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

Подождите немного. Документ загружается.

Глава

Аппараты

для

темперирования, повышения

концентрации

экструдирования пищевых сред

В зависимости

от

найденного значения критерия

Re по

графику нормалей

НИИхиммаша определяем коэффициент

К^.

С учетом увеличения потребной мощности

при

пуске

из-за наличия

аппара-

те вспомогательных устройств (змеевик, поплавок сигнализатора уровня

и др.) ра-

бочая мощность

на

валу мешалки

(кВт)

определяется

по

формуле

+ \)N,

где

К\ = H/D -

коэффициент, учитывающий заполнение смесителя;

Н -

высота слоя

жидкости

смесителе,

м; D -

диаметр смесителя,

м; К

коэффициент, учитываю-

щий увеличение мощности

при

пуске;

К -

коэффициент, учитывающий увеличение

мощности из-за наличия

аппарате вспомогательных устройств.

Установленная мощность приводного электродвигателя

ycm

(кВт) с

учетом

КПД редуктора

г\

равна

ycm

= \,2N

/ц

Кто ничего

не

знает, тому

ошибаться

не в чем

МЕНАНДР (343-291

до

н.э.),

древнегреческий драматург

16.6 ЗАТОРНЫЕ

СУСЛОВ АРОЧНЫЕ АППАРАТЫ

Заторные аппараты предназначены

для

смешивания (затирания) дробленого

солода

водой, нагревания

кипячения заторной массы. Изготовляют заторные

ап-

параты следующих типоразмеров:

ВКЗ-1 - для

варочных агрегатов

на 1 т

солода,

ВКЗ-1,5

- на 1,5 т

солода, ВКЗ-3

- на 3 т

солода, ВКЗ-5

- на 5,5 т

солода.

Заторный аппарат типа

ВКЗ (рис.

16.28) представляет собой стальной цилин-

дрический резервуар

двойным сферическим днищем

75 и

сферической крышкой

Пространство между днищами является паровой рубашкой,

которую поступает

греющий

пар.

Паровая рубашка имеет соответствующие фланцы

устройства

для

подвода пара, отвода воздуха

конденсата.

В нижней части сферического днища аппарата находится разгрузочное устрой-

ство

77 для

спуска части затора (густой фазы)

на

отварку

или

выпуска всего затора

при передаче

его в

фильтрационный аппарат. Управление разгрузочным устройст-

вом осуществляется поворотом одного

из

двух маховичков

14 и 22,

один

из

которых

установлен

на оси 12

устройства,

другой

- на

колонке, находящейся

на

площадке

для обслуживания. Разгрузочное устройство работает

помощью зубчатой кониче-

ской передачи

13.

Над сферическим днищем внутри аппарата имеется пропеллерная мешалка

16 для

размешивания заторной массы. Привод мешалки осуществляется

от

двигателя

через

червячный редуктор

10,

установленный

на

фундаменте

8 под

днищем аппарата.

Внутри аппарата

на

шарнире

расположена стяжная труба

79 с

поплавком

для отбора жидкой фазы затора.

Для

удобства промывки

она

выполнена легкосъем-

ной. Выводная часть трубы имеет запорное устройство

77,

управление которым

осуществляется

помощью маховичка

27,

вынесенного

на

колонку.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения 53

концентрации и экструдирования пищевых сред

Сферическая крышка имеет вытяжную трубу 3 с поворотной дроссельной заслон-

кой 1, позволяющей регулировать тягу пара. Поворот дроссельной заслонки произво-

дится маховичком 25, установленным на краю крышки аппарата. В вытяжной трубе

крышки находится кольцевой сборник 2 для удаления конденсата по трубе 23.

На крышке аппарата смонтирован предзаторник 30, предназначенный для сма-

чивания сухих дробленых зерноприпасов при их подаче в аппарат. Предзаторник

имеет шиберную задвижку 29 для регулирования количества подаваемых зернопри-

пасов. Рядом с предзаторником установлен смеситель 32 для холодной и горячей

воды, позволяющий получить определенную температуру, требуемую для приго-

товления затора.

Для контроля температуры воды на смесителе имеется термометр 31. В целях

использования теплой воды на другие нужды цеха смеситель имеет патрубок 33 с

вентилем и штуцером для присоединения шланга.

