Практическая работа № 3

Расчет производительности помадосбивальных машин

Помадные конфетные массы получают путем сбивания уваренного концентрированного конфетного сиропа при определенных температурных параметрах. Сбивание сиропа производится в помадосбивальных машинах путем его охлаждения и интенсивного перемешивания.

Производительность П (в кг/с) помадосбивальных машин определяют по формуле:

, (45)

Где F – площадь сечения отверстия отводящего патрубка, м²; ν – средняя скорость истечения готовой массы, м/с; ρ – плотность помады, кг/м³; φ – коэффициент заполнения площади отверстия отводящего патрубка (принимается в пределах 0,15…0,2).

Среднюю скорость истечения готовой помады (в м/с) определяют по формуле:

, (46)

Где b – длина лопасти (рис. 1), b= 23…25 мм; a – расстояние между лопастями, a= 22…40 мм; ν₀ – окружная скорость конца лопастей, м/с; z₁ – число лопастей на одной винтовой линии шагом S₃; ψ_с – коэффициент скорости, ψ_с = 0,3·10^-3; α – угол разворота лопастей к оси, перпендикулярной осевой линии вала, град.

, (47)

Где S₃ – шаг винтовой линии лопастного шнека, м; D – диаметр наружной окружности лопастей, м.

Рис. 4 Схема расположения лопастей на шнеке помадосбивальной машины (лопасти обозначены точками)

Длина наружной винтовой линии (в м)

(48)

Или

(49)

Число лопастей на одной винтовой линии (в м)

г де S₁ - шаг лопастей на винтовой линии (в м), (S₁ = b + а).

Общее число лопастей на шнеке

₍₅₁₎

где k - число заходов шнека; или

(52)

Расстояние между заходами

(53)

В помадосбивальных машинах, как правило, длина шнека L_ш = S₃.

При известных наружном диаметре лопастей, диаметре вала (трубы) шнека d (м) и угловой скорости шнека ω (рад/с) производительность помадосбивальных машин (в кг/ч) приближенно можно определять по формуле

(54)

где ω -угловая скорость вала шнека, рад/с; d- диаметр вала шнека, м.

При известной производительности (в кг/ч) внутренний диаметр корпуса машины (в м) можно определять по формуле (4.10).

Длина корпуса машины (в м)

₍₅₅₎

(56)

где τ - продолжительность нахождения помады внутри корпуса машины, с (τ = 34 с); Q - теплота, отнимаемая от сиропа при его сбивании в помадную массу, Вт; k - средний коэффициент теплопередачи через стенку водяной ру­башки, Вт/(м²·К) [для приближенных расчетов его можно принимать равным 350 Вт/(м²·К)]; Δt - средний температурный напор, определяемый по формуле (3.17),ºC.

Количество теплоты, отнимаемое от сиропа при его взбивании в помаду (в Вт), определяют по формуле

₍₅₇₎

где c₁ и c₂ - удельные теплоемкости соответственно сиропа и помады, Дж/(кг·К); t₁u t₂- температуры соответственно уваренного сиропа и пома­ды на входе и выходе из машины, °С (t₁ = 117... 121 ºC; t₂ = = 55...60 °С; т_с - количество выкристаллизовавшегося сахара, кг/с; q - скрытая теплота кристаллизации сахарозы, Дж/кг (принимают q~4190Дж/кг).

Количество выкристаллизовавшегося сахара (в кг/с)

(58)

где А - концентрация сахара в уваренном сиропе при температуре t₁, %; В - концентрация сахара в помаде при температуре охлаждения, %.

Концентрация сахара в сиропе определяется по графику на рис. 3 или по формуле

₍₅₉₎

Где m´_c – расход сахара для приготовления 1 т помады, принимаемый по рецептуре, кг.

Рис. 5 График зависимости коэффициента пересыщения α_n от n для получения кристаллов сахара в твердой фазе размером до 20 мкм

Кривые температур кипения на рис 3 характеризуются коэффициентом

(60)

Где a_п, а_с – содержание сухих веществ соответственно в патоке и сахаре, доли единицы (а_с=0,9985); m_п – содержание патоки в сиропе, кг.