12 вы-

пускается продукт. В паровом пространстве греющий пар омывает медный змеевик

Нижний конец змеевика присоединяется фланцем И к сиропному насосу. Верх-

ний его конец при помощи фланца 4 привернут к соединительной трубе 5. Второй

конец ее соединен с вакуум-камерой 18.

В змеевик поступает сироп или рецептурная смесь. Сироп поднимается по

внутренним спиралям вверх, а затем проходит по соединительной трубке в нижнюю

спираль наружного змеевика и далее вверх по спиралям наружного змеевика. Из

верхней спирали наружного змеевика увариваемый полуфабрикат (сироп, рецептур-

ная смесь) поднимается по соединительной трубе 5, и из ее верхнего конца уварен-

ная карамельная масса вытекает в вакуум-камеру 18. Масса собирается в медном

конусе 16, который имеет внизу клапан 22. Верхняя кромка конуса зажата болтами

17 между фланцами вакуум-камеры и обечайки 15. Чтобы масса не застыла, конус

обогревается паром, поступающим в змеевик 21. Он находится внутри обечайки 15 с

крышкой 14.

36 Глава

Аппараты для темперирования, повышения

концентрации

экструдирования пищевых сред

Техническая характеристика унифицированного

змеевикового вакуум-аппарата

Показатель 33-2А-10

33-2А-5

Производительность,

кг/ч

1000

500

Диаметр змеевика,

мм

Число змеевиков

2 2

Площадь поверхности нагрева,

7,5

4,2

Разрежение

вакуум-камере,

МПа

0,09 0,09

Давление греющего пара,

МПА

0,6

Объем верхней вакуум-камеры,

дм

140

Объем парового пространства,

дм

570 330

Влажность поступающего сиропа,

16...17 16...17

Влажность готовой продукции,

1.-3,5

Масса,

кг

784

668

Вместе

карамельной массой

из

соединительной трубы

вакуум-камеру выхо-

дят также вторичный

пар и

воздух, выделяющиеся

из

сиропа

при его

уваривании.

Они удаляются

конденсатор

по

патрубку

20.

Отбойник

препятствует уносу

ка-

рамельной массы.

Обычно уваренная масса накапливается

приемнике

13 при

открытом клапане

закрытом клапане

24. В

этом случае объем вакуум-камеры получается

на 80 дм

больше. Кроме сливного отверстия вакуум-камера сообщается

приемником через

кран

28 и

трубопровод

27.

Приемник снабжен рубашкой

23 для

обогрева.

змеевик

паровую рубашку

греющий

пар

подается

по

трубе

29.

Рубашка

имеет

продувочный кран

33.

Когда

приемнике скопится достаточное количество

(16...

кг)

массы, закрывают рукояткой

клапан

сливного отверстия,

а при

помощи крана

разобщают приемник

вакуум-камерой. После этого, открыв кран

26,

приемник выпускают воздух

и,

поворачивая рукоятку клапана

24,

открывают

выпускное отверстие. Масса сливается

из

аппарата.

По

окончании слива закрывают

отверстие клапаном

24,

сообщают

помощью крана

приемник

вакуум-камерой.

Когда

приемнике установится такое

же

разрежение,

как в

вакуум-камере, откры-

вают выпускное отверстие, поворачивая клапан

22.

Окно

служит

для

наблюдения

за

спуском карамельной массы

из

конуса

при-

емник. Разрежение

вакуум-камере регистрируется вакуумметром

30.

Давление

греющего пара измеряется манометром

Через воздушный кран

периодически

вы-

пускают воздух

из

парового пространства. Предохранительный клапан

служит

для

предотвращения разрыва аппарата

случае увеличения давления греющего пара.

Вакуум-камера

приемником подвешивается

при

помощи

тяг 31 к

потолку

или

кронштейну, прикрепленному

стене. Это удобно

при

ремонтах

эксплуатации.

Ловушка

35 с

крышкой

34 и

перегородкой

монтируется

на

трубопроводе

ме-

жду вакуум-камерой

конденсатором. Уловленная масса выпускается периодически

через кран

37.

В подобном аппарате можно уваривать начинки, мармеладные массы

и т.п. В

аппаратах, предназначенных

для

уваривания начинки, вакуум-камеры имеют объем,

увеличенный

в 7 раз. При

меньшем объеме вакуум-камеры начинка выбрасывается

вторичным паром

конденсатор. Аппараты меньшей производительности имеют

медный змеевик

из

одной спирали трубки внутренним диаметром

40 мм.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Греющая часть змеевиковых аппаратов используется также для уваривания ре-

цептурных смесей и сиропов под атмосферным давлением. В этом случае конец

змеевика соединяется с центробежным пароотделителем, который показан на рис.

