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

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Рис.

16.34 Шнековый ошпариватель

Ленточный ошпариватель БКП-200 (рис. 16.35) предназначен для тепловой

обработки паром нарезанных овощей.

Наклонно установленная лента 1 из проволочной сетки движется внутри метал-

лического корпуса 3. Над лентой, в начале ее и в конце, установлены душевые уст-

ройства 2 и 5: первое - для ополаскивания продукта, второе - для охлаждения про-

дукта после пропаривания. Между рабочей и холостой частями ленты расположены

трубы 4, барботирующие пар. В барботеры поступает пар давлением до 0,3 МПа.

Шнек 6 подает продукт на ленту ошпаривателя, который, перемещаясь вместе с ней,

вначале ополаскивается, затем шпарится и после охлаждения выгружается.

Техническая характеристика ленточного ошпаривателя БКП-200

Производительность, кг/ч 200

Ширина и толщина слоя, мм 1250x30

Мощность электродвигателя, кВт 1

Габаритные размеры, мм 2950x1500x820

Масса, кг 655

Ковшовые ленточные бланширователи типа БК (рис. 16.36) применяются

для бланширования в паре и воде зеленого горошка, капусты, шпината, моркови,

картофеля. При этом плоды полностью сохраняют свою целость. Бланширователь

состоит из ванны 1 и ленточного конвейера, образованного из двух цепей, к кото-

рым шарнирно прикреплены ковши 2. Для подвода пара над лентой и под ней уста-

новлены барботеры 3.

Бланшировочный туннель состоит из отдельных скрепленных между собой сек-

ций коробчатого сечения. Вдоль боковых стенок внутри туннеля имеются направ-

ляющие, по которым катятся ролики ковшового транспортера. Нижняя часть туннеля

представляет собой ванну, которая заполняется водой при водяном бланшировании.

62 Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Рис.

16.35 Ленточный ошпариватель

Ковшовый конвейер состоит из ковшей, соединенных между собой осями, при-

водной и натяжной станций. Ковши изготовлены из перфорированной нержавеющей

стали. Боковые стенки ковшей с приваренными бобышками являются несущими

элементами цепей.

Паропровод представляет собой систему труб, через которые в бланшировоч-

ный туннель поступает пар. Поступление пара в бланшировочный туннель регули-

руется автоматическим клапаном.

Водопровод представляет собой систему труб, предназначенных для наполне-

ния и ополаскивания бланшировочного туннеля, охлаждения пробланшированного

продукта, ополаскивания ковшей и создания водяных завес, отделяющих паровое

пространство бланшировочного туннеля от внешней среды.

Вода проводится в водяной коллектор, установленный в средней части машины,

и по отдельным трубам разводится в различные места машины.

Перед началом работы машина настраивается на нужный технологический ре-

жим. Бланшировочный туннель наполняется водой до уровня переливных бортов,

после чего подается пар для нагрева воды и парового пространства. При достижении

заданной температуры в бланшировочном туннеле включают конвейер, подают в

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Рис.

16.36 Бланширователь ковшовый БК

ковши продукт, открывают краны душевых устройств и краны подачи воды к охла-

ждающему устройству. При бланшировании пар подается через барботеры в камеру

с продуктом, при этом продукт непосредственно соприкасается с паром.

Техническая характеристика бланширователя БК

Производительность, кг/ч 500...800

Температура бланширования, °С 95... 100

Расход воды, кг/ч 200

Расход пара при давлении

0,2...0,3

МПа, кг/ч 290

Мощность электродвигателя, кВт 2,2

Габаритные размеры, мм 9285x1250x2406

Масса, кг 2375

Барабанные бланширователи (рис. 16.37) содержат установленный на корпу-

се 7 вращающийся барабан 3, который опирается на ролики 6 стальными кольцами

Барабан 3 изготовлен из листовой стали с отверстиями по поверхности (диаметр

отверстий

3..

.4 мм).