На крышке аппарата расположен раздвижной люк 28 для обслуживания котла

при промывке и наблюдения за технологическим процессом, происходящим в нем.

Поверхность продукта, находящегося в аппарате, освещается рефлектором 26 с

низковольтной электролампой, который расположен на крышке котла.

На крышке находится патрубок 24 для возврата части затора, отваренного в

другом аппарате. Патрубок внизу имеет наконечник, который распределяет посту-

пающий затор веерообразно, что создает благоприятные температурные режимы его

смешивания и препятствует образованию концентрированных участков с повышен-

ной температурой. Рукоятка управления от вентилей подачи пара в рубашку и отво-

да воздуха оформлена в виде маховичка 7, смонтированного на колонке 6, установ-

ленной на площадке для обслуживания. На колонке расположен манометр 5 для

контроля давления пара.

Аппарат имеет по окружности опорное кольцо из углового железа, к которому

приварены четыре башмака 27 для установки его на площадке.

Дробленый солод (зерноприпасы) поступает в предзаторник, где смачивается

теплой водой из смесителя, затем в виде кашицы сливается в аппарат. После отварок

заторная масса нагнетается насосом обратно в аппарат для кипячения, а оттуда по-

дается в фильтрационный аппарат.

Техническая характеристика заторных аппаратов приведена в табл. 16.5.

Сусловарочные аппараты предназначены для варки пивного сусла с хмелем и

выпаривания части воды для получения сусла определенной плотности. По конст-

рукции эти аппараты аналогичны заторным и представляют собой сварной цилинд-

рический резервуар с паровой рубашкой, сферическим днищем и крышкой, обеспе-

чивающей интенсивную круговую циркуляцию кипящего сусла.

В сусловарочных аппаратах открытого типа ВСЦ-1А и ВКС-5 (на 1 и 5 т затора)

интенсивность испарения составляет 5...6 % в час при длительности кипячения сус-

ла

1,5...2,0

ч. При кипячении сусла под давлением 0,03...0,05 МПа в аппаратах

ВСЦ-1,5 и ВСК-3 (на 1,5 и 3 т затора) достигается более полная коагуляция белков,

повышаются биологическая стойкость пива и коэффициент теплоотдачи.

Сусловарочный аппарат ВСЦ-1,5 (рис. 16.29) представляет собой сварной

стальной цилиндрический резервуар 4 с двойным сферическим днищем 7 и сфери-

ческой крышкой 1. Пространство между сферами днищ является паровой рубашкой,

в которую подается греющий пар. Паровая рубашка имеет соответствующие фланцы

и устройства для подвода пара, отвода воздуха и конденсата.

54 Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Таблица 16.5 Техническая характеристика заторных аппаратов типа ВКЗ

Показатель ВКЗ-1

ВКЗ-1,5 вкз-з ВКЗ-5

Масса одновременно затираемого сухого солода, кг 1000

1500 3000

5500

Полная вместимость, м

8 9

18 33

Площадь поверхности нагрева сферического днища, м

7,3

12,5

20,8

Рабочее давление пара, МПа

0,245

0,245 0,245 0,245

Диаметр, мм:

котла:

внутренний 2500

2500 3700 4800

с теплоизоляцией 2700

2700 3920

5020

паропровода 32

32 80 80

водопровода 50

50 50 100

Расход:

воды, м

/ч

4...5,5

6...7,5

12...16 22...30

пара, кг/ч 700

1000 2140 3690

Частота вргпцения мешалки, об/мин

41,5

31 31

Редуктор червячный

тип ВСЦ-0,5.06.000

М7-ВКС-3.06.030

передаточное отношение

36 48 48

Электродвигатель:

тип

АОЛ2-32-4 4A132S4Y3

исполнение М101

мощность, кВт 3,0

3,0

7,5

частота вращения, об/мин 1500 1500

1500 1500

Габаритные размеры, мм:

длина

3500

3500 4200

5300

ширина

2800

2800 3900

5300

высота (без установки привода) 3710

3710 4880

4890

Масса, кг:

без продукта 3870

3965 5500 19 500

с продуктом

11 070

14 765 23 500

42 000

В нижней части сферического днища аппарата смонтировано разгрузочное уст-

ройство 14 для выпуска сусла из котла. Управление разгрузочным устройством

осуществляется с помощью зубчатой конической передачи 9 поворотом любого из

двух маховичков.

