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 иушедшего воздуха, г/кг; - масса илимассовый 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
	Устройства для обездвиживания животных
	Установка для съёмки шкур
	Оборудование для посола шкур
	Автоматизированные установки для разделения туш
	Аппараты для шпарки тушек птицы
	Оборудование для снятия щетины
	Оборудование для обработки тушек птицы
	Оборудование для обработки слизистых субпродуктов и кишок
	Оборудование для обработки субпродуктов
	Оборудование для измельчения мяса
	Оборудование для вытопки жира и меланжа
	Оборудование для очистки жира от примесей и влаги
	Оборудование для охлаждения
	Оборудование для посола и массирования мяса
	Оборудование для формования пельменей и котлет
	Дымогенераторы
	Оборудование для пастеризации и стерилизации
	Оборудование для деаэрации
	Оборудование для выпаривания
	Контактные и конвективные сушилки
	Закаточные машины
	Оборудование для упаковывания готовой мясной продукции

Работа № 1