Аппараты для нагревания, уваривания и варки пищевых сред

В аппаратах для нагревания пищевые среды доводятся до определенной температуры. К ним относятся аппараты, в которых практически отсутствует процесс кипения и поддерживается постоянная температура полуфабриката (выше температуры окружающей среды). Причем в процессе нагревания физическое состояние загружаемого продукта может меняться.

Нагреванию подвергаются молоко, начинки, патока, фруктово-ягодное сырье и другие массы, а также поддерживается соответствующая температура шоколадных масс и какао тертого.

Уваривание служит для повышения концентрации пищевых сред. При кипении в процессе уваривания из них удаляется влага. Этому процессу подвергают различные сиропы, молочные и фруктово-ягодные массы и др.

Варка применяется для тепловой обработки мяса и мясопродуктов, круп, картофеля и т.п. до состояния кулинарной готовности в воде острым паром или смесью насыщенного пара и воздуха при температурах до 100 °С.

Односекционный трубчатый вакуум-подогреватель КТП-2 предназначен для подогрева различных фруктовых и овощных соков. Вакуум-подогреватель КТП‑2 (рис. 15.2) состоит из теплообменника 1, вакуум-бачка 2, паровой магистрали 3, бака 4 для воды, насоса 5.

Теплообменник представляет собой цилиндрический кожух, внутри которого находятся трубки из нержавеющей стали. По трубам протекает продукт, пар подается в межтрубное пространство.

Паровая магистраль включает в себя трубопроводы, арматуру, вакуум-редукционный клапан, манометр, предохранительный клапан и регулятор температуры. Заданный тепловой режим поддерживается автоматически. Вакуум-редукционный клапан обеспечивает понижение давления пара с 0,2 МПа до 0,07…0,09 МПа для предотвращения перегрева и пригорания продукта.

Для удаления конденсата из вакуум-бачка применен водяной эжектор. Конденсат в вакуум-бачок поступает из подогревателя через конденсатоотводчик с закрытым поплавком. Вода в эжектор нагнетается насосом 5 из бака 4. Уровень разрежения контролируют с помощью вакуумметра.

Техническая характеристика аппарата КТП-2

Производительность, л/ч…………………………………………………. 1800

Площадь поверхности нагрева, м²……………………………………. 4

Скорость движения продукта по трубкам, м/с……………………. 2,8…3,5

Установленная мощность электродвигателя

вакуум-насоса, кВт………………………………………………………….. 1,0

Продолжительность нагрева сока от 20 до 90  °С, с…………… 115

Габаритные размеры, мм………………………………………………….. 3300´510´2330

Масса, кг………………………………………………………………………… 600

Темперирующие сборники бывают вертикальными, вместимостью до 3,0 т, и горизонтальными – до 10,0 т.

Техническая характеристика темперирующих сборников приведена в табл. 15.1.

Таблица 15.1. Техническая характеристика темперирующих сборников

Показатель	МТМ	МТ	СZA-28	CZA-29	«Хайденау»	CZA-18
Вместимость сборника, дм3	100	250	500	1000	2000	3000
Угловая скорость вала мешалки, рад/с	4,1	2,7	2,5	2,5	2,5	2,5
Расход пара под избыточным давлением 0,2 МПа, кг/ч		10	19	38	30	150
Расход воды, м3/ч		70	125	150	200	250
Мощность электродвигателя, кВт	1,7	3,5	3,5	3,5	3,5	5,5
Габаритные размеры, мм:
длина Д	1150	1325	1600	2100	1800	2800
ширина Ш	800	1150	1200	1500	1600	2250
высота В	1010	1475	1300	1750	2500	2000
Масса, кг	460	830	1230	1150	2000	2430

Вертикальный темперирующий сборник показан на рис. 15.3. Какао тертое или шоколадная масса загружается в цилиндрический резервуар 19 с водяной рубашкой 18, покрытый изоляцией 16. Обогрев сборника термосифонный. Управление обогревом осуществляется с пульта кнопками 6. Термометр 8 регистрирует температуру воды, а термометр 5 показывает температуру массы. Контрольная лампа 9 указывает, что сборник работает. Сверху сборник закрыт крышкой 4. Крышка открывается с помощью рукоятки 11, при ее повороте кулачок 12 выключателем 13 выключает электродвигатель 1 мешалки. Он через редуктор 2 вращает планетарную мешалку 10 с частотой вращения 30 об/мин. Резервуар освещается лампой 3, установленной на крышке.

Для циркуляции массы и загрузки сборника служит насос 14 с подачей 50 дм³/мин. При помощи трехходового крана 15 можно массу от насоса направить по обогреваемому трубопроводу 17 на грибок 7 в сборник для рециркуляции или перекачать в другую емкость. В темперирующем сборнике других фирм трехходовой кран располагается вверху трубы 17. Есть сборники с комбинированным обогревом – паровым и электрическим.

Варочные котлы (реакторы) предназначены для перемешивания с подогревом вязких и жидких пищевых продуктов из нескольких компонентов. В зависимости от вместимости реакторы выпускают различных типов.

Техническая характеристика открытых варочных котлов приведена в табл. 15.2.

Реактор типа МЗ-2С (рис. 15.4) имеет две стойки 1, две цапфы 2, паровую рубашку 3, корпус 4, мешалку 5 и электрооборудование. В нижней части паровой рубашки 3 имеется краник для спуска воздуха и конденсата. После заполнения реактора продуктом в рубашку подается пар и начинается процесс перемешивания с подогревом. Мешалка 5 представляет собой вал с лопастями. Реактор имеет два окна для осмотра внутренней полости, а также люк для периодического осмотра, очистки и ремонта.

Техническая характеристика реактора МЗ-2С

Вместимость, дм³…………………………………………………. 1000

Рабочее давление, МПа:

в паровой камере………………………………………………. 0,25

в корпусе…………………………………………………………. 0,07

Частота вращения вала мешалки, мин^-1…………………… 48

Установленная мощность электродвигателя, кВт…….. 3

Габаритные размеры, мм……………………………………….. 1315´1194´2003

Масса, кг……………………………………………………………… 900

Варочные котлы бывают со стационарной и опрокидываемой чашей, открытые (без крышки) и закрытые. На рис. 15.5. показан закрытый варочный котел с опрокидываемой чашей. Внутренняя чаша 10 изготовлена из меди или нержавеющей стали. С помощью стального кольца 17, прокладки, болтов и отбортовки она соединяется со стальной паровой рубашкой 7. Полость между чашей и рубашкой образует паровое пространство, в которое подается пар. На подводящей линии установлены манометр 3, предохранительный клапан 4 и запорный вентиль 5. Конденсат отводится из наинизшей точки парового пространства 13. При пуске и в процессе работы воздух из рубашки периодически выпускают через кран 18, расположенный в наивысшей точке парового пространства.

Таблица 15.2. Техническая характеристика открытых варочных котлов

Показатель	С опрокидываемой чашей			Со стационарной чашей
	6А	–	К-1А	5-А	27-А	28-А
Вместимость, дм3	12	32	150	60	60	150
Внутренний диаметр чаши, мм	500	500	785	590	650	800
Высота края чаши, мм	1012	991	1225	1125	1225	1225
Площадь поверхности нагрева, м2	0,23	0,39	0,65	0,55	0,55	0,65
Давление греющего пара, МПа	0,3	0,4	0,59	0,59	0,59	0,59
Габаритные размеры, мм:
длина Д	1400	1146	1800	1100	1275	112
ширина Ш	730	640	1000	758	830	955
высота В	1360	1360	1350	1400	1485	1610
Масса котла, кг	200	215	440	300	400	450

 

После загрузки котла массой закрывают люк крышкой 15, открывают воздушный кран 18, продувочный кран на конденсатоотводчике или обводной линии и пускают пар, открыв вентиль 5. Продувку парового пространства производят до тех пор, пока из кранов не пойдет сухой пар. После этого закрывают продувочные краны, включают конденсатоотводчик и увеличивают поступление пара.

В процессе нагревания наблюдают по манометру 3 за давлением греющего пара и по манометрическому термометру 2 за температурой массы.

Подогретая масса выгружается через штуцер 12, для чего рукояткой 1 поднимают клапан 11. Котлы снабжаются мешалками 9 для увеличения равномерности прогрева вязких веществ. Приводной электродвигатель 8 шарнирно соединен со станиной 19 и своим весом создает необходимое натяжение ремней с помощью устройства 6. Иногда натяжение увеличивается дополнительными грузами и пружинами. Крышка 14 котла имеет трубу 16 для отвода пара.

Варочный котел может быть и открытым, т. е. без крышки. При шарнирном соединении котла со станиной нагретую массу выгружают через борт поворотом котла вокруг горизонтальной пустотелой оси с помощью маховика. Подвод пара и отвод конденсата у таких котлов производится через пустотелые оси. В рубашке таких котлов от пустотелой оси к наинизшей точке опускается трубка, по которой паром выдавливается конденсат.

