Дацишин О.В. Механізація переробки і зберігання плодоовочевої продукції

Подождите немного. Документ загружается.

210

де

— ступінь дійсного ужарювання, %;

—

теплота випаро-

вування, Дж/кг.

Витрати теплоти на нагрівання сіток

3 к 12 1

пр

()

QGcТТ

=−

, (2.34)

де

— маса однієї сітки, кг;

—

середня температура активного

шару олії, ºС;

— початкова температура сітки, ºС;

пр

— маса

продукту в одній сітці, кг;

— теплоємність матеріалу сітки,

Дж/(кг

•ºС).

Витрати теплоти на нагрівання олії, що доливається,

4221

0,01 ( ),

GMc T T

−

(2.35)

де

— теплоємність олії, Дж/ (кг•ºС);

— витрати олії на об-

жарювання, % до продуктивності печі П

за секунду;

— поча-

ткова температура олії, ºС.

Витрати теплоти на нагрівання охолоджувальної води

5 в 65

(),

Gc b T T

−

(2.36)

де

— теплоємність води, Дж/(кг•ºС);

— питомі витрати охо-

лоджувальної води, кг на 1 кг сировини;

— відповідно

по-

чаткова і кінцева температура охолоджувальної води, ºС.

Втрати теплоти в довкілля

6aa7пов

(),

QS TT

α−

(2.37)

де

— площа поверхні апарата, м

; α

—

коефіцієнт тепловіддачі

конвекцією і випромінюванням з 1 м

за одиницю часу, Дж/c;

—

температура поверхні апарата, ºС;

пов

— температура повітря, ºС.

Звичайно

становить близько 8 % від загальних витрат те-

плоти

заг

Площа поверхні нагрівання печі,

заг

п.п

по

()

k ТТ

−

(2.38)

де

— коефіцієнт теплопередачі від пари до олії, Дж/с;

—

те-

мпература пари, ºС;

— температура олії, ºС.

Витрати пари в обжарювальній печі

, кг/с,

заг

пк

()

іі

−

, (2.39)

де

— вміст пари і конденсату, Дж/кг.

211

З рівняння теплового балансу, підставивши в нього значення

кожної статті витрати теплоти, треба визначити

продуктивність

печі

, знаючи поверхню теплообміну, температурний режим об-

жарення і теплофізичні властивості продукту, масла і води.

п 26

43 н 12 1 22 1 в 65

пр

()

( ) 0,01 ( ) 0,01 ( ) ( )

Sk ТТ Q

c ТТ Xt c ТТ Mc ТТ cbТ T

−−

−+ + −+ −+ −

. (2.40)

Наведені розрахунки придатні для різних конструкцій обжа-

рювальних печей.

Апарати для обжарювання (обжарювальні печі), використову-

вані на консервних заводах, бувають як періодичної, так і безпе-

рервної дії.

Конденсат з обжарювальної печі відво-

дять по окремій комунікації, не з’єднаній

з комунікацією апаратів, що працюють

на парі під тиском менше 0,4 МПа.

Вентиляційні парасольки над ван-

ною для видалення пари і газів, що утворюються під час обжарю-

вання, закріплюються на опорах на висоті не більше 1 м від краю

ванни. На внутрішній стороні парасольки мають бути жолоби для

збору стікаючого конденсату і відведення його в каналізацію.

Всі контрольно-вимірювальні прилади, регулювальні вентилі

та пробкові крани встановлюють біля робочого місця на висоті,

зручній для постійного спостереження за ними під час роботи.

Для безпечної роботи біля обжарювальних печей необхідно

встановити надійну вентиляційну установку, що забезпечує пов-

не видалення всіх випарювань і газів, що утворюються під час

роботи печі.

Підлога біля печей має бути завжди сухою, а місця, на які по-

трапляє олія, треба систематично витирати і посипати дрібною

сіллю. Всю бічну поверхню ванни і трубопроводу для пари і кон-

денсату покривають ізоляцією, щоб запобігти можливості опіку

обслуговуючого персоналу.

При подачі пари в нагрівальну камеру спочатку відкривають

обвідний вентиль конденсатовідвідника, потім повільно (щоб

уникнути гідравлічних ударів) — паровий вентиль.

У процесі роботи обжарювального апарата стежать за тим,

щоб рівні олії і води у ванні були постійними. Для цього переві-

ряють регулювальні прилади, рівні води й олії, а також роботу

світлової або звукової сигналізації.

Основні правила об-

слуговування

і техніка безпеки

212

Забороняється затягувати гайки сальника у разі пропускання

пари; нахилятися або виконувати якусь роботу над ванною з га-

рячою олією; вивантажувати сітки з продуктом вручну без відпо-

відного спецодягу.

У разі розриву стінок нагрівальної камери треба негайно пе-

рекрити пару і знизити рівень масла.

2.3. ВИПАРНІ АПАРАТИ

Випаровування є одним з основних

процесів у виробництві концентрова-

них продуктів — соків, томатної пасти,

повидла, варення, джемів тощо. Для

цього використовують випарні апарати (рис. 2.12).

Відкриті випарні апарати, що працюють при атмосферному

тиску, знаходять обмежене застосування через високу темпера-

Класифікація

випарних апаратів

Випарні апарати

Однокорпусні

ВакуумніВідкриті

Із змійовико-

вою нагріваль-

ною камерою

З двостінною

нагрівальною

камерою

Багатокорпусні

З двостінною

нагріваль-

ною камерою

З трубчастою

нагріваль-

ною камерою

З винесеною

трубчастою

нагріваль-

ною камерою

Компресійні

Прямоточні

Протиточні

З пароструминним

тепловим насосом

З холодильним

компресором

Рис. 2.12. Класифікація випарних апаратів

213

туру кипіння в них води. З метою зниження її випаровування

або концентрації харчових продуктів застосовують переважно

вакуум-апарати.

Однокорпусні вакуумні апарати

— це звичайно установки пе-

ріодичної дії, а

багатокорпусні

— безперервної.

Вакуумні випарні апарати з тепловим насосом, в яких є паро-

струминний ежектор, турбокомпресор або холодильний компре-

сор, мають такі переваги: більш низькі експлуатаційні витрати;

можливість використовувати більш низькотемпературний теп-

лоносій; економія пари.

Відкриті випарні апарати

— це чани, які використовують рід-

ко, переважно для приготування концентрованих бульйонів, не-

великих кількостей варення, джему.

Випарний апарат цилінд-

ричної форми зі сферичним днищем і конусною кришкою

має

внутрішню нагрівальну камеру у вигляді змійовика. Основним

показником роботи таких апаратів є випарна здатність 1 м

по-

верхні нагрівання за 1 год, тобто кількість випаруваної вологи

на 1 м

поверхні змійовика [кг/(м

•

год)]:

60 / ,

(2.41)

де

— кількість випаруваної вологи, кг;

— площа поверхні

нагрівання, м

; τ — тривалість випаровування, год.

Витрати пари, кг, за період одного варіння при періодичній

роботі відкритого апарата

заг

пк

−

. (2.42)

Схеми таких установок наведено на

рис. 2.13. Вони включають корпуси

, конденсатор

, пастку

, сухоповіт-

ряний насос

З однокорпусних вакуум-випарних

установок на консервних заводах вико-

ристовують МЗС-320 (ВНИИКОП-2), а з вакуум-насосом —

МЗС-320М.

При періодичній роботі однокорпусного вакуум-апарата теп-

ловий розрахунок проводиться за аналогічними формулами, які

наведені для розрахунку відкритих випарних апаратів.

У багатокорпусних установках повторна пара першого апарата

використовуються як теплоносій для другого і третього апаратів, а

іноді повторна пара другого апарата є теплоносієм для третього і

Однокорпусні

і багатокорпусні ви-

парні вакуумні уста-

новки

214

т. д. У цих випадках нагрівальна камера кожного наступного апа-

рата виконує роль поверхневого конденсатора для попереднього.

Кожний апарат в цих установках називається корпусом.

Витрати робочої пари у двокорпусній установці менші в 1,92

раза, трикорпусній — у 2,75, чотирикорпусній — у 3,6 раза по-

рівняно з однокорпусною. Витрати пари зменшуються також при

застосуванні інжекторів для використання відпрацьованої пари

парових турбін або пари інших теплових апаратів.

У кожному корпусі установки підтримуються постійні рівні про-

дукту і вмісту в ньому сухих

речовин, які збільшуються

від першого корпусу до

останнього. Тиск повторної

пари в кожному наступному

корпусі менший, ніж у по-

передньому. Відтак темпе-

ратура кипіння маси зни-

жується від першого корпу-

су до останнього.

Температура повторної

пари в першому корпусі

вища за температуру ки-

піння у другому, а у друго-

му вища за температуру

кипіння в третьому і т. д.

Рис. 2.13. Схеми вакуум-випарних установок

215

Цим створюється відповідний температурний вплив на теплооб-

мін і процес випаровування: при потраплянні продукту в кожний

наступний корпус відбувається його інтенсивне самовипарову-

вання зі зниженням температури маси до температури кипіння.

