Лабораторная работа № 5.1

Продолжительность работы 2 часа

Тепловая обработка сырья

Цель работы:

- проведение тепловой обработки корнеплодов бланшированием, развариванием и обжариванием.

Предмет и содержание работы.

Теплообменом называется самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным полем температуры.

Для переноса теплоты применяются различные движущиеся рабочие среды, называемые теплоносителями (капельные жидкости, газы, сыпучие тела). Различают однофазные среды (одно- или многокомпонентные), свойства которых изменяются в пространстве непрерывно (например, сплошные жидкости или растворы), и многофазные, состоящие из нескольких однофазных частей, на границах которых физические свойства изменяются скачками (например, кипящие жидкости с пузырьками пара, кристаллы сахара в патоке и др.). Среда с более высокой температурой, отдающая теплоту, называется греющим теплоносителем; среда с меньшей температурой – нагреваемым теплоносителем.

Сложный теплообмен между двумя движущимися средами, разделенными поверхностью фазового контакта или поверхностью нагрева (твердой стенкой), называется теплопередачей. Конвективный теплообмен между поверхностью нагрева или фазового контакта и движущейся средой называется теплоотдачей.

Теплопередача является суммарным эффектом переноса теплоты различными способами при прохождении теплового потока через рассматриваемую систему.

Теплопередача в технологической аппаратуре отличается рядом особенностей. В аппаратуре пищевых производств процессы теплообмена между рабочими средами протекают наряду с основными технологическими процессами и в ряде случаев одновременно с переносом массы – массообменом. Тепловое воздействие на пищевые продукты является необходимым условием технологических процессов большинства пищевых производств. Процесс теплопередачи в технологических аппаратах сопровождает или обеспечивает разнородные физико-химические процессы, в том числе и фазовое превращение вещества. В процессе тепловой обработки пищевые среды (хлебопекарное тесто, мармелад, карамель, молоко, сахарные растворы и др.) претерпевают во времени качественные превращения, что вызывает соответствующее изменение условий теплопередачи. Поэтому многие процессы теплообмена в пищевых средах происходят в переменных, нестационарных условиях.

Теплообменниками называются аппараты, в которых происходит теплообмен между рабочими средами независимо от их технологического или энергетического назначения (подогреватели, выпарные аппараты, конденсаторы, пастеризаторы, испарители, диаэраторы, экономайзеры).

Технологическое назначение теплообменников многообразно. Обычно различаются собственно теплообменники, в которых передача тепла является основным процессом, и реакторы, в которых тепловой процесс играет вспомогательную роль.

Классификация теплообменников возможна по различным признакам.

По способу передачи тепла различаются теплообменники смешения, в которых рабочие среды непосредственно соприкасаются или перемешиваются, и поверхностные теплообменники – рекуператоры, в которых тепло передается через поверхность нагрева – твердую (металлическую) стенку, разделяющую эти среды.

По основному назначению различаются подогреватели, испарители, холодильники, конденсаторы.

В зависимости от вида рабочих сред различаются теплообменники:

а) жидкостно-жидкостные – при теплообмене между двумя жидкими средами;

б) парожидкостные – при теплообмене между паром и жидкостью (паровые подогреватели, конденсаторы);

в) газожидкостные – при теплообмене между газом и жидкостью (холодильники для воздуха) и др.

По тепловому режиму различаются теплообменники периодического действия, в которых наблюдается нестационарный тепловой процесс, и непрерывного действия с установившимся во времени процессом.

В теплообменниках периодического действия тепловой обработке подвергается определенная порция (загрузка) продукта; вследствие изменения свойств продукта и его количества параметры процесса непрерывно варьируют в рабочем объеме аппарата во времени.

При непрерывном процессе параметры его также изменяются, но вдоль проточной части аппарата, оставаясь постоянными во времени в данном сечении потока. Непрерывный процесс характеризуется постоянством теплового режима и расхода рабочих сред, протекающих через теплообменник.

Для нагревания и охлаждения жидких сред разработаны теплообменники разнообразных конструкций.

Теплообменники с рубашками

Эти аппараты имеют цилиндрические, сферические или плоские двойные стенки – водяные или паровые рубашки, через которые происходит теплообмен.

Рассматриваемые теплообменники характеризуются низкими коэффициентами теплопередачи, обусловленными малой скоростью движения жидкого теплоносителя в сечении водяной рубашки и малыми значениями коэффициентов теплоотдачи со стороны продукта. В рубашечных теплообменниках обычно устраивают мешалки для интенсификации теплообмена со стороны обрабатываемого продукта. Эти аппараты применяются в основном для периодического нагревания или охлаждения.

В зависимости от конструктивного выполнения поверхностные теплообменники подразделяют на трубчатые, пластинчатые, спиральные, теплообменники с рубашкой и с оребренной поверхностью.

Трубчатые теплообменники в свою очередь подразделяются на кожухотрубные, типа «труба в трубе», элементные (секционные) и змеевиковые. Кожухотрубные теплообменники получили в промышленности наибольшее применение благодаря своей компактности, простоте в изготовлении и надежности в работе.

Оборудование, технические средства, инструменты: