17.8. Обжарочные аппараты, печи для запекания и жаровни

Жаровня ПГ-150М (рис. 17.23) предназначена для обжаривания кукурузных хлопьев, выходящих из двухвальцовой плющильной установки для зерна, и состоит из корпуса 8, скребкового транспортера 23, барабана 12, опорных роликов 21, газовых горелок 22, газопровода 11, привода и электрооборудования.

Сварной корпус 8 состоит из боковых и торцевых стенок, плоского днища и крышки. Стенки корпуса заполнены изоляционным слоем из листового асбеста. На корпусе смонтированы патрубки с поворотными клапанами 13, смотровые дверки 9, газоходы 7, воздушные люки 10, желоба 1 и 2.

Барабан 12 представляет собой сварной цилиндр, состоящий из обечайки и торцевых стенок, к которым крепятся патрубки 3 и 14. На патрубке 3 установлены зубчатое колесо 5, съемный бандаж с ребордой 6, крышка 4 со смотровым окном 20, а на патрубке 14 – съемный бандаж 15 и крышка 16 с загрузочным отверстием. Внутри обечайки барабана приварены винтовые лопасти для перемещения продукта в процессе обжаривания. Обечайка барабана имеет участки в виде цилиндрических сит с отверстиями диаметром 3 мм и сплошные цилиндрические участки. Со стороны выгрузки на обечайке предусмотрены отверстия для вывода продукта. Барабан своими бандажами опирается на опорные ролики 21, смонтированные на торцевых стенках корпуса печи. В нижней части корпуса, под барабаном, проходит скребковый транспортер 23, предназначенный для удаления мелких частиц продукта – высевок.

Под сплошными участками обечайки барабана размещены горелки 22, газ в которые поступает по газопроводу 11. Привод барабана состоит из электродвигателя 17, клиноременной 18 и зубчатых передач. Привод скребкового транспортера осуществляется посредством клиноременной передачи 19 от ведомого вала 18.

Кукурузные хлопья через загрузочное отверстие поступают в горизонтальный цилиндрический барабан. Сплошные цилиндрические участки вращающегося барабана прогреваются пламенем горелок. Винтовыми лопастями обечайки продукт в процессе обжаривания перемещается к выгрузочным желобам.

В результате теплового воздействия происходит выделение влаги, свертывание белков и поджаривание хлопьев, влажность которых при этом снижается с 14...16 до 1,5...5 %. Благодаря карамелизации сахара на поверхности хлопьев, последние становятся влагонепроницаемыми, что позволяет хранить их длительное время.

Мелкие частицы хлопьев (высевки) через цилиндрические сита барабана падают на дно печи и скребковым транспортером перемещаются к выходному желобу.

Обжаренные хлопья проходят через отверстия в конце цилиндра и по желобу выводятся из барабана.

Рис. 17.23. Жаровня ПГ-150М

Горячий воздух, насыщенный водяными парами, удаляется через патрубки с поворотными клапанами.

Рис. 17.24. Обжарочный аппарат «Пробат»

Обжарочный аппарат «Пробат» (рис. 17.24) предназначен для обжаривания кофе и устанавливается в линиях производства натурального и растворимого кофе.

Аппарат состоит из корпуса с вращающимся внутри обжарочным барабаном 1, охлаждающей чаши 4 диаметром 2,5 м, камнеотборника 3 и бункера 2 для обжаренного кофе.

В корпусе предусмотрены люки для наблюдения за работой горелок и проветривания топочного производства после окончания работы.

В верхней части корпуса находится вентилятор для отвода газов из барабана. На корпусе установлен бак для воды с регулирующим устройством. В топочном пространстве расположена газовая горелка, имеющая три зоны сгорания газа в зависимости от его количества.

Внутри барабана закреплены лопасти, размещенные по винтовой линии, которые служат мешалкой, а по оси барабана проходит полая труба для подачи воды в барабан.

С одной стороны (с торца) барабан оборудован глухой стенкой с окном, в которой смонтирован краник для отбора пробы обжаренного кофе и размещен термометр для контроля температуры дымовых газов. С другой стороны стенка барабана сетчатая.