Маховичок 8 закреплен на поворотной оси устройства, а маховичок 3

—

на стой-

ке,

находящейся на площадке 6 для обслуживания. Над сферическим днищем внут-

ри аппарата размещена пропеллерная мешалка 15 для размешивания сусла в целях

лучшей его циркуляции в процессе кипячения.

Внутри аппарата по его периметру закреплен трубчатый ороситель 22 для га-

шения водой волнообразования, возникающего на поверхности кипящего сусла. Там

же расположен трап для обслуживающего персонала. Через крышку установлена

труба 23, в которой помещается мерная линейка 17 для определения уровня сусла в

аппарате. Труба опущена ниже уровня сусла, что создает в зоне, ограниченной стен-

ками трубы, ровную поверхность сусла во время кипячения и позволяет правильно

определить его уровень. Для контроля за температурой в аппарате устанавливается

термометр сопротивления 2 с термопарой, укрепленной в корпусе аппарата.

Крышка имеет вытяжной штуцер 29, в котором расположен конический клапан

28, позволяющий герметически закрывать аппарат в процессе выпаривания сусла. С

помощью клапана также регулируется тяга в случае использования аппарата для

выпаривания сусла без давления.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экспедирования пищевых сред

Управление клапаном производится маховичком 37, установленным на краю

крышки. Храповое устройство 38 позволяет фиксировать клапан в любом промежу-

точном положении. В вытяжном штуцере имеется конденсатосборник 27 для сбора

образующегося конденсата, удаляемого по трубе 26, которая выведена наружу и при

монтаже аппарата присоединяется к канализационной сети.

На крышке аппарата смонтирована система трубопроводов. На трубе 30, по кото-

рой поступает вторичный пар из аппарата в теплообменник, установлены предохрани-

тельный клапан 33 с перепуском пара в трубу 32 и вентиль 34. Труба 25 и вентиль 24

предназначены для снятия давления в аппарате в случае необходимости. На крышке

также расположен люк 31 с противовесом 42 для обслуживания аппарата. В целях ос-

вещения поверхности продукта, находящегося в аппарате, на крышке имеются два

смотровых окна 35, на одном из которых смонтирован рефлектор 41 с лампочкой 40.

Сусло поступает в аппарат из фильтрационного чана по патрубку 36 и трубе 16,

которая опущена в нижнюю часть аппарата, что обеспечивает правильную циркуля-

цию сусла. Вода к оросителю подается через патрубок 39.

Управление вентилями подачи пара в рубашку и отвода воздуха производится

маховичком 20, который вынесен на вертикальную стойку, установленную на пло-

щадке для обслуживания. На стойке находится манометр 21 для контроля за давле-

нием пара.

На паропроводе перед аппаратом расположены предохранительный 18 и редук-

ционный 19 клапаны, отрегулированные на рабочее давление. Аппарат имеет опорное

кольцо 5 с опорами для установки на площадке. Привод мешалки осуществляется от

электродвигателя 11 через червячный редуктор 12, которые смонтированы на фунда-

менте 10. Приводной вал мешалки сборный и соединяется с помощью муфт 13.

После набора сусла и подачи хмеля аппарат герметизируют и в паровую рубаш-

ку подают греющий пар. Когда сусло начинает закипать и давление в аппарате по-

вышается до 0,03 МПа, перекрывают паровой вентиль, оставляя в нем небольшую

щель для поддержания в сусле постоян-

ной температуры кипения - примерно

105 °С. При этой температуре сусло вы-

держивают около 1 ч, после чего пре-

кращают подачу пара и постепенно от-

крывают конический клапан вытяжного

штуцера аппарата. Давление в аппарате

начинает падать, а пивное сусло интен-

сивно кипеть.

Кипячение сусла под давлением на-

ряду с сокращением продолжительности

варки и экономией расхода пара способ-

ствует более полному выпадению белков,

что,

в свою очередь, улучшает осветление

готового сусла и ускоряет его фильтра-

цию,

при этом полнее используются экс-

трактивные и ароматические вещества

хмеля.

Технические характеристики суслова-

рочных аппаратов приведены в табл. 16.6.

Рис.

