Особенности проведения процессов выпаривания на предприятиях пищевой промышленности. Технические описания и расчеты. Принцип работы технологической схемы и работы проектируемого аппарата (выпарная установка для концентрирования сыворотки подсырной).
Аннотация к работе
Кроме того, широкое применение тепловая обработка в вакууме находит при сгущении (концентрации) ценных жидких пищевых продуктов: бульонов, молока, крови, соусов и другое с тем чтобы сохранить их высокую питательную ценность. При выпаривании под вакуумом в аппарате создается вакуум путем конденсации вторичного (сокового) пара в специальном конденсаторе отсасывания из него неконденсирующихся газов с помощью вакуум - насоса. Выпаривание под вакуумом позволяет снизить температуру кипения раствора, что особенно важно при выпаривании пищевых растворов, которые особенно чувствительны к высоким температурам. Применение вакуума дает возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар не используется и обычно удаляется в атмосферу.На химических и сахарных заводах чаще всего применяются аппараты с паровым обогревом, и потому в дальнейшем внимание будет уделено им; Выпарной аппарат с паровой рубашкой (рисунок 1) применяется в небольших по масштабам производствах для упаривания вязких жидкостей, растворов, дающих отложения или отличающихся агрессивными свойствами. К числу достоинств аппарата относятся: большое зеркало испарения, большое паровое пространство, большая аккумулирующая способность, удобство очистки поверхности нагрева путем выемки трубок из аппарата, малые потери полезной разности температур от гидростатического эффекта ввиду небольшой высоты уровня раствора в аппарате. К числу горизонтальных аппаратов относятся аппараты с горизонтальными трубками, внутри которых кипит упариваемый раствор (рисунок 4), пар подается снаружи трубок. В аппарат подается мало раствора (на 1/4 высоты трубок), в нижнюю же часть подается и греющий пар, вследствие чего образуется много паровых пузырьков, увлекающих за собой раствор, всползающий вверх по стенке тонкой пленкой.Сыворотка подсырная поступает в емкость Е1 откуда подается на выпаривание центробежными насосами Н1 и Н2 и с начальной температурой 200С в пластинчатый подогреватель ПП2, который состоит из десяти секций. Там она нагревается до температуры 300С при помощи конденсата, который образовался из вторичного пара выпарного аппарата с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой. После чего сыворотка подсырная подается в выпарной аппарат АВ1 с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой.Аппараты группы А с зоной кипения раствора в греющих трубах рекомендуется применять для упаривания растворов, не выделяющих осадок на внутренней поверхности греющих труб, а также растворов, выделяющих незначительный осадок, удаляемый механическим способом. Аппараты группы Б с вынесенной зоной кипения рекомендуется применять для упаривания растворов, выделяющих на внутренней поверхности греющих труб значительный осадок, удаляемый механическим способом. Аппараты состоят из греющей камеры, сепаратора, циркуляционной трубы с коленом и конусом, подсоединенным к нижней части греющей камеры, и трубы вскипания (для аппарата группы Б). Обечайка расширительной камеры соединена с обечайкой греющей камеры полулинзами, которые обеспечивают компенсацию температурных удлинений труб и обечайки греющей камеры. Над греющей камерой в аппаратах группы А установлена парорастворная камера со съемной верхней крышкой для чистки труб, в аппаратах группы Б - труба вскипанияХнач = 6% - концентрация сухих веществ в сыворотке подсырной до упаривания; Хкон = 40% - концентрация сухих веществ в сыворотке подсырной после упаривания; тнач = 20 0С - начальная температура сыворотки поступающей на выпаривание; Выпаривание ведут при температуре t = 55 - 60 0СТогда давление греющих паров по корпусам равны: , По давлению паров найдем их температуру и энтальпии: Гидродинамическую депрессию в расчетах принимаем Тогда температура вторичного пара в корпусе равна: Сумма гидростатических депрессий: По температурам вторичного пара определим их давление: Найдем ориентировочно поверхность теплопередачи выпарного аппарата: По ГОСТ 11987 - 81 трубчатые аппараты с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой состоят из кипятильных труб 4 и 5 м при диаметре dвн = 38 мм и толщиной стенки ? = 2 мм. Давление в среднем слое кипения: Этим давлениям соответствует температура: т.к. у нас 1-ый аппарат с вынесенной греющей камерой, а 2-ой со свободно стекающей пленкой то гидростатическую депрессию не учитывают. Масса циркулирующего раствора: Температура кипения в корпусах равна: Полезная разность температур в корпусах равна: Проверим правильность вычислений: Определим тепловые нагрузки. Расход острого пара: Если выпаривание вести без инжекции, то расход пара в первом корпусе определим по уравнению: Количество вторичного пара поступающего на инжекцию: Количество греющего пара поступающего в первый корпус: Количество воды выпаренной в первом корпусе: Количество греющего пара поступающего во второй корпус: Количество воды выпаренной во втором корпусе: Общее количес
План
Содержание
Введение
1. Состояние вопроса
2. Технические описания и расчеты
2.1 Описание принципа работы технологической схемы
2.2 Описание принципа работы проектируемого аппарата
2.3 Материальный расчет установки
2.4 Тепловой расчет аппарата
2.5 Тепловой расчет комплектующего оборудования
2.6 Гидравлический расчет продуктовой линии и подбор нагнетательного оборудования
2.7 Конструктивный расчет проектируемого аппарта
Заключение
Литература
Введение
Выпаривание - процесс удаления из растворов растворителя путем перевода его в парообразное состояние при температуре кипения и отвода паров из аппарата.
Процесс применяют для получения новых продуктов и удлинения сроков их хранения. Основным назначением тепловой обработки продуктов в вакууме в общественном питании является получение пищевых концентратов при сохранении физико-химических свойств их компонентов, то есть сохранении пищевой ценности кулинарных изделий.
Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при избыточном и атмосферном давлении. Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностей использования тепла вторичного пара.
В вакууме производят тепловую обработку продуктов, неустойчивых к высоким температурам. Кроме того, широкое применение тепловая обработка в вакууме находит при сгущении (концентрации) ценных жидких пищевых продуктов: бульонов, молока, крови, соусов и другое с тем чтобы сохранить их высокую питательную ценность. Производство этих видов продуктов благодаря применению выпаривания, возможно, осуществить на центральных кулинарных комбинатах и обеспечить ими столовые, буфеты, колбасные цеха, а также предприятия по переработке ферментного сырья. Концентрированные продукты проще транспортировать. Перед реализацией их требуется только разбавить кипяченой водой.
Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании. Однако в подавляющем большинстве случаев в качестве греющего агента используют водяной пар, который называют греющий, или первичный.
Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называется вторичный.
В пищевой технологии выпаривают, как правило, водные растворы.
При выпаривании под вакуумом в аппарате создается вакуум путем конденсации вторичного (сокового) пара в специальном конденсаторе отсасывания из него неконденсирующихся газов с помощью вакуум - насоса.
Выпаривание под вакуумом позволяет снизить температуру кипения раствора, что особенно важно при выпаривании пищевых растворов, которые особенно чувствительны к высоким температурам. Применение вакуума позволяет увеличивать движущую силу теплопередачи и, как следствие, уменьшить площадь поверхности выпарного аппарата, а следовательно, их материалоемкость.
Применение вакуума дает возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку требуется дополнительные затраты на устройства для создания вакуума (конденсаторы, ловушки, вакуум-насосы) а также увеличиваются эксплуатационные расходы.
При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар не используется и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ выпаривания является наиболее простым, но наименее экономичным.
Используются однокорпусные установки и много корпусные. В химической промышленности применяется в основном непрерывно действующие выпарные установки.
Лишь в производства малого масштаба, а также при выпаривании растворов до высоких конечных концентраций иногда используют выпарные аппараты периодического действия.
Однокорпусная выпарная установка включает лишь один выпарной аппарат.
Направленное биоэнергетическое воздействие на молоко как сложную полидисперсную систему приводит к ее разделению на белковожировой концентрат (сыр, творог, казеин) и фильтрат (молочную сыворотку). Таким образом, молочная сыворотка является естественным побочным продуктом при производстве сыров, творога, молочно - белковых концентратов и по современной классификации может быть отнесена к вторичным сырьевым ресурсам молочной промышленности. Объемы получаемой молочной сыворотки достигает 90% и более от объемов перерабатываемого на белково-жировые концентраты молока.
Молочная сыворотка обладает пищевой и биологической ценностью, имеет специфический химический состав, физико-химические свойства, структурно-механические, оптические, теплофизические и электрические характеристики.
Традиционные способы разделения молока, основаны на биотехнологии (закваски, ферменты) и использовании химических реагентов (кислоты, щелочи, соли), обеспечивают получение подсырной, творожной и казеиновой сыворотки. Нетрадиционные способы разделения молока, разработанные в последнее время, такие, как молекулярно-ситовая фильтрация, электрофизическая коагуляция белков молока, ультрафильтрация, термокальциевом, термодинамическое разделение белков молока биополимерами, дают ультрафильтрат и бескозеиновую фазу.
Химический состав сыворотки подсырной: Содержание, % сухие вещества 4,5 - 7,2 лактозы 3,9 - 4,9 белковых веществ 0,5 - 1,1 минеральных солей 0,3 - 0,8
Содержание белково-азотистых соединений мг на 100 мл 44
Степень использования белков молока, % 90,2
Содержание аминокислот, мг/л: свободных всего: 132,7 в том числе незаменимых: 51 в белках всего: 6490 в том числе незаменимых: 3326
Требования соответствия подсырной сыворотки соленая (несоленая)
Плотность (не менее) кг/м3 1023 (1023)
Кислотность 0Т, (не менее) 25 (20)
Массовая доля, %: Сухих веществ (не менее) 5 (5)
Лактозы, (не менее) 4 (4)
Жиров, (не более) 0,1 (0,1)
Хлорида натрия, (не более) 2 (-)
Основные направления использования молочной сыворотки и сыворотки подсырной: 1. Сыворотка натуральная (хлебопечение, лечебное, технические цели, производство кормов).
2. Сгущенные сывороточные концентраты (хлебопечение, лечебные цели, кондитерские изделия, производство кормов, мясные и колбасные изделия).
3. Сухие сывороточные концентраты (хлебопечение, кондитерские изделия, производство кормов, медицинская промышленность, производство антибиотиков).
4. Белковые продукты (хлебопечение, лечебные цели, кондитерские изделия, готовые продукты, детские и диетические продукты, мясные и колбасные изделия).
6. Молочный сахар и его производство (лечебные цели, кондитерское производство, технические цели, медицинская промышленность, производство антибиотиков).
7. ЗЦМ и корма (производство ЗЦМ, корма, закваски для силосования кормов).