Открытые варочные котлы могут применяться и для уваривания в тех случаях, когда длительная выдержка увариваемого вещества при высокой температуре не ухудшает качества продукта.

Аппарат ВА-800М предназначен для варки круп (рис. 15.6), состоит из барабана 3, бункера 6, передней 1 и задней 8 стоек, переднего 2 и заднего 4 патрубков, привода 7 и электрооборудования.

Барабан представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами. К днищам барабана крепятся передний патрубок, предназначенный для ввода в аппарат пара, и задний – для выпуска излишка пара. Полые чугунные патрубки аппарата соединены между собой трубой, расположенной на оси барабана. Концы трубы вварены в днища барабана. С внутренним пространством барабана полые патрубки сообщаются через отверстия в днищах барабана.

Отверстия закрыты решетками, предотвращающими попадание крупы в полые патрубки. Эти отверстия способствуют равномерному распределению пара внутри барабана.

На переднем патрубке аппарата установлены манометр и предохранительный клапан. Для обеспечения периодической загрузки и выгрузки крупы на боковой поверхности бункера имеется люк 5 с герметически закрывающейся съемной крышкой. В целях облегчения обслуживания люка на бункере предусмотрено устройство, в котором крышка люка закрепляется перед выгрузкой крупы из бункера.

Для лучшего перемешивания крупы в процессе варки к внутренней поверхности цилиндрической части барабана приварены спиральные лопасти. Отбор проб из барабана осуществляется через пробный кран, укрепленный на его цилиндрической части.

Горизонтальное положение барабана обеспечивается установкой его на четырех роликах посредством двух бандажей, закрепленных на полых патрубках передней и задней стоек. Каждая пара роликов крепится к передней и задней стойкам. Для удержания аппарата от осевых перемещений бандаж переднего патрубка имеет реборду. Привод аппарата включает электродвигатель, клиноременную передачу и редуктор. На выходной вал редуктора насажена шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом, которое прикреплено к переднему патрубку барабана. На одной плите с редуктором установлен колодочный тормоз переменного тока, предназначенный для остановки и фиксации барабана в трех положениях: для загрузки, снятия крышки люка и выгрузки продукта.

В аппарат через люк загружают крупу и подают воду. Затем люк герметически закрывают и подают пар, после чего аппарат приводят во вращение. В процессе варки крупа и вода непрерывно перемешиваются. Время окончания варки устанавливают путем периодического взятия проб через пробный краник аппарата. Температурный режим варки регулируется путем изменения расхода и давления пара. По окончании варки подвод пара прекращается, аппарат останавливается и с помощью тормоза фиксируется в наклонном положении для снятия крышки люка. Соединением пробного краника барабана с атмосферой снимают давление в аппарате. После этого открывают крышку люка, закрепляют ее в устройстве на бункере и выгружают сваренную крупу в бункер. Затем включают привод и проворачивают несколько раз аппарат с открытым люком до полной выгрузки крупы из него.

Техническая характеристика варочного аппарата ВА-800М

Вместимость, дм³…………………………………………………………… 2270

Рабочее давление пара, МПа…………………………………………… 0,25

Частота вращения вала мешалки, мин^–1……………………………. 2

Электродвигатель:

мощность, кВт…………………………………………………………….. 2,2

частота вращения, мин^–1………………………………………………. 930

Габаритные размеры, мм…………………………………………………. 2950´1980´2025

Масса, кг………………………………………………………………………. 2405

Варку мясопродуктов в воде проводят в котлах различной конструкции с загрузкой и выгрузкой вручную или специальными устройствами с опрокидывающимся и неопрокидывающимся резервуаром.

Котел Г2-ФВА (рис. 15.7, а) с опрокидывающимся резервуаром 1 и рубашкой 7 опирается через цапфы 2 и 13, лежащие в подшипниках 3 и 12, на стойки 5 и 9. К цапфам присоединены трубы 11 для подвода пара в рубашку и отвода конденсата 4, поступающего по трубе 6. На цапфу надето червячное колесо 14, вращением которого с помощью маховика 8 и червяка 10 поворачивают резервуар 1.

Котел типа «Вулкан» (рис. 15.7, б) имеет резервуар 1 с коническим днищем 3 и рубашку 5. Сверху он закрыт крышкой 6, уравновешенной противовесом 8. Рубашка опирается на стойки 2. Пар в рубашку поступает через вентиль 10, а содержимое котла сливается через кран 4. Вода поступает в резервуар через трубу 9, конденсат отводится через конденсатную трубу 11. Для снижения давления в котле служит патрубок 7, отводящий пар. Рубашка котла имеет клапаны для продувки, а резервуар – предохранительный клапан, исключающий образование внутри вакуума.

