Практическое занятие № 6

Расчет энергетических показателей для процесса бланширования

При бланшировании пар и нагретый воздух входят в непосредственный контакт с продуктом. Бланширователи предназначены для частичного обезвоживания тканей рыбы в результате тепловой денатурации белков.

Производительность бланширователей зависит от продолжительности процесса и вместимости аппарата, время бланширования, необходимое для достижения требуемого технологического результата, зависит от способа укладки в банки, размеров кусков рыбы, а также от номера банки. Однако интенсивность теплообмена в аппарате и не очень больше различия в массе прогреваемой рыбы, сложенной в банку, позволяют принять среднюю продолжительность бланширования равной 45 мин.

Вместимость аппарата связана с его конструктивными данными: количество кассет и их размерами. Если в кассету бланширователя помещается десяток банок № 3,2,8 с внешним диаметром 102 мм, то банок с меньшим диаметром (№5,6) в кассете будет 12 шт., № 17 - 13 шт., № 19-15 шт. При одинаковом количестве кассет и одинаковой продолжительности бланширования в единицу времени в бланширователь будет поступать (и соответственно покидать его) банок № 6 - на 20%, № 17 - на 30 %, № 19 - на 50% больше, чем соответственно банок № 2,3 и 8.

Основные типы бланширователей, устанавливаемые в настоящее время на консервных заводах, рассчитаны на следующую производительность: ИБ1П - 288 банок/мин (№ 6); ИБ2П- 180 банок/мин; ИСС-6 - 70 банок/мин и Н2-ИТА-206 - от 84 до 144 банок/мин. Однако использовать эту производительность не всегда возможно. Дело в том, что для обеспечения производи

тельности 280 банок в минуту необходима соответствующая производительность участка наполнения банок рыбой. Имеющиеся для этой цели механизмы рассчитаны максимально на 120 банок в минуту (Ф-1 и ИНА-505). Для ИБ2П и ИТА-206 производительность бланширователя будет зависеть от производительности аппарата предыдущей операции.

При термической денатурации белков мышечной ткани рыбы греющей средой могут служить вода, растительное масло, водяной пар, горячий воздух, ИК-излучение. С точки зрения качества продукта лучшим теплоносителем считается растительное масло, однако нагрев в масле увеличивает расходы на производство продукции и усложняет технологический процесс. Так как нагрев производится при атмосферном давлении, температура рыбы не может быть выше 100С. Практически температура рыбы в центре банки не превышает 75...80 С.

В настоящее время самым распространенным методом бланширования является комбинация нагрева водяным паром при давлении 98,1 кПа и воздухом температурой 120...130С. Высокий коэффициент теплоотдачи от пара к материалу обеспечивает быстрый его прогрев, а горячий воздух удаляет остатки конденсата и частично подсушивает ткани. В случае недостаточного обезвоживаня во время бланширования при последующей стерилизации может возникнуть разрушение тканей (перевар), снижающее качество консервов. Таким образом, тепловой процесс бланширования состоит из двух этапов: проварки и подсушки. В первом периоде расход тепла связан с нагревом продукта, во втором - с испарением влаги.

Расход тепла Q₁ в первом периоде рассчитывается по формуле (7.2)

Q₁ = G₁ c₁ t₁ + G₂ c₂ t₂ , кДж

где G₁ - масса рыбы, проходящей через аппарат в течение часа, кг;

G₂ - масса тары (банок), проходящей через аппарат в течение часа, кг;

с₁ - удельная теплоемкость рыбы,кДж/(кг^.К);

с₂ - удельная теплоемкость тары, кДж/(кг^.К);

 t₁ - разность температур между паром и продуктом, К;

 t₂ – разность температур между паром и тарой, К.

Масса рыбы, проходящей через бланширователь в течение часа, зависит от вместимости банок и их количества и рассчитывается по формуле

G₁ = Пg, кг (6.1)

где П- производительность бланширователя, б/мин;

g - вместимость банок, кг.

Масса тары зависит от ее размера и материала. Эта зависимость приведена в табл. 3

Зависимость массы тары от ее размера

Таблица 3

№ банки	Масса, г		№ банки	Масса, г
	жести	алюминия		жести	алюминия
8	50	17,2	3	43,3	14,9
6	40,8	14,0	2	38,8	13,4

В I периоде за счет тепловой денатурации белков теряется 15...18 % влаги от массы продукта, что приводит к изменению его теплоемкости. Для расчетов принимается среднее значение из величин, получаемых при расчете теплоемкости по химическому составу рыбы до и после бланширования.

