Дипломная работа на тему: Состояние вопроса. Технические описания и расчеты. Описание принципа работы технологической схемы

Введение

Выпаривание - процесс удаления из растворов растворителя путем перевода его в парообразное состояние при температуре кипения и отвода паров из аппарата.

Процесс применяют для получения новых продуктов и удлинения сроков их хранения. Основным назначением тепловой обработки продуктов в вакууме в общественном питании является получение пищевых концентратов при сохранении физико-химических свойств их компонентов, то есть сохранении пищевой ценности кулинарных изделий.

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при избыточном и атмосферном давлении. Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностей использования тепла вторичного пара.

В вакууме производят тепловую обработку продуктов, неустойчивых к высоким температурам. Кроме того, широкое применение тепловая обработка в вакууме находит при сгущении (концентрации) ценных жидких пищевых продуктов: бульонов, молока, крови, соусов и другое с тем чтобы сохранить их высокую питательную ценность. Производство этих видов продуктов благодаря применению выпаривания, возможно, осуществить на центральных кулинарных комбинатах и обеспечить ими столовые, буфеты, колбасные цеха, а также предприятия по переработке ферментного сырья. Концентрированные продукты проще транспортировать. Перед реализацией их требуется только разбавить кипяченой водой.

Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании. Однако в подавляющем большинстве случаев в качестве греющего агента используют водяной пар, который называют греющий, или первичный.

Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называется вторичный.

В пищевой технологии выпаривают, как правило, водные растворы.

При выпаривании под вакуумом в аппарате создается вакуум путем конденсации вторичного (сокового) пара в специальном конденсаторе отсасывания из него неконденсирующихся газов с помощью вакуум - насоса.

Выпаривание под вакуумом позволяет снизить температуру кипения раствора, что особенно важно при выпаривании пищевых растворов, которые особенно чувствительны к высоким температурам. Применение вакуума позволяет увеличивать движущую силу теплопередачи и, как следствие, уменьшить площадь поверхности выпарного аппарата, а следовательно, их материалоемкость.

Применение вакуума даёт возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку требуется дополнительные затраты на устройства для создания вакуума (конденсаторы, ловушки, вакуум-насосы) а также увеличиваются эксплуатационные расходы.

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар не используется и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ выпаривания является наиболее простым, но наименее экономичным.

Используются однокорпусные установки и много корпусные. В химической промышленности применяется в основном непрерывно действующие выпарные установки.

Лишь в производства малого масштаба, а также при выпаривании растворов до высоких конечных концентраций иногда используют выпарные аппараты периодического действия.

Однокорпусная выпарная установка включает лишь один выпарной аппарат.

Направленное биоэнергетическое воздействие на молоко как сложную полидисперсную систему приводит к её разделению на белковожировой концентрат (сыр, творог, казеин) и фильтрат (молочную сыворотку). Таким образом, молочная сыворотка является естественным побочным продуктом при производстве сыров, творога, молочно - белковых концентратов и по современной классификации может быть отнесена к вторичным сырьевым ресурсам молочной промышленности. Объёмы получаемой молочной сыворотки достигает 90% и более от объемов перерабатываемого на белково-жировые концентраты молока.

Молочная сыворотка обладает пищевой и биологической ценностью, имеет специфический химический состав, физико-химические свойства, структурно-механические, оптические, теплофизические и электрические характеристики.

Традиционные способы разделения молока, основаны на биотехнологии (закваски, ферменты) и использовании химических реагентов (кислоты, щелочи, соли), обеспечивают получение подсырной, творожной и казеиновой сыворотки. Нетрадиционные способы разделения молока, разработанные в последнее время, такие, как молекулярно-ситовая фильтрация, электрофизическая коагуляция белков молока, ультрафильтрация, термокальциевом, термодинамическое разделение белков молока биополимерами, дают ультрафильтрат и бескозеиновую фазу.

