ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭКСТРАКЦИИ

Прессовым способом невозможно добиться полного обезжиривания масличного материала, так как на поверхности жмыха остаются слои масла, удерживаемые большими поверхностными силами.

Наиболее полно извлечь масло позволяет экстракционный способ. Экстракция — это процесс массопереноса масла из маслосодержащего материала в растворитель, осуществляемый посредством молекулярной и конвективной диффузии. В настоящее время в качестве экстракционного растворителя применяют бензин (температура кипения при атмосферном давлении 65...68 °С).

Эффективность экстракции масла органическими растворителями обусловлена качественной подготовкой экстракционного материала. Основное требование к экстрагируемому материалу — максимальное разрушение клеточных структур. Перед поступлением на экстракцию форпрессовый жмых обрабатывают в целях придания ему такой структуры (форпрессовый лепесток, крупка и гранула), которая обеспечивает максимальное извлечение масла органическими растворителями.

Для получения крупки ракушка из форпрессового цеха поступает на дисковые или молотковые дробилки. После влаготепловой обработки в жаровнях (увлажнение и подогрев) крупку направляют на плющильные вальцы. В результате частицы материала приобретают форму лепестка (пластинки материала толщиной 0,25...0,50 мм). В некоторых схемах масличный материал непосредственно в виде крупки направляется в экстрактор. После плющильных вальцов транспортеры лепесток направляют в экстрактор, который предназначен для извлечения масла в растворитель при противоточном контактировании. Раствор масла в бензине называется мисцеллой, а обезжиренный материал — шротом. Остаточная масличность шрота около 1%.

Одним из показателей интенсивности процесса экстракции является его продолжительность, которая в различных аппаратах колеблется от одного до нескольких часов.

Вертикальный шнековый экстрактор НД-1250 (рис. 6.37) работает по способу погружения и состоит из загрузочной колонны 3 с шнековым валом 4, горизонтальной колонны, представляющей собой горизонтальный передаточный шнек 2, и вертикальной экстракционной колонны 12 с шнековым валом 4.

Горизонтальный передаточный шнек 2 подает экстрагируемый материал на шнековый вал 4. На загрузочной колонне расположен декантатор 6, в котором отходящая из экстрактора мисцелла очищается путем отстаивания от основного количества крупных взвешенных в ней частиц. В верхней части экстракционной колонны на валу 4 расположен механизм сбрасывателя 9 отходящего из экстрактора шрота. Шнеки всех трех колонн имеют индивидуальные приводы 1, 7, 8. В экстракционной колонне и передаточном горизонтальном шнеке для предотвращения проворачивания материала вместе со шнеками предусмотрены направляющие планки 14 и 15. В верхней части царги экстракционной колонны расположены патрубок 10 для выхода шрота, смотровые окна 11, люк-лаз 13.

Торцы всех трех колонн экстрактора закрыты крышками, через центр которых проходят валы диаметром 120 мм (места прохода валов уплотнены). К валам приварены витки шнеков. Толщина перьев шнеков 10 мм. В загрузочной колонне число витков шнека, находящихся в зоне растворителя, составляет 9,5 шт. При этом шаг верхнего шнека 460 мм, а шаг остальных витков 560 мм. В передаточном горизонтальном шнеке — 3,5 витка, а в экстракционной колонне —

27,5 витка. В этих колоннах шаг шнековых витков постоянный и одинаковый — 450 мм. Поверхность перьев шнеков перфорирована круглыми отверстиями с раззенковкой, расположенной на той стороне пера шнека, которая не соприкасается с экстрагируемым материалом. Диаметр отверстий на перьях шнека загрузочной колонны 8 мм, а на перьях передаточного горизонтального шнека и экстракционной колонны — 10 мм.

В.37. Вертикальный шнековый экстрактор НД-1250

Рис. В.37. Вертикальный шнековый экстрактор НД-1250:

  • 1,7,8 — приводы колонн; 2горизонтальный передаточный шнек; 3загрузочная колонна;
  • 4 — шнековые валы; 5направляющие пластины декантатора; 6декантатор; 9механизм сбрасывателя; 10патрубок для выхода шрота; 11смотровые окна; 12экстракционная колонна;
  • 13 — люк-лаз; 14, 15направляющие планки

Декантатор представляет собой цилиндр диаметром 2,2 м с конусообразным основанием, нижний диаметр которого имеет фланец для соединения с верхней царгой загрузочной колонны. Верхняя крышка декантатора имеет горловину со съемной крышкой, по центру которой приварена центральная течка с наклонной питающей течкой, имеющей отверстие для входа экстрагируемого материала. На крышке декантатора также расположены смотровое окно, патрубки для выхода паровоздушной смеси.

