Понятие и сущность выпаривания

     Содержание:

Введение ..………………………………………...…………………….………2

1.Состояние вопроса  ……………………………………..……………….........3

2.Технические описания и расчёты ………………..…………………………11

2.1.Описание принципа работы технологической схемы …………………..11

2.2.Материальный расчёт установки …….…………………………………...11

2.3.Тепловой расчёт установки ………………..………………………...........11

2.4.Расчёт и подбор комплектующего оборудования ……….………...…….17

2.4.1.Расчёт кожухотрубного подогревателя……………………………...….17

2.4.2.Расчёт пластинчатого подогревателя…………………………………...19

2.5.Гидравлический  расчёт продуктовой линии и 

      Подбор нагнетательного оборудования…………………………………..22

2.5.1.Гидравлический  расчёт трубопровода………………………………….22

2.5.2.Подбор насоса…………….…………..………….………..………...……23

2.6. Заключение……………………….…….……….…………………………24

2.7.Список использованных  материалов……………………………..………25

     

 
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.

     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.

     В пищевой технологии выпаривают, как  правило, водные растворы. Выпаривание осуществляется как под вакуумом, так и при атмосферном и избыточном давлении.

     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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 Состояние вопроса 

     В связи с резким увеличением производства мяса в Белоруссии возросли и ресурсы  крови, которая является богатым источником полноценных животных белков, что позволяет широко использовать ее в производстве колбас, полуфабрикатов, кормовых продуктов, лечебных и технических фабрикатов.

     В последние годы значительное внимание уделяется вопросу создания специализированных белковых продуктов, предназначенных для диетического и лечебного питания населения.

     В процессе технологической переработки  и хранения в крови происходят сложные биохимические превращения. Поэтому при изготовлении из нее  продуктов питания необходимо обеспечить сохранение пищевой ценности исходного сырья, предотвратить возможность попадания в него вредных и балластных веществ. Изготовленные пищевые медицинские и кормовые продукты должны быть полноценными по содержанию незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ и так далее.

     В связи с развитием животноводства, резко возрастает потребность в  белковых животных кормах. Одним из источников пополнения белкового баланса в животноводстве является использование крови. Для этого требуется переоснащение предприятий современным и высокопроизводительным оборудованием, а также создание современных физических и биологических методов переработки крови. Это возможно на основе глубоких исследований физико-химических и биологических свойств крови животных, динамики процессов, протекающих в ней под влиянием различных воздействий.

     Широкое применение в последние годы процесса упаривания при производстве пищевых продуктов привело к созданию большого количества выпарных аппаратов различной конструкции,  их можно классифицировать по ряду признаков, а именно:                                               

     1) по расположению поверхности  нагрева— горизонтальные, вертикальные  и реже встречающиеся наклонные;      

     2) по роду теплоносителя: с паровым обогревом, газовым обогревом, обогревом высокотемпературными теплоносителями (масла, даутерм, вода под высоким давлением) с электрообогревом. На химических и сахарных заводах чаще всего применяются аппараты с паровым обогревом, и потому в дальнейшем внимание будет уделено им;                         

     3) по способу подвода теплоносителя:  с подачей теплоносителя внутрь    трубок (кипение в большом объеме), подача пара в паровую камеру снаружи трубок (кипение внутри трубок);                                                    

     4) по режиму циркуляции: естественная  и искусственная (принудительная) циркуляция;                           

     5) по кратности циркуляции: однократная  и многократная;

     6) по типу поверхности нагрева:  с паровой рубашкой, змеевиковые, с трубчатой поверхностью нагрева различной конфигурации.

     Что касается требований, которые должны быть предъявлены к рациональным конструкциям, то они могут быть сведены к следующим:

     1) простота, компактность, надежность, технологичность  конструкции с точки зрения удобства и дешевизны изготовления, монтажа и ремонта, стандартизация узлов и деталей;

     2) удовлетворение технологическим  требованиям: соблюдение требуемого  режима (температуры, давления, время  пребывания), получение продукта  или полупродукта надлежащего качества и требуемой концентрации, устойчивость в работе при неизбежных небольших колебаниях в отборе экстра-пара, по возможности более длительная работа между остановками на очистку при минимальных отложениях осадков на поверхности нагрева, удобство обслуживания и очистки, регулировки и контроля работы;

     3) интенсивность теплоотдачи при  высоких значениях К, малый вес и невысокая стоимость 1 м² поверхности нагрева.

     Разумеется, что удовлетворить всем этим требованиям  в максимальной степени практически не представляется возможным. а потому задача конструктора заключается в том, чтобы, ориентируясь на технические условия, создать наиболее рациональную конструкцию.

     Под углом зрения сказанного, перейдем сейчас к краткому  рассмотрению конструкций.

     1. Выпарной аппарат с паровой рубашкой (рисунок 1) применяется в небольших по масштабам производствах для упаривания вязких жидкостей, растворов, дающих отложения или отличающихся агрессивными свойствами. Для борьбы с коррозией внутренняя стенка корпуса часто защищается коррозиеустойчивыми покрытиями. Аппараты эти работают либо при атмосферном давлении (открытого типа), либо под вакуумом (закрытого типа). Нередко они снабжаются мешалкой для интенсификации процесса выпаривания. К достоинствам относится: простота и надежность конструкции, к недостаткам — малая интенсивность теплопередачи (низкое К), небольшая производительность (низкое тепловое напряжение), невысокое паровое пространство, ввиду чего возможен механический унос капелек жидкости.

       

     Рисунок 1. Выпарной аппарат с паровой рубашкой 

     2. Змеевиковый аппарат по сравнению  с предыдущей конструкцией является  более компактным, так как в  единице объема позволяет иметь  большую поверхность нагрева. Достоинством его является возможность разбивки поверхности нагрева на секции с постепенным их вводом в работу; это важно для аппаратов периодического действия с постепенным заполнением упариваемой жидкостью. При упаривании  кислых жидкостей змеевики следует изготовить из кислотоустойчивого материала, а стенки корпуса выполнять с соответствующими покрытиями.

     К недостаткам относятся: трудность  очистки змеевиков снаружи при их тесном расположении; при длинных змеевиках затруднен отвод конденсата и возможно образование “паровых пробок”. Известные затруднения представляет и ремонт змеевиков. Змеевики должны “хомутами” крепиться к корпусу, в противном случае при направлении внутрь змеевиков пара под давлением возможна их вибрация и дрожание аппарата.

     Хотя  по компактности эти аппараты значительно  лучше рубашечных, однако, они также уступают трубчатым, которые имеют сейчас наибольшее распространение в промышленности.  Данный вид аппарата представлен на рисунке 2.

     К числу старых конструкций относится  горизонтальный выпарной аппарат (рисунок 3) с горизонтальными длинными трубками сравнительно небольшого диаметра, с уплотнением трубок с помощью резиновых колец, прижимаемых специальными  розетками к трубкам. Пар подается в паровую камеру, входит в один конец трубок, а конденсат уходит с другого конца трубок в конденсатную камеру.                              

     

     Рисунок 2. Змеевиковый выпарной аппарат. 

     Ввиду большой длины трубок для предупреждения их прогиба по длине аппарата устанавливают 2—3 решетчатые перегородки, через которые пропускаются трубки.              

     Корпус  аппарата сундучной или цилиндрической формы. В первом случае при работе аппарата под избыточным давлением или вакуумом требуется добавочное крепление плоских стенок во избежание их деформации.                              

     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. По опытным данным К приближается к значениям для вертикальных аппаратов с организованной циркуляцией. Недостатки аппарата: громоздкость, большая площадь пола, занимаемая аппаратом, удорожание ремонта, что связано с выемкой и обратной постановкой трубок на резиновом уплотнении. 
 

     

     Рисунок 3. Горизонтальный выпарной аппарат.

     1-корпус; 2-паровая камера; 3 - ловушка.

     К числу горизонтальных аппаратов  относятся аппараты с горизонтальными  трубками, внутри которых кипит упариваемый раствор (рисунок 4), пар подается снаружи трубок. Трубки имеют U-образную форму, поверхность нагрева при необходимости откатывается на тележке.

     К достоинствам аппарата относится удобство ремонта, благодаря возможности откатки поверхности нагрева, большое паровое пространство.

     Недостатком его является трудность внутренней очистки U-образных трубок (в последнее время U-образные трубки заменены прямыми вальцованными в две трубные решетки). Кипение внутри горизонтальных трубок небольшого диаметра затруднено.