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

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 20 Аппараты для ведения процессов диффузии и экстракции 301

пищевых сред

через зубчато-цепные передачи 5 и 9, которые, в свою очередь, получают вращение

через валы с шарнирами.

На обоих ярусах экстрактора - по два днища: верхнее 1,7 - зеерное (щелевое) и

нижнее б, 21 - сплошное, имеющее уклон 12° к внешнему периметру экстрактора.

На каждом сплошном нижнем днище расположены вертикальные радиальные пере-

городки, выгораживающие камеры для сбора мисцеллы (мисцеллосборники) и на-

правляющие ее к рециркуляционным насосам.

Загрузка исходного экстрагируемого материала происходит через загрузочный

бункер 11 двумя параллельно расположенными шнеками 10 разной длины, что

обеспечивает равномерность загрузки камер экстрактора. Загрузочные шнеки имеют

индивидуальные приводы.

Экстрагируемый

Шрот

Рис.

20.10 Двухъярусный роторный карусельный экстрактор

302

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

На верхнем ярусе материал перемещается радиальными лопатками ротора по

неподвижному зеерному днищу и проходит восемь ступеней орошения мисцеллой,

подаваемой рециркуляционными насосами через орошающие трубы 12 (разбрызги-

ватели). Система рециркуляции мисцеллы обеспечивает общее противоточное дви-

жение экстрагируемого материала и мисцеллы, т.е. по направлению к месту ввода

материала растет концентрация рециркулируемой мисцеллы.

Совершив практически полный круг по верхнему ярусу, экстрагируемый мате-

риал через шахту перегрузки 17 пересыпается из разгружаемой камеры верхнего

яруса в загружаемую камеру нижнего яруса. На нижнем ярусе материал также пере-

мещается радиальными лопатками нижнего ротора и проходит еще восемь ступеней

орошения мисцеллой понижающейся концентрации. Непосредственно перед выхо-

дом из экстрактора материал на последней ступени орошается чистым растворите-

лем и проходит зону стока растворителя. Материал выгружают через разгрузочный

шнек 22, который имеет индивидуальный привод.

Техническая характеристика двухъярусного роторного

карусельного экстрактора

Типоразмер экстрактора 2/5000/1800 2/6000/1800

Производительность (в зависимости

от вида семян и способа подготовки

материала), т/сут 280...500 350...600

Масличность, % 0,5... 1,0 0,5...0,1

Диаметр внутренний, мм:

корпуса 5400 6500

ротора 5000 6000

Высота слоя материала в роторе, мм 1800 1800

Число роторных камер в ярусе 18 18

Мощность привода, кВт:

загрузочного шнека 4,6 4,6

ротора 4,6 4,6

разгрузочного шнека 6,7 9,0

Частота вращения, 'мин:

загрузочного шнека 10...60 15...67

разгрузочного 10...44 0...125

Частота вращения ротора, мин

29...173 34,5...208

Расход пара давлением 0,15 МПа

для нагрева мисцеллы, кг/ч 700 850

Габаритные размеры, мм 9320x6650x1550 9200x7000x1550

Масса, кг 46 000 53 500

Чистый растворитель перед подачей в экстрактор подвергают сепарации от воды

в водоосадителе и нагревают в теплообменнике до рабочей температуры 50...60 °С.

Орошение материала как на нижнем, так и на верхнем ярусе производится с помо-

щью рециркуляционных насосов через разбрызгиватели, и смещение разбрызгива-

телей по отношению к связанным с ними соответствующими мисцелло-сборниками

способствует общему противоточному движению материала и мисцеллы. Этому же

способствует то, что перегородки, разделяющие мисцеллосборники нижнего и верх-

Глава 20 Аппараты для ведения процессов диффузии и экстракции 303

пищевых сред

него ярусов экстрактора, имеют вырезы, высота которых по отношению к смежным

перегородкам обеспечивает перетекание мисцеллы из камеры в камеру, образуя

противоточный поток по отношению к движению материала.

Для отвода мисцеллы на

;

рециркуляцию из мисцеллосборников обоих ярусов

экстрактора имеются соответствующие патрубки. В нижней части экстрактора име-

ется патрубок, через который мисцелла отводится с нижнего яруса экстрактора и с

помощью насоса подается в орошающие трубы верхнего яруса.