Технологический процесс экстракции заключается в следующем. Экстрагируемый материал в виде лепестка, крупки или гранул поступает в загрузочную колонну экстрактора по центральной и наклонной питающим течкам. Материал движется по течкам и в горловине, образуя опускающийся слой, который соприкасается с поверхностью мисцеллы в декантаторе. При этом частицы материала смачиваются и осаждаются, образуя фильтрующий слой в конической части декантатора. Направляющие пластины 5 в конической части декантатора препятствуют захвату его шнеком. Масличный материал перемещается вниз, одновременно навстречу ему подается бензин.

С последнего шнекового витка масличный материал опускается на витки горизонтального шнекового вала, которые транспортируют и проталкивают его в экстракционную колонну. Материал перемещается по плоскости шнекового витка вверх к выталкивателю, который через люк экстрактора удаляет шрот из экстрактора. Чистый растворитель, поступающий навстречу экстрагируемому материалу, промывает шрот перед выходом его из экстрактора и стекает вниз. Шрот выходит из экстрактора с содержанием бензина 20...40%. Проходя через горизонтальный цилиндр, бензин поднимается к декантатору-отстойнику, из которого по трубам в виде мисцеллы выводится из экстрактора.

Экстрагирование масличного материала в шнековом экстракторе происходит в противотоке. Растворитель центробежным насосом подается в верхнюю часть экстракционной колонны через форсунки и опускается вниз сплошным потоком, заполняя весь свободный объем колонны, включая пространство между частицами экстрагируемого материала. На всем пути по трем колоннам экстрактора жидкая фаза последовательно насыщается извлекаемым маслом. В результате мисцелла имеет наибольшую концентрацию масла на выходе из экстрактора.

Уровень отвода мисцеллы из экстрактора расположен ниже форсунок для подачи растворителя в экстрактор. Разность уровней мест входа растворителя и выхода его из загрузочной колонны создает избыточный гидростатический напор для обеспечения течения жидкой фазы по экстракционной колонне, горизонтальному цилиндру и загрузочной колонне экстрактора.

Мисцелла, поступающая снизу в декантатор, подвергается само-фильтрации через опускающийся слой жмыха, а затем отстаивается в расширенной части декантатора. В результате у мисцеллы, выходящей из экстрактора, содержание частиц экстрагируемого материала составляет 0,4... 1,0%. Продолжительность экстрагирования масла из лепестка или крупки составляет 45...60 мин. Основные технические данные экстрактора представлены в табл. 6.11.

Таблица 6.11

Основные технические данные экстрактора НД-1250

Показатель

НД-1250

Производительность, т/сут по семенам подсолнечника

500

Продолжительность одного оборота шнекового вала, с

61

Число шнековых витков:

загрузочной колонны

9,5

горизонтального шнека

3,5

экстракционной колонны

27,5

Шаг витка, мм

верхнего приемного

460

остальных витков

450

Толщина витка шнека, мм

10

Диаметр колонн (внутренний), мм

1250

Установленная мощность электродвигателей приводов, кВт

загрузочной колонны

4,4

горизонтального шнека

3,5

экстракционной колонны

5,0

Габаритные размеры, мм:

длина

5838

ширина

2535

высота

13 340

Масса, кг

13 340

Кроме описанного экстрактора НД-1250 по способу погружения масличного материала в растворитель на заводах России применяют также башенные экстракторы французской фирмы «Олье», технологические характеристики которых аналогичны характеристикам экстракторов НД-1250.

Ленточный экстрактор МЭЗ-350 (рис. 6.38) работает по способу ступенчатого орошения. Все рабочие органы экстрактора заключены в корпус 4, который выполнен из листовой стали и швеллеров в виде коробчатой конструкции. Внутри корпуса расположен горизонтальный сетчатый ленточный транспортер 5 — основной рабочий орган экстрактора. Он состоит из рамок, прикрепленных болтами к щекам двух цепей, которые образуют каркас транспортера. К рамам прикреплены стальные листы с перфорацией (отверстия размером 8x8 или 20x20 мм), которые называют подкладными. Они затянуты сверху плетеной металлической сеткой с ячейками размером 0,8 х0,8 мм.