Химический состав сыворотки подсырной:

Содержание, %

сухие вещества 4,5 - 7,2

лактозы 3,9 - 4,9

белковых веществ 0,5 - 1,1

минеральных солей 0,3 - 0,8

Содержание белково-азотистых соединений мг на 100 мл 44

Степень использования белков молока, % 90,2

Содержание аминокислот, мг/л:

свободных всего: 132,7 в том числе незаменимых: 51

в белках всего: 6490 в том числе незаменимых: 3326

Минеральный состав, %:

зола 0,56

кальций 0,053

фосфора 0,042

хлора 0,146

Содержание витаминов, мкг/кг:

Каротина 13

В1315

В21389

В6524

Холина 160000

РР140

С500

Содержание молочной кислоты, %:

Свободной 0,11 - 0,14

связанной (в виде лактатов) 0,62 - 0,65

Физико-химические свойства сыворотки подсырной:

Кислотность:

титруемая, 0Т10 - 25

активная (рН), ед.6,3

Плотность 1018 - 1027

ρ = - 0,17*t + 1027,58 в пределах 20 - 50 0С

Вязкость: η = - 1,53*lgt + 3,32 мПа*с

Поверхностное натяжение: (40 - 50) 10-3Н/м

Температура кипения 101,5 0С

Точка замерзания при массовой доле сухих веществ:

% - 0,598 0С

% - 1,469 0С

% - 2,610 0С

% - 5, 205 0С

Точка замерзания при добавлении воды:

% - 0,598 0С

% - 0,574 0С

% - 0,511 0С

% - 0,419 0С

Осмотическое давление: 0,73 МПа

Теплофизические параметры при 20 0С:

удельная теплоёмкость ст4,082 Дж/ (кг*К)

теплопроводность λ0,5-0,55 Вт/ (м*К)

коэффициент температуропроводности α 12,8*10-3 м2/с

Оптическая плотность 0,259 ед.

Мутность 0,15 - 0,25 усл. ед.

Показатели преломления 1,342 - 1,343

Удельная электрическая проводимость 55*10-2 Ом

Пищевая ценность 1013 кДж/кг

Требования соответствия подсырной сыворотки солёная (несоленая)

Плотность (не менее) кг/м3 1023 (1023)

Кислотность 0Т, (не менее) 25 (20)

Массовая доля, %:

Сухих веществ (не менее) 5 (5)

Лактозы, (не менее) 4 (4)

Жиров, (не более) 0,1 (0,1)

Хлорида натрия, (не более) 2 (-)

Основные направления использования молочной сыворотки и сыворотки подсырной:

. Сыворотка натуральная (хлебопечение, лечебное, технические цели, производство кормов).

2. Сгущенные сывороточные концентраты (хлебопечение, лечебные цели, кондитерские изделия, производство кормов, мясные и колбасные изделия).

. Сухие сывороточные концентраты (хлебопечение, кондитерские изделия, производство кормов, медицинская промышленность, производство антибиотиков).

. Белковые продукты (хлебопечение, лечебные цели, кондитерские изделия, готовые продукты, детские и диетические продукты, мясные и колбасные изделия).

. Напитки, десерты, мороженое (кондитерское производство, готовые продукты, детские и диетические продукты).

. Молочный сахар и его производство (лечебные цели, кондитерское производство, технические цели, медицинская промышленность, производство антибиотиков).

. ЗЦМ и корма (производство ЗЦМ, корма, закваски для силосования кормов).

Оглавление

- Введение

- Состояние вопроса

- Технические описания и расчеты

- Описание принципа работы технологической схемы

- Описание принципа работы проектируемого аппарата

- Материальный расчет установки

- Тепловой расчет аппарата

- Тепловой расчет комплектующего оборудования

- Гидравлический расчет продуктовой линии и подбор нагнетательного оборудования

- Конструктивный расчет проектируемого аппарта Заключение

- Литература

Список литературы

1. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты пищевых производств химической технологии: пособие по проектированию. - М.: 1991.

2. Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств. Под редакцией Стабникова. - Киев, 1981.

. Чубик И.А., Маслов А.Н. Справочник по теплофизическим константам пищевых продуктов и полуфабрикатов. - М.: 1965.

. Голчинский А.Р., Лащинскй А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. - М.: 1963.

. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1987.

. Чурнобыльский И.И. Выпарные установки. Основы теории и расчета. - Киев.: 1960.

. Контактные теплообменники - М.: Химия, 1988.

. Справочник по теплообменникам: в 2-х томах. Перевод с английского. - М.: Энергоатомиздат, 1987.