Тепловой, конструктивный и гидравлический расчеты четырёх секционного пластинчатого теплообменника для пастеризации

Обработанную  мезгу подают на прессование, для  чего применяют гидравлические пакетные прессы периодического действия или  непрерывного — шнековые или ленточные.

При производстве яблочного осветленного сока осветляют  процеженный сок. Когда готовят  соки для детского питания, осветление можно проводить оклеиванием  с использованием 1%-ных растворов желатина или танина и желатина.

Осветленный сок фильтруют и направляют на подогрев и фасование.

При изготовлении соков с сахаром или купажированных смешивание соков и добавление сахара осуществляют перед нагреванием.

Сок, фасуемый в мелкую тару с последующей стерилизацией, нагревают до 75...80 °С и фасуют в подготовленные бутылки или банки. При производстве сока с витамином С в горячий сок добавляют аскорбиновую кислоту, перемешивают 5...10 мин и сразу передают на фасование.

Наполненную тару укупоривают и направляют на стерилизацию (пастеризацию), которую  проводят при 85, 90 или 100 °С в зависимости от кислотности сока и вместимости тары, продолжительность стерилизации от 10 до 20 мин.

В крупную  тару вместимостью 2, 3 и 10 дм3 можно фасовать соки так называемым горячим розливом без последующей стерилизации. При  горячем розливе сок нагревают  до 95...97 °С с автоматической регулировкой температуры и сразу же разливают в подготовленные горячие банки, которые укупоривают прокипяченными крышками.

Укупоренные банки на 20 мин укладывают на бок  для стерилизации верхнего незаполненного пространства тары, после чего обдувают холодным воздухом для снижения вредного воздействия теплоты на качество сока.

Машино-аппаратурная схема комплекса технологического оборудования для производства осветленных фруктовых соков представлена на рис.2.

 

Рис.2. Машино-аппаратурная схема комплекса технологического оборудования для производства осветленного яблочного сока

Она состоит  из насосов 1, 9, 17 и 24, шнекового отделителя 2, элеваторов 3 и 6, моечной машины 4, инспекционного конвейера 5, сборников 7, 13, 15, 18, 19 и 22, дробилки 8, пресса 10, пастеризатора-охладителя 11, пастеризатора 12, фильтров 14 и 16, охладителя 20, трубчатого статического смесителя 21 и дозатора 23 пектолитических препаратов.

Поступившие на переработку плоды засыпают в  бетонные ванны, откуда гидротранспортером по подземным каналам они направляются в цех.

Здесь с  помощью шнекового отделителя 2, расположенного в бетонной ванне (яме), плоды отделяют от воды и с помощью элеватора 3 с душевым устройством поднимают к машине для окончательной мойки 4.

Вода, поступающая  со шнекового отделителя и содержащая крупные загрязнения (камни, ветки, листья и т. п.), попадает на загрузочную  воронку наклонного шнекового конвейера  с перфорированным дном, задерживающим  и удаляющим загрязнения.

Очищенная вода стекает в ванну (яму), откуда с помощью погружного насоса 1 подается обратно в бетонные ванны с плодами для повторного ее использования.

Промытые  плоды инспектируют на конвейере 5, удаляя негодные для переработки  плоды, и элеватором 6 поднимают к приемному сборнику 7, ополаскивая плоды струей чистой воды. Яблоки из сборника в необходимом количестве (в зависимости от производительности пресса) подают на дробилку 8. Измельченная плодовая масса немедленно направляется насосом 9 на прессование 10. Полученный сок в установке для прессования очищают от возможных крупных частиц и после пастеризатора-охладителя 11 направляют в одну из емкостей для депектинизации. Выжимки от прессования измельчают на мешалке при возможной добавке воды и направляют в емкости для брожения.

Сок после  пастеризации и охлаждения (45...50 °С) сначала направляют в промежуточный  сборник 22, откуда дозировочным насосом 24 он засасывается в емкости для депектинизации. По пути в трубопровод вводят пектолитический препарат при помощи дозатора 23 и перемешивают его в трубчатом статическом смесителе 21. Процессы депектинизации и осветления протекают в зависимости от вида применяемого препарата. Если препарат для осветления требует охлаждения сока, то его после депектинизации через охладитель 20 перекачивают в емкости для осветления 19 и добавляют препарат вручную. Если охлаждения не требуется, сок в этом случае не перекачивают, а препарат для осветления вводят в емкость для депектинизации.

По окончании  депектинизации и осветления образовавшийся на дне емкости осадок перекачивают в сборник для приемки осадка 18, откуда его направляют насосом 17 в фильтр 16.

Полученный  таким образом сок с помощью  насоса перекачивают в сборник 19, куда добавляют сок, полученный от фильтрации осадка. Смесь соков еще раз направляют на фильтр 14 для получения полностью осветленного сока, готового к фасованию в бутылки.

Этот  сок собирают в приемном сборнике 13, а потом направляют на линию фасования в бутылки, где он предварительно деаэрируется и пастеризуется.

Фасование сока в бутылки происходит при 80 °С с последующей дополнительной пастеризацией и охлаждением в туннельном пастеризаторе-охладителе.

Техническая характеристика комплекса технологического оборудования для производства осветленного яблочного сока

Производительность  по сырью, кг/ч..........................................................3000

Общая установленная  мощность оборудования, кВт............................106,85

Общий расход:

воды, м3/ч.........................................................................................................12

пара, т/ч............................................................................................ ………..500

Численность обслуживающего персонала, чел............................................12

 

 

5. Расчёт пластинчатого теплообменника.

 

Для лучшего  усвоения работы пластинчатого теплообменника и быстрой ориентации в параметрах продукта и тепло-хладоносителей строится график изменения температур жидкостей для всех секций с обозначением на нём начальных и конечных температур согласно заданию.

Определение средних температурных напоров  для каждой секции .

Определение разности температур на входе и выходе секции и

Секция регенерации:

= ( t₃ – t₂ ) = ( 83–55 ) = 28 °C

= ( t₄ – t₁ ) = ( 38 – 22 ) = 16 °C

Так как / = 28/16 = 1.75 > 1.6 , то находим по формуле:

°C

 

Секция пастеризации :

= ( t₁₀ – t₂ ) = ( 86 – 55) = 31 °C

= ( t₉ – t₃ ) = ( 90– 83 ) = 7 °C

Так как / =31/7 = 4,2> 1.6 , то находим по формуле:

°C.

 

Секция предварительного охлаждения :

= ( t₄ – t₁₂ ) = ( 38 – 15) = 23°C

= ( t₅ – t₁₁ ) = ( 20 – 8 ) =12 °C

Так как / = 23/12 = 1,9 > 1.6 , то находим по формуле:

°C

 

Секция окончательного охлаждения :

= ( t₅ – t₈ ) = ( 20 – 5) = 15°C

= ( t₆ – t₇ ) = (10 – 2) = 8 °C

Так как / = 15/8 = 1,57 > 1.6 , то находим по формуле:

то 

°C

Определение средних температур и выбор теплофизических  характеристик тепло- либо хладоносителей осуществляю также по секциям. При этом по значению из справочной литературы [5,] нахожу плотность теплоемкость динамический либо кинематический коэффициент вязкости коэффициент теплопроводности критерий Прандтля Если в таблицах отсутствует значение критерия то его следует рассчитать, как

 

Секция регенерации :

а) Сторона нагревания ( сырой продукт):

- Средняя температура продукта =( t₁ + t₂ )/2 по этой температуре находятся

•  

б) Сторона охлаждения ( пастеризованный продукт):

- Средняя температура продукта =( t₃ + t₄ )/2 по этой температуре находятся

•  

 

Секция пастеризации:

а) Сторона нагревания продукта :

- Средняя температура продукта =( t₂ + t₃ )/2 по этой температуре находятся

•  

б) Сторона охлаждения ( горячая вода):

- Средняя температура горячей воды =( t₉ + t₁₀ )/2 по этой температуре находятся

•  

 

Секция предварительного охлаждения :

а) Сторона нагревания (холодная вода) :

- Средняя температура холодной воды =( t₁₁ + t₁₂ )/2 по этой температуре находятся

•  

-

б) Сторона охлаждения ( продукт) :

- Средняя температура продукта =( t₄ + t₅ )/2 по этой температуре находятся

•  

-

 

Секция окончательного охлаждения :

а) Сторона нагревания:

- Средняя температура =( t₇ + t₈ )/2 по этой температуре находятся

•  

-

б) Сторона охлаждения ( продукт) :

- Средняя температура продукта =( t₅ + t₆ )/2 по этой температуре находятся

•  

 

Определение нагрузок по секциям :

Секция регенерации:

 

Секция пастеризации :

 

Секция водяного (предварительного) охлаждения :

 

Секция ледяного (окончательного ) охлаждения :

 

Определение расхода тепло - и хладоносителей и их кратностей производится из теплового баланса секций

Секция пастеризации :

а) ;

б) Кратность расхода горячей воды:

 

Секция водяного охлаждения :

а)

б) Кратность расхода холодной воды :

 

Секция ледяного охлаждения :

а)

б) Кратность расхода рассола :

 

Расчет числа каналов , расчет скоростей горячей , холодной воды и рассола.

Для конструирования  данного аппарата принимается пластина П-2

с параметрами :

- Рабочая  поверхность : F =0,198 м²;

- ширина  потока : 0,27 м;

- приведенная  высота : 0,74 м ;

- средний  зазор между пластинами : 0,0028 м ;

- эквивалентный  диаметр : 0,0056 м;

- площадь  сечения канала : 0,000756 м² ;

- материал : 1Х18Н9Т;