Техническая характеристика чанной жаровни ж-68

Производительность, т/сут 150

Диаметр чана (внутренний), мм 2100

Высота чана, мм 528

Общая площадь поверхности нагрева чанов, м² 33,5

Рабочее давление пара, МПа 0,6

Частота вращения мешалки, об/мин 32

Установленная мощность привода жаровни, кВт 30

Общая высота жаровни, мм 6830

Масса, кг 12000

Автоматизированная паромасляная жаровня АПМП-1 (рис. 17.31) с автоматическим регулированием процесса обжаривания овощей при производстве овощезакусочных консервов состоит из загрузочного конвейера – элеватора «Гусиная шея» 9, ванны 1, конвейера 2, привода печи 8, установки для транспортировки и фильтрации масла, трубопроводов масла, пара и воды, помоста. Ванна печи представляет собой каркас со стенками и днищем и разделена перегородкой 5 на два отсека 3 и 7. В комплект ванны входят нагревательные камеры 6, охладители 4, корытообразный кожух, барботеры, вытяжные зонты. Снаружи ванна изолирована теплоизолирующим слоем с деревянной обшивкой.

Нагревательные камеры и охладители являются теплообменниками, состоящими из плоскоовальных труб, вваренных в прямоугольные коллекторы.

Разгрузочное устройство представляет собой каркас с размещенными на нем приводной станцией и щитком, прикрывающим ленту конвейера, защитным кожухом, вибратором и поддоном для стока масла; загрузочное устройство – каркас с размещенными на нем натяжной станцией и защитным кожухом.

Конвейер состоит из двух валов с двумя цепными блоками каждый, натяжного устройства, направляющих, двух шарнирных грузовых цепей с прикрепленной к ним лентой с лотками из перфорированных листов.

Привод жаровни включает электродвигатель, два редуктора и тахогенератор, привод элеватора «Гусиная шея» – электродвигатель и два редуктора.

Установка для транспортирования и фильтрации масла включает напорный и фильтрующий баки, фильтр, консольно-моноблочный насос, поплавковый регулятор и трубопроводы с запорной арматурой.

Рис. 17.31. Автоматизированная паромасляная жаровня АПМП-1

Техническая характеристика паромасляной печи апмп-1

Производительность, кг/ч 2000

Площадь поверхности нагрева, м² 45,5

Средняя масса масла в печи, кг 950±50

Расход пара при давлении 1,0…1,2 МПа, кг/ч 1440

Продолжительность обжарки, мин 5…22

Скорость ленты, м/с 0,005…0,02

Расход воды, поступающей в охладитель, м³/ч 2

Суточный коэффициент сменности (расчетный) при

обжаривании кабачков 2

обжаривании баклажанов 6,6

Объем бака, м³:

напорного 1,6

фильтрационного 1,6

Установленная мощность электродвигателя, кВт 6,1

Габаритные размеры, мм 12 70036403710

Масса, кг 10 500

Жаровня с электроподогревом масла (рис. 17.32) предназначена для обжаривания рыбных палочек. Под двойным днищем 2 ванны 1 расположены две секции электроспиралей 3, каждая мощностью по 50 кВт. Масло, подаваемое циркуляционным насосом 4 в полость двойного днища, нагревается от включенных секций электроспиралей до 180...200 °С и подается через щелевой коллектор в печь. Масло, проходя через узкую щель (h_щ = 1...1,5 мм), дросселируется и поступает в ванну со скоростью 12...15 м/с (скорость масла в ванне около 0,2 м/с). С другой стороны ванны масло стекает через патрубок 5 в барабанный фильтр 6 для грубой очистки, а оттуда насосом 4 снова нагнетается для нагрева в полость двойного днища ванны, одновременно часть масла тонко фильтруется через бумагу.

При обжаривании в печи находится одновременно около 1100 кг масла и добавляется около 65 кг/ч свежего масла. Коэффициент сменяемости масла при двухсменной работе равен 1. Продукт перемещается в ванне с помощью двух конвейеров, расположенных один над другим. Рыбные палочки, уложенные на сетчатую металлическую ленту конвейера 8, при движении плотно прижимаются к ленте конвейера 7 и в таком положении вместе с лентами погружаются в горячее масло.