16.30 Заторный аппарат

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Выход сусла

Рис.

16.31 Принципиальная схема сусловарочного Рис. 16.32 Принципиальная схема

котла с выносным наружным кипятильником выносного кипятильника

В настоящее время поверхность обогрева заторных котлов выполняется в виде

полутруб 1, приваренных на днище аппарата к цилиндрической обечайке (рис.

16.30).

Остальные элементы конструкции аппарата аналогичны ранее рассмотрен-

ным заторным котлам.

Таблица 16.6 Техническая характеристика сусловарочных аппаратов

Показатель

ВСЦ-1,5 ВКС-3

Вместимость, м

полная

11,65 23,16

полезная

9,75 19,3

Диаметр внутренний, мм

2900 4200

Высота цилиндрической части, мм 1200 980

Площадь поверхности нагрева, м

8,75

21,9

Объем пара в рубашке, \Г

0,35

Расход:

пара, кг/ч

1032 2140

воды, м

/ч

7...8 21...24

Рабочее давление пара в рубашке, МПа

0,294

0,245

Частота вращения мешалки, мин

-1

41,5 31 '

Редуктор червячный:

тип

ВСЦ-05.06.000 М7-ВКС-3.06.030

передаточное отношение

36 48

Электродвигатель:

тип

АОЛ2-324 4A132S4Y3

исполнение

М101

мощность, кВт

3,0

7,5

частота вращения, об/мин

1500 1500

Габаритные размеры, мм:

длина

3800 5300

ширина

3100 4700

высота

4425 4500

Масса, кг:

без продукта

5280 6200

с продуктом

15 000 31 000

58 Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

На пивоваренных заводах находят применение сусловарочные котлы с высокой

поверхностью нагрева (рис. 16.31).

В качестве выносного кипятильника применяется чаще всего кожухотрубный

теплообменник (рис. 16.32), реже пластинчатый теплообменник.

Если скорость движения сусла в трубах слишком мала, появляется опасность

пригорания или как минимум карамелизации сусла, а значит сильного повышенная

его цветности. Кроме того, следует опасаться, что из-за высокой температуры коа-

гулируемый белок осядет в трубах. Чтобы этого избежать в настоящее время счита-

ют, что скорость течения сусла в трубах кипятильника должна составлять как мини-

мум 2,6...3,0 м/с.

Инженерные расчеты. Объем заторного аппарата V (м

) определяют, исходя из

его необходимой производительности, по формуле

V=Ih„/{pL\),

где Я - необходимая производительность заторного аппарата, кг/ч; х

- продолжи-

тельность полного рабочего цикла аппарата, ч; р - плотность заторной массы, кг/м

;

£, = 0,9 - коэффициент заполнения заторного аппарата.

Объем заторного аппарата можно также определить по количеству затираемого

солода, принимая, что на 1000 кг сухого солода требуется 5...7 м

полного объема

заторного аппарата.

Полный объем аппарата V (м

) складывается из объема цилиндрической части и

объема сферического (полушарового) днища:

V = 0,7857),

Я +

1,047/г

(37?

- h),

где D\ - диаметр корпуса аппарата, м; Н - высота цилиндрической части, м; h - вы-

сота выпуклой части наружной поверхности днища, м; R - радиус кривизны в вер-

шине днища, м.

При проектировании выпуклых днищ руководствуются следующими конструк-

тивными требованиями

Я = 0,573!; h = 0,257), и R = 7),.

По нормам расчета элементов сосудов на прочность толщина стенки днища 5 (м)

5 = (/'£»

/4[а]^ф

где Р - наружное избыточное давление, МПа; [а] - допускаемое напряжение при сжа-

тии, МПа; к = 1 - (d

/D\) - коэффициент формы днища; d

- диаметр неукрепленного

отверстия в днище, м;

ц>

1 - коэффициент прочности сварного шва; с = 0,002 м -

прибавка к расчетной толщине.

Эта формула справедлива, если выдержано условие

(8-<?)/£>, <0Д.