16.16,

в. Пар и уваренная масса выходят из трубки / в центробежный пароотдели-

тель.

Масса стекает вниз и непрерывно выходит из аппарата, а вторичный пар по

центральной трубе 2 поступает в вытяжные вентиляционные трубы.

Отложения сахара на внутренней поверхности трубки змеевика смывают горя-

чей водой два раза в смену. Раз в неделю трубку протравливают горячим 2 %-ным

раствором гидроксида натрия в течение 24 ч.

Пленочный центробежный вакуум-выпарной аппарат «Центритерм» фир-

мы «Альфа-Лаваль» (Швеция) показан на рис. 16.17. Такие аппараты используют

для концентрирования экстрактов из эндокринно-ферментного сырья. Он состоит из

герметичного корпуса 6, ротора 9, конических тарелок 5, системы подачи и отвода

жидкой фазы, вторичного и обогревающего пара, а также конденсата. Цилиндриче-

ский ротор 2 закреплен на полом валу 1, который вращается в подшипниках каче-

ния. Конические полые тарелки 5, имеющие

две обечайки, соединенные по периферии

цилиндрическим кольцом, установлены во

внутренней полости ротора. В кольце преду-

смотрены отверстия для входа греющего

пара и отвода конденсата и каналы 7 (верти-

кальные пазы) для отвода сконцентрирован-

ной жидкости и вторичного пара. Пакет та-

релок зажат накидной гайкой.

Греющий пар подают через полый вал 1

в пространство под тарелками, через отвер-

стия в кольцах он поступает во внутренние

полости тарелок и, конденсируясь, отдает

теплоту выпариваемой жидкости. Конденсат

через те же отверстия выбрасывается в кор-

пус,

собирается в его нижней части и цен-

тробежными силами выдавливается наружу

через трубку 10. Исходная жидкость, посту-

пающая по питающей трубке 4, разбрызги-

вается форсунками и, попадая на нижние поверхности конусных тарелок, под дейст-

вием центробежных сил распределяется на них тонким слоем, стекает к периферии,

нагревается и закипает. Сгущенная жидкость по вертикальным каналам поднимает-

ся в полость ротора, откуда выдавливается через напорную трубку 3. Вторичный пар

уходит через центральные отверстия в тарелках и выводится из аппарата через пат-

рубок 8.

Аппараты с вращающимися конусными испарительными поверхностями имеют

высокие показатели по удельной испаренной влаге. Например, при температуре ки-

пения воды 50 °С удельная производительность достигает 330...340 кг/(м

-ч). Такая

эффективность объясняется тем, что создается тонкая пленка жидкости, переме-

щающаяся с большой скоростью по поверхности нагрева, что обеспечивает высокий

коэффициент теплоотдачи. Кроме того, пространство между тарелками не создает

сопротивления для выхода вторичного пара. При конденсации греющего пара из-за

Рис.

16.17 Технологическая схема

процесса в пленочном центробежном

вакуум-выпарном аппарате

3 8

Глава

Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

центробежных сил не образуется сплошной пленки конденсата, что, в свою очередь,

способствует эффективному теплообмену.

Испарители изготовляют с шестью и девятью конусными тарелками, имеющи-

ми площадь поверхности теплообмена соответственно 2,4 и 7,1 м и производитель-

ность 800 и 2400 кг/ч. Степень сгущения в аппарате от

: 3 до

: 8.

Выпарные установки отечественных свеклосахарных заводов - четырехкор-

пусные, у которых первые три корпуса работают под давлением, а последний, чет-

вертый, и концентратор - под разрежением.

На рис. 16.18 представлена схема четырехкорпусной выпарной установки с

концентратором, работающая под уменьшенным разрежением.

Сульфитированный очищенный сок перед сгущением нагревают под давлением

в многоходовых теплообменниках 27 и 28 до температуры кипения (126 °С) и на-

правляют в I корпус (2) выпарной установки, где из него выпаривается часть воды.

Из I корпуса сок последовательно переходит во II (3), III (4), IV (5) корпуса и кон-

центратор 6, где он сгущается до плотности сиропа 63...65 % СВ. Сироп смешивают

с клеровкой сахара II и III кристаллизации, сульфитируют, нагревают до 85...90 °С,

фильтруют и подают на уваривание утфеля I кристаллизации.

Для обогрева I корпуса и теплообменников сока последней группы перед вы-

парной установкой используют отработавший пар паровых турбин и редуцирующий

пар паровых котлов, смесь которых отбирают из паросборника 1. Перегрев техноло-

гического пара ликвидируют, распыляя воду в потоке перегретого пара.