Котел К7-ФВ3-Е (рис. 15.7, в) предназначен для варки и бланшировки субпродуктов и варки окороков в двух корзинах 9 из нержавеющей стали. Он представляет собой бескаркасную прямоугольную металлоконструкцию (резервуар 2), под которой расположен слой теплоизоляции толщиной 50 мм. Днище 1 и крышка 3 двухстворчатой конструкции изоляции не имеют. Посередине котла на вертикальных внутренних стенках закреплена перегородка 4, разделяющая его на две части и служащая направляющей для корзин 9. Крышка 3 открывается и закрывается с помощью рычажно-винтовой системы 5, смонтированной с правой стороны котла.

Сборник бульона 6 – цилиндрическая емкость с крышкой, выполненная из листовой нержавеющей стали. Для наполнения бульоном и его слива в корпусе сборника предусмотрены отверстия с патрубками.

В котел электроталью 7 и захватным устройством 8 устанавливают корзины 9 с субпродуктами, затем заливают воду и подают пар через барботер. При достижении заданной температуры внутри котла начинается варка. После ее окончания бульон с жиром частично сливают в сборник, открывая вентиль на сливном трубопроводе.

Котел К7-ФВ2А предназначен для тепловой обработки мясопродуктов и субпродуктов. Устройство и принцип работы этого котла аналогичны описанным выше.

Техническая характеристика варочных котлов приведены в табл. 15.3.

Таблица 15.3. Техническая характеристика варочных котлов

Показатель	Г2-ФВА	Вулкан	К7-ФВ2А	К7-ФВЗ-Е
Вместимость (общая), м3	0,6	0,6	0,46	1,1
Давление пара в рубашке, МПа	0,05	0,05	0,07	0,3
Температура воды во время варки, °С	до 100	до 100	80…100	85…100
Занимаемая площадь, м2	3,0	2,6	2,3	3,2
Масса, кг	490	450	240	700

 

На рис. 15.8 показан котел фирмы «Атлас» (Дания) вместимостью 5,2 м³ с обогреваемой мешалкой. Цилиндрический внутренний корпус 9 котла имеет одно приваренное эллиптическое дно 10 и второе плоское 4, прикрепляемое к фланцу корпуса болтами. Корпус и эллиптическое дно имеют паровую рубашку. На плоском дне монтируют люк 15 для выгрузки шквары и вентиль 19 для спуска жира. Мешалка 1 выполнена сварной из центральной трубы, к которой с двух сторон приварены цапфы, устанавливаемые в подшипниках качения 12 и герметизируемые сальниковыми уплотнениями 11. К центральной трубе приварены радиально со сдвигом на 90° трубы-рычаги, к которым приварены полые лопасти. Полость плоская, но с одной стороны к ней приварен под углом скребок, который перемещает массу при выгрузке. Всего на мешалке 8 лопастей. Зазор между лопастью и корпусом котла 5 мм.

Неразборную мешалку монтируют в корпус котла при снятой передней крышке, которую затем уплотняют с помощью резиновых прокладок. Пар в мешалку подается через полую цапфу, проходящую через плоскую крышку. Трубу подачи пара уплотняют сальником. Через эту же трубу отводится конденсат. Конденсат из мешалки и рубашки котла отводится в конденсационные горшки 2.

Техническая характеристика вакуумного горизонтального котла фирмы «Атлас»

Производительность по сырью, кг/ч…………………………………………. 1000

Количество на переработку 1 т сырья:

пара, кг……………………………………………………………………………… 600…800

воды, м³…………………………………………………………………………….. 11,0…22,0

Мощность привода мешалки, кВт……………………………………………. 29,5

Частота вращения, с^–1…………………………………………………………….. 0,45

Габаритные размеры, мм…………………………………………………………. 3200´1500´1850

Масса, кг……………………………………………………………………………….. 10600

Шнековый аппарат Я8-ФЛК-3 (рис. 15.9) в составе поточной линии применяют для обезжиривания измельченной кости. Он состоит из U-образных внешнего 12 и внутреннего 13 корпусов, образующих паровую рубашку. Внутри корпуса вращается полый шнек, цапфы которого установлены в подшипниковых опорах 1, прикрепленных к торцевым стенкам корпуса. Шнек приводится во вращение от электродвигателя 6 мощностью 1,5 кВт через клиноременную передачу 7 и червячный редуктор 8. Сырая кость подается в загрузочный бункер 2 через люки 4 и шнеком транспортируется в аппарате. Зазор между трубой шнека и корпусом составляет 55 мм. Обогревающий пар подается в рубашку через патрубки 3 и в шнек через полую цапфу подшипниковой опоры 1. Конденсат отводится из рубашки через патрубки 11, а из шнека – через центральный патрубок. Трубы подачи пара в шнек и отвода конденсата герметизируются сальниковыми уплотнениями.