При вращении барабана продукт с помощью спирали 4 перемещается в горячей

воде от места загрузки в загрузочный бункер / к месту выгрузки. Продолжитель-

ность бланширования регулируется частотой вращения барабана. В месте выгрузки

продукта спираль заканчивается лопастями, захватывающими продукт и выбрасы-

вающими его в разгрузочный желоб 5.

При частоте вращения барабана 3,5 мин , производительность бланширователя, на-

пример по зеленому горошку, составляет 0,7.. .0,84 кг/с при потребной мощности 1,5 кВт.

Недостатками бланширователя являются: отсутствие устройств, автоматически

регулирующих и поддерживающих требуемую температуру воды; неудобство очи-

стки отверстий в барабане; механические повреждения продукта при выгрузке из

барабана, увеличивающие потери, особенно когда толщина слоя продукта в бараба-

не увеличивается.

64 Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Рис.

16.37 Барабанный бланширователь

Барабанный бланширователь имеет разъемный барабан, укрепленный на гори-

зонтальном валу. Верхний кожух аппарата при необходимости чистки барабана под-

нимается с помощью исполнительного механизма. Бланширователь снабжен терморе-

гулятором, поддерживающим заданную температуру воды. Вариатор частоты враще-

ния барабана позволяет менять время бланширования с 1,5 до 12 мин

(90..

.720 с).

Инженерные расчеты. Тепловой расчет ошпаривателей и бланширователей

сводится к определению расхода пара, расхода охлаждающей воды и площади по-

верхности нагрева.

Расход пара Е (кг/с) определяется зависимостью

о6щ

/{1-1

где

бщ

- общий расход теплоты, кВт; i и i

- удельная энтальпия греющего пара и

конденсата, кДж/кг.

Общий расход теплоты

(кВт) при водяной тепловой обработке за счет на-

грева воды барботированием пара

Фобщ

=Ф\+Ф

+Фъ+Ф

+Ф5,

где Ф{ - расход теплоты на нагрев продукта, кВт; Ф

- расход теплоты на испарение

влаги с поверхности зеркала воды, кВт (в закрытых бланширователях этот расход

теплоты не учитывается); Ф

- расход теплоты на подогрев доливаемой в ванну

бланширователя воды, кВт; Ф

- расход теплоты на нагревание транспортирующего

органа, кВт; Ф

- потери теплоты в окружающую среду, кВт.

Расход теплоты Ф\ (кВт) на нагревание продукта

=Пс{Т

-Т

где 77 - производительность бланширователя, кг/с; с - теплоемкость продукта,

кДж/(кг-К); Т\ и Т

- средняя начальная и конечная температура продукта, К.

Расход теплоты Ф

(кВт) на испарение влаги с поверхности зеркала воды

Фг =FAte-4rf_)r.

где F

- площадь поверхности испарения воды, м ; к

- коэффициент испарения,

кг/(м

с-Па), к

1,55-10~

(

)°'

(v - скорость воздуха, м/с; р

- плотность воздуха,

кг/м

);

ф - относительная влажность воздуха; Р\ и Р

- упругость паров воды при

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения 65

концентрации и экструдирования пищевых сред

i.lK 710

температуре испарения и температуре воздуха, Па; г - теплота испарения, соответ-

ствующая температуре бланширования или шпарки, кДж/кг.

Расход теплоты Ф

(кВт) на подогрев доливаемой в ванну воды

=т

{Т,-Т

где т

- масса доливаемой воды, кг/с; с

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

Гз и

Г4

- начальная и конечная температура доливаемой воды, К.

Расход теплоты Ф\ (кВт) на нагрев транспортирующего органа

Ф4=т

{Т

-Т

где

т„

- масса ленты конвейера, кг; т

= m

v (т

- масса погонного метра ленты,

кг; v - линейная скорость ленты, м/с); с

- теплоемкость материала ленты, кДж/(кг-К);

7б и

Т$ —

конечная и начальная средняя температура ленты, К.

Потери теплоты в окружающую среду

Ф5

(кВт)

Ф5=Еа

(Т

ст

-Т

где F - площадь поверхности ванны, соприкасающейся с воздухом, м

; а

- суммар-

ный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, кВт/(м К); Т

ст

- средняя

температура стенки камеры, К; Т

- температура воздуха, К.

Общий расход теплоты

бщ

(кВт) при ошпаривании и бланшировании

в среде пара

общ

\ +

2 +

Ъ +

4 ,

где Ф{ - расход теплоты на подогрев продукта, кВт; Ф{

—

расход теплоты на нагрева-

ние транспортирующего органа, кВт; Фз' - расход теплоты на компенсацию потерь от

стенок аппарата, кВт; Ф

' - потери теплоты в связи с утечкой пара из-за негерметич-

ности аппарата, кВт. При наличии вытяжной трубы они составляют 50... 100 % суммы

первых трех статей затрат теплоты, без вытяжной трубы -

10..

.20 %.

Площадь поверхности нагрева F (м

) рассчитывается по формуле

F = 0

o6ut

/{kAT),

где к - коэффициент теплопередачи, кВт/(м

К); AT - разность между температура-

ми пара и греющей среды, К.

Расход охлаждающей воды Q

(кг/с) равен

=nc(T

-T

)/[c

-T

)],

где с - удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг-К); Тг - температура продукта до

охлаждения, К; Т\ - температура продукта после охлаждения, К; Т

Тк

- начальная и

конечная температура охлаждающей воды, К.

Производительность периодически действующего закрытого ошпаривателя П

(кг/с)

Я = (Кф

)/т,

66 Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

...противник, вскрывающий ваши

ошибки,

А полезнее для вас, чем

друг,

желающий их

скрыть.

ЦМ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ

(1452-1519).

у итальянский

живописец,

скульптор,

архитектор,

ученый

и инженер

16.8 АВТОКЛАВЫ, ПАСТЕРИЗАТОРЫ И СТЕРИЛИЗАТОРЫ

Для обеспечения длительного хранения продуктов в герметичной потребитель-

ской таре необходимо осуществить пастеризацию или стерилизацию, в результате

чего прекращается жизнедеятельность микроорганизмов.

Тепловая обработка продукции при температуре до 100 °С называется пастери-

зацией и осуществляется при атмосферном давлении. Тепловая обработка при тем-

пературе свыше 100 °С называется стерилизацией. Для того чтобы не было разгер-

метизации банок под действием развивающегося внутреннего давления, этот про-

цесс проводится при избыточном давлении, которое создается водой, паром или па-

ровоздушной смесью.

где V

полный объем аппарата, м

; ф - коэффициент заполнения аппарата (ф = 0,8); р -

насыпная плотность продукта, кг/м

; т - продолжительность цикла работы аппарата, с (т

равна сумме продолжительностей загрузки, подогрева, шпарки, выгрузки и мойки).

Производительность шнекового ошпаривателя П (кг/с) определяется зависимостью

(nD

/4)sm?p(\/2n)

/8>сорф ,

где D и s - диаметр и шаг шнека, м;

со

- угловая скорость шнека, рад/с; ф - коэффи-

циент заполнения желоба (ф =

0,3..

.0,4); р - плотность продукта, кг/м

Продолжительность шпарки т (с) равна

т = / /{snx\),

где / - длина шнека, м; п - частота вращения шнека, с ; п - коэффициент, учиты-

вающий скольжение и торможение продукта при движении (г| = 0,9).

Производительность бланширователя в зависимости от условий работы может

быть 0,14.. .2,24 кг/с, в частности по шпинату 0,33 кг/с, гороху 0,56, моркови 0,32 кг/с.

Производительность ковшового бланширователя П (кг/с)

{v/a)g,

где v - скорость движения ковша, м/с; а - расстояние между центрами ковшей, м;

g - масса продукта в одном ковше, кг.

Производительность барабанного бланширователя П (кг/ч) по зеленому го-

рошку рассчитывается по формуле

Я = 60/гд/я

- (R - hf 5ирф,

где h - ширина полосы спирали, м; R - наружный радиус барабана, м; S - шаг спи-

рали, м; п - частота вращения барабана, мин

; р - плотность продукта, кг/м

; ф -

коэффициент, учитывающий отклонения (ф = 0,95).

