Оборудование для охлаждения и замораживания пищевых сред

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оборудование для охлаждения и замораживания пищевых сред

1. Охладительные установки и охладители

Трубчатый охладитель П8-ОУВ/2 (рис. 1) предназначен для охлаждения молока в закрытом потоке после секции пастеризации пластинчатых теплообменников или трубчатых пастеризаторов.

Установка состоит из верхнего 1 и нижнего 2 цилиндров, смонтированных один над другим на общей раме 3. По конструкции цилиндры не отличаются от цилиндров трубчатых пастеризаторов. Разница в том, что вместо теплоносителя подается хладоноситель: в нижнем цилиндре хладоносителем служит холодная вода, а в верхнем - рассол. Молоко последовательно проходит через две трубки нижнего цилиндра, затем верхнего.

Техническая характеристика: производительность - 3000·л/ч; габаритные размеры 1,5Ч0,5Ч1,2 м; масса - 230 кг.

Рис. 1. Трубчатый охладитель П8-ОУВ/2

Пластинчатая охладительная установка АОЗ-У6 (рис. 2) предназначена для охлаждения сусла перед брожением и пива перед розливом. Установка состоит из собственно охладителя, пульта управления, регулирующего клапана 3 на рассольном трубопроводе и теплопередающих пластин 1, изготовленных из нержавеющей стали.

Часть теплообменника, охлаждаемая одним теплоносителем и состоящая из одного или нескольких пакетов, представляет собой секцию. Пластины разбиты на две секции, отделенные одна от другой специальной плитой 4. В зависимости от наличия и расположения сквозных отверстий на углах пластин в секциях создаются пакеты пластин с одним направлением потока жидкости. Пластины прижимаются к стойке 2 с помощью нажимной плиты 5 и нажимных устройств 6 на направляющих.

Горячее сусло из отстойного аппарата насосом нагнетается в первую секцию, где охлаждается холодной водой с 70 до 25°C. Из секции водяного охлаждения сусло поступает во вторую секцию, где охлаждается рассолом до 6…7°C и выводится из аппарата. Сусло движется двумя параллельными потоками между стойкой и пластинами. Охлаждающая жидкость двумя параллельными потоками движется навстречу суслу между пластинами. Если за один проход между пластинами сусло не успевает охладиться до определенной температуры, то его пропускают через следующую группу пластин этого же теплообменника.

Рис. 2. Пластинчато-охладительная установка АОЗ-У6

Конструкции теплообменных пластин приведены в [3]. Пластины типа П-1 используются для теплообменников производительностью до 5,0 м³/ч; типа П-2 - до 10 м³/ч; типа П-3 - для более высокой производительности.

Таблица 1. Техническая характеристика пластинчатых охладительных установок

Таблица 2. Техническая характеристика пластин теплообменников

Охладитель К7-ФКЕ-8 (рис. 3) применяется при производстве сухих животных кормов. Он представляет собой сварной корпус 1, внутри которого в подшипниках скольжения вращается вал 2 со шнеком. Корпус имеет загрузочный 3 и разгрузочный 4 бункеры. Привод шнекового вала осуществляется от электродвигателя 5, через клиноременную передачу 6, редуктор 7 и муфту 8. Размеры шнека составляют: наружный диаметр 352 мм; шаг витков - 65 мм; высота витка 26,5 мм.

Высушенное сырье элеватором подается в загрузочный бункер охладителя. Сырье захватывается шнеком и транспортируется вдоль аппарата до разгрузочного бункера, одновременно с транспортированием продукт частично перемешивается и охлаждается до 30…40°C.

Техническая характеристика: производительность по исходному сырью 500 кг/ч; частота вращения шнека - 0,05 с^-1; мощность электродвигателя - 1,5 кВт; габаритные размеры - 6515Ч1400Ч2800 мм; масса - 2493 кг.

Желатинизатор. Желатинизация это переход бульонов из состояния золя в состояние геля (застудневание). При застудневании частицы желатина, растворенные в бульоне, образуют трехмерную сетку, в которой они соединены локальными связями. Температура и скорость застудневания бульонов зависит от их концентрации. Чем ближе величина рH бульона к изоэлектрической точке желатина, тем быстрее идет застудневание.

