Учебно-методический комплекс дисциплины «Технологическое оборудование для тепловой и холодильной обработки пищевых продуктов» (стр. 16 )

Такие котлы рассчитаны на давление пара  0,3….0,5 МПа.

При сферической форме днища пленка конденсата неравномерна по высоте котла. В нижней части толщина ее бывает максимальной.

Скорость пара в паровой камере из-за большого ее сечения невелика.

Значительная толщина пленки конденсата и малая скорость пара приводит к сравнительно низкой интенсивности теплообмена

Коэффициенты теплопередачи в двустенном котле емкостью 350 л при подогреве без перемешивания:

для бульонов  700…800  Вт /м2К. При перемешивании  коэффициент теплопередачи увеличивается на 50%.

Двустенные  котлы как тепловые аппараты имеют следующие недостатки:

1.При толщине стенки до 10 мм давление пара в котле не может быть более 0,3…0,6 МПа в зависимости от  диаметра котла.

2. Интенсивность теплообмена на поверхности нагрева неравномерна:

наибольшая интенсивность в верхней части котла и крайне низкая – в нижней части (днище), где толщина пленки конденсата максимальна.

Однако, несмотря на эти недостатки, подобные котлы весьма широко используются в различных отраслях  пищевой промышленности, в чем нетрудно убедится сравнив рисунки этих котлов.

Например, при производстве пивобезалкогольных напитков такие же по конструкции котлы используются для варки сиропов. В мясной, рыбоперерабатывающей  промышленности – для варки мяса и рыбы и т. д.

Подогреватель ВНИИКОП-2 может быть использован в качестве подогревателя, вакуум-аппарата, сборника и смесителя.

Устанавливают его в линиях для производства томат-пюре и томат-пасты, детских консервов, томатных соусов, джема и повидла.

Сборник-подогреватель в нижней части имеет двустенную паровую рубашку (камеру) 2. В верхней части – цилиндрический корпус с конусной крышкой.

Внутри подогревателя  помещена якорная мешалка 3. На крышке установлен привод, состоящий из электродвигателя и редуктора.

Сборник–подогреватель снабжен штуцерами для подвода пара 5 и вывода конденсата. 

Кромке того, на аппарате имеются штуцера для загрузки сырья 6 и выгрузки продукта 7, ловушка 8, осветитель, штуцеры для удаления паров (или создания вакуума), для сжатого воздуха, мановакуумметр, термометр и  предохранительный клапан.

Рабочий объем аппарата или объем продукта, при котором поверхность нагрева им полностью покрыта, составляет 750 – 1000 л

В паровую рубашку подводится пар давлением до 0,4 МПа.

Подогреватель КПЖ для дробленой томатной массы имеет следующие конструктивные особенности.

Подогреватель КПЖ имеет рабочую камеру в виде горизонтального цилиндра 1 расположенного  в стальном кожухе 2, диаметр которого на 200 мм больше диаметра цилиндра.

Пространство между цилиндром и кожухом является паровой камерой аппарата КПЖ.

Цилиндр 1 и кожух 2 с торцов соединены и закрыты крышками 3.  Через крышки проходит полый трубчатый  вал 4.

К валу прикреплен спиральный змеевик 5 из нержавеющей стали. Змеевик предназначен для перемешивания дробленой томатной массы и одновременно является частью поверхности нагрева.

Вал со змеевиком делает 67 об/мин.

Поверхность нагрева  равна 5,9 м2 Она образована

из цилиндрической внутренней поверхности паровой камеры составляющей порядка 60%; поверхности спирального змеевика – около 26 %% и полого вала, составляющего 14 % от общей поверхности.

Дробленая томатная масса непрерывно и равномерно подается насосом в аппарат через штуцер.

Масса медленно проходит (со скоростью 0,01 м/с) через внутренний цилиндр 1, перемешиваясь  и перемещаясь по всей длине аппарата.

Нагревшись до 70 – 80 0С масса выходит через разгрузочный штуцер.

Греющий пар с давление 0,13 – 0,14 МПа подводится к полому трубчатому валу с одного его конца, проходит через  вал и спиральный змеевик.

Затем через другой конец полого  вала пар поступает в паровую рубашку аппарата КПЖ.

Скопившийся  конденсат из рубашки удаляется конденсатоотводчиком.

Часовая производительность аппарата 7000 кг/час дробленой томатной массы.

Для уменьшения образования пригара на поверхности нагрева необходимо поддерживать постоянное давление в паровой камере 0,13…0,14 МПа и не допускать остановок в работе насоса, подающего дробленую томатную массу.

Аппарат снабжен приборами для определения температуры массы при выходе и для автоматического регулирования давления пара, а также манометром и предохранительным клапаном.

Трубчатый вакуум-подогреватель КПТ-2. Он предназначен для нагревания дробленых помидоров и различных фруктовых и овощных соков.

КПТ-2  представляет собой трубчатый горизонтальный многоходовой теплообменник. Он имеет 12 последовательно соединенных труб 1 из нержавеющей стали диаметром 50 мм и длиной 2925 мм.