По требованиям технологического процесса разделки температура рыбы, поступающей на бланширование, не должна превышать 25С, а в конце первого периода - 70...75 С. Температура металла банки должна быть на 10...15 С выше.

Количество тепла Q₂ , затрачиваемого во II периоде, рассчитывается по формуле

Q₂ = G₁c₁ t₁ + G₂ c₂ t₂ + G₁() r / (100 - ), кДж (6.2)

где G₁ - масса рыбы с учетом ее уменьшения за счет потери влаги при проварке;

с₁ и с₂ - удельная теплоемкость соответственно рыбы и тары, кДж/кг^.К ;

G₂ - масса тары, проходящей через бланширователь в течение часа, кг;

t₁ - разность температур между воздухом и рыбой;

t₂ - разность температур между воздухом и тарой (t_т = 80С);

- влажность материала перед вторым периодом (₂ 62%);

- влажность материала по окончании бланширования (₁54%);

r - теплота испарения, кДж/кг.

Средняя температура рыбы по окончании бланширования должна быть не меньше 85 С. Во втором периоде из рыбы испаряется 5...8 % воды в расчете на массу поступающей в бланширователь рыбы.

Все это тепло поступает с нагретым воздухом, количество которого рассчитывается на основании теплового баланса:

L(I₂ - I₁) = Q₂ , кг/ч (6.3)

где L - расход нагретого воздуха, кг/ч;

I₁ - теплосодержание воздуха до его нагрева, Дж/кг;

I₂ - теплосодержание нагретого воздуха при выходе его из бланширователя, Дж/кг;

Q₂ - количество теплоты во II периоде, Дж.

Исходя из того, что в процессе подсушки температура воздуха не меняется (изотермическая сушка), а влагосодержание воздуха возрастает до относительной влажности 30%, расход воздуха рассчитывают по уравнению

L = Q₂ / t_в(d₂ - d₁) c , кг/ч (6.4)

где t_в - температура воздуха в бланширователе;

d₁ - влагосодержание воздуха до входа в бланширователь, г/кг ;

с_в - удельная теплоемкость влаги кДж/кг^. К.

Начальную характеристику воздуха принимаем следующей:

t_в = 120С, относительная влажность ₁ = 10%, тогда находим все необходимые параметры.

Кроме перечисленного некоторое количество тепла расходуется на компенсацию потерь в окружающую среду. Эти потери складываются из теплообмена конвекцией и излучением. По требованиям охраны труда температура поверхности аппарат не может превышать 40С, температура в помещении, где установлен бланширователь, не должна быть ниже 20 С, следовательно, разность должна быть не более 20С. При такой небольшой разности температур потерями на излучение можно пренебречь. Тогда потери составят из формулы (7.20)

Q_п = F(t_ст - t_в)3,6,кДж

где  - суммарный коэффициент теплоотдачи от

стенки аппарата к воздуху;

F - поверхность аппарата;

t_ст - температура стенки (t_ст = 40С);

t_в - температура воздуха (t_в = 20С).

Расход пара на участке проварки рыбы

D₁ = (Q₁+Q_п ) / (i_п - i_к1 ), кг (6.5)

где Q_п  - потери тепла в окружающую среду на участке проварки

i_п - теплосодержание греющего пара при абсолютном давлении 0,5МПа;

i_к1 - теплосодержание конденсата (пар конденсируется при атмосферном давлении).

Расход пара на участке подсушки рыбы

D₂ = (Q₂ + Q_п )/(i_п - i_к1), кг (6.6)

где Q_п - потери тепла в окружающую среду на участке подсушки;

i_к - теплосодержание конденсата.

Общий расход пара на процесс бланширования

D = D₁ + D₂ (6.7)

Задание 9

9.1. Выполните тепловой расчет ленточного бланширователя производительностью 90 б/мин (банка № 8) при бланшировании консервов “Скумбрия бланшированная, в масле”. Остальные данные взять из справочников.

9.2. Выполняйте тепловой расчет ленточного бланширователя производительностью 120 б/мин ( банка № 3) при бланшировании консервов «Сардина бланшированная, в масле». Остальные данные взять из справочников.