Объем сусловарочного аппарата рассчитывают в зависимости от количества еди-

новременно затираемого солода. При этом количество выпариваемой воды W (кг) за-

висит от того, до какой концентрации сухих веществ необходимо довести сусло:

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения 59

концентрации и экструдирования пищевых сред

16.7 ОШПАРИВАТЕЛИ И БЛАНШИРОВАТЕЛИ ДЛЯ ФРУКТОВ

И ОВОЩЕЙ

Предварительная тепловая обработка пищевого сырья производится в горячей

воде,

водяных растворах поваренной соли, щелочи, кислоты, а также в среде водя-

ного пара путем соприкосновения с поверхностью нагрева.

Ошпаривание - предварительная обработка паром с целью размягчения тканей

плодов и овощей перед протиранием при изготовлении пюре, повидла и продуктов

детского питания.

Бланширование - кратковременная тепловая обработка паром, горячей водой,

горячим раствором соли или кислоты овощей, картофеля и фруктов до температуры

нагрева 85...96 °С с немедленным последующим охлаждением холодной водой.

Для предварительной тепловой обработки фруктов и овощей предназначены

ошпариватели и бланширователи различных конструкций.

Закрытый ошпариватель (дигестер), изображенный на рис.

16.33,

в своей ко-

нусной части 7 имеет ситчатое днище 6. Пар давлением 0,2 МПа подводится через

два штуцера 5 в пространство между корпусом аппарата и ложным днищем". Пройдя

через отверстия в днище, пар попадает в рабочую часть аппарата. На вертикальном

валу 4 укреплены лопастная мешалка 3 и шнек 2, перемешивающие обрабатывае-

мый продукт.

Во время работы шпарителя через бункер / загружают до 2000 кг сырья. За-

движку плотно закрывают и через штуцер 5 подают пар при одновременном выпус-

ке воздуха через кран до появления струи пара. После этого кран закрывают и дово-

дят давление пара до 0,2 МПа. Когда в шпарителе достигнута нужная температура

(105...

110 °С), пускают в движение мешалку 3.

Собственно шпарка продолжается 15...25 мин в зависимости от вида сырья, его

зрелости и размеров, а также от вида изготовляемых консервов. По окончании

шпарки закрывают вентили, через которые поступает пар, открывают задвижку 8 и

выгружают массу в протирочную машину.

W = m[l-{B

где т - начальная масса сусла, кг; В

и В

- начальная и конечная концентрация су-

хих веществ в сусле, %.

Коэффициент теплоотдачи см [Вт/(м

К)] от греющего пара в вертикальной

стенке сусловарочного аппарата

a^c

gr/liH{t„-t

)],

где с

- коэффициент пропорциональности; X - коэффициент теплопроводности

конденсата, Вт/(мК); р - плотность конденсата, кг/м

; г - скрытая теплота парообра-

зования, Дж/кг; ц -динамическая вязкость конденсата, Пас; Н - высота стенки, м;

и t

- соответственно температура пара и стенки, °С.

Умейте всегда перенестись на точку зрения про-

тивоположного мнения - это и есть то,

что есть истинная мудрость.

МЕНДЕЛЕЕВ ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ (1834-190 7),

русский химик

60 Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Рис.

16.33 Закрытый ошпариватель

Шнековый ошпариватель (рис. 16.34) применяется для разваривания косточко-

вых (вишня, абрикосы) и семечковых (яблоки) плодов. Достоинством ошпаривателя

является непрерывность процесса, поэтому за сравнительно короткий отрезок време-

ни

(4...

мин) плоды хорошо размягчаются. Однако при этом весь конденсат в аппа-

рате смешивается с продуктом и разжижает его.

Шнековый ошпариватель состоит из одного или двух металлических желобов,

расположенных один над другим и закрытых сверху герметическими крышками. В

каждый желоб помещен шнек с полым валом, в котором имеются отверстия диамет-

ром 5 мм. Продукт, подлежащий шпарке, загружают в бункер /. Далее вращающий-

ся шнек 2 перемещает его к противоположному концу желоба, откуда он по соеди-

нительному рукаву 3 попадает в нижний желоб и перемещается к выгрузочному

лотку 4. Пар в полые валы подается по паропроводу 5.

Техническая характеристика шнекового ошпаривателя

Производительность, кг/с 0,28

Диаметр шнека, мм 385

Шаг шнека, мм 335

Частота вращения шнека, мин

-1

1,44

Мощность электродвигателя, кВт 3

Габаритные размеры, мм 2500x485x1630

Масса, кг 750