Трубы заключены в стальной кожух 2 выполненный в виде горизонтального цилиндра. 

С торцевых сторон установлены крышки. Задняя крышка 3 имеет шесть впадин при помощи которых попарно соединяются близлежащие две трубки.

Передняя крышка 4 имеет пять впадин и два патрубка. Нижний патрубок 5 служит для входа продукта, а верхний 6 для выхода продукта из нагревательных трубок.

Магистральный греющий  пар из котельной давлением 0,2 МПа редуцируется в вакуум-редукционном клапане 7 до давления 80…90 кН/м2, что соответствует температуре 93…96 0С.

После этого пар поступает в межтрубное пространство в верхней части кожуха 8.

Конденсат отводится из парового межтрубного пространствачерез конденсатоотводчик с закрытым поплавком в вакуум-сборник.

Из вакуум-сборника конденсат и скопившийся воздух удаляется водяным эжектором, создающим и некоторое разряжение и в вакуум-сборнике.

Вода в эжектор подается центробежным насосом 10 из бака 11. Продукт дробленые томаты центробежным насосом последовательно проходит через все трубки подогревателя КПТ-2, нагреваясь до 80…90 0С.

Производительность теплообменника 1800 л/ч, поверхность нагрева 4 м2. Скорость движения продукта по трубам 2,8…3,5 м/с

Коэффициент теплопередачи при подогреве сока 900…1200 Вт/м2К

Двухтрубный подогреватель. Он применяется для нагревания фруктового и томатного пюреисоков. Двухтрубный подогреватель состоит из 8-12 секций.

В каждой секции имеется медная или из нержавеющей стали труба диаметром 32-70 мм и длиной  2.0 – 2,5 м. Эта труба помещена в стальной трубе диаметром 60 – 100 мм.

Таким образом, двухтрубный подогреватель является теплообменником типа «труба в трубе».

Концы внутренних труб каждой секции соединены между собой патрубками, согнутыми под углом 1800.

Уплотнение достигается прокладками. Масса подается  насосом в аппарат через отверстие 1, а выходит через отверстие 2.

Греющий пар давлением до 0,3 МПа поступает через патрубок 3 в кольцевое пространство и движется в нем справа налево.

В конце первой секции установлен вертикальный патрубок 4, соединяющий межтрубные пространства двух секций. Из нижней секции конденсат выходит через патрубок 5. Для устойчивости и прочности конструкции установлены опорные прокладки 6.

В начале пуска пара воздух из кольцевого межтрубного парового пространства выпускается через продувной краник 7.

Благодаря небольшому сечению трубы в подогревателях такого типа масса может перемещаться с большой скоростью. Это в значительной степени предотвращает образование пригара.

Коэффициент теплопередачи при подогреве фруктового пюре достигает 570 Вт/м2К. Теплообменники типа «труба в трубе» применяют в консервной промышленности также и для охлаждения продукта. В этом случае в кольцевое пространство подводится холодная вода либо рассол.

Лекция 13. Основы теории процесса центробежного разделения

Одним из наиболее важных параметров при расчете сепараторов является расчетный диаметр жирового шарика (d), выделившегося из молока и содержание жира (ж) в обезжиренном молоке.

Точной зависимости  между ними не установлено, поэтому при расчетах можно ориентироваться на экспериментальные данные (Бремер, Лукьянов, Аболмасов) либо использовать для аналитического расчета эмпирическую формулу  . По Суркову, содержание жира в обрате:

  ж = 0,04 (d - 0,5)  ,  %

  или диаметр шарика  d = (ж / 0,04) + 0,5  , мкм  (1)

Наиболее совершенные современные жидкостные сепараторы обеспечивают содержание жира в обрате от 0,04 до 0,02 %. Минимальный же диаметр жирового шарика выделяемого из молока примерно составляет 1,0 – 2,0 мкм.

Комплекс величин, характеризующих жидкую систему (суспензию или эмульсию) и ее способность отстаиваться в гравитационном или центробежном поле, называют в теории процесса сепарирования  разделяемостью жидкой системы.

  ? =  (?1  - ?2 ) d 2 / 18 ?  , c  (2)

d - диаметр расчетного шарика, м, ( 1 мкм = 1·10-6 м);

(?1 -  ?2)  - разность плотностей фаз, кг/м3;

?  - динамическая вязкость среды,  Па·с.

При расчете процесса большое значение приобретает так называемый средний логарифмический радиус от оси вращения, на котором факторы, характеризующие процесс сепарирования, имеют среднее значение.

  Rср =  (Rб  -  Rм) / ln Rб / Rм  ,м  (3)

Rб,  Rм-  больший и меньший радиусы тарелки, м.

Зная средний логарифмический радиус, можно определить другие параметры процесса, первым из которых является скорость  выделения сливок. Скорость перемещения частиц, или скорость всплытия жировых шариков, составляющих легкую фазу, либо скорость выделения сливок можно определить по так называемой формуле  Стокса: