9.2. Теплові розрахунки

9.2.1 Тепловий баланс процесу темперування рецептурного набору у змішувачі. Процес темперування у змішувачах призначений для вирівнювання температури в об’ємі рецептурного набору і створення оптимальних умов для емульгування водної і жирової фаз.

Наведений тепловий баланс складено на основі рецептури маргарину "Столичний", який виробляють на лініях продуктивністю 5 т/год. Початкові дані для розрахунку наведено у табл. 9.3

Таблиця 9.3 – Початкові дані для розрахунку теплового балансу

Найменування компонентів	Масова витрата, кг/с		Питома теплоємність, кДж/кгК
	Символ	Значен-ня	Символ	Значен-ня
Саломас марки 1 (tпл=31-340С)	G1	0,378	с1	2,131
Саломас марки 1 (tпл=40-430С)	G2	0,07	с2	2,145
Продовження табл.9.3.
1	2	3	4	5
Олія рослинна	G3	0,368	с3	1,775
Емульгатор МГМ	G4	0,01	с4	1,912
Фосфатидний концентрат	G5	0,003	с5	1,957
Барвник харчовий	G6	0,004	с6	1,775
Сіль	G7	0,004	с7	0,921
Молоко коров’яче незбиране	G8	0,14	с8	3,936
Вода	G9	0,41	с9	4,19

Інші рецептурні компоненти (цитринова кислота, ароматизатор, бензоат натрію) суттєво не впливають на розрахунок через малі значення масових витрат.

Початкову температуру водо- і жиророзчинних компонентів та рослинної олії приймають рівною 293 К (20 ⁰С), саломасу – на 5 ⁰С вище температури плавлення. Кінцеву температуру суміші, за якої здійснюється темперування, приймають рівною 313 К (40 ⁰С). Рівняння теплового балансу процесу темперування має вигляд:

Q₁ + Q_вп = Q₂ + Q_вк + Q_втр, (9.1)

де Q₁– кількість теплоти рецептурних компонентів маргарину за початкової температури, кВт;Q_вп– кількість теплоти гарячої води, що циркулює в оболонках змішувача, за початкової температури, кВт;Q₂– кількість теплоти композиції після темперування і змішування, кВт;Q_вк– кількість теплоти гарячої води за кінцевої температури, кВт;Q_втр– втрати теплоти у навколишнє середовище (приймають рівними (0,05÷0,1)·(Q₂ –Q₁).

Кількість теплоти рецептурних компонентів маргарину за початкової температури:

Q₁ = G₁c₁t₁, (9.2)

де t₁ – початкова температура рецептурних компонентів, К,

тобто

Q₁=(G₁c₁ + G₅c₅) ·313 +G₂c₂320 + (G₃с₃ + G₄с₄ + G₆с₆ + …G₉с₉)х

х 293 = 1167,03 кВт.

Кількість теплоти композиції після темперування і змішування

Q₂ = G_ с_мt₂, (9.3)

де G_ - сумарна масова витрата рецептурних компонентів, кг/с (табл. 9.3); с_м – питома теплоємність маргаринової емульсії (розрахована адитивним шляхом за даними табл. 9.1 і 9.3); с_м = 2,794 кДж/кгК; t₂ – кінцева температура маргаринової емульсії після темперування, К.

Підставивши числові значення, маємо:

Q₂ = 1,387·2,794·313 = 1212,96 кВт.

Кількість теплоти гарячої води за початкової та кінцевої температури визначається за рівняннями:

Q_вп = Wc_nt_n ; (9.4)

Q_вк = Wc_кt_к ; (9.5)

де W – масова витрата води, кг/с; с_n i c_k – питома теплоємність води за відповідних температур, кДж/кгК; t_n, t_k – відповідно початкова і кінцева температури гарячої води, К (за виробничими даними, t_n = 343 К; t_k = 318 К).

Тоді рівняння (9.1) можна подати у вигляді:

1167,03 + W·4,212·343 = 1212,96 + W·4,199·318 + 2,30. (9.6)

Звідки знаходимо витрату гарячої води на процес темперування:

= 0,44кг/с,

що становить 25,3м³/добу.