Д6123 Куприн ДА Проектирование предприятий отрасли Раб програм метод указ контр 2009г

(продолжительность смены 8 ч). Содержание фарша в пельменях принять 52 %, теста − 48 %. Физическую плотность теста и фарша принять, соответственно, ρт = 1030 кг/м3 и ρф = 1070 кг/м3.

8. Проектируется участок производства замороженных плодов и ягод. Сосчитать продолжительность замораживания вишни и единовременную емкость флюидизационного скороморозильного аппарата производительностью 250 кг/ч. Принять среднюю массу одной ягоды вишни 3,5 г, а диаметр сосчитать, приняв форму вишни за шар. Температуру вишни, поступающей на замораживание, принять tн = 10 ºС. Замораживается вишня до конечной среднеобъемной температуры

tvк = −18 ºС. Температура воздуха в скороморозильном аппарате t0 = −30 ºС. Необходимые для расчетов значения характеристик и параметров взять из литературных источников.

9. Сосчитать и подобрать фаршемешалки для теста и фарша участка производства пельменей производительностью 6 т в смену (продолжительность смены 8 ч). Содержание фарша и теста в пельменях принять по 50 %. Физическую плотность теста и фарша принять, соответственно, ρт = 1030 кг/м3 и ρф = 1070 кг/м3.

0. Проектируется участок производства замороженных пельменей производительностью 5,0 т в смену. Сосчитать и подобрать тележечный морозильный аппарат. Какое количество тележек требуется для морозильного аппарата, если на одной тележке устанавливается 26 противней, где на каждом размещается по 2,8 кг пельменей? Продолжительность замораживания пельменей 35 мин. Продолжительность рабочей смены 8 ч.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

В контрольной работе в основном − задачи на расчет и подбор технологического оборудования пищевых производств.

Расчет обычно сводится либо к выбору и определению количества единиц технологического оборудования по заданному объему производства, либо к расчету возможного объема производства при использовании имеющегося оборудования.

11

где G − количество сырья, перерабатываемого на данном аппарате за час или за смену;

q – производительность аппарата (машины), соответственно, часовая или сменная.

Производительность аппаратов и машин непрерывного действия обычно приводится в их паспортных данных (см. прил., табл. 5, 6). Она часто зависит от вида сырья, ассортимента вырабатываемой продукции и ряда других параметров и обычно требует уточнения.

Производительность аппаратов периодического действия зависит прежде всего от продолжительности обработки t (длительности цикла загрузка-обработка-выгрузка) и величины единовременной загрузки g. В свою очередь, t и g зависят от вида сырья, производимой продукции, а также их свойств (см. прил., табл. 1, 2, 3). С учетом этого, приводимая в справочниках, каталогах и рекламных проспектах производительность мешалок, куттеров, морозильных камер и других машин и аппаратов периодического действия − довольно условная величина, которую следует уточнить с учетом планируемого к производству ассортимента и используемого сырья.

Производительность аппаратов периодического действия (куттеров, мешалок и т. п.) можно сосчитать по формуле

где q − производительность аппарата периодического действия, кг/ч; g − масса единовременной загрузки (единовременная емкость ап-

парата), кг;

t − длительность одного цикла обработки, с;

β − коэффициент загрузки по обрабатываемому материалу;

V − геометрический объем аппарата (чаши, дежи куттера или корыта мешалки), м3;

ρ − физическая плотность обрабатываемого материала, кг/м3.

12

Если необходимо подобрать аппарат периодического действия для обеспечения требуемой производительности, то выражение для расчета величины единовременной загрузки g или геометрического объема дежи или корыта V можно получить из формулы (2)

Длительность одного цикла обработки t берется с учетом затрат времени на загрузку, обработку и выгрузку.

Коэффициент загрузки β часто приводится в паспортных характеристиках аппаратов (см. прил., табл. 5, 6), но если он отсутствует, то его можно принять для куттеров β = 0,6 − 0,65, для мешалок β = 0,6 − 0,7.

Физическая плотность обрабатываемого материала ρ приводится в специальной литературе и справочниках [1, 2]. При отсутствии можно принять ρ = 950−1050 кг/м3.

Для примера приведен расчет и подбор фаршемешалки периодического действия, тележечного и флюидизационного морозильных аппаратов.

Пример 1. Проектируется участок производства замороженных мясных рубленых полуфабрикатов. Рассчитать и подобрать фаршемешалку периодического действия для производства 150 кг/ч замороженных рубленых бифштексов.

Замораживание осуществляется в тележечном морозильном аппарате. Какое количество тележек должно быть в морозильном аппарате, если на одной тележке устанавливается 26 противней, а на каждом противне размещается 40 бифштексов массой 75 г. Продолжительность замораживания составляет 3,5 ч.

1. Коэффициент загрузки фаршемешалки периодического действия при производстве сырья для полуфабрикатов β = 0,85 (см. прил., табл. 1).

13

2. Плотность сырого мясного фарша почти не зависит от его вида, и поэтому в расчете принята плотность фарша ρ = 1070 кг/м3 (см. прил., табл. 7).

3.Продолжительность цикла обработки фарша котлет в фаршемешалках периодического действия принимаем в соответствии с данными табл. 2. Для мешалки с чашей емкостью 100 л t = 600 с.

4.Необходимый объем чаши фаршемешалки V можно сосчитать по формуле (4)

где q – требуемая производительность фаршемешалки по сырому фаршу, q = 150 кг/ч;

t – продолжительность цикла обработки фарша (см. прил., табл. 2), t = 600 с;

β– коэффициент загрузки фаршемешалок при производстве фарша рубленых полуфабрикатов (см. прил., табл. 1), β = 0,85;

ρ– принятая плотность сырого фарша (см. прил., табл. 7),

ρ= 1070 кг/м3.

Втабл. 5 указаны параметры фаршемешалки модели ФМ2-У-335

собъемом чаши 35 л, которая может быть принята к установке.

Ответ: для производства 150 кг/ч замороженных бифштексов достаточно установить одну фаршемешалку ФМ2-У-335 с объемом чаши

35 л.

Пример 2. Для условий примера 1 сосчитать и подобрать тележечный морозильный аппарат. Какое количество тележек должно быть в морозильном аппарате, если на одной тележке устанавливается 26 противней, а на каждом из них размещается 40 бифштексов массой 75 г. Продолжительность замораживания составляет 2,5 ч.

1. С учетом продолжительности замораживания, единовременная емкость морозильного аппарата g должна быть

g = q ∙ t = 150 ∙ 2,5 = 375 кг,

14

где q – производительность проектируемого участка по замороженным бифштексам, q = 150 кг/ч;

t – продолжительность замораживания бифштексов, t = 2,5 ч. 2. Масса бифштексов, размещающихся на одной тележке,

M = m ∙ n ∙ b = 0,075 ∙ 40 ∙ 26 = 78 кг,

где m – масса одного бифштекса, m = 0,075 кг;

n – количество бифштексов на одном противне, n = 40 шт.; b – количество противней на одной тележке, b = 26.

3. Количество тележек в морозильном аппарате должно быть

где g – единовременная емкость морозильного аппарата, g = 375 кг; M – масса бифштексов на одной тележке, M = 78 кг.

Ответ: для участка производства 150 кг в час замороженных бифштексов необходим тележечный морозильный аппарат, в котором одновременно находятся 5 тележек.

Пример 3. Проектируется участок замороживания картофеля и овощей. Сосчитать продолжительность процесса замораживания брусочков бланшированного картофеля и единовременную емкость флюидизационного скороморозильного аппарата производительностью q = 500 кг/ч. Температуру картофеля, поступающего на замораживание, принять tн = 15 ºС. Замораживается картофель до конечной среднеобъемной температуры tvк = −18 ºС. Температура воздуха в скороморозильном аппарате t0 = −30 ºС.

Необходимые для расчетов значения характеристик и параметров взять из литературных источников.

1.Замораживают картофель нарезанным в виде брусочков сечением 8×8 мм и длиной не менее 35 мм. В расчете приняты размеры брусочка 8×8×40 мм.

2.Основные теплофизические характеристики картофеля следующие (см. прил., табл. 7):

15

W = 80 % − влажность картофеля;

ρпр = 1030 кг/м3 – физическая плотность картофеля; С0 = 3620 Дж/(кг∙К) – удельная теплоемкость картофеля;

λ = 0,59 Вт/(м∙К) – коэффициент теплопроводности картофеля. 3. Масса брусочка картофеля G длиной 40 мм равна

G = b1 ∙ b2 ∙ b3 ∙ ρпр = 0,04 ∙ 0,008 ∙ 0,008 ∙ 1030 = 0,00264 кг,

где b1 – длина брусочка картофеля, b1 = 0,04 м;

b2 – толщина брусочка картофеля, b2 = 0,008 м; b3 – ширина брусочка картофеля, b3 = 0,008 м;

ρпр – физическая плотность картофеля, ρпр = 1030 кг/м3.

