На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Выпарные установки

Выпарные установки

Пищевые продукты, подвергающиеся выпариванию, представляют собой сложную полидисперсную систему, в которой наряду с водой (75...90%) содержатся сахар, органические кислоты, их соли, пектиновые вещества, клетчатка, витамины, красящие вещества, эфирные масла, крахмал, белки и др. Компоненты, входящие в состав выпариваемого продукта, в зависимости от режима и условий процесса вступают во взаимодействие и влияют на скорость и степень физико-химических изменений.

Вследствие удаления части влаги при выпаривании увеличиваются концентрация продукта, его плотность и вязкость, уменьшаются теплоемкость, теплопроводность и повышается температура кипения при том же давлении. При низких температурах кипения и кратковременном воздействии теплоты более полно сохраняются ценные компоненты продукта и свойственные ему цвет, вкус и запах, что благоприятно для качества готовой продукции.

Температуру кипения можно регулировать изменением давления над кипящим продуктом. При уменьшении давления температура кипения снижается.

Температура кипения (°С) раствора (продукта) всегда выше температуры кипения чистого растворителя (воды) вследствие влияния растворенного вещества (температурная депрессия) и давления гидростатического столба жидкости:

Температура кипения (°С) раствора (продукта)

 При интенсивном парообразовании в слое продукта небольшой высоты влияние гидростатического давления на температуру кипения раствора невелико и им можно пренебречь.

Температурная депрессия увеличивается с ростом концентрации продукта. Приближенные значения температурной депрессии (°С) при кипении сахарного сиропа, фруктовых соков, сгущенного молока можно найти по эмпирической формуле Ф. М. Тарасова

Температурная депрессия увеличивается с ростом концентрации продукта

 Измерением температуры в объеме кипящей жидкости установлено, что непосредственно у поверхности нагрева (в слое толщиной около 2...3 мм) температура жидкости очень близка к температуре на поверхности нагрева; на некотором расстоянии от поверхности нагрева температура резко снижается до температуры кипения, соответствующей данным давлению и концентрации.

Продолжительность пребывания продукта в выпарном аппарате

зависит от метода и интенсивности удаления влаги. Интенсивность удаления влаги зависит от коэффициента теплопередачи: чем выше, тем меньше время, необходимое для концентрирования продукта.

При равных условиях коэффициент теплопередачи будет больше при меньшей концентрации выпариваемой среды, более высокой температуре кипения, меньшей вязкости среды, большей скорости циркуляции продукта, чистой, без нагара поверхности нагрева, меньшем содержании воздуха или других инертных газов в греющем паре, быстром и полном удалении конденсата из греющей камеры.

Коэффициент теплоотдачи а2 от поверхности нагрева к кипящему продукту [Вт/(м2-К)] определяют по уравнению М. А. Кичигина и Н. Ю. Тобилевича.

Коэффициент теплоотдачи а2

  С помощью уравнения, примененного для условий выпаривания продуктов консервного производства, получают приближенные значения коэффициента теплоотдачи . Однако ценность этого уравнения заключается в том, что, анализируя его, можно выявить степень влияния отдельных физических величин и параметров на коэффициент теплоотдачи. При этом надо учитывать зависимость теплоотдачи при кипении от конструкции и материала нагревательной камеры, степени измельчения взвешенных твердых частиц (клетчатки) и др.

На современном выпарном оборудовании при соответствующих режимах процесса можно концентрировать пищевые продукты с сохранением их высокого качества и экономией пара, воды и электроэнергии.

Вследствие различных технологических требований к температуре кипения при выпаривании и содержанию сухих веществ, а также разнообразия физико-химических свойств выпариваемого продукта и экономических показателей (расхода пара, электроэнергии, затраты рабочей силы и др.) процесса выпаривания создано несколько конструкций выпарных аппаратов. Классификация выпарных аппаратов, показанная на схеме, произведена в зависимости от давления над продуктом, числа корпусов, вида и способа использования энергии, конструкции нагревательной камеры.


Классификация выпарных аппаратов

Классификация выпарных аппаратов

материальный баланс

Открытые выпарные аппараты

Для производства томатного пюре применяют стальные выпарные аппараты открытого типа, покрытые изнутри кислотоустойчивой и термостойкой эмалью, и аппараты открытого типа из нержавеющей стали.

На рис. 1 показан выпарной бак, изготовленный из нержавеющей стали. Внутри бака 1, на его днище, установлена нагревательная камера-змеевик 2. Пар давлением 0,8... 1,2 МПа подводится в паровую часть коллектора снизу и распределяется по трем виткам труб; конденсат отводится через вторую часть коллектора в конденсатоотводчик. Площадь поверхности нагрева двух секций 4,25...5,5 м2. Продукт, подлежащий выпариванию, загружается через загрузочный люк 4, а выгружается по патрубку 3.

Основной показатель работы бака — испарительная способность 1 м2 поверхности нагрева за 1 ч, т. е. количество воды, испаряемой 1 м2 поверхности змеевиков за 1 ч.

При концентрировании томатной массы до 15% сухих веществ и нормальной работе бака испарительная способность 1000 кг/(м2-ч). Повышение испарительной способности достигается при соблюдении следующих условий: температура поступающей на выпаривание томатной массы 95...98°С; давление греющего пара в змеевиках 1 МПа; непрерывный долив продукта при толщине слоя продукта над змеевиками около 100 мм; периодическое продувание змеевика паром для удаления скопляющегося воздуха; непрерывный отвод конденсата; отсутствие нагара на змеевиках.

При наличии нагара на змеевиках резко снижается коэффициент теплопередачи, увеличивается продолжительность варки, ухудшается качество продукта. Причины образования нагара следующие: карамелизация Сахаров, содержащихся в томатной массе; подсушивание и обугливание клетчатки, частицы которой при длительном соприкосновении томата с горячей поверхностью нагрева склеиваются пектиновыми веществами. Если продукт находится в состоянии движения или температура поверхности нагрева не превышает 105°С, нагар не образуется.

Рис. 1. Выпарной бак

Рис. 1. Выпарной бак

Средний коэффициент теплопередачи при подогреве протертых томатов К1 = 5800 Вт/(м2-К), при их выпаривании K=8100 Вт/(м2-К). При непрерывной работе выпарного бака, когда загрузка и отбор уваренного продукта поддерживаются постоянными, коэффициент теплопередачи ниже, чем при периодической работе: при 15% сухих веществ К = 5800 Вт/(м2-К).

  • 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
    • 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
    • Многокорпусные выпарные установки

      Многокорпусные выпарные установки
      18-08-2012
       Установка, в которой вторичные пары первого аппарата используются в качестве греющего пара во втором, а вторичные пары второго аппарата — в качестве греющего пара
    • Однокорпусные вакуум-аппараты и их расчет

      Однокорпусные вакуум-аппараты и их расчет
      18-08-2012
      Для получения продукта высокого качества, который имел бы натуральные цвет, вкус, аромат и в котором сохранились бы витамины, концентрирование проводят в
    • Методика расчета тепловых аппаратов

      Методика расчета тепловых аппаратов
      16-08-2012
      При изготовлении консервов продукты подвергаются различной тепловой обработке, в результате которой удаляется часть влаги, они приобретают определенный вкус, цвет и