В связи с тем, что в загружаемом материале содержится много мелких частиц,

которые попадают в фильтрующуюся часть через слой мисцеллы, выводить ее из

экстрактора на данной ступени нецелесообразно. Данная мисцелла из последнего

мисцеллосборника подается насосом через разбрызгиватель на материал в третьей

по ходу его движения камере. После фильтрации через слой материала на третьей

ступени конечная мисцелла отводится из экстрактора.

Инженерные расчеты.

Производительность П (т/ч) колонного аппарата (НД)

П = \5nD

Snpl® .

Мощность N

(КВТ)

колонного аппарата (НД):

со шнеком загрузочной колонны

nf^h

}

-p

\mS

D/30)/24000л;

со шнеком горизонтальным (переходным)

^%D

nf^l(p

9jK

D/ 30)/ 24000л;

-разгрузочным шнеком

тсДЧ[(рг

"Р

+ РA][(l + fin)S

Df/30]/24000л ,

где ф = 0,7...0,8 - коэффициент проскальзывания; п - частота вращения вала, об/мин;

р - объемная масса материала, т/м

;

D - наружный диаметр шнеков, м; 5- шаг шнека, м;

= 0,7.. .0,8 - коэффициент заполнения;

/г,

- высота слоя материала на отдельной лопа-

сти,

м;

рт,

- плотности твердой и жидкой фаз, т/м

; л

—

КПД привода;/- коэффици-

ент трения материала о стенки корпуса; m = 0,5.. .0,7 - коэффициент бокового распора.

Производительность П (т/ч):

ленточных экстракторов

П =

3600W?vp;

карусельных экстракторов

Я = тг(д

-с1

)нпр/4.

Мощность

/У

(кВт):

ленточных экстракторов

N = {l0v/4)[(bhLp

){yid + 2k)p/D + h

£f] ;

304

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

- карусельных экстракторов

f(D

-d'

)/600r

]

где v - скорость движения конвейера, м/с; b - ширина конвейера, м; h - высота слоя

материала, м; р - объемная масса материала, т/м

; L - длина конвейера, м; р

- объ-

емная масса материала с учетом задержки растворителя в слое, т/м

; Go - масса дви-

жущихся частей транспортера, т; р - коэффициент трения в подшипниках скольже-

ния; d - диаметр подшипника скольжения, м; к - коэффициент трения качения на

поверхности роликов; р =

1,2...

1,5

—

коэффициент, учитывающий трение в ребордах

и торцах подшипника;

- коэффициент бокового распора слоя материала; /- коэф-

фициент трения материала о стенки корпуса и днище; г) - КПД привода; D - наруж-

ный диаметр роликов, м; D

, d

- наружный и внутренний диаметр карусели, м; Н -

высота слоя материала, м; п - частота вращения карусели, ч .

Всегда ставьте себе большие и надличностные

задачи, и вы достигнете в своей жизни большого

—чЦг— •' наложного. Вы о\дете счастливы.

ЛИХАЧЕВ ДМИТРИЙ

СЕРГЕЕВИЧ

(1906-1999),

литературовед

историк

культуры,

академик АН

СССР

20.6 АППАРАТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТОВ

из ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ

Жир экстрагируют (вытапливают) из жиросодержащего сырья различными спо-

собами: мокрым (с добавлением 20...50 % воды к массе сырья) и сухим (без смеши-

вания жира с водой). Вытопку жира в открытых аппаратах периодического действия

проводят в два этапа: на первом - измельченное сырье нагревают до 65...75 °С, на

втором - до 80...90 °С. Высшие сорта говяжьего, свиного и бараньего жира получа-

ют при открытой крышке аппарата (при температуре 65...80 °С в течение 1,5 ч). Все

виды жиров первого сорта, сборный и свиной высшего сорта получают при закры-

той крышке (температура 120 °С и время 3 ч).

Вибрационный экстрактор ЭВГ-06 показан на рис.

20.11.

Поток кость - вода

перемещается горизонтально в цилиндрическом гладком корпусе 19. Корпус изго-

товлен из нержавеющей трубы с глухими торцевыми днищами, к которым на крон-

штейнах 2,11 наклонно прикреплены инерционные вибраторы 1,10, работающие от

электродвигателей мощностью 0,75 кВт. В передней верхней части трубы приваре-

ны патрубок 5 для загрузки кости, патрубки для подачи горячей воды 3 и пара. Па-

ровой патрубок соединен с коллектором 7, оснащенным наклонно установленными

соплами.

Все вводы соединены резиновыми герметизаторами 4 и 9 с внешними подвода-

ми.

В задней нижней части трубы на оси установлена поперечная заслонка 75, с по-

мощью которой в трубе регулируется толщина слоя смеси кость - вода. За заслон-

кой установлена сетка 13, отделяющая водожировую эмульсию, которая собирается

в коллекторе и отводится из аппарата через патрубок 14. Обезжиренная кость выво-

дится по патрубку 12. Все вибрирующие части установлены с помощью четырех

пружин 18 на раме 16. При пуске в аппарат подается вода температурой 90.. .95 °С и

затем кость, измельченная до частиц размером

25..

.30 мм.

Глава 20 Аппараты для ведения процессов диффузии и экстракции 305

пищевых сред

Вода

Ко

сть

5130

Рис.

20.11 Вибрационный экстрактор ЭВГ-06

Два самосинхронизирующихся вибратора создают направленные колебания, ко-

торые заставляют частицы двигаться по сложным траекториям, что приводит к актив-

ному перемешиванию, созданию вихревых потоков и организует перемещение смеси

вдоль оси аппарата. Легкие частицы мышечной и соединительной ткани всплывают на

поверхность, и для ее перемещения через коллектор 7 подается острый пар. Он же

поддерживает температуру воды на уровне 90...95 °С. Слой смеси кость - вода зани-

мает около 1/3 поперечного сечения трубы. С наружной стороны труба с воздушным

зазором закрыта кожухом 6, предохраняющим персонал от ожогов.

Техническая характеристика экстрактора ЭВГ-06

Производительность аппарата по сырой кости, кг/ч до 1000

Установленная мощность электродвигателей, кВт 0,74

Потребность на 1 т сырья:

масса пара, кг 350

объем горячей воды, м

Масса, кг 600

Аппарат К7-ФВ-2В для вытопки жира из кости показан на рис. 20.12. В этих

аппаратах достигается более полное извлечение жира (до 80 %). В одностенных ап-

паратах К7-ФВ-2В нагрев осуществляют острым паром с непрерывным отводом жи-

ра и бульона. Аппарат состоит из непосредственно автоклава и жироотделителя.

Цилиндрический корпус 8 автоклава с эллиптическим днищем 7 закрыт эллип-

тической крышкой 5, снабженной резиновой прокладкой. Крышка поворачивается

на оси с помощью механизма винт - гайка. Винт 11 в нижней части закреплен на оси

и поворачивается в вертикальной плоскости. Ходовой гайкой служит ступица зубча-

того колеса одноступенчатого цилиндрического редуктора 3, в которой нарезана

трапецеидальная резьба. Корпус редуктора установлен на боковых осях в крон-

штейнах 1 крышки. Реверсивный электродвигатель 2 через шестерню вращает зуб-

чатое колесо, гайка которого, перемещаясь по винту, поворачивает кронштейны и

306

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

поднимает или опускает крышку. Угол поворота кронштейнов автоматически огра-

ничивается двумя конечными выключателями 4. Кость загружают в три цилиндри-

ческие корзины 6, каждая вместимостью 0,5 м

, и тельфером подают в автоклав.

Обогрев сырья ведут острым паром давлением до 0,5 МПа, который поступает через

патрубок в нижней части корпуса. В центре дна закреплена труба-тройник с двумя

вентилями. Через вентиль 12 отводят конденсат и осадок после варки, а через вен-

тиль 13 в жироотделитель поступают жир и бульон.

I Загрузка

f сырья

Рис.

20.12 Аппарат К7-ФВ-2В для вытопки жира из кости

Жироотделитель имеет цилиндрический корпус 20 с приваренным эллиптическим

днищем 16 и крышкой 19, прикрепленной болтами. Крышку уплотняют резиновой про-

кладкой. К крышке крепят конусный колпак 17, под который через трубу 14 поступает

жиробелковая смесь. Жир поднимается под колпаком и отводится по центральной трубе

в крышке, а бульон сливается по боковой трубе в корпусе. Для слива осадка и промыв-

Глава 20 Аппараты для ведения процессов диффузии и экстракции 307

пищевых сред

Загрузка

Слив

бульона

ной воды в центре днища имеется труба с

вентилем. Уровень жидкости в жироотдели-

теле контролируют с помощью водомерной

стеклянной трубы 21.

В автоклав единовременно загружают

от 900 до 1200 кг кости, закрывают крыш-

ку и подают острый пар давлением

0,15...0,20 МПа. При этом кран на крышке

открыт для удаления воздуха. В начале

процесса при прогреве открывают вентиль

12 и сливают конденсат. Когда начинает

вытекать бульон, вентиль закрывают, и

давление повышается до 0,4 МПа. Откры-

вают вентиль 13, и бульон с жиром посту-

пает в жироотделитель. Процесс выварки

заканчивается, когда прекращается выде-

ление жира из жироотделителя. Контро-

лируют процесс с помощью манометров,

установленных на жироотделителе и авто-

клаве. Автоклав снабжен предохранитель-

ным клапаном.

Техническая характеристика автоклава

Объем, м

2,45

Расход:

пара, кг/ч 100

воды, м

/ч 0,56

Масса, кг 1520

Диффузоры К7-ФВ1-Г имеют вме-

стимость 3 и 5,5 м

Диффузор К7-ФВ1-ГЗ (рис. 20.13)

вместимостью 3 м

состоит из цилиндрического корпуса 14, нижнего конического

13 и верхнего эллиптического 1 днищ. К нижнему днищу приварена цилиндриче-

ская горловина 18, в которую установлен перфорированный стакан 16. Горловину

закрывают крышкой 77с бугельным затвором 12. В центре верхнего днища прива-

рен люк загрузки, закрываемый крышкой аналогичной конструкции. Диаметры лю-

ка и горловины - 0,4 м. К горловине приварены два патрубка 75 для слива бульона,

а в верхнюю крышку и нижнюю - патрубки 6 и 10 для подачи острого пара, горячей

воды 7 и для снятия давления 2. Автоклав имеет датчик давления 3, связанный с

пультом управления 8, на котором зажигаются сигнальные лампы. Верхний и ниж-

ний люки имеют блокировочные устройства 4 к 11, препятствующие подаче пара

при неплотно закрытых крышках и открытию крышек при наличии давления в кор-

пусе.

Кость загружают в аппарат, затем закрывают верхний и нижний люки. При этом

на пульте зажигаются соответствующие сигнальные лампы. После этого в аппарат

подается пар давлением 0,3 МПа и происходит варка. После варки бульон сливают

Рис.

20.13 Диффузор К7-ФВ1 -ГЗ

308

Часть

Машины

аппараты-преобразователи

пищевых сред

через патрубки

75, а

кость выгружают через нижний

люк. Для

более полного выде-

ления белка диффузоры устанавливают

батареи

последовательной циркуляцией

бульона.

Расходы пара

на

варку

от 125 до 300 кг/ч,

горячей воды

от 0,6 до 0,7 м

/ч.

Мас-

са аппаратов

1450 и

1966

кг.

Использование вибрационных аппаратов позволяет сократить процесс обезжи-

ривания

до 3 мин,

получить

жир

первого

высшего сортов. Остаточное содержание

жира 4.. .7

% в

зависимости

от

вида кости.

К7-ФВ1-Г-5.5

700

5,5

0,294

188...313

0,7

400

1800x4800

1966

Техническая характеристика диффузоров

Показатель

К7-ФВ1-Г-3

Производительность

по

сухому

клею,

кг в

смену

450

Вместимость

диффузора,

м 3

Рабочее

давление,

МПа

0,294

Расход

пара,

кг/г

125...

175

Расход

воды,

/ч

0,6. ..0,7

Внутренний

диаметр

люков,

мм 400

Габаритные

размеры,

мм

1700x3830

Масса,

кг 1450

Аппарат

для

экстракции желатина

(рис.

20.14) состоит

из

корпуса

7 с

паро-

вой рубашкой

2 и

перфорированным дном

6, на

котором установлен перфорирован-

ный стакан

Корпус аппарата снабжен штуцером

для

воды

3 и

штуцером

для ма-

нометра

Сырье температурой 18...20

°С

подают

аппарат

смеси

водой.

По

оконча-

нии подачи сырья воду полностью спускают

канализацию

подают воду темпера-

турой 70...80

°С. В

паровую рубашку постепенно пускают

пар; рН

вывариваемых

бульонов

для

оссеина

5,8...6,2,

для

мягкого коллагенсодержащего сырья

5,8...6,6.

период ведения процесса экстракции (варки) замеряют температуру

различных точках экстракционного аппарата.

готовности бульона судят

по его

способности желатинизироваться

кре-

пости студня. Бульоны сливаются само-

теком,

или их

откачивают насосами.

При

медленном спуске масса сырья

аппара-

те является своеобразным фильтром

адсорбирует

на

своей поверхности

жир.

Оставшееся

аппарате сырье заливают

горячей водой

для

экстракции (варки)

второй фракции

и т.д.

Концентрация

по-

следних бульонов обычно

не

превышает

2,0

%, при

этом желатина

в них

содер-

жится мало,

такие бульоны упаривать

невыгодно. Целесообразно направлять

их вместо свежей воды

для

варки фрак-

Конденсат

™

ДРУ

™

ва

очные

аппараты.

Расход горячей воды

для

заливки

сы-

Бульон

рья

15000... 16000

кг на 1 т

готового жела-

Рис.

20.14 Аппарат для экстракции желатина тина.

Глава 20 Аппараты для ведения процессов диффузии и экстракции 309

пищевых сред

Слив

жира

Выгрузка

обезжиренной

кости

Рис.

20.15 Аппарат для обезжиривания кости

Аппарат для обезжиривания костей В атмосферу

(рис.

20.15) применяют в производстве же- Загрузка 1 2

латина. Корпус аппарата цилиндрокониче- ^ ''

ский, в нижней части которого'установлено

перфорированное днище 8, штуцер для

спуска жидкости 9, шлюзовый затвор б и

разгрузочный люк 7. На крышке аппарата

установлен загрузочный люк 1, штуцер для

пара 2, перфорированный карман 3 и шту-

цер для слива жира 4. По обечайке кониче-

ской части аппарата установлены штуцера

для воды 5 и пара 2.

В аппарат через загрузочный люк 1 за-

гружают предварительно измельченную до

30...40 мм кость, которая обезжиривается

при температуре 90...95 °С. Через штуцер 5

заливают воду на 15...20 см выше уровня

кости, которую нагревают до кипения ост-

рым паром, а нагревание воды поддержи-

вают в течение 4...6 ч. Жир, выделившийся

на поверхность жидкости через перфориро-

ванный карман 3 и штуцер 4, непрерывно самотеком сливается в резервуар для

приема и обработки жира. Полученный бульон с концентрацией белковых веществ

2...3 % направляют на выработку клея. Для обезжиривания свежих порций кости

вместо свежей воды целесообразно использовать вторичные бульоны. Бульон, полу-

ченный в первом аппарате, применяют для обезжиривания новой порции кости во

втором аппарате, а бульон из второго аппарата - для обезжиривания кости в третьем

аппарате. При этом содержание клеевых белковых веществ повышается до 6 %, вме-

сто трех бульонов поступает один, в результате чего в 2...2,5 раза уменьшаются за-

траты воды, пара и электроэнергии на одну единицу массы получаемого клея.

Окончание процесса обезжиривания характеризуется прекращением выделения

жира из кости, легкой отделяемостью прирезей мяса от кости.