Цепи ленты надеты на звездочки ведущего 3 и ведомого 13 валов, расстояние между осями которых 15 м, поэтому длина верхней рабочей ветви транспортера 14,4 м. Лента приводится в движение от электродвигателя через редуктор и храповой механизм.

Скорость ленты может меняться в широком диапазоне (2,5...5 м/ч). Ленточный транспортер в экстракторе установлен не строго горизонтально. Ось ведущих звездочек расположена на 150 мм выше оси ведомых звездочек. Это препятствует отеканию бензина по поверхности слоя материала в выводной бункер 2.

Особенностью экстрактора ленточного типа является использование в рабочем процессе (транспортирование слоя экстрагируемого материала) только верхней ветви ленточного транспортера. Вся верхняя часть транспортера условно разбита на восемь зон орошения, поэтому под верхней ветвью ленты расположены восемь сборников мисцеллы и один для мисцеллы, промывающей ленту экстрактора.

Сборники соединены с соответствующими насосами, которые объединены в два четырехкорпусных насоса 14, 16. Каждый из восьми центробежных отдельных насосов питает мисцеллой соответствующую форсунку 6. Нижняя ветвь транспортера нерабочая, и в этой зоне лента подвергается вспомогательным операциям (очистке круглой щеткой и промывке частью мисцеллы из дозировочного бачка).

Ленточный экстрактор МЭЗ-350

Рис. 6.38. Ленточный экстрактор МЭЗ-350:

  • 7 — лопастной шнек; 2выводной бункер; 3ведущий вал; 4корпус; 5ленточный транспортер; Вфорсунка; 7 — грабельные рыхлители; 8регулировочный шибер;
  • 9 — шлюзовой затвор; 10загрузочный бункер; 11. 12ограничители; 13ведомый вал;
  • 14, четырехкорпусные насосы; 15опоры

Для обеспечения равномерного распределения орошающей мис-целлы по слою экстрагируемого материала, а также получения хорошей проницаемости слоя поверхность экстрагируемого материала рыхлится на глубину 100 мм грабельными рыхлителями 7, подвешенными на цепях к крышке экстрактора.

Мисцеллосборники разделены перегородками, в которых имеются отверстия для перетока мисцеллы последовательно из сборника в хвостовой части экстрактора к головной.

В верхней части корпуса расположен загрузочный бункер 10, над которым имеется шлюзовой затвор 9с индивидуальным электроприводом. Загрузочный бункер экстрактора имеет два ограничителя 11, 12 (верхний и нижний) флажкового типа с микропереключателями МП-1 для автоматического управления загрузкой аппарата экстрагируемым материалом. При этом также обеспечивается создание слоя материала, играющего роль затвора, препятствующего прорыву паров растворителя за пределы объема экстрактора. В нижней части загрузочного бункера расположен вертикальный регулировочный шибер 8, снабженный указателем, при помощи которого устанавливается определенная высота (0,8... 1,4 м) слоя материала. В хвостовой части экстрактора снизу имеется разгрузочный бункер, имеющий сужающееся боковое сечение с расположенным в самом низу двусторонним лопастным шнеком 1 и шлюзовыми затворами.

Для предотвращения прорыва паров бензина из рабочего объема экстрактора в цех в месте стыковки корпуса и крышки в желоб наливают воду и тем самым создают гидравлический затвор. Корпус экстрактора установлен на опорах 15.

Экстрактор работает следующим образом. Экстрагируемый материал, подготовленный в виде лепестка или в виде крупки, подается транспортером и после прохождения электромагнита через шлюзовой затвор поступает в загрузочный бункер, откуда постепенно увлекается ленточным транспортером. При движении ленты экстрагируемый материал подвергается орошению через форсунки сначала концентрированной мисцеллой, а затем мисцеллой более слабой концентрации.

Свежий материал орошается крепкой мисцеллой, а материал в конце пути на ленте орошается чистым растворителем. Мисцелла или растворитель, фильтруясь через слой материала, экстрагирует из него масло. Пройдя через слой материала и сетчатую ленту, мисцелла стекает в соответствующий мисцеллосборник, откуда откачивается и подается вновь на орошение.

В хвостовой части экстрактора проэкстрагированный материал после зоны стока разрыхляется разгрузочным разрыхлителем и сбрасывается в разгрузочный бункер. Здесь материал двусторонним лопастным шнеком подается на два шлюзовых затвора и выводится из экстрактора.