Продолжительность обжаривания в печи 1...3,5 мин. При скорости движения ленты 0,07 м/с производительность печи составляет 400 кг/ч. Обжаренные рыбные палочки непрерывно поступают в воздушный охладитель.

Рис. 17.32. Жаровня с электроподогревом масла

Инженерные расчеты. Расход теплоты в обжарочных аппаратах складывается из отдельных статей. Расход теплоты на нагревание продукта Ф₁ (кДж/с)

,

где П – производительность печи по сырью, кг/с; с – удельная теплоемкость продукта, кДж/(кгК); Т₃ и Т₄ – начальная и конечная температура продукта, К.

Расход теплоты на испарение влаги при обжаривании Ф₂ (кДж/с)

,

где х_и – истинный процент ужарки; r – удельное количество теплоты, расходуемое на испарение, кДж/кг.

Расход теплоты на нагревание сеток Ф₃ (кДж/с)

,

где m_пр – масса продукта в одной сетке, кг; m_с – масса одной сетки (m_с =3…6 кг); с₁ – удельная теплоемкость стали, кДж/(кгК); Т₂ – средняя температура активного слоя масла, К; Т₀ – начальная температура сеток, К.

Расход теплоты на нагревание доливаемого масла Ф₄ (кДж/с)

,

где Q – расход масла на обжаривание сырья, % к массе сырья; с₂ – удельная теплоемкость масла, кДж/(кгК); Т₁ – начальная температура масла, К.

Расход теплоты на нагревание охлаждающей воды Ф₅ (кДж/с)

,

где с_в – удельная теплоемкость воды, кДж/(кгК); q_в – удельный расход охлаждающей воды, кг на 1 кг сырья; Т₅ и Т₆ – начальная и конечная температура охлаждающей воды, К.

Потери теплоты в окружающую среду путем конвекции и лучеиспускания Ф₆ (кДж/с)

,

где F_a – площадь поверхности аппарата, м²; ₀ – суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, кВт/(м²К); Т₇ – температура на поверхности аппарата, К; Т_в – температура воздуха, К.

Общий расход теплоты Ф_общ (кДж/с)

.

Площадь поверхности нагрева печи F (м²)

.

По площади поверхности нагрева устанавливают размеры нагревательной камеры.

Расход пара в обжарочном аппарате D_п (кг/с)

,

где i и i_к – удельная энтальпия пара и конденсата, Дж/кг.

Производительность обжарочного аппарата П (кг/с) может быть найдена из уравнения общего расхода теплоты:

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К); Т_п – температура греющего пара, К.

Производительность печей для запекания П_з (кг/с) определяется в виде

,

где z – число рам; а – число изделий, навешиваемых на одну раму; m – масса одного изделия, кг; _з – продолжительность запекания, с.

Продолжительность сушки _с (с) от начальной W_н до конечной влажности мезги W_к определяется по формуле

,

где Т – температура греющей поверхности (принимается равной температуре конденсации насыщенного водяного пара и берется из таблиц водяного пара в зависимости от давления греющего пара Р_гр), К; Н – высота слоя материала в чане, мм;  – угловая скорость вращения мешалки, с^-1 ( , где n – частота вращения мешалки, мин^–1).

Определение продолжительности жарения в общем случае _ж (с) в жаровне

,

где n_ч – число чанов в жаровне.

Чтобы определить диаметр и высоту чана жаровни, необходимо вначале определить продолжительность нахождения мезги в одном чане ₁

.

Задаваясь необходимой производительностью жаровни по мятке (П, т/сут), находим массу мезги m_ж (кг), обрабатываемой в одном чане

.

При принятых Н и _м массу материала в чане можно определить как

,

где D – диаметр чана жаровни, м; Н – высота слоя материала в чане, мм; _м – объемная масса мезги, кг/м³ (_м = 450 кг/м³).

Отсюда можно определить диаметр чана жаровни

.