Обжаренный кофе автоматически выгружается из барабана в охлаждающую чашу через щель, образующуюся между барабаном и торцевой крышкой. Дно чаши изготовлено из перфорированной стали. Внутри чаши размещены мешалки. Кофе охлаждается воздухом, который подается вентилятором через слой зерен сверху и отбирается внизу чаши, что не создает условий для образования псевдоожиженного слоя.

Камнеотборник установлен в пневмотрубопроводе. В последнем имеется выдвижная сетка, а сбоку сделаны щели, размер которых регулируется вручную заслонкой. При закрытых щелях камни не отделяются. Отрегулированный размер щелей уменьшает поток воздуха через сетчатое дно, благодаря чему захватываются только зерна кофе, а камни остаются на сетке. Сетчатое дно периодически вынимают для очистки от камней.

Очищенные зерна кофе или смесь разных сортов (240 кг) поступают в предварительно разогретый до 215...220 °С обжарочный барабан, причем температура в нем сначала резко снижается, а затем постепенно повышается до заданной (160...180 °С).

Обжаривание продолжается 20…23 мин. В это время кофе интенсивно перемешивается. К концу обжаривания в барабан в течение 50 с подают воду для увлажнения зерен, после чего кофе перемешивается в среде дымовых газов и водяного пара, выход которых из барабана на это время закрывается. Это снижает потери ароматических веществ.

Нормальный режим работы обжарочного аппарата обеспечивается автоматически взаимодействием систем вентиляции, пневмоавтоматики и обогрева. Вентиляционная система оборудована одним приточным и двумя вытяжными вентиляторами. Воздушная и отопительная системы аппарата управляются автоматически в соответствии с заданным режимом работы. Таким образом, наличие центрального управления позволяет задавать и автоматически поддерживать технологический режим обжаривания.

Аппарат ТНА-240 (рис. 17.25) предназначен для обжаривания кофе, ячменя, ржи, цикория, сои и т.п. Управление аппаратом ведется в автоматическом режиме по любой из шести программ.

Аппарат состоит из обжарочного барабана 1, охладителя 4, дожигателя 2 и загрузочного бункера 3. Охладитель представляет собой чашу круглой формы с вращающимися лопатками, перемешивающими продукт для интенсивного охлаждения, оснащен вентилятором и циклоном-очистителем.

Рис. 17.25. Обжарочный аппарат ТНА-240

Когда в обжарочном барабане достигается нужная температура и загрузочный бункер заполнен, продукт поступает в барабан и обрабатывается в заданном режиме. После обжаривания продукт выгружается через переднюю торцевую крышку барабана в охладитель.

Процессы загрузки, обжаривания и выгрузки продукта автоматизированы.

Аппарат снабжен дожигателем дыма, который установлен у выхода вентилятора всасывания и служит для очистки воздуха, выбрасываемого в окружающую среду. Раз в неделю производится чистка дожигателя. Техническая характеристика обжарочных аппаратов приведена в табл. 17.6.

Таблица 17.6. Техническая характеристика обжарочных аппаратов

Показатель	ПГ-150М	«Пробат»	ТНА-240
Производительность, кг/ч:
по кукурузным хлопьям	150	–	–
по зерновым	–	–	1000
по кофе	–	700	1500
по мятке	–	–	–
Единовременная загрузка, кг	–	240	7…8
Расход теплоты, кДж/ч	1 700 000	1 676 000	838 000
Установленная мощность, кВт	2,2	12	42
Габаритные размеры, мм	692023002560	500030903450	450045004500
Масса, кг	5640	6000	5000

Сушильно-обжарочный аппарат (рис. 17.26) предназначен для сушки вареных круп и обжарки кофе, какао-бобов и сои в кипящем слое перегретым паром атмосферного давления. Он состоит из цилиндрического корпуса 1 с вертикально установленным роторным валом 2 с лопастями 3.

Рис. 17.26. Сушильно-обжарочный аппарат

Цилиндрический корпус разделен верхней и нижней газораспределительными решетками 4, образующими нижнюю входную зону, среднюю рабочую зону и верхнюю зону для отвода отработанного теплоносителя.

Нижняя и верхняя зоны соединены патрубками 5 с рециркуляционным контуром 6, представляющим собой сварной каркас, внутри которого установлены перегородки 7 с сетками 8 для улавливания примесей в отработанном перегретом паре.