4. Оптимальная скорость движения воздуха во флюидизационном скороморозильном аппарате wопт равна

wопт = 2,25 + 1,95 lg G = 2,25 + 1,95 lg 2,64 = 3,07 м/c,

где G – масса брусочка картофеля, G = 2,64 г.

5. Эквивалентный диаметр брусочка картофеля dэ равен

где G – масса брусочка картофеля, G = 2,64 г;

ρпр – физическая плотность картофеля, ρпр = 1030 кг/м3. 6. Критерий Архимеда Ar равен

где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;

dэ – эквивалентный диаметр брусочка картофеля, dэ = 0,017 м; νв – кинематическая вязкость воздуха при t0 = −30 ºС,

16

νв= 10,8 ∙10−6 м2/с;

ρпр – физическая плотность картофеля, ρпр= 1030 кг/м3; ρв – плотность охлаждающего воздуха при t0 = −30 ºС,

ρв = 1,453 кг/м3.

7. Скорость начала витания частиц (брусочков картофеля) в пото-

С учетом этих условий, принимаем скорость движения воздуха во флюидизационном аппарате wпр = 5,0 м/с.

10. Коэффициент теплоотдачи от поверхности брусочков картофеля к воздуху α при принятой скорости wпр = 5,0 м/с равен

17

dэ – эквивалентный диаметр брусочка картофеля, dэ = 0,017 м; wпр– принятая скорость движения воздуха в аппарате, wпр = 5,0 м/с;

νв – кинематическая вязкость воздуха при t0 = −30 ºС,

νв = 10,8·10–6 м2/с.

11. Доля вымороженной в картофеле воды при конечной

где tкр – криоскопическая температура картофеля (см. прил., табл. 8),

tкр= −1,3 ºС;

tvк – конечная среднеобъемная температура замораживаемого картофеля, tvк = −18 ºС.

12. Среднелогарифмическая температура в интервале от tкр до tvк

равна

18

где tкр – криоскопическая температура картофеля (см. прил., табл. 8), tкр= −1,3 ºС;

См = С0 – 2100 · W · ω2 = 3620 – 2100 · 0,80 · 0,80 = 2270 Дж/(кг·К),

где С0 – удельная теплоемкость охлажденного картофеля (см. прил., табл. 7), С0 = 3620 Дж/(кг·К);

W – влажность картофеля (см. прил., табл. 7), W = 80 %;

15. Коэффициент теплопроводности замороженного картофеля

λм сосчитан при температуре

t

λм= λ0 + λ · ω2= 0,59 + 0,95 · 0,80 = 1,35 Вт/(м·К),

где λ0 – коэффициент теплопроводности охлажденного картофеля,

λ0 = 0,59 Вт/(м·К);

Δλ– максимальное увеличение теплопроводности пищевых продуктов при вымораживании всей влаги, Δλ = 0,95 Вт/(м·К);

ω2 – доля вымороженной воды в картофеле при температуре t ,

ω2 = 0,80.

16. Удельная теплота, отводимая от картофеля при замораживании qз, равна [9, с. 78]

19

qз = С0 (tн – tкр) + L·W·ω1 + См (tкр – tvк) =

=3620 (15 + 1,3) + 335000·0,8·0,93 + 2270 (–1,3 + 18) =

=59000 + 249240 + 37900 = 346100 Дж/кг,

tкр – криоскопическая температура картофеля (см. прил., табл. 8),

tкр = −1,3 ºС;

tvк – конечная среднеобъемная температура замороженного карто-

феля, tvк= −18 ºС;

L – удельная теплота льдообразования, L = 335000 Дж/кг; W – влажность картофеля (см. прил., табл. 7), W = 80 %;

ω1 – доля вымороженной воды в картофеле при конечной средне-

См = 2270 Дж/(кг·К).

17. Продолжительность замораживания брусочка картофеля рассчитывается по формуле Р. Планка для параллелепипеда

где qз – удельная теплота замораживания картофеля, qз = 311300 Дж/кг; ρпр – физическая плотность картофеля (см. прил., табл. 7),

ρпр = 1030 кг/м3;

20