Никогда не удается быть таким счастливым, как в те часы, когда работа не оставляет ни минуты свободной. Фабр Жан-Анри-Казимир (1823–1915), французский ученый-энтомолог

17.9. СВЧ-установки для обработки сырья и полуфабрикатов

СВЧ-нагрев позволяет значительно интенсифицировать технологические процессы пищевых производств, особенно комбинируя его с традиционными способами энергоподвода, такими, как выпечка, обжарка, запекание, размораживание, сублимация, стерилизация, бланширование и др.

Эффективность СВЧ-аппарата зависит от работы генератора СВЧ-магнетрона и определения сферы его использования в технологической цепи.

Для промышленной обработки сырья и полуфабрикатов разрешено использовать только отдельные участки СВЧ-диапазона волн: f = 900±15 МГц и f = 2400±50 Гц.

Рис. 17.33. Принципиальная схема установки для СВЧ-стерилизации (пастеризации)

На рис. 17.33 приведена принципиальная схема установки для СВЧ-стерилизации (пастеризации) жидких пищевых сред. Установка состоит из электромагнитной системы ЭС 9 с системой фторопластовых трубопроводов 10, рекуперативного теплообменника 4, предварительного нагревателя 5, гидравлической системы с клапанными устройствами 2 и датчиками 6 для измерения температуры, магнетронов 8, блоков питания 12 и управления 11, расходомера 1, возбудителей 7 электромагнитных полей.

Применение рекуперативного теплообменника, позволяющего производить предварительный нагрев обрабатываемой жидкости и охлаждение ее после стерилизации, способствует улучшению энергетических характеристик установки и уменьшению потребляемой СВЧ-мощности.

Нагреватель, встроенный в гидравлическую систему между теплообменником и ЭС, дает возможность значительно уменьшить время выхода на нормальный режим работы, и при установившемся режиме может быть отключен.

Из-за сравнительно высокой стоимости СВЧ-энергии экономически выгоднее применять предварительный подогрев обрабатываемого пищевого продукта перед пропусканием его через ЭС. Осуществление СВЧ-стерилизации и СВЧ-пастеризации в ЭС целесообразно при температурах, близких к температурам стерилизации или пастеризации соответствующих материалов.

Регулятор расхода, клапанная система, датчики 3 температуры и протока обеспечивают поддержание необходимой температуры и длительности стерилизации и пастеризации.

В пищевой промышленности может быть применена ЭС-установка с двумя магнетронами. Это повышает ее надежность при длительной непрерывной работе. Возбудители смонтированы на обоих концах ЭС. При выходе из строя одного магнетрона сигнал с соответствующих датчиков подается на блок питания – включается второй магнетрон.

В пищевой промышленности широко распространена стерилизация и пастеризация пищевых продуктов (соков, пива, тортов, компотов и т.д.) в таре. Для этих целей разработана специальная СВЧ-установка (рис. 17.34).

Рис. 17.34. Принципиальная схема СВЧ-установки

Установка состоит из ЭС, изготовленной на основе прямоугольного волновода сечением 0,2200,104 м, внутри которого с помощью цепного конвейера 6 перемещается обрабатываемый продукт 1 в таре. Цепной конвейер выполнен из фторопласта, что обеспечивает малое поглощение энергии элементами конвейера. При установке элементов конвейера иной формы можно обрабатывать пищевые продукты в таре различного типа и размера (банки, бутылки и т.д.).

Тяговая звездочка 4 цепного конвейера закреплена на выходном валу привода. В приводе 2 установлен электродвигатель постоянного тока, что позволяет изменять скорость конвейера в широких пределах и тем самым подбирать рациональный режим обработки. В качестве источника применен магнетронный генератор с выходной мощностью 25 кВт с частотой 915 МГц. Особенностью установки является то, что возбуждение электромагнитного поля в рабочем волноводе осуществляется с помощью возбудителя 3, имеющего несколько щелей связи, расположенных таким образом, что поглощение энергии пищевым продуктом происходит равномерно.

В данной установке применена гребенчатая шлюзовая система 5, каждый шлюз которой состоит из трех гребенок, выполненных из специального материала, поглощающего СВЧ-энергию. Расстояние между гребенками рассчитано в зависимости от размера тары. В результате при перемещении конвейера в каждый момент времени одна из трех гребенок шлюзового устройства всегда закрыта. Это позволяет снизить излучение в окружающее пространство СВЧ-энергии до допустимого уровня. Кроме того, соответствующее расположение щелей возбуждения обеспечивает равномерное поглощение электромагнитной энергии обрабатываемым продуктом, и на первые гребенки шлюзовых устройств падает не более 2…5 % мощности генератора.

Каркас установки имеет подъемные устройства, позволяющие выставлять уровень конвейера установки при встраивании ее в производственные линии.

Примером модульного исполнения конвейерной установки может служить «Гигатрон-F», причем при размораживании пищевых продуктов эти установки снабжаются устройствами для продувки холодного воздуха температурой –30 °С через активную зону, что позволяет практически избежать краевого эффекта. Продолжительность размораживания от начальной температуры продукта –20 до –2…0 °С составляет 10…15 мин. При размораживании в «Гигатроне-F» блоков рыбы (щука, сардины), рыбного филе креветок, мяса наблюдается снижение потерь массы по сравнению с размораживанием в воде на 3…10 %.

На рис. 17.35 приведена конвейерная модульная установка «Гигатрон-30F». В зависимости от колебательной мощности магнетронов 6 такие гигатроны в режиме размораживания обеспечивают производительность 200…3000 кг/ч. При этом число модулей 3 колеблется от 2 до 6. Обрабатываемый продукт 1 загружают на ленту транспортера 9, снабженного плавно регулируемым приводом. Модули со стороны загрузки и выгрузки снабжены устройствами для предотвращения утечки СВЧ-энергии. Узел ввода энергии 2 обеспечивает питанием магнетроны в каждой модульной секции.

Понижение температуры воздушной среды осуществляется с помощью приборов охлаждения, которые являются составным элементом холодильной установки. Холодильная установка полностью автоматизирована, что позволяет поддерживать заданные температурные режимы. Воздух, охлажденный до –30 °С, по каналу 5 поступает в рабочую камеру 7. Для санитарной обработки рабочей камеры боковые стенки 8 всех модулей выполнены откидными. Закрытое их состояние фиксируется запорами 4.

Рис. 17.35. Принципиальная схема конвейерной модульной установки «Гигатрон-30F»

Инженерные расчеты. Для рационального построения технологического процесса и выбора геометрии продукта необходимо учитывать глубину проникновения электромагнитной энергии в материал.

Ослабление энергии электрического поля в пищевом продукте выражается экспоненциальной зависимостью

,

где Е – энергия на глубине х; Е₀ – начальная энергия; k – постоянная ослабления поля.

Постоянную ослабления поля k можно определить из соотношения

,

где f – круговая частота колебаний, Гц;  – магнитная проницаемость продукта, Гн/м.

Глубина проникновения электромагнитной энергии в продукт  (м) при условии ослабления до 37 % определяется как

,

где  – относительная диэлектрическая проницаемость.

Для расчета глубины равномерного нагревания R₀ изделий цилиндрической формы рекомендуется формула

,

где R₀ – радиус, соответствующий равномерному нагреву в СВЧ-поле, м;  – длина волны, м; х₀ – координата точки.

Удельная мощность N₀ (Вт/м³), расходуемая на нагревание продукта, равна

,

где  – плотность продукта, кг/м³; с – теплоемкость продукта, Дж/(кгК); _T – термический КПД процесса; Т – приращение температуры за интервал времени , К; Т/ – темп нагрева образца, К/с.

Продолжительность нагревания _н (с) в СВЧ-аппарате кулинарных изделий при оптимальной загрузке определяется по формуле

,

где т – масса продукта, кг; Т_н, Т_k – начальная и конечная температура продукта, °С; N – мощность СВЧ-аппарата, Вт;  – КПД аппарата;  – коэффициент поглощения.

Продолжительность тепловой обработки колбасных изделий _Т (с) определяется по формуле

,

где А,  – коэффициенты, зависящие от вида продукта (для докторской колбасы А = 13710³,  = 0,79, для чайной А = 3510³,  = 0,63); Т_с – температура стерилизации, °С (t_с = 86 °С).

Величие народа не измеряется его численностью, как величие человека не измеряется его ростом; единственной мерой служит его умственное развитие и его нравственный уровень. Виктор Гюго (1802–1885), французский поэт, романист, публицист