На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
Горизонтальные вакуумные котлы широко применяют для переработки всех видов мягкого и костного сырья, крови, шляма, рогокопытного сырья, предназначенного для выработки различных видов и сортов муки и жиров.
В настоящее время применяют горизонтальные вакуумные котлы следующих типов в зависимости от поверхности нагрева: цилиндрической части (боковой обогрев); цилиндрической части и одного или обоих днищ (полный обогрев); цилиндрической части, полого вала и лопастной мешалки; цилиндрической части и днищ, полого вала и лопастей мешалки.
Для ускорения процесса переработки жирового сырья при прочих равных условиях (разность температур между тепло- обменивающимися средами, частота вращения мешалки) большое значение имеет контактная площадь теплопередачи. В котлах 3 и 4 типов в значительной степени интенсифицируется процесс тепловой обработки жирового сырья.
Горизонтальные вакуумные котлы изготавливают с приводами различной конструкции, что отражается на габаритных размерах аппарата, а следовательно, на занимаемой им площади. Различают следующее расположение привода:
привод от электродвигателя, установленного на плите, — вал мешалки приводится во вращение через шестеренчатую передачу;
привод от электродвигателя, установленного на редукторе,— вал мешалки приводится в действие от редуктора;
привод от электродвигателя, установленного под котлом, — вал мешалки приводится в действие от редуктора через гибкую связь;
привод от электродвигателя, установленного под редуктором,—вал мешалки приводится в действие от редуктора.
При одной и той же емкости аппарата наименьшую площадь занимает котел с приводом электродвигателя, расположенным под котлом.
Во всех горизонтальных вакуумных котлах новейшей конструкции с целью механизации процесса загрузки сырья в загрузочной горловине предусматривают, кроме крышки, патрубок для передувки жирового сырья с помощью передувочного бака (блоутанка). Загрузочную горловину изготавливают составной, причем средняя ее часть может иметь различную высоту, что зависит от необходимости вывода в верхний этаж крышки горловины.
Современный горизонтальный вакуумный котел (рис. 1), кроме собственно котла для вытопки жира, включает в себя барометрический конденсатор с каплеотделителем, суховоздушный вакуум-нанос, приемник теплой (конденсационной) воды, ловушку для улавливания капель жира и пены, уносимых из котла при его работе под вакуумом. Соковые (вторичные) пары, получаемые в котле при испарении влаги из сырья (первая фаза) и из шквары во время сушки (третья фаза) по трубе отводятся в общую вакуум-паровую) магистраль и конденсатор, снабженный полками. Для конденсации соковых паров по трубе в барометрический конденсатор подается холодная вода, которая, стекая с полок, распыляется и смешивается со встречно поступающим соковым паром.
Рис. 1. Установка с горизонтальным вакуумным котлом, барометрическим конденсатором и суховоздушным вакуум-насосом:
1 — горизонтальный котел; 2 — барометрический конденсатор; 3 — каплеотделитель; 4—вакуум-насос; 5 — приемник; 6 — ловушка; 7 — труба для отвода соковых паров; 8 — водонапорная труба, 9 — возвратная труба для пара; 10— спускная труба каплеотделителя; 11 — барометрическая труба; 12— труба для отвода газов; 13 — выхлопная труба.
Несконденсировавшийся пар по трубе 10 отводится в каплеотделитель 3, где в результате изменения скорости и направления потока капли оседают на стенки перегородки и трубой отводятся в барометрическую трубу 11. Смесь несконденсировавшихся газов после каплеуловителя по трубе поступает в вакуум-насос, сжимается и выбрасывается по выхлопной трубе 13. Теплая (сконденсировавшаяся) вода, получаемая в барометрическом конденсаторе в результате смешения холодной воды с соковым паром, по трубе отводится в приемник теплой воды 5.
Рис. 2. Горизонтальный вакуумный котел ГВК-2,8: 1 — котел; 2 — паровая рубашка; 3 — загрузочный люк; 4 — патрубок; 5 и 9 — предохранительные клапаны; 6 — моновакуумметр; 7 — крышка: 8 — штуцера для пара; 10 — кран; 11—манометр; 12 — разгрузочный люк; 13 — кран для жира; 14 — бобышки; 15 — лопасти; 16 — вал; 17 — подшипники; 18 — электродвигатель; 19 —редуктор; 20 — соединительная муфта; 21 — опорная рама; 22 — клиноременная передача; 23 — отцеживатель; 24 — вакуум-насос; 25 —водосборник- 26 — опоры; 27 — продувной кран.
При эксплуатации горизонтально-вакуумного котла с барометрическим конденсатором необходимо соблюдать следующие условия.
Количество подаваемой холодной воды в конденсатор по трубе 8 должно быть меньше количества отводимой теплой воды по барометрической трубе. В противном случае излишек воды в конденсаторе поднимется и вода зальет содержимое котла, каплеотделитель и вакуум-насос. Вода, попав в котел, может испортить перерабатываемую продукцию, а при попадании в вакуум-насос — вывести его из строя.
Высота барометрической трубы и должна быть не менее 11 м (если труба прямая) и 11,5 м (если труба изогнутая).
Нижний конец барометрической трубы И должен быть опущен ниже уровня воды в приемнике 5 не менее чем на 200—250 мм.
Выхлопная труба вакуум-насоса должна быть выведена в канализацию с тем, чтобы все газы, выделяющиеся из сырья при переработке в горизонтальных вакуумных котлах, не загрязняли воздух производственного помещения.
В настоящее время для осуществления термического процесса применяют модернизированные горизонтальные вакуумные котлы марок ГВК-2,8 емкостью 2,8 м3, КВМ-4,6 емкостью 4,6 м3, а также котлы фирмы «Атлас» (Дания).
Вакуум-горизонтальный котел ГВК-2,8 показан на рис. 2. Котел 1 — стальной цельносварной цилиндрический сосуд с двумя сферическими днищами, заключенный в паровую рубашку 2, имеющую общую поверхность нагрева 10 м2. В среднюю часть корпуса котла вмонтирован загрузочный люк 3, в обечайку которого вварены патрубок 4 для соединения с вакуум-насосом, бобышка для присоединения линии вторичного пара, патрубок предохранительного клапана и бобышка для трубки мановакуумметра. Сверху загрузочный люк закрывается сферической крышкой 7 с зажимным устройством. Крышка снабжена продувным краном.
В рубашку котла вварены два штуцера 8 для ввода пара давлением 5,5• 105 Па, штуцера для предохранительного клапана, кран 10 для выпуска несконденсировавшихся газов и бобышка для манометра 11. В переднем днище имеются разгрузочный люк 12 с крышкой и спускным краном 13 для жира и штуцер с двумя кранами для взятия пробы в процессе варки сырья. В нижней части котла вварены две бобышки 14 для отвода конденсата из рубашки и запасной штуцер с трубкой для слива бульона и жира. Внутри котла установлена мешалка, имеющая частоту вращения 40 об/мин и состоящая из шестигранного вала с пятнадцатью лопастями 15, расположенными под углом 120°. Мешалка служит для перемешивания загруженного в котел сырья во время варки, стерилизации и сушки, а также для выгрузки шквары из котла в отцеживатель. Концы лопастей мешалки имеют скосы, благодаря которым шквара легко продвигается к разгрузочному отверстию, рал мешалки 16 вращается в двух роликовых подшипниках 17. Привод мешалки осуществляется от электродвигателя 18 мощностью 28 кВт через клиноременную передачу 22, редуктор 19 и соединительную муфту 20.
Загрузку котла сырьем производят при вращении мешалки и плотно закрытом разгрузочном люке. По окончании процесса жир и шквару .выгружают через разгрузочный люк 12 в отцеживатель 23, вращая мешалку в сторону, обратную перемешиванию. Котел, привод и вакуум-насос РМК-2 с водосборником 25 и электродвигателем мощностью 10 кВт монтируют на общей опорной раме 21 сварной конструкции на опорах 26.
Рис. 3. Горизонтальный вакуумный котел КВМ-4,6: 1— корпус; 2 —мешалка; 3 — привод; 4 — загрузочная горловина; 5 — разгрузочный люк; 6 — днище; 7 — вал мешалки; 8 — электродвигатель; 9 — редуктор; 10 — уравнительная муфта; 11 — нижний патрубок; 12 — запорный бугель; 13 — пробный кран; 14 — средний патрубок; 15 — патрубок вакуумметра; 16 — патрубок предохранительных клапанов; 17 — патрубки для пара; 18 — патрубки для конденсата; 19 — пробный краник.
Горизонтальный вакуумный котел КВМ-4,6 (рис. 3) по сравнению с ранее изготовляемыми котлами имеет более жесткую раму, закрытый привод повышенной мощности, усовершенствованную конструкцию загрузочной и разгрузочной горловины, лопастей и подшипниковых узлов мешалки, а также снабжен штуцером с трубкой для спуска бульона и жира и устройством для прочистки сливного отверстия.
В результате повышенной мощности привода котла и увеличению частоты вращения мешалки (до 42 об/мин) обеспечивается форсированный режим переработки сырья.
Благодаря измененной форме лопастей мешалки и наклонному патрубку разгрузочной горловины шквара из котла выгружается быстро и без остатка.
Котел состоит из корпуса 1 с мешалкой 2 и подшипниками, привода мешалки 3, загрузочной 4 и разгрузочной 5 горловин, механизма для выпуска жира и вакуумной системы, включающей в себя вакуум-насос, конденсатор с баком, запорную и контрольно-измерительную аппаратуру (патрубок для манометра и вакуумметра, патрубки для предохранительных клапанов).
