 |
Типы теплообменных аппаратов
|
|
|
|
В процессах и аппаратах пищевых производств применяются:
1. Поверхностные тепловые аппараты;
2. Тепловые аппараты смешения
Поверхностные делятся (рисунок 5.1):
1. С открытой греющей поверхностью 2. С рубашками
3. С внутренней поверхностью нагрева
4. С поверхностными нагревателями без теплоносителей
5. Трубчатые 6. Оросительные 7. Пластинчатые
8. Панельные 9. Спиральные 10.Шнековые
 |
Рисунок 5.1 – Поверхностные теплообменные аппараты
Аппараты смешения используют (рисунок 5.2), когда нет необходимости в разделении греющего агента и нагреваемого вещества. Например, вода и пар.
 |
Рисунок 5.2 – Теплообменные аппараты смешения
Имеются также аппараты с лучистым теплообменом (ИК) и лучисто-конвективные: печи, духовки и т.д.
Расчет тепловой аппаратуры
Тепловой баланс
Уравнение теплового баланса имеет вид:
Qи – тепло источника, QП – тепло на нагрев продукта (
) и на приготовление (
), QТ – тепло на нагрев теплоносителя, Qа – тепло на аппарат, Qо – потери тепла в окружающую среду.
, Qa – вычисляется аналогично
, 
– в любом процессе
Когда два теплоносителя уравнение теплового баланса теплообменного аппарата:
Qa и Qо иногда не учитывают, тогда:
т – теплоноситель, п – продукт.
Если теплоноситель – пар:
DГ – количество пара, DК – количество конденсата.
При смешении продукта с конденсатом: 
При смешении горячей и холодной жидкости:
Материальный баланс
Уравнение теплового баланса имеет вид:
где, GИС – компонент, GПО – основной продукт, GГА – греющий агент, GГП – готовый продукт.
ит – исходный теплоноситель, кт – контактный теплоноситель, тп – потери тепла.
|
|
|
Производительность теплообменных аппаратов
Производительность теплообменных аппаратов рассчитывают по формуле:
Пути интенсификации теплообменных процессов: 1) интенсификация (увеличение поверхности теплообмена, скорости движения теплоносителей, разности температур и т.д.); 2) регенерация – использование тепла отработанного теплоносителя, отходящего продукта и т.д. Например, использование при получении холодной кипяченой воды ее тепла для предварительного нагрева поступающей на кипячение холодной воды (рисунок 5.3).
Рисунок 5.3 – Схема получения охлажденной кипяченой воды
ЛЕКЦИЯ 12
Специфические тепловые процессы общего назначения
1 Пастеризация – уничтожение болезнетворных бактерий и подавление жизнедеятельности микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов. Осуществляется в трубчатых или пластинчатых теплообменниках при температуре 60оС< t < tk.
Оптимальное время пастеризации: 
Где 
- постоянная величина, 
- коэффициент пастеризации
2 Стерилизация – полное уничтожение бактерий (нагрев до t > tk с последующим охлаждением до 35 – 40оС и выдержкой 1–2 часа). производится в автоклавах и др.
Эффективность: 
, N- количество бактерий в единице объема.
Тепловой баланс: 
,
Где G,G1,G2 –массы продукта, крупной и мелкой тары tс –температура стерилизации, tн –начальная температура продукта, tк –температура конденсата.
3.Выпаривание – концентрирование сухих веществ. Необходимо сохранить физико-химические и пищевые свойства, поэтому выпаривание производят в вакуумных аппаратах, что снижает температуру кипения.
1.Материальный баланс: 
, с –концентрация сухих веществ.
2.Тепловой баланс: 
, где массовый расход кг/с: D – греющего пара, Dк – конденсата, G –продукта.
3.Тепловая нагрузка: 
, Вт/м2
4.Интенсивность: 
, кг/м2с
|
|
|
Аппараты: вакуум-выпарные установки бывают периодического и непрерывного действия; одно- и многокорпусные, с использованием и без вторичных паров; с трубчатыми, пластинчатыми и змеевиковыми калоризаторами; с водяным, аммиачным и хладоновым обогревом.
А – вакуум-выпарной аппарат с трубчатым калоризатором, Б – трехкорпусная вакуум-выпарная установка с использованием вторичного пара для нагрева последующих аппаратов. 1,2,3 – номера корпусов; гп – греющий пар, вп – вторичный пар, ир – исходный раствор, ур – упаренный раствор.
Рисунок 5.4 – Выпарные установки
Варка и жарка
Общие сведения.
Используют искусственные источники теплоты. Подведенная к поверхности теплота внутри передается теплопроводностью конвекции – только в продуктах, содержащих много воды (как правило им пренебрегают).
В целом процессы очень похожи, даже идентичны, различна технология.
Различие в верхних слоях, разных формах изменения углеводов и белков (жарка – корочка, варка – нет, хотя если перегретый пар – может быть).
Скорее – тепло-массообменнные процессы, так как происходит диффузионное, экстракционное, сорбционное, коагуляционные процессы, имеет место влагоперенос и растворение. Однако, эти процессы мало изучены.
Варка – тепловая обработка продуктов в кипящей жидкости или в атмосфере водяного пара.
Готовность продукта определяют по изменению компонентов. При варке мяса – изменение белков миоглобина (красный цвет) и коллагена. При варке 60 – 70оС в нем происходит изменение розового цвета, при 70 – 80оС денатурация миоглобина (в серовато-коричневый цвет).
Основные показатели готовности деструкция коллагена, который при 58 – 62оС превращается в глютин, при 20 – 45% деструкции – продукт готов. При повышении температуры деструкция увеличивается, при 120оС в два раза больше, чем при 100оС при постоянной t=const.
Классификация:
1.варка – полное погружение.
2.припускание – частичное погружение.
3.тушение – не погружается.
1. В жидкости.
2. В атмосферном паре.
1. При атмосферном давлении.
2. При избыточном давлении.
3. В вакууме.
 |
1-2 – нагрев воды, 2-3 – кипение, 3-4 – закладка продуктов, 4-5 – нагрев до кипения, 5-6 – кипение сильное, 6-7 – снижение температуры на 2-3оС, 7-8 – выдержка, 8-9 – аккумуляция теплоты.
|
|
|
Рисунок 5.5 – Температурный режим варки
|
|
|