Костный бульон спускают через штуцер 9 и направляют на сгущение до

25...30%,

а обезжиренную кость после охлаждения холодной водой до 56...60 °С

выгружают через люк 7. Степень обезжиривания кости горячей водой составляет

50...60 %, что является недостатком этого метода. Выход жира из тазовой кости -

7...9 %, лопатки и челюстной кости -

2...3,

ребра - 5...6 %. В среднем выход жира

при обезжиривании горячей водой составляет около 6 % массы костей.

Инженерные расчеты. Концентрирование биологических жидкостей мясного

производства (бульонов, желатина и т.п.) производят в экстракторах различных кон-

струкций, отличающихся режимными и конструктивными параметрами.

Продолжительность вытопки определяется из условия теплопередачи

kFAtz,

где Q - количество теплоты, необходимой для плавления жира в сырье, находящем-

ся единовременно в аппарате, Дж;

310

Часть

Машины

аппараты-преобразователи

пищевых

сред

qG,

где q - удельное количество теплоты, Дж/кг; G - масса сырья в аппарате, кг; к - ко-

эффициент теплопередачи, Вт/(м -К); F - площадь поверхности теплопередачи, м ;

At - разность между температурами теплоносителя и продукта, К; т - время, с.

Удельное количество теплоты q (Дж/кг) определяют по формуле

(t„„ -t

)+ Ь

-t

)+ E{t

-t

где

с„,

- теплоемкость сырья до и после плавления жира, Дж/(кг-К); t

, t

- темпе-

ратуры продукта начальная, плавления жира и конечная, °С; Ъ

- массовая доля жира

в продукте, кг/кг; г

- скрытая теплота плавления жира, Дж/кг; Е - энергия, идущая

на денатурацию белка при изменении его температуры на 1 °С, Дж/(кгК); Ъ

- массо-

вая доля испарившейся воды, кг/кг;

г„

- скрытая теплота испарения воды, Дж/кг.

Для расчета интенсивности теплоотдачи в экстракторах, имеющих различные

геометрические размеры корпуса, используется обобщенное уравнение вида:

Mi =

2,1

•

1(Г

Re°„

Pr°* z

005

где Nu = (ab)fk - критерий Нусельта, Re„ =

(4Г)1\х

- критерий Рейнольдса пленочный;

= (рп d] - критерий Рейнольдса центробежный; Рг = (рс)/Х, - критерий Пран-

дтля; z - число лопастей; О = d/A - геометрический симплекс; а - коэффициент теп-

лоотдачи, Вт/(м

-К); 5 - толщина пленки продукта, м;Х- теплопроводность продукта,

Вт/(м-К); Г - линейная плотность орошения поверхности, кг/(м-с); р - динамическая

вязкость продукта, Па-с; р - плотность продукта, кг/м

; п - частота вращения ротора,

с~'; d

- диаметр лопасти мешалки, м; с - удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг-К);

—

диаметр рабочей поверхности аппарата, м; А - зазор между пальцами лопастей и

стенкой корпуса, м.

Уравнение рекомендуется для инженерных расчетов в следующих пределах:

Re„ = 600...10500; Рг = 4,5...7,5; линейная скорость концов лопастей v =

1,1...2,0

м/с;

количество лопастей z -

1...4;

зазор А = 0,001...0,004 м.

Нет

победителя сильнее

того,

кто

сумел победить самого

себя.

БИЧЕР

ГЕНРИ УОРД (1813-1887),

американский

общественный деятель

20.7

ТЕХНИКА

БУДУЩЕГО:

НОВЫЕ

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ЗАДАЧ

Диффузионный аппарат для свеклосахарного производства (А.с. №

1594218,

С13 D1/10) предназначен для ускорения процесса экстрагирования за счет

равномерного распределения стружки по сечению аппарата.

На рис. 20.16 изображен продольный разрез аппарата; на рис. 20.17 - вал аппа-

рата с укрепленными на нем стойками. Диффузионный аппарат для свеклосахарного

производства включает в себя наклонный корытообразный корпус /, снабженный

загрузочным бункером 2, обогревательной рубашкой 3 и технологическими патруб-

ками 4... 7 соответственно для подачи экстрагента, отвода диффузионного сока, по-

дачи пара в трубовал и подачи пара в обогревательную рубашку, установленные в