Рис. 3. Охладитель К7-ФКЕ-8

Приведенный на рис. 4 желатинизатор, представляет собой охлаждающий барабан 1, корпус которого выполнен из высококачественной стали с приводом 2. Наружная поверхность барабана тонко отшлифована, а внутренняя поверхность имеет черное двухслойное покрытие. Барабан желатинизатора заполняют циркулирующим рассолом через сквозной вал, приспособленный для заполнения и отвода рассола с температурой -5°C. Температура бульона не должна превышать 45°C. Только при достижении этих значений желатиновый бульон подают в приемник желатинизатора до определенного уровня 6, который зависит от концентрации бульона и прочности галлерты (пленки снимаемого студня) Барабан желатинизатора наружной поверхносью захватывает слой бульона и при вращении желатинизирует его на холодной поверхности. При длине 0,7 м диаметр барабана составляет 1,6 м. На другой стороне барабана расположен подъемный валик 4, который отделяет слой галлерты от охлаждающего барабана устройством для резания 3.

Толщину снимаемой галлерты регулируют на 2…3 мм. При увеличении толщины пленки необходимо снизить уровень бульона в приемнике и повысить темпера туру бульона до 45…50°C.

Техническая характеристика: производительность - 500 кг/ч; частота вращения барабана - 0,8 с^-1; расход рассола - 2,3 м³/ч; давление в системе - 0,05 МПа; габаритные размеры - 1,6Ч0,8Ч2,1 м.

Рисунок 4. Желатинизатор

Расчет производительности и энергозатрат. Производительность установок для охлаждения продуктов П (кг/с) рассчитывается по формуле

,

где: k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К); F - площадь поверхности теплопередачи, м²; ?t_СР - средняя разность температур между продуктом и теплоносителем, К; с - удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг·К); t₁ и t₂ - температура продукта в начале охлаждения и в конце, К.

Коэффициент теплопередачи k определяют без учета термического сопротивления стенки.

Пропускная способность охладителя закрытого одноцилиндрового G (кг/с) определяется как

,

где: S - шаг витков шнека, м; n - частота вращения шнека, с^-1; ш - коэффициент уменьшения площади свободного прохода; о - коэффициент объемного перемещения; R₂ - внутренний радиус рабочего цилиндра, м; R₁ - наружный радиус вытеснительного барабана, м.

Расход холода на охлаждение продуктов Q (Вт) рассчитывается как

,

где: Q₁ - количество холода, необходимое для охлаждения продукта, Вт; Q₂ - количество холода, необходимое для компенсации тепла, выделяемого в результате механического воздействия (на творог для закрытых охладителей), Вт; Q₃ - теплопотери, Вт.

Расход хладоносителя G_X (кг/с) определяют по формуле

,

где: с_Х - теплоемкость хладоносителя, Дж/(кг·К); t_X1, t_X2 - начальная и конечная температуры хладоносителя, К.

2. Оборудование для охлаждения и замораживания

Охлаждение продуктов может осуществляться различными способами. В частности охлаждение мяса и мясопродуктов в воздухе можно осуществить как одностадийным способом (при постоянном режиме в течении всего процесса охлаждения 36…38 часов при температуре воздуха около 0°C, относительной его влажности 87…97% и скорости его движения 0,15…0,25 м/с), так и двух- и трехстадийными способами, когда каждая стадия процесса отличается по параметрам теплоотводящей среды (на первой стадии процесса температура охлаждающего воздуха не ниже -8°C при создании скорости его движения 1,0…2,0 м/с при продолжительности процесса охлаждения 7…10 часов).

Технология замораживания мяса предусматривает два способа: двухфазный, когда замораживается предварительно охлажденное мясо, и однофазный, когда замораживается парное, неостывшее мясо. В аппаратах интенсивного замораживания температура воздуха поддерживается -30…-40°C, при скорости его движения около полутуши 2,0…3,0 м/с. Продолжительность замораживания в таких условиях составляет 16…24 часа, при усушке 1,5%.