Глава 16 Аппараты для

темперирования,

повышения

концентрации

экструдирования

пищевых

сред

Температуру и продолжительность тепловой обработки устанавливают в

зависимости от вида микроорганизмов и их спор, кислотности продукта,

химического состава консервов, условий проникновения тепла и размера банки.

Уровень стерилизации U (адин/с) в аппаратах периодического действия условно

выражается формулой

=(TI

+ х

+ Ti)/f,

где Ti - продолжительность нагрева, мин; т

- продолжительность стерилизации,

мин; т

- продолжительность охлаждения, мин; t - температура стерилизации, °С.

При прогреве консервов в течение времени А внутри банки увеличивается дав-

ление. Необходимое противодавление, которое следует создать, чтобы

предупредить разрушающую деформацию, должно быть равно или больше давления

в банке

р2,

уменьшенного на допустимую разницу давлений Ар

. Для жестяных

банок допустимая разница давлении установлена экспериментально и не должна

превышать: для банок диаметром 72,8 мм - 0,14 МПа; 83,4 мм - 0,11 МПа; 99 мм -

0,09 МПа и 153,1 мм - 0,04 МПа.

Давление внутри банки р

(кПа) определяется в виде

Pz=P"n+{Pi-P'

){Vx/V

){t

/h),

где

р„'

р„"

- парциальное давление водяного пара при температуре укупоривания и

стерилизации, кПа; р\ и р

- давление в банке во время ее укупоривания и во время

стерилизации, кПа; V\ и V

- объем пространства в банке, не заполненного продук-

том (объем воздуха), до и во время стерилизации, м

; t\ и t

- температура продукта

и воздуха (паров) в банке во время укупоривания и стерилизации, °С.

Стерилизаторы периодического действия обычно называют автоклавами. Они

бывают вертикальными и горизонтальными. Широкое применение на консервных

заводах в нашей стране получили вертикальные автоклавы с неподвижной корзиной.

Для интенсификации процесса прогрева и обеспечения равномерного проникнове-

ния теплоты к центру банки на отдельных заводах применяют горизонтальные авто-

клавы с вращающимися корзинами.

Автоклавы Б6-КАВ-2 и Б6-КАВ-4 (табл. 16.7) предназначены для стерилизации

герметически укупоренных банок с продуктом при температуре свыше 100 °С.

Автоклав Б6-КАВ-2 (рис. 16.38) состоит из корпуса 3, крышки 4, корзин 10,

штуцера 9 для подключения регулятора, арматуры для соединения с магистралями

пара, воды, воздуха и для спуска конденсата.

Сварной корпус автоклава состоит из цилиндрических обечаек толщиной 6 мм

и днища толщиной 8 мм. На корпусе установлены манометр 8, термометр 7 и датчи-

ки регулятора. Внизу корпуса расположены паровой барботер 11 и сливной патру-

бок со стаканом.

Фланцы крышки и корпуса прижимаются один к другому с помощью быстро-

действующего зажима 2, состоящего из пятнадцати секторных захватов, укреплен-

ных на кольце из пружинной полосовой стали, и рычажной системы для стягивания

и разведения поясного зажима. На крышке имеются штуцера для предохранительно-

го клапана 5 и пробно-спускного крана 6.

Крышка имеет уравновешивающее устройство 1, облегчающее открывание и

закрывание ее.

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Наполненные банками корзины

устанавливаются в автоклаве одна на

другую, после чего крышка закрыва-

ется. Сосуд заполняется водой, а че-

рез барботер подается пар. Воздуш-

ным компрессором создается и под-

держивается в системе постоянное

давление. По истечении времени,

необходимого для стерилизации, пар

и горячая вода постепенно вытесня-

ются из аппарата поступающей хо-

лодной водой. После охлаждения

корзины с банками выгружаются из

аппарата.

