Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

нагревание и перемешивание, обеспечивающие равномерную и быструю тепловую обработку среды без перегрева и разложе­ ния органических веществ и при .отсутствии мертвых зон в ап­ парате.

Основной характеристикой любого аппарата является его производительность, т. е. количество перерабатываемого сырья или получаемого продукта за единицу времени. Интенсивность процесса, или напряжение аппарата, выражается его производи­ тельностью, отнесенной к основной величине, характеризующей его работу. Например, напряжение барабанной сушилки выра­ жается количеством влаги, удаляемой из материала в час и от­ несенной к 1 м3 объема сушилки, а напряжение выпарного аппа­ рата — количеством воды, выпаренной в час с 1 м2 его поверх­ ности нагрева. Производительность аппарата можно повысить заменой периодических процессов непрерывными, проведением их с более высокими скоростями, применением новых технологи­ ческих процессов с использованием (там, где это возможно) вы­ соких температур и давлений, глубокого вакуума, а также ком­ бинированных способов подвода тепла с применением токов вы­ сокой и промышленной частоты, ультразвука и др.

*

б) Конструктивные требования

Конструктивные требования сводятся к тому, чтобы созда­ ваемый аппарат имел небольшую массу, надлежащую проч­ ность, стандартные и легко заменяемые детали и вместе с тем, чтобы его монтаж, обслуживание и чистка были бы удобными и нетрудоемкими.

Для уменьшения массы аппарата его выбирают такой формы, при которой отношение его боковой поверхности к объему было бы минимальным. Такое отношение имеют аппараты шаровой формы, а для аппаратов цилиндрической формы с плоским дни­ щем это условие выдерживается при соотношении Н : D = 2. Гео­ метрические размеры аппарата непрерывного действия, в кото­

ром обрабатывается G (в кг/с) продукта, определяют по сле­ дующим формулам:

1. При известном времени пребывания т0 продукта в аппара­ те полезный объем его Vn (в м3)

G т

‘ К, = — , (29)

где р — плотность продукта, кг/м3.

С учетом коэффициента заполнения ср аппарата полный объ­ ем V (в м3) его

2. При известной скорости w (в м/с) прохождения среды че­ рез аппарат площадь поперечного сечения f (в м2) его

2*

19

а длина или высота аппарата L, для пребывания продукта в те­ чение т секунд.

Для аппаратов, в которых процессы не сопровождаются обильным вспениванием жидкости и парообразованием, коэф­ фициент заполнения <р = 0,84-0,85, а для аппаратов с обильным ценообразованием и интенсивным испарением ср = 0,5ч-0,6. На предприятиях сахарной, бродильной и ферментной промышлен­ ности для повышения степени заполнения'аппаратов, а следова­ тельно, н для более эффективного использования их емкости про­ изводят гашение пены с помощью олеиновой кислоты, кашалотового жира, ультразвука, различных механических устройств и др. В последнее время на консервных, сахарных и других пред­ приятиях для этой цели применяют кремнийорганические (сили­ коновые) жидкости А-154, КЭ-10-12 и др., обеспечивающие эф­ фективное пеногашение (при расходе их около 0,01% масс.) и не оказывающие отрицательного влияния на продукты.

в) Требования техники безопасности и промсанитарии

Безопасность работы аппаратов и удобство их обслуживания являются важнейшими требованиями, предъявляемыми к аппа­ ратам. Поэтому аппараты рассчитывают и изготовляют с надле­ жащим запасом прочности, оборудуют их предохранительными устройствами и ограждают их движущиеся части. В этом отно­ шении наиболее безопасны герметически закрытые аппараты не­ прерывного действия, в которых контроль и управление процес­ сом автоматизированы.

Аппараты пищевых предприятий должны отвечать и санитар­ но-гигиеническим требованиям, при выполнении которых пре­ дотвращается бактериальное, механическое или химическое за­ грязнение и порча получаемых продуктов питания. При этом аппараты должны быть герметичными, легко доступными для чистки и дезинфекции; для их изготовления следует применять такие материалы, которые при взаимодействии с продуктом не образуют вредных веществ.

г) Экономические требования

Экономические требования сводятся к тому, чтобы стоимость проектирования, монтажа и эксплуатации аппарата была воз­ можно низкой. При определении экономической целесообразно­ сти внедрения аппарата, кроме его стоимости, учитывают произ­ водительность и качество получаемой продукции.

д) Требования технической эстетики

При разработке конструкций аппаратов и машин требования технической эстетики в самом общем виде сводятся к тому, что­ бы все производимое человеком было не только полезно, но и красиво. Надлежащий внешний вид аппарата в сочетании с ра­

20

циональным цветовым оформлением его, освещенностью и мик­ роклиматом в цехе снижает зрительное и общее утомление ра­ бочего, облегчает труд, повышает его производительность, спо­ собствует получению продукта высокого качества.