Рис. 5. Схема камеры охлаждения мяса

Камеры охлаждения (рис. 5) с поперечным движением воздуха или с дутьем сверху вниз предназначены для охлаждения мяса и могут быть циклического (периодического) или непрерывного действия. Вместимость камер циклического действия рассчитывается не более чем на полусменную производительность цеха первичной переработки скота.

Камера охлаждения с поперечным движением воздуха (рис. 6, а) состоит из воздухоохладителя 1, перегородок 2, охлаждаемых полутуш мяса 3, перемещаемых с помощью подвесного пути 4 (стрелки показывают направление движения воздуха). Камера охлаждения с дутьем воздуха сверху вниз (рис. 6, б) включает в себя воздухооладитель 1, вентилятор 2, ложный потолок 4 и охлаждаемые туши 5, перемещаемые с помощью подвесного пути 3.

На участке подвесного пути длиной 1 м размещают 2…3 говяжьи или 3…4 свиные полутуши. Крупные туши размещают в зоне с наиболее низкой температурой и наиболее интенсивным движением воздуха.

Камеры охлаждения представляют собой теплоизолированные помещения вместимостью 15…45 т. В последнее время камеры проектируют шириной не более 6 м и длиной до 30 м.

Распределение воздуха в грузовом объеме камеры охлаждения осуществляется через нагнетательные и всасывающие каналы, безканальными (струйными) системами с подачей воздуха в пространство между потолком и каркасом подвесных путей, туннельными системами с продуванием воздуха вдоль и поперек подвесных путей камеры, через щели ложного потолка с дутьем воздуха сверху вниз; вентилированием грузового объема камеры потолочными воздухоохладителями; из сопел межпутевых воздуховодов, расположенных над полутушами (методом воздушного душирования).

Плоды и овощи также охлаждают в камерах или туннелях с интенсивным движением воздуха (рис. 7), состоящих из компрессорно-конденсаторного агрегата 1, потолочного воздухоохладителя с воздуховодом 2, штабелей из контейнеров для фруктов и овощей 3, затаренные плоды и овощи укладывают с таким расчетом, чтобы воздух свободно омывал их со всех сторон. В некоторых случаях для ускорения охлаждения пользуются передвижными воздухооладителями.

Техническая характеристика камеры охлаждения фруктов и овощей: вместимость - 10 т; температура воздуха в камере - 0°C; начальная температура внутри продукта - +15°C; конечная температура внутри продукта - +4°C; время охлаждения - 18 ч; производительность вентилятора - 5400 м³/ч; мощность электродвигателя - 0,75 кВт.

Камеры замораживания обеспечивают замораживание мяса и мясопродуктов и состоят из батарей и воздухоохладителей и могут быть с вынужденным и естественным движением воздуха. Камеры с вынужденным движением воздуха оборудуют воздухоохладителями, а иногда и батареями в сочетании с естественным движением воздуха: пристенными, потолочными или межрядными радиационными батареями.

В зависимости от организации технологического процесса камеры замораживания могут быть однофазного или двухфазного замораживания. В камерах однофазного замораживания предусмотрена большая площадь поверхности охлаждающих устройств.

Конструктивно камеры замораживания выполняют проходными или тупиковыми. В проходных камерах мясо загружается и выгружается через дверные проемы, расположенные обычно в торцевых стенках камеры. В тупиковых камерах загрузка и выгрузка происходят через один общий дверной проем.

Камеры замораживания мяса могут работать непрерывно или периодически. В камерах туннельного типа, работающих непрерывно, осуществляется поточность технологического процесса.

Рис. 6. Принципиальная схема камеры для охлаждения фруктов с интенсивным движением воздуха

Вместимость камер замораживания - до 10 т; температура воздуха в камере -30…-35°C; начальная температура внутри продукта +20°C; конечная температура внутри продукта -10…-15°C; время замораживания - 18 ч; производительность вентилятора - 30000 м³/ч; мощность электродвигателя - 7,5 кВт.