Отработавший пар поступает только в паровую камеру I корпуса, а следующие

корпуса обогреваются вторичным паром предшествующих корпусов, который пред-

варительно освобождается в сепараторах от капель сока. В концентраторе 6 проис-

ходит самоиспарение воды за счет перепада давления. Избыток вторичного пара из

IV корпуса поступает в паровую камеру концентратора. Часть вторичного пара из

корпуса I можно вернуть с помощью пароструйного насоса 25 в паросборник 1 и

использовать в качестве греющего пара в I корпусе. Конденсат технологического

пара собирается в гидроколонках 18, 20, 22, 24 и 26, а затем насосами 17, 19, 21, 23 и

25 направляется в ТЭЦ для питания паровых котлов.

Многократное использование теплоты пара выпарной установки возможно лишь

при условии, что температура кипения сока, а, следовательно, и давления в корпусах

будут понижаться от первого к последнему. Для создания разности давлений I корпус

обогревают отработавшим в турбине паром с избыточным давлением

0,3..

.0,35 МПа и

температурой 132 °С. В результате конденсации вторичного пара в вакуум-конденса-

ционной установке создается остаточное давление 0,017.

..0,021

МПа, что обеспечива-

ет кипение сока в последнем корпусе выпарной установки при температуре около

90°С,ав1-при 126 °С.

Рекомендуемый температурный режим в четырехкорпусной установке с кон-

центратором приведен в табл. 16.4.

Разрежение в последнем корпусе и концентраторе, а также удаление неконден-

сирующихся газов из системы осуществляют с помощью вакуум-конденсационной

установки, которая состоит из конденсатора 9, каплеловушки 10, сборника баромет-

рической воды 14, вакуум-насоса 13, уравнительного бачка 8 и сборника холодной

воды 7. Полочный конденсатор смешения 9 представляет собой вертикальный ци-

линдрический аппарат с горизонтальными полками. Снизу в него поступает вторич-

ный пар, а сверху - холодная вода.

Рис.

16.18 Принципиальная схема четырехкорпусной выпарной установки с концентратором

40 Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Таблица 16.4. Температурный режим четырехкорпусной выпарной установки

с концентратором

Параметры пара

сока

Корпуса

Концентратор

Параметры пара

сока

II III IV

Концентратор

Температура, °С:

греющего пара 132

124,5

115

101

кипячения сока

126 117 104,5 89

68,4

вторичного пара 125,5 116 102 85

конденсата

130 122,5

113 99

Полезная разность температур,

°С

7,5

10,5 12

Снижение температурной депрессии,

°С

0,5 1 2,5

3,4

Давление пара, МПа

греющего 0,292

0,233

0,172 0,107

0,057

вторичного

0,241

0,178 0,111 0,059

0,026

Снижение температуры

паропроводах,

°С

1 1

Инженерные расчеты. Расчеты выпарных установок ведутся на 100 кг перера-

батываемой свеклы. Масса сиропа

(кг) после выпарки на основе материального

баланса по сухим веществам

определяется как

$сир

$с [Б с / Б

сир

) ,

где

масса отфильтрованного сока

сатурации, поступающего

на

выпаривание

100 кг свеклы, кг;

массовая доля сухих веществ

соке, %; Б

сир

массовая доля

сухих веществ

сиропе после выпарки, %.

Масса воды

(кг), выпарившейся

концентраторе вследствие самоиспарения,

составляет

cup

—

Ktf

—

)

сир

—

Ktf

)]

где c

cup

удельная теплоемкость сиропа

массовой долей сухих веществ

65 %,

кДж/(кг-К);

и t

Klt

соответственно температуры кипения сиропа

в IV

корпусе

концентраторе, °С;

^ и

г"

удельные энтальпии сокового пара

воды, кипящей под

давлением, равным давлению в концентраторе, кДж/кг:

где

= 4,186 кДж/(кг-К)

удельная теплоемкость воды.

Массовая доля сиропа после IV корпуса выпарки

БЦ

(%) равна

сир

c /{

cup

+ *)•

Масса воды, выпариваемой

четырех корпусах выпарки,

(кг)

= S

^-E

/EZ

При контакте

водой пар конденсируется, создавая

аппарате сильное разря-

жение. Неконденсирующиеся газы освобождаются

каплеловушках 10

и 16

от ка-

пель жидкости

непрерывно отсасываются вакуум-насосами 12 и 15. Смесь конден-

сата

охлаждающей воды (барометрическая вода) по вертикальной трубе стекает

сборник 14.