Мисцелла при фильтрации через высокий слой материала очищается от взвесей и не нуждается в специальной очистке на фильтрах после выхода из экстрактора. Основные технические данные экстрактора представлены в табл. 6.12.

В карусельных экстракторах реализуется принцип многоступенчатого орошения слоя маслосодержащего материала с фильтрацией рециркулирующей мисцеллы через слой экстрагируемого материала.

Таблица 6.12

Основные технические данные экстрактора МЭЗ-350

Показатель

МЭЗ-350

Производительность по семенам, т/сут

подсолнечника и хлопчатника

380

сои

140

Количество подаваемого в экстрактор растворителя, м3

5...6

Масличность шрота, в %, при переработке:

подсолнечника и хлопчатника

1,0

сои

0,6...0,7

Концентрация мисцеллы, в %, при переработке:

подсолнечника и хлопчатника

25...30

сои

25...35

Установленная мощность электродвигателей

приводов, кВт

экстрактора

3

шлюзового затвора загрузочного бункера

0,6

разгрузочного бункера

1,5

Габаритные размеры, мм:

длина

18 450

ширина

3950

высота

9750

Масса, кг

57 400

Двухъярусный роторный карусельный экстрактор (рис. 6.39) представляет собой аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса 2 и двух вращающихся роторов (верхнего 3 и нижнего 8) с собственными валами 14 и 18. У каждого ротора внешняя 15, 20 и внутренняя 16, 19 обечайки образуют кольцевое пространство, которое разделено вертикальными радиальными перегородками 4, 13 на 18 камер. В поперечном сечении эти перегородки имеют сужающуюся книзу форму, что способствует перегрузке материала на нижний ярус или разгрузочный бункер без зависания в камере. Привод обоих роторов общий, причем вращение они получают через зубчато-цепные передачи 5 и 9, которые получают вращение через валы с шарнирами.

Двухъярусный роторный карусельный экстрактор

Рис. 6.39. Двухъярусный роторный карусельный экстрактор:

  • 7,7 — верхнее зеерное днище; 2корпус; 3верхний ротор; 4, 13радиальные перегородки;
  • 5,9 — зубчато-цепные передачи; Б, 21нижнее сплошное днище; 8нижний ротор,
  • 10 — шнеки, 11загрузочный бункер; 12орошающие трубы; 14вал верхнего ротора;
  • 15, 20внешняя обечайка верхнего и нижнего ротора соответственно; 1Б, 19внутренняя обечайка верхнего и нижнего ротора соответственно; 17шахта перегрузки; 18вал нижнего ротора;
  • 22 — разгрузочный шнек

На обоих ярусах экстрактора по два днища: верхнее 1,7 зеерное (щелевое) и нижнее 6, 21 — сплошное, имеющее уклон 12° к внешнему периметру экстрактора. На каждом сплошном нижнем днище расположены вертикальные радиальные перегородки, выгораживающие камеры для сбора мисцеллы (мисцеллосборники) и направления ее к рециркуляционным насосам.

Исходный экстрагируемый материал загружается через загрузочный бункер 11 двумя параллельно расположенными шнеками 10 разной длины, что обеспечивает равномерность загрузки камер экстрактора. Загрузочные шнеки имеют индивидуальные приводы.

На верхнем ярусе материал перемещается радиальными лопатками ротора по неподвижному зеерному днищу и проходит восемь ступеней орошения мисцеллой, подаваемой рециркуляционными насосами через орошающие трубы 12 (разбрызгиватели). Система рециркуляции мисцеллы обеспечивает общее противоточное движение экстрагируемого материала и мисцеллы, т.е. по направлению к месту ввода материала растет концентрация рециркулируемой мисцеллы.

Совершив практически полный круг по верхнему ярусу, экстрагируемый материал через шахту перегрузки / 7пересыпается из разгружаемой камеры верхнего яруса в загружаемую камеру нижнего яруса. На нижнем ярусе материал также перемещается радиальными лопатками нижнего ротора и проходит еще восемь ступеней орошения мисцеллой понижающейся концентрации. Непосредственно перед выходом из экстрактора материал на последней ступени орошается чистым растворителем и проходит зону стока растворителя. Материал выгружают через разгрузочный шнек 22, который имеет индивидуальный привод.