Закалочные камеры (с воздушным охлаждением) обеспечивают завершение процесса замораживания частично замороженной смеси мороженого и бывают с вертикальный конвейером (с люльками, в которые загружают брикеты мороженого) или с горизонтальным (без люлек) конвейером.

Закалочная камера с вертикальным конвейером (рис. 7) монтируется из отдельных щитов, скрепленных стяжками. Внутри аппарата размещены испаритель, вентилятор 4 и конвейер 3. Конвейер не закреплен в камере закаливания 2 и его можно вывести из камеры по приставным рельсам. На раме 5 установлен привод. Загруженные в люльки брикеты мороженого поступают в закалочную камеру по транспортеру 1. При движении конвейера 3 в камере брикеты обдуваются холодным воздухом, поступающим от испарительных батарей. Продолжительность замораживания (закалки) составляет 30…45 мин при температуре мороженого -12…-15°C, кипении аммиака в батарее -33°C и воздуха в аппарате - 23°C при скорости движения цепи конвейера 11,7 мм/с.

Рис. 7. Закалочная камера

Техническая характеристика закалочной камеры: производительность - 220…250 кг/ч; регулирование производительности - бесступенчатое; масса брикета - 100±2 г; температура закаленного мороженого -(12…15)°C; энергопотребление - 5,75 кВт/ч; холодопотребление - 18200 ккал/ч.

Расчет производительности и энергозатрат. Производительность закалочных камер П (кг/с), оснащенных конвейерами (вертикальными или горизонтальными) рассчитывается по формуле

где: b - ширина люльки, м;

L - длина рабочей части конвейера, м (L = 20…25 м);

g - удельная загрузка единицы площади люльки, кг/м²;

l - длина люльки, м;

ф_З - продолжительность закалки, с (ф_З = 1800…2700 с);

S - расстояние между люльками (шаг), м.

Расход холода на закаливание мороженого Q (Вт) определяется в виде зависимости:

,

где: c_Н, c_К - удельная теплоемкость мороженого до и после закаливания, Дж/(кг·К); t_З, t_П - температура мороженого при замерзании и после закаливания, °C; m_Н, m_К - массовая доля воды до и после закаливания, %; t_М - температура мороженого, °C.

охладительный замерзание фризер эскимогенератор

Список литературы

1. Руднев С.Д. Технологическое оборудование предприятий пищевой промышленности. Часть I, конспект лекций [Текст]/С.Д.Руднев. - Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 1997. - 116 с.

2. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн.: Учебник для вузов [Текст]/С.Т.Антипов, И.Т.Кретов, А.Н.Остриков и др.; Под ред.акад. РАСХН В.А.Панфилова. - М.: Высшая школа, 2001.

3. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. [Текст]/Г.Д.Кавецкий, А.В.Королев. - М.: Агропромиздат, 1991. - 432 с.

4. Машины и аппараты для переработки молока и мяса [Текст]/ А.А.Курочкин, В.М. Зимняков, Б.А.Чагин и др.; Под общ. ред. А.А.Курочкина. - Пенза: Пензенский технологический институт, 1999. - 454 с.

5. Драгилев А.И. Технологические машины и аппараты пищевых производств [Текст]/А.И.Драгилев, В.С.Дроздов. - М.: Колос, 1999. - 376 с.

6. Кретов И.Т. Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности: Учебник [Текст]/И.Т.Кретов, С.Т.Антипов. - Воронеж: Издательство государственного университета, 1997. - 624 с.

7. Хромеенков В.М. Оборудование хлебопекарного производства [Текст]/В.М.Хроменков. - М.: ИРПО; Изд.центр «Академия», 2000. - 320 с.

8. Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленоости. Части I и II/[Текст]/В.И.Ивашов. - М.: 2001-2006.

9. Сорокопуд А.Ф. Технологические линии и специальное оборудование для производства пищевых продуктов: учебное пособие [Текст]/А.Ф.Сорокопуд, С.Д.Руднев, В.В.Сорокопуд. - Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2006. - 168 с.

Размещено на Allbest.ru