Продуктивність багатокорпусної випарної установки не зале-

жить від кількості корпусів. При загальній поверхні нагрівання

багатокорпусної установки

(м

) і сумі перепадів температур у

всіх корпусах ∆

продуктивність її така сама, як і однокорпусної

установки з поверхнею нагрівання

(м

) і різницею температур

∆

при концентрації продукту з одним і тим самим вмістом су-

хих речовин до однакового значення кінцевої концентрації.

Через температурні втрати, пов’язані з температурною депре-

сією (різницею температур кипіння продукту, що упарюється, і

чистого розчинника), через вплив гідростатичного тиску стовпа

рідини і втрати теплоти під час руху повторної пари з одного ко-

рпусу в інший корисна різниця температур ∆

менша за повну

різницю температур ∆

пов

на величину температурних втрат

∆

Конструктивне виконання корпусів випарних установок може

бути різним. На рис. 2.14 показано трикорпусну випарну устано-

вку з плівковим калоризатором і пароструминним тепловим на-

сосом. У ній три випарних корпуси. За рухом продукту установка

трикорпусна, а за рухом пари — двокорпусна. У першому корпу-

сі процес відбувається за принципом живильної плівки, яка

Рис. 2.14. Схема трикорпусної випарної установки з плівковим

калоризатором і пароструминним тепловим насосом

216

утворюється з продукту. Продукт насосом

подається у верхню

частину корпусу

(випарника) і там за допомогою ґрат рівномір-

но розподіляється по пучках труб. Після цього продукт у вигляді

тонкої плівки стікає вниз по внутрішній поверхні труб. При на-

буханні продукту відбуваються інтенсивний теплообмін і випа-

ровування вологи. Витрати продукту мають бути такими, щоб, з

урахуванням випаровування вологи, в нижній частині корпусу

не оголялася поверхня труб. Частково концентрований продукт

виходить з частини корпусу і разом з повторною парою потрап-

ляє до сепаратора

. Тут пара видаляється, а продукт насосом

перекачується в корпус

(випарник) другого апарата, який та-

кож працює за принципом живильної плівки, де здійснюється

концентрація, як у першому корпусі.

Повторна пара з сепаратора першого корпусу далі трьома по-

токами прямує в нагрівальні камери корпусів

і в інжекторну

установку, де захоплюється і стискується гострою парою під тис-

ком 0,5 – 0,6 МПа в пароструминному тепловому насосі

і над-

ходить у нагрівальну камеру корпусу

У корпусі

продукт переміщається знизу догори насосом

У сепараторах

другого і третього корпусів повторна пара ві-

докремлюється від продукту і конденсується в напівбарометрич-

ному конденсаторі

. Для видалення повітря з конденсатора і

створення у ньому вакууму призначені пароструминні ежекторні

вакуум-насоси

У корпусі

в період виведення установки на робочий режим

може здійснюватися циркуляція продукту насосом

. Готовий

продукт відкачується насосом

Для однокорпусного вакуум-випарного

апарата рівняння теплового балансу

має вигляд

заг 1234

QQQQ

+++

(2.43)

Витрати теплоти за статтями теплового балансу обчислюють так.

На нагрівання продукту, що завантажується,

121

(),

QGcТТ

−

(2.44)

де

— маса продукту, що завантажується, кг;

— теплоємність

продукту, Дж/(кг

•°С);

— початкова і кінцева температура

продукту, °С.

На випаровування вологи

Теплові розрахунки

вакуум-випарних

установок

217

2 в

(2.45)

де

— маса випареної вологи, кг;

— теплота випаровування,

Дж/кг.

На компенсацію втрат тепла в навколишнє середовище

30п.a ст пов

(),

QSTT

=α τ −

(2.46)

де

— сумарний коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м

·°С);

п.a

—

площа поверхні апарата, м

; τ — тривалість процесу компенса-

ції, c;

ст

— температура поверхні стінки апарата, °С;

пов

—

температура повітря, °C.

На нагрівання апарата періодичної дії

4aa43

(),

QGcТТ

−

(2.47)

де

— маса апарата, кг;

— теплоємність матеріалу апарата,

Дж/(кг

•°С);

— початкова і кінцева температура апарата,

°С.

Витрати пари, кг,

заг

пк

В .