Корпус аппарата устанавливают наклонно к горизонту под углом 12°. При прохождении через аппарат из кости выделяются жир и влага в виде пара и бульона. Пар отводится через патрубок, укрепленный на крышке корпуса, в конденсатор, а жир и бульон стекают по корпусу на две решетки 17 с отверстиями диаметром 6 мм. Из решетки бульон и жир подают в сборник 15 и подаются на разделение. Для очистки решеток служат штыри гребенок 16, которые прикрепляют с помощью рычага к валу 14. На этом же валу прикреплен двуплечий рычаг 21, на одном конце которого установлен противовес 22, а на другом ролик 20, перекатывающийся по кулачку 19. Кулачок закреплен на валу шнека и вращается вместе с ним. При попадании ролика в углубление на кулачке штыри входят в отверстия решетки и прочищают ее.

Техническая характеристика шнекового аппарата Я8-ФЛК-3

Производительность по сырой кости, кг/ч……………………………….. 250

Наибольший размер кусков, мм……………………………………………… 50

Наружный диаметр шнека, мм……………………………………………….. 350

Шаг витков шнека, мм…………………………………………………………… 75

Частота вращения шнека, с^–1………………………………………………….. 0,06

Давление пара в рубашке и шнеке, МПа………………………………….. 0,3…0,4

Продолжительность обработки, мин………………………………………. 11

Температура нагрева сырья, °С………………………………………………. 85…95

Измельчитель-плавитель линии «Титан» (Дания), который называют экспульсором (рис. 15.10), осуществляет измельчение жиросырья и двухступенчатую вытопку жира. Агрегат (рис. 15.10, а) состоит из измельчителя-плавителя 4 и вертикального автоклава 2, установленных на общей раме 7. Сырье поступает в бункер 5 (рис. 15.10, б), откуда по трубе 4 одновременно подается 0,2 м³/ч горячей воды температурой 80 °С. Далее лопастным питателем 6 смесь направляется на шнек 7 измельчителя 8, состоящего из двух решеток с отверстиями диаметром 8…12 и 5 мм и двух четырехлезвельных ножей. Частота вращения шнека и ножей измельчителя 3,1 с^-1. Для регулирования режущего механизма служит винтовой упор 9. Измельченная и предварительно нагретая смесь жиросырья с водой по соединительному патрубку 10 попадает в плавитель 11, имеющий цилиндрический корпус и полый шнековый барабан 12, который распределяет массу тонким слоем по поверхности корпуса и транспортирует ее. Измельчитель и плавитель нагреваются глухим паром. Частота вращения барабана 3,1 с^-1. Все механизмы агрегата приводятся во вращение от электродвигателя 1 мощностью 20 кВт через муфту 2 и цилиндрический редуктор 3.

Расплавленная жировая масса температурой от 75 до 80 °С поступает в отводящий патрубок 13 и далее шестеренным насосом 6 перекачивается в нижнюю часть автоклава 2, имеющего цилиндрический корпус, коническое дно и плоскую крышку. Объем автоклава 0,065 м³. В автоклаве поддерживается давление от 0,2 до 0,25 МПа, путем подачи острого пара через коническое днище, что обеспечивает интенсивное перемешивание массы, дополнительное разрушение жировых клеток и окончательное плавление жира в перегретой до 120…125 °С воде. Автоклав оснащен манометром, предохранительным клапаном и дистанционным термометром. Из автоклава через дросселирующий пружинный вентиль жировая масса подается в циклон, имеющий атмосферное давление. При этом перегретая вода вскипает, пар поступает в конденсатор, а жир в смеси со шкварой идет на разделение.

Техническая характеристика измельчителя-плавителя (экспульсора)

Производительность по жировому сырью, кг/ч………………….. 1500

Удельный расход электроэнергии, (кВт×ч)/т………………………. 15

Потребное масса пара, кг/т………………………………………………. 260

Потребный объем воды, м³/т……………………………………………. 4,4

Габаритные размеры, мм………………………………………………….. 3500´1500´2600

Масса, кг………………………………………………………………………… 3500