Корпус котла представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами и двойными стенками, в полость между которыми через патрубки 17 подается пар давлением 4*105 Па для обогрева. В днище корпуса вварены бобышки, к которым прифланцованы литые опоры вала мешалки. Поверхность нагрева паровой рубашки составляет 17,2 м2.
Мешалка представляет собой шестигранный вал 7, на котором укреплены стальные литые лопасти. Угол между смежными лопастями составляет 120°. Концы лопастей имеют скосы, обеспечивающие при обратном вращении мешалки передвижение сырья в сторону разгрузочного люка.
Расстояние между концами лопастей и внутренней стенкой котла составляет 5 мм. Привод мешалки состоит из электродвигателя 8 мощностью 40 кВт и двухступенчатого редуктора 9, выходной конец которого вращается от двигателя посредством клиноременной передачи.
Выходной конец редуктора соединяется с валом 7 мешалки через уравнительную муфту с предохранительным срезным штифтом.
В середине перпендикулярно к оси котла приварен цилиндрический патрубок для загрузки сырья. Загрузочный патрубок обычно состоит из трех частей — верхней, закрываемой откидной крышкой (запорный бугель) с пробным краном, средней, длина которой может быть увеличена до необходимых размеров, и нижней, присоединенной к котлу. В передней торцевой крышке котла для выгрузки шквары имеется пробный кран. Механизм спуска жира и бульона из полости котла состоит из наклонного патрубка, запираемого пробковым краном и врезанного в нижней части корпуса котла со стороны выгрузки механизма прочистки спускного отверстия.
Конденсат из рубашки котла отводится через патрубок 18, а воздух через пробный краник 19.
Разгрузочная горловина вмонтирована в нижней части днища котла и представляет собой прямоугольный патрубок с наклонным дном, закрывающийся сварной крышкой с вытеснителем.
В процессе работы в котле поддерживается разрежение посредством водокольцевого вакуум-насоса ВВН-З с электродвигателем мощностью 7 кВт, бачком-водоотделителем и тарельчатым барометрическим конденсатором.
Рис. 4. Горизонтальный вакуумный котел с обогревом вала и лопастей мешалки фирмы «Атлас»:
1 — мешалка, 2 — спускной кран для жира; 3 — труба для впуска пара; 4 — лопасти; 5 — загрузочная крышка; 6 — конденсатор; 7 — манометр; 8 — термометр; 9 — вакуумметр; 10 — разгрузочный люк; 11 — вакуум-насос; 12 — конденсационные горшки; 13 — редуктор.
Средний расход электроэнергии при работе мешалки горизонтальных вакуумных котлов емкостью 4,6 м3 (при вытопке смеси, состоящей из 75% мягкого сырья и 25% кости) на I т сырья составляет 41,8 кВт*ч и за 1 ч работы котла 16—20 кВт*ч.
Расход воды на единовременную промывку котла емкостью 4,6 м3 составляет примерно 3000 л, а емкостью 2,8 м3— 1500 л.
Расход пара при переработке различных видов сырья в горизонтальных вакуумных котлах составляет примерно 0,9— 1,2 кг на 1 кг сырья.
Горизонтальный вакуумный котел с обогревом вала и лопастей мешалки фирмы «Атлас» (Дания) приведен на рис. 4. Отличительная особенность котла состоит в том, что его вал и лопасти мешалки и днища обогреваются паром. Он оснащен водоструйным конденсатором. В результате развитой поверхности нагрева тепловой процесс обработки сырья в котле значительно ускоряется. Мешалка имеет частоту вращения 27 об/мин.
Котел фирмы «Атлас» имеет максимальную загрузку 3250 кг сырья при геометрической емкости 5200 л. Он снабжен полностью закрытым короткозамкнутым электродвигателем мощностью 30 кВт. Давление греющего пара в рубашке котла составляет 5*105 Па.
При вытопке жира из конфискатов сухим способом с содержанием 55% влаги рекомендуется следующий режим работы котлов. Нагревание сырья ведут до температуры 100° С с последующим ее повышением до 125° С, стерилизацию сырья проводят при температуре 125°С в течение 15 мин, затем снижают температуру и давление до атмосферного в течение 23 мин, сушат стерилизованное сырье в атмосферных условиях до содержания влаги 7% в течение 67 мин. Выделяющийся из котла соковый пар конденсируется в водоструйном конденсаторе до температуры отходящей воды 35° С, что является одним из признаков окончания сушки шквары. Загрузку сырья и выгрузку шквары ведут в течение 15 мин. Благодаря эффективному нагреву паром рубашки котла и применению обогреваемой мешалки процесс вытопки жира занимает около 120 мин.
Установки для вытопки жиров сухим способом фирмы «Атлас» являются универсальными и позволяют перерабатывать все виды технического сырья, крови и конфискатов. Среднечасовой расход на работу котла составляет: электроэнергии при работе котлов данного типа 13 кВт*ч, 800 кг пара и 11000 л холодной воды, поступающей в конденсатор.