−

(2.48)

Необхідну поверхню нагрівання апарата або тривалість випа-

ровування визначають з рівності

нзаг

SkТ Q

∆

τ=

(2.49)

де

— площа поверхні нагрівання, м

;

— коефіцієнт тепло-

віддачі від теплоносія до продукту, Вт/(м

•

°С); τ — тривалість

випаровування, c;

∆

— корисна різниця температур, °C, яка

дорівнює різниці температур теплоносія і продукту з урахуван-

ням поправок на температурну депресію, гідростатичний ефект і

на втрату температури внаслідок гідравлічного опору.

Для багатокорпусних випарних установок розглянемо розра-

хунок на прикладі двокорпусної установки. Для спрощення роз-

рахунку приймаємо, що температура продукту, який завантажу-

ється у перший корпус, дорівнює температурі кипіння маси в

ньому, і без урахування втрат теплоти в навколишнє середовище.

Тоді рівняння теплообміну при випаровуванні матиме вигляд

³ для першого корпусу

11 1 11

;

Sk Т Wt

∆

(2.50)

218

³ для другого корпусу

22 2 22 1 1 1 2

()(),

Sk Т Wt G W cТТ

∆= − − −

(2.51)

де

— площі поверхні нагрівання відповідно в першому і

другому корпусах установки, м

;

— коефіцієнти тепловід-

дачі в першому і другому корпусах, Вт/(м

•

°C);

— кіль-

кість випарюваної вологи в першому і другому корпусах, кг;

— теплота випаровування у першому і другому корпусах,

Дж/кг;

— температура кипіння маси у першому і друго-

му корпусах, °C;

— теплоємність продукту, Дж/(кг•°C);

—

маса продукту, завантаженого у перший корпус, кг/год.

Повторна пара першого корпусу повністю конденсується в на-

грівальній камері другого корпусу, і вся віддана нею при кон-

денсації теплота передається через поверхню нагрівання другого

корпусу, тому

22 2 11

Sk Т Wt

∆

(2.52)

Кількість випареної води в першому корпусі

11 1

Sk Т

∆

(2.53)

Масу продукту, що завантажується,

знаходимо з рівняння те-

плообміну для другого корпусу. При цьому замінимо

його

значенням:

(

)

21 1

WG W

=−−, (2.54)

де

— вміст сухих речовин відповідно в початковому і гото-

вому продукті, т.

Таким чином,

(

)

22 2 1 1 2 1 1 1 2

1()().

Sk Т GWtGWcТТ



∆= −− − − −





(2.55)

Загальна маса випареної води

, кг,

(

)

=−

(2.56)

Витрати нагрівальної пари в першому корпусі,

кг,

11 1

пк

Sk Т

∆

−

(2.57)

219

Витрата пари,

кг,

на випаровування в установці 1 кг води

пит 1

BB/.

(2.58)

Процеси у всіх корпусах установки тісно пов’язані між собою.

Якщо в одному з корпусів змінюються умови теплообміну (утво-

рення нагару, зменшення швидкості руху продукту при приму-

совій циркуляції тощо), внаслідок чого знижується коефіцієнт

тепловіддачі, то установка автоматично саморегулюється на но-

вий режим.

Перш ніж приступити до роботи на ви-

парних установках, кожний працівник

повинен ознайомитися з її умовами,

вивчити будову апарата, призначення

і схему всіх трубопроводів, здати техмінімум з обслуговування

апаратів.

Під час очищення змійовиків від нагару або ремонту внутрі-

шньої частини апарата труби, по яких надходять пара, пульпа і

вода, повинні бути повністю відключені, змійовики охолоджені і

апарат всередині добре освітлений. Для освітлення потрібно ко-

ристуватися електричним струмом тільки низької напруги.

При очищенні змійовиків на вентилі навішують таблички по-

передження про те, що в апараті знаходиться людина. Біля ви-

парного апарата повинен постійно чергувати спеціальний пра-

цівник.

Вакуум-випарні апарати повинні мати блокувальний при-

стрій, що виключає можливість надходження пари і пульпи у

вакуум-апарат, а також роботи мішалки при порушенні вакууму.

Контрольно-вимірювальні прилади треба перевіряти до їх

установлення, а після установлення — щорічно.

2.4. СТЕРИЛІЗАЦІЙНІ

І ПАСТЕРИЗАЦІЙНІ АПАРАТИ

Необхідною умовою тривалого збері-

гання консервів без псування є припи-

нення життєдіяльності мікроорганізмів

у продукті. Для цього його спеціально обробляють теплотою (хо-

лодом), струмом високої частоти, іонізуючим випромінюванням

або променистою енергією. У консервному виробництві застосову-

Основні правила об-

слуговування

і техніка безпеки

Вимоги

до стерилізації