На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Методика расчета тепловых аппаратов

Методика расчета тепловых аппаратов

При изготовлении консервов продукты подвергаются различной тепловой обработке, в результате которой удаляется часть влаги, они приобретают определенный вкус, цвет и запах, в них прекращается жизнедеятельность микроорганизмов, в результате чего обеспечивается их сохранность.

Тепловые процессы (уваривание, стерилизация, пастеризация, обжаривание, бланширование, сушка и замораживание) проводят при определенных режимах (продолжительность и температура обработки, температура теплоносителя).

Режим теплового процесса выбирают таким, чтобы за минимальное время была проведена необходимая тепловая обработка продукта, а качество его не ухудшилось. Так, при концентрировании томатопродуктов стремятся удалить влагу при низких температурах кипения (под вакуумом) для наиболее полного сохранения пищевой ценности томатов. Однако из-за значительного снижения температуры выпаривания томатопродуктов вследствие увеличения их вязкости прекращаются конвекционные потоки и процесс выпаривания переходит в сушку. При этом скорость удаления влаги резко снижается, что практически нецелесообразно. Выбирая давление и температуру греющего пара, учитывают особенности нагреваемого продукта. Например, при подогреве томатной пасты перед розливом выбирают такие температуру и давление пара, при которых на поверхности нагрева не образуется нагар.

Теплообмен в пищевых продуктах зависит от их консистенции и агрегатного состояния. В жидких продуктах (соках, плодах, овощах и ягодах, бульонах, растительном масле и др.) теплообмен протекает главным образом путем конвекции. В полужидких высококонцентрированных продуктах (томатной пасте, пюре, икре, повидле и др.) теплообмен происходит путем конвекции и теплопроводности, в твердых либо коллоидно-капиллярных (овощах, фруктах, мясе, рыбе и др.) — только путем теплопроводности. Теплообмен путем теплопроводности в твердом влажном сырье усложняется массопроводностью. Сложный теплообмен происходит в банках с консервами (например, в компотах или в зеленом горошке): в жидкой части — путем конвекции, в плодах — теплопроводности.

Теплофизические свойства пищевых продуктов, в особенности такие, как вязкость, теплопроводность, теплоемкость, плотность и другие, зависящие от вида продукта, его температуры, концентрации и давления над ним, значительно влияют на теплообмен. При теплообмене изменяются температура продукта (нагревается или охлаждается) и его агрегатное состояние (выпаривается влага, он плавится или затвердевает). При этом всегда изменяются физические и часто физико-химические свойства продукта (коэффициент вязкости, теплоемкость, теплопроводность и др.).

При кипении пищевых продуктов температура превышает температуру кипения воды при данном давлении на величину температурной или физико-химической депрессии. Температурная депрессия зависит от вида продукта и концентрации сухих веществ.

Теплоносители

На консервных предприятиях в качестве теплоносителя преимущественно используют водяной насыщенный пар и воду, в редких случаях — горячее масло и воздух. Применение водяного насыщенного пара как основного теплоносителя обусловлено удобством транспортирования и изменения его количества, легкостью поддержания температуры регулированием давления, безвредностью, большой скрытой теплотой конденсации, незначительной агрессивностью к материалу трубопроводов и аппаратов, пожаробезопасностью. Кроме того, водяной пар можно непосредственно вводить в пищевой продукт.

Горячую воду и масло также широко применяют в качестве теплоносителя, что особенно выгодно при вторичном использовании теплоты конденсатов и жидкостей (продуктов), которые по ходу технологического процесса нагреваются до высокой температуры. По сравнению с подогревом паром подогрев водой менее интенсивен и характеризуется снижением температуры теплоносителя.

Общий недостаток пара и воды как теплоносителей — быстрый рост давления с повышением температуры: достижение наивысшей температуры 150...160°С соответствует давлению (5...7)105 Па.

1. Характеристика различных видов электрообработки

Средство обработки

Частота электромагнитных колебаний, Гц

Процесс

Токи: постоянные или низкочастотные

высокой частоты

60

 

103...106

Контактный нагрев, выпечка, пастеризация, вытопка жиров Стерилизация и пастеризация, нагрев, сушка, обжаривание зерен, варка, выпечка, размораживание мяса

Лучи:

инфракрасные

ультрафиолетовые

 

1012...1014

1015...1017

 

Нагрев, сушка, варка, обжаривание зерен, выпечка кондитерских изделий

Стерилизация

 

На тепловые процессы затрачивается большое количество тепловой энергии. При использовании более совершенных тепловой аппаратуры и технологии, а также при уменьшении потерь можно получить значительную экономию в расходе энергии.

В ряде случаев при проведении технологических процессов тепловую обработку пищевых продуктов заменяют более прогрессивной электрообработкой (табл. 1).

Тепловой и материальный балансы

При обработке пищевых продуктов тепловые процессы протекают по законам тепло- и массопередачи. Пользуясь этими законами, можно исследовать и анализировать работу существующих и проектируемых аппаратов. Анализируя тепловой и материальный балансы теплового процесса, можно судить о его рациональности и величине потерь, а также установить пути и способы их снижения.

Если пренебречь незначительными потерями, то количество продукта, введенного в технологический процесс, равно количеству продукта, полученного в результате технологического процесса. Сохранение энергии и массы является основой теплового и материального балансов технологического процесса.

Общий вид уравнения материального баланса

Общий вид уравнения материального баланса

 Суть теплового баланса заключается в равенстве количества тепловой энергии, отданной теплоносителем, количеству тепловой энергии, затрачиваемой на тепловую обработку продукта и компенсацию потерь в окружающую среду. При установившемся тепловом режиме аппарата теплота, вносимая теплоносителем, должна быть равна теплоте для осуществления технологического процесса.

    • Бункер И8-ХАЛ400
      Бункер И8-ХАЛ400
      17-09-2017
      Бункер И8-ХАЛ400 предназначен для брожения теста. Бункер (рис. 1) состоит из металлического короба 3 прямоугольной формы. На его верхнем фланце смонтированы датчики
  • Похожие материалы
    • Охладители

      Охладители
      06-09-2012
      В вакуум-охладителе продукт охлаждается за счет испарения части воды, так как при этом расходуется тепловая энергия на парообразование. При охлаждении продуктов за счет
    • Установка для сушки сублимацией

      Установка для сушки сублимацией
      19-08-2012
      Сушка сублимацией протекает при низких температурах и глубоком вакууме. При этом большая часть влаги испаряется из продукта, находящегося в замороженном состоянии, без
    • Компрессионные вакуум-аппараты и их расчет

      Компрессионные вакуум-аппараты и их расчет
      18-08-2012
      При концентрировании продуктов в однокорпусных вакуум- аппаратах расходуется 1,2...1,3 кг пара на 1 кг выпаренной воды. При этом 75% всей затрачиваемой тепловой энергии
    • Выпарные установки

      Выпарные установки
      17-08-2012
      Пищевые продукты, подвергающиеся выпариванию, представляют собой сложную полидисперсную систему, в которой наряду с водой (75...90%) содержатся сахар, органические
    • Методы консервирования мясных продуктов

      Методы консервирования мясных продуктов
      18-03-2012
      Пищевые продукты в большинстве случаев портятся под воздействием микроорганизмов, попадающих на них из окружаю щей среды. В результате их жизнедеятельности начинается