При создании новых, совершенных машин и аппаратов все указанные требования должны рассматриваться в едином комп­ лексе.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АППАРАТОВ

Выбор материалов для изготовления аппарата с учетом ре­ альных условий его работы является очень важным вопросом для проектировщика. В пищевом аппаратостроеиии применяют различные металлы, неметаллические материалы и защитные покрытия.

а) Металлы и неметаллические материалы

Из металлов для этой цели применяют сталь, чугун, медь, ла­ тунь, алюминий, бронзу и др. На большинстве пищевых произ­ водств среды не отличаются повышенной агрессивностью и обо­ рудование для них изготовляют из обычных углеродистых ста­ лей Ст.2 и Ст.З. Однако обычные стали легко подвергаются коррозии и при соприкосновении пищевого продукта с ржавой поверхностью происходит не только механическое загрязнение, но и переход железа в продукт. Даже небольшое количество же­ леза может придать продукту темный цвет и неприятный метал­ лический привкус. Поэтому применение аппаратов из обычных сталей и чугуна без защитных покрытий ограничено, а в случае переработки агрессивных сред (кислых и щелочных) их изготов­ ляют из нержавеющей стали. Гладкая поверхность нержавеющей стали обладает высокими антикоррозионными свойствами, не требует никаких покрытий и обеспечивает проведение надлежа­ щей санитарной обработки. Выбирая чугун, необходимо знать, что содержащаяся в нем сера, переходя в продукт, может при­ дать ему дурной запах. Медь благодаря высокой коррозионной стойкости и теплопроводности применяется для изготовления теплообменных аппаратов, ректификационных колонн и др. Из латуни и бронзы в основном изготовляют арматуру. Из алюми­ ния изготовляют многочисленные аппараты для молочной и пиво­ варенной промышленности. Окисляясь на воздухе, алюминий покрывается тонким слоем окиси, который предохраняет его от дальнейшего окисления. Приготовление пищи в алюминиевой посуде сохраняет витамин С. Продукты окисления алюминия не­ ядовиты.

Из неметаллических материалов для изготовления аппаратов

иих узлов применяют стекло, железобетон, пластмассы и др. Стекло получает широкое применение для изготовления трубо­ проводов и экспериментальных установок; перспективным для этой цели является молибденовое и боросиликатное стекло, от­ личающееся повышенной химической и термической стойкостью

имеханической прочностью.

21

Железобетон широко применяют для изготовления рабочих и других емкостей, внутреннюю поверхность которых покрыва­

ют защитными лаками.

t

б) Пластические массы и защитные покрытия

Из пластических масс широкое применение получили: вини­ пласт, фаолит, полиэтилен, фторопласты, текстолит и асбовинил. Прочность винипласта, фаолита и фторопласта позволяет ис­ пользовать их не только для защитных покрытий, но и как са­ мостоятельные конструкционные материалы.

Винипласт хорошо сваривается и склеивается, он практиче­ ски стоек к воздействию почти всех минеральных кислот, за иск­ лючением концентрированных азотной и серной, стоек к щело­ чам и растворам солей любых концентраций. Температурный цредел его применения — не более 60° С.

Фаолит применяют для изготовления труб и арматуры, эле­ ментов теплообменников, насосов, небольших емкостей и аппа­ ратов, в которых температура не превышает 120° С. Листовой фаолит применяют для футеровки рабочих поверхностей аппа­ ратов, а в виде замазки — для склеивания готовых изделий.

Полиэтилен обладает высокой химической стойкостью к аг­ рессивным средам при температурах не выше 60° С. Листовым полиэтиленом футеруются стальные и железобетонные резер­ вуары; из него изготовляют различные емкости и тару. Пленка из полиэтилена толщиной 0,05—0,2 мм является хорошим упа­ ковочным материалом для многочисленных пищевых продуктов.

Фторопласт-4 и фторопласт-3 исключительно устойчивы к аг­ рессивным средам и в этом отношении превосходят благородные металлы и сплавы. Для изготовления различных деталей при­ меняют фторопласт-4, а для защитных покрытий — фторопласт-3

ввиде эмульсии со спиртом или ксилолом. Фторопласт-4 устой­ чив по отношению к жирам, маслам, влаге и кислотам; он не об­ ладает никаким запахом и поэтому его применяют при любых условиях обработки пищевых продуктов до 200° С. Так как фто­ ропласт-4 не прилипает ни к каким материалам, его используют

вкачестве облицовки валов для раскатки теста, формования конфет и карательной массы. Пленкой из фторопласта покры­ вают транспортерные ленты в хлебопекарном и кондитерском производствах, а в макаронном производстве из него изготовля­

ют матрицы к тесторазделочным прессам. Аналогичными адге­ зионными свойствами обладают и некоторые силиконовые жид­ кости, которыми смазывают рабочие поверхности перемешиваю­ щих и транспортных устройств для густых и вязких сред.

В качестве защитных покрытий от коррозии рабочих поверх­ ностей аппаратов применяют: эмаль, керамические кислотоупор­ ные плиты, пластмассы, эпоксидные смолы ЭД-5 и ЭД-6, резины, бакелитовый и полихлорвиниловый лаки и др. Широкое приме­

22