Практическая работа № 14. Расчёт основных параметров оборудования для копчения мясных изделий.

Тепловая обработка является одной из основных технологических операций как в колбасном производстве, так и при выработке мясных консервов. При производстве колбасных изделий тепловая обработка включает следующие операции: осадку, обжарку, варку, копчение, охлаждение и сушку.

В процессе производства мясных консервов для обеспечения стабильности при хранении их подвергают пастеризации и стерилизации.

Кратковременная (1...6 ч) осадка колбасных изделий обычно не требует специального оборудования и осуществляется в процессе их перемещения из шприцовочного отделения в обжарочное. Длительная осадка сыровяленых и сырокопченых колбас продолжается 6...10 сут в специальных камерах, оборудованных подвесными путями, батареями и воздухоохладителями. Оборудование камер позволяет поддерживать в камерах температуру воздуха 2...4 ^оС при относительной влажности 85...95 %.

Обжарка, варка и копчение мясных продуктов могут осуществляться как с помощью универсальных термоагрегатов, так и oтдельных аппаратов (обжарочные камеры, варочные котлы, коптильные камеры и т.д.).

Выбор оборудования для тепловой обработки зависит от вида вырабатываемых мясных продуктов и их технологии.

Для тепловой обработки колбасных изделий проектируют трех и четырехрамные обжарочные, пароварочные и коптильные (стационарные) камеры. Число камер рассчитывают, исходя из числа рам, занятых в каждом из циклов обработки, или из сменной производительности камеры.

Сменную производительность камер (кг в смену) определяют о формуле

где G_тер – масса продукта, единовременно загружаемого в камеру, кг; Z_тер – длительность одного цикла тепловой обработки продукта, включающего в себя также загрузку продукта и выгрузку его из камеры, ч; Т_см – продолжительность смены, ч.

Зная число рам, рассчитывают число обжарочных камер

где А - масса сырья, перерабатываемого в смену, кг; m_тер - средняя нагрузка данного вида продукта на одну раму, кг; n_тер – число рам в камере.

При расчете количества универсальных камер исходят из общей продолжительности тепловой обработки, т.е. из продолжительности технологических операций обжарки и варки.

Число автокоптилок рассчитывают по формуле

где к_см – число смен на участке копчения (2 или 3); Т_коп – длительность копчения, сут; G_коп – масса продукта, единовременно загружаемого в автокоптилку, кг.

Число камер, имеющих три секции и предназначенных для тепловой обработки колбасных изделий при совмещённых процессах (прогрев — подсушка — обжарка — варка — копчение) определяют по формуле

где А_тер – масса продукта, поступающего на обработку, кг; Т_тер – продолжительность периодической обработки, ч; g_c – масса продукта, загружаемого в одну секцию, кг; n_с – число секций.

Практическая работа № 15. Расчёт сушилок

Сушка – это технологический процесс, при котором из продукта удаляется связанное вещество – вода в результате подвода из вне теплоты.

Параметрами, определяющими режим сушки, служат свойства поступающего и отработавшего сушильного агента, его максимальная температура, скорость и направление движения, а также продолжительность сушки. Свойствами исходного продукта являются влажность и теплоемкость.

Влажность продукта определяют как отношение массы влаги в общей массе материала w (%) или к массе абсолютно сухого остатка материала w_c (%):

.

где G_B, G, G_c — масса влаги, влажного продук­та и сухого вещества, кг.

Общая масса влажного продукта (кг)

Масса (кг) влаги продукта

Масса (кг) сухого вещества 100

.

Расчет сушильной камеры (башни).

Первым этапом расчета сушильной установки является расчет сушильной камеры. Независимо от конструкции установки вначале определяют количество испаренной влаги, баланс влаги и расход воздуха. Далее с учетом конструктивных особенностей аппарата определяют его основные размеры и составляют тепловой баланс.

Количество испаренной влаги для периодически и непрерывно работающих установок

,

где G₁ и G₂ — масса или массовый расход влажного и высушенного материала, кг или кг/ч.

Зная влажность материала до и после сушки, можно определить массу испаренной влаги

.

Баланс влаги в сушильной камере записывают в следующем виде:

,

где — масса или массовый расход влаги в сыром материале, кг или кг/ч; - масса или массовый расход влаги, ушедшей с воздухом, кг или кг/ч; L — масса или массовый расход абсолютно сухого воздуха, кг или кг/ч; — влажность поступившего и ушедшего воздуха, г/кг; - масса или массовый расход влаги, поступившей с воздухом, кг или кг/ч; — масса или массовый расход влаги в сухом материале, кг или кг/ч.

Отсюда получаем массовый расход (кг/ч) абсолютно сухого воздуха

.

Относительный расход абсолютно сухого воздуха на 1 кг испаренной влаги (кг/кг)

.

Расчет контактных сушильных установок.

При расчете контактных установок определяют их производительность по влажному материалу, материальный и тепловой балансы, расход пара на сушку. При расчете непрерывнодействующих вальцовых установок определяют и мощность привода.

Расчет шкафной сушилки.

Производительность (кг/ч) шкафной периодически действующей установки по влажному материалу

,

где — масса единовременной загрузки влажного материала, кг; V_x — объем этого материала, м³; _в — плотность влажного материала, кг/м³; _ц — продолжительность цикла сушки, ч; _с — продолжительность процесса сушки, ч; _пз — продолжительность подготовительно-заключительных операций (загрузка, выгрузка и т. д.), ч.

Продолжительность сушки трудно определить аналитически, поэтому ее находят из экспериментально определенной напряженности (испарительной способности) поверхности нагрева А по испаренной влаге [кг/(м² • ч)]:

,

где F — площадь теплопередающей поверхности, м².

Площадь поверхности (м²) нагрева определяется из основного уравнения теплопередачи

,

где — коэффициент увеличения площади нагрева из-за неплотности заполнения продуктом; = 1,2...1,3; k — коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К); — температура конденсации насыщенного пара в плитах, С; t_ср — температура воздушной среды в камере, °С.

Расход пара (кг/ч) на сушку

,

где — потери теплоты сушилкой, Дж/ч; — удельная энтальпия пара и конденсата, Дж/кг.

Расчет вальцовой сушилки.

Производителъностъ (кг/с) вальцовой сушилки по влажному материалу

,

где — коэффициент полезного использования длины вальца; = 0,7...0,81; l — длина образующей вальца, м; — толщина пленки материала, м; v_ок — окружная скорость барабана, м/с; — плотность влажного материала, кг/м³.

Окружная скорость (м/с)

,

где D — внешний диаметр вальца, м; _с — продолжительность сушки, с; — коэффициент, учитывающий часть окружности вальца, на котором происходит сушка; = 0,75...0,8.

Продолжительность сушки определяют по экспериментально полученной напряженности поверхности нагрева [кг/(м² • ч)]

,

где F — площадь поверхности нагрева, м²; .

Мощность электродвигателя привода (кВт) вальца расходуется на трение в опорах и в приводном механизме, а также на преодоление сопротивления снимаемого слоя сухого продукта:

,

где Р — сила отделения пленки сухого продукта, приведенная к 1 м длины ножа, Н/м; Р = (30...45)10²; — длина ножа, м; v_ок — окружная скорость на поверхности вальца, м/с; — коэффициент трения ножа о поверхность вальца; = 0,8...0,85; — угол наклона ножа, град.

Расчет конвективных сушильных установок.

Методики расчета конвективных сушилок существенно зависят от конструкции аппаратов.

Расчет шкафных и туннельных сушилок. При расчете периодически действующих шкафных и туннельных установок определяют производительность по влажному продукту, единовременную загрузку и габариты камеры. Далее приводят материальный и тепловой расчеты.

Производительность (кг/ч) шкафных и туннельных сушильных установок периодического действия по влажному материалу определяют по общей формуле

,

где — единовременная загрузка влажного материала, кг; _с, _п.₃ — продолжительность сушки и подготовительно-заключительных операций, ч.

Продолжительность сушки находят из экспериментальных кривых сушки или скорости сушки, а также из опыта эксплуатации аналогичного оборудования. По опытным данным находят и _п.з.

По производительности рассчитывают единовременную загрузку (кг) камеры или туннеля

.

Площадь поверхности (м²) сырого продукта в сушилке находят по удельной норме загрузки:

,

где g_з — норма загрузки, кг/м².

Расчет сушильных установок с псевдоожиженным слоем. Важная характеристика процессов сушки во взвешенном состоянии — скорость витания частиц продукта v_вит, в зависимости от которой определяют скорость движения газового потока v₂. Скорость витания — это скорость равномерного падения частицы в неподвижном газе или воздухе. Если поток газа движется вверх и v₂ < v_вит, то частица будет падать вниз; если v₂ = v_вит , то она будет неподвижна относительно стенок камеры или трубы; если v₂ > v_вит, то частица будет подниматься вверх. В нисходящем потоке скорость частицы равна v₂ + v_вит, и она движется вниз.

Скорость витания можно определить из критерия Рейнольдса:

,

где v_вит — скорость витания частицы, м/с; d_эк — эквивалентный диаметр частиц, м; v — кинематическая вязкость газа, м²/с.

Эквивалентный диаметр (м) для частиц неправильной формы

,

где — масса частиц, кг; z — число частиц в этой массе; _ч — плотность частиц, кг/м³.

Тогда скорость витания (м/с)

.

Площадь поверхности поддерживающей решетки (м²), через которую подводится воздух,

,

где L — массовый расход сушильного агента, кг/ч.

Массу продукта (кг), одновременно находящегося в аппарате, рассчитывают по уравнению теплообмена

,

где Q — расход теплоты, идущей на испарение влаги и нагрев материала, Дж/с; d_эк — средний эквивалентный размер частиц, м; t — среднелогарифмическая разность температур, К.

Тогда высота (м) неподвижного слоя продукта

,

где — насыпная плотность продукта, кг/м³.

В результате виброожижения происходит разрыхление слоя материала и уменьшается его гидравлическое сопротивление. Поэтому скорость и расход воздуха выбирают по условиям сушки.

6. ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

№ п\п	Тематика практических занятий
1	Устройства для обездвиживания животных
2	Установка для съёмки шкур
3	Оборудование для посола шкур
4	Автоматизированные установки для разделения туш
5	Аппараты для шпарки тушек птицы
6	Оборудование для снятия щетины
7	Оборудование для обработки тушек птицы
8	Оборудование для обработки слизистых субпродуктов и кишок
9	Оборудование для обработки субпродуктов
10	Оборудование для измельчения мяса
11	Оборудование для вытопки жира и меланжа
12	Оборудование для очистки жира от примесей и влаги
13	Оборудование для охлаждения
14	Оборудование для посола и массирования мяса
15	Оборудование для формования пельменей и котлет
16	Дымогенераторы
17	Оборудование для пастеризации и стерилизации
18	Оборудование для деаэрации
19	Оборудование для выпаривания
20	Контактные и конвективные сушилки
21	Закаточные машины
22	Оборудование для упаковывания готовой мясной продукции