Для подачи перегретого пара в рабочую зону используется вентилятор 9 высокого давления. Вентилятор приводится во вращение с помощью электродвигателя 10 и ременной передачи. Нагнетательный фланец вентилятора через переходную часть контура соединяется с электрокалорифером, в котором на торцевой крышке 16 устанавливаются ТЭНы 15. Электрокалорифер патрубком 5 соединяется с нижней зоной аппарата. Рециркуляционный контур имеет патрубок 11 для отвода избытка пара, образующегося в процессе сушки или обжарки пищевых продуктов.

На верхней крышке цилиндрической части аппарата устанавливается дозатор, работающий от роторного вала и синхронно загружающий секции аппарата продуктом. На нижней решетке секции выполнено разгрузочное окно с лотком 12 для выгрузки готового продукта из аппарата. На верхней решетке над загрузочной зоной установлен патрубок, соединенный с дозатором, подающим сырье в секцию.

Роторный вал с лопастями вращается с помощью привода 13, включающего вариатор и открытую коническую передачу.

Для снижения потерь тепла в окружающую среду аппарат имеет тепловую изоляцию 17. Цилиндрическая часть, рециркуляционный контур, вентилятор, электрокалорифер и приводы расположены на сварной раме 14. Аппарат комплектуется пультом управления.

Аппарат работает следующим образом. После установления в аппарате необходимой температуры для соответствующего процесса сырье дозатором подается в секцию и при вращении роторного вала перемещается вдоль газораспределительной решетки. Перегретый пар, подаваемый вентилятором в нижнюю зону, проходит через решетку и приводит сыпучий продукт в состояние кипения. При вращении ротора такой слой легко перемещается и, по мере приближения к разгрузочному отверстию, продукт высушивается или обжаривается. Отработанный перегретый пар поступает через верхнюю зону в рециркуляционный контур и, проходя через каналы большего сечения, снижает скорость, что способствует удалению из потока взвешенных частиц. При обжарке кофе образуется легкая шелуха, которая задерживается решетками. Излишек пара, образованного при испарении влаги из продукта, удаляется через отводной патрубок. Остальная часть пара, очищенная от взвешенных частиц, вентилятором вновь подается в калорифер, подогревается и многократно участвует в процессе обработки продукта.

В результате рециркуляции пара повышается тепловая эффективность сушильно-обжарочного аппарата.

Одним из показателей обжарочных аппаратов является удельная площадь поверхности нагрева f_уд (отношение поверхности нагрева к поверхности зеркала масла). Для большинства обжарочных аппаратов удельная поверхность составляет в среднем 5,5…6,5 м²/м².

Температуру масла между сетками поддерживают при обжаривании овощей на уровне 120…160 °С, при обжаривании рыбы – 140…180 °С. При работе обжарочного аппарата температура масла может снижаться из-за уменьшения давления греющего пара и коэффициента теплопередачи или прекращения отвода конденсата, а также при увеличении загрузки аппарата сырьем сверх расчетной.

Время обжаривания  (с) зависит от плотности ткани, формы и размеров сырья, температуры масла в сетке и толщины слоя обжариваемого продукта. Обычно продолжительность обжаривания составляет 5…18 мин.

Производительность обжарочных аппаратов G (кг/с) зависит от видов обжариваемого сырья, процент ужарки которых различен, от площади поверхности нагрева, конструкции нагревательной камеры, ее состояния, параметров греющего пара и режима работы. Часовая производительность обжарочного аппарата (кг/м²): для овощей –30…35, для рыбы –25…30.

Расход пара D_п (кг на 1000 кг сырья) при обжаривании в жаровнях с водяной подушкой: лука (истинный процент ужарки 64) 1100…1150, моркови (56 %) 1000, баклажанов (41…53,5 %) 780…1000, кабачков (42…44 %) 800, рыбы 500…550. В жаровнях без водяной подушки расход пара на 1000 кг сырья меньше на 110…120 кг. Расход пара на нагревание масла до температуры обжаривания составляет примерно 0,15…0,20 кг на 1 кг подогреваемого масла.

Вода, находящаяся под слоем горячего масла, обычно сменяется непрерывно. Расход воды зависит от ее начальной и конечной температуры. При начальной температуре воды 15…18 °С и температуре выходящей воды 50…60 °С расход ее составляет 1…1,5 л на 1 кг обжариваемого сырья.