В табл. 16.7 показана техниче-

ская характеристика автоклавов,

предназначенных для стерилизации

герметически упакованных банок с

продуктом при температуре свыше

100 °С.

Автоклав для вытопки свиного

жира из мездры и жира из кости

(рис.

16.39) имеет внутренний цилин-

дрический корпус 8 с эллиптическим

днищем 13. К верхней кромке корпуса

приварен плоский фланец. Корпус

закрывается эллиптической крышкой

которая установлена на оси и урав-

новешена противовесом 2. Автоклав

герметизируют резиновой проклад-

кой, уложенной в пазу фланца крыш-

ки,

которая прижимается откидными

болтами 7. Паровую рубашку образу-

ет наружный корпус 9 с эллиптиче-

ским днищем 14. Пар в рубашку подается через трубу, имеющую вентиль 16, предо-

хранительный клапан 1 и манометр. Конденсат сливается через трубу 12.

Таблица 16.7. Техническая характеристика автоклавов

Рис.

16.38 Автоклав Б6-КАВ-2

Показатель

Б6-КАВ-2 Б6-КАВ^1

Объем автоклава, л

1570 2750

Внутренний диаметр, мм

1000 1000

Рабочее избыточное давление в автоклаве, МПа

0,35 0,35

Число погружаемых корзин

Габариты, мм:

'•

ширина

1350 1350

длина

2200 2200

высота:

с закрытой крышкой

2750 4200

с открытой крышкой

3350

5000

Масса, кг

2370 3534

Глава 16 Аппараты для темперирования, повышения

концентрации и экструдирования пищевых сред

Для отвода паров, образовав-

шихся при тепловой обработке про-

дукта, а также для снятия давления

внутри автоклава по окончании про-

цесса служит патрубок с вентилем 4.

Патрубок соединен с конденсатором

смешения 3. Кость в котел загружают

с помощью выемной корзины 6 вме-

стимостью 0,4 м

. Жир сливается че-

рез шарнирно закрепленную трубу и

патрубок 10, а шквара удаляется че-

рез центральную трубу 77 в днище.

Техническая характеристика ав-

токлавов для вытопки жира показаны

в табл. 16.8.

Пастеризаторы. Для пастери-

зации отдельных видов консервов

используют ленточные или конвей-

ерные аппараты, у которых транс-

портирующий механизм перемещает продукцию в банках или бутылках через тон-

нель,

разделенный на три зоны: подогрева, пастеризации и охлаждения.

Пастеризация жидких продуктов (соков, пюре и т. п.) может осуществляться в

специальных проточных пластинчатых или трубчатых установках, в которых продукт

последовательно прокачивается через три секции: подогрева, пастеризации или стери-

лизации и охлаждения. Для пастеризации молока и молочных продуктов применяют

емкостное оборудование периодического действия, установки на базе пластинчатых и

трубчатых аппаратов и комбинированное оборудование. В емкостном оборудовании в

качестве теплоносителя служат пар и горячая вода. В зависимости от конструкции

оборудование бывает с электрическим нагревом теплоносителя и без него.

Пастеризационная установка А2-КПО (рис. 16.40) предназначена для непре-

рывной пастеризации и охлаждения с тепловым эксгаустированием томатного сока

в трехлитровых банках в непрерывном потоке.

Таблица 16.8 Техническая характеристика автоклавов для вытопки жира

Рис.

Конденсат i

| Шквара

16.39 Автоклав для вытопки жира

Показатель

К7-ФВ-2В

К7-ФА2-Ж

Производительность, кг/ч

300...400 100

Вместимость геометрическая, м

2,5 0,75

Число корзин

3 1

Давление рабочее в аппарате, МПа

0,5 0,3

Расход, кг/ч:

воды

560 350

пара

100

40...50

Открывание (закрывание) крышки

Механическое

Габаритные размеры, мм:

котла 3260x2990x2785

автоклава

1803x1250x2255

Масса, кг:

котла

1445

автоклава

703

Рис.

16.40 Пастеризационная установка А2-КПО