Чистый растворитель перед подачей в экстрактор подвергают сепарации от воды в водоосадителе и нагревают в теплообменнике до рабочей температуры 50...60 °С. Орошение материала как на нижнем, так и на верхнем ярусах производится с помощью рециркуляционных насосов через разбрызгиватели, и смещение разбрызгивателей по отношению к связанным с ними соответствующими мисцеллосборни-ками способствует общему противоточному движению материала и мисцеллы. Этому же способствует то, что перегородки, разделяющие мисцеллосборники нижнего и верхнего ярусов экстрактора, имеют вырезы, высота которых по отношению к смежным перегородкам обеспечивает перетекание мисцеллы из камеры в камеру, образуя про-тивоточный поток по отношению к движению материала.

Для отвода мисцеллы на рециркуляцию из мисцеллосборников обоих ярусов экстрактора имеются соответствующие патрубки. В нижней части экстрактора имеется патрубок, через который мис-целла отводится с нижнего яруса экстрактора и с помощью насоса подается в орошающие трубы верхнего яруса.

В связи с тем что в загружаемом материале содержится много мелких частиц, которые попадают в фильтрующуюся часть через слой мисцеллы, выводить ее из экстрактора на данной ступени нецелесообразно, поэтому мисцелла из последнего мисцеллосборника подается насосом через разбрызгиватель на материал в третьей по ходу его движения камере. После фильтрации через слой материала на третьей ступени конечная мисцелла отводится из экстрактора.

Основные технические данные двухъярусного роторного карусельного экстрактора двух типоразмеров приведены в табл. 6. 13.

Таблица 6.13

Основные технические данные двухъярусного роторного карусельного экстрактора

Показатель

2/5000/1800

2/6000/1800

Производительность (в зависимости от вида

280...500

350...600

семян и способа подготовки материала), т/сут

Масличность, %

0,5...1,0

0,5...0,1

Диаметр внутренний, мм:

Показатель

2/5000/1800

2/6000/1800

корпуса

5400

6500

ротора

5000

6000

Высота слоя материала в роторе, мм

1800

1800

Число роторных камер в ярусе

18

18

Мощность привода, кВт:

загрузочного шнека

4,6

4,6

ротора

4,6

4,6

разгрузочного шнека

6,7

9,0

Частота вращения шнека, мин-1

загрузочного

10...40

15...67

разгрузочного

10...44

0...125

Частота вращения, мин-1

29..173

34,5...208

Расход пара давлением 0,15 МПа для нагревания мисцеллы, кг/ч

700

850

Габаритные размеры, мм

9320x6650x1550

9200x7000x1550

Масса, кг

46000

53500

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕГОНКИ И РЕКТИФИКАЦИИ

Двухступенчатая дистилляционная установка ИД-1250 включает в себя предварительный пленочный дистиллятор и окончательный дистиллятор, работающий под вакуумом.

Пленочный дистиллятор (рис. 6.40) состоит из нагревательной 3 и сепарационной 3 представляет собой цилиндрический корпус 2, внутри которого установлен пучок нагревательных трубок 4, развальцованных в верхней и нижней трубных решетках 13 и 17. Общая поверхность нагрева 100 м2. Над верхней трубной решеткой 13 расположен центробежный сепаратор 7, выполненный из спирально изогнутых пластин. В сепарационную секцию 8 вмонтирован каплеотражатель 9. Пленочный дистиллятор снабжен патрубками 14 и 15 для подвода глухого водяного пара и мисцеллы, патрубками 1 и б для отвода конденсата упаренной мисцеллы, паров растворителя и патрубка 16 для окончательного слива мисцеллы из аппарата. Кроме того, в корпусе 11 сепарационной секции ? приварен люк 12. Дистиллятор смонтирован лапами 5 в перекрытиях здания в вертикальном положении.

Технологический процесс дистилляции осуществляется следующим образом. Мисцелла, нагретая до температуры, близкой к кипению, подается через патрубок в нижнюю часть нагревательной секции. Проходя по трубкам, в межтрубное пространство которых вводится перегретый пар при температуре 180...220 °С, мисцелла примерно на '/3 высоты трубок начинает кипеть. Во время кипения мис-целлы образуется большое количество паров растворителя, увлекающих мисцел-лу с большой скоростью вверх в виде тонкой пленки, покрывающей внутреннюю поверхность нагретых паром трубок. Благодаря тонкому слою мисцеллы из нее быстро испаряется растворитель.

17 16

Рис. 6.40. Предварительный трубчатый пленочный дистиллятор:

  • 1 — патрубок для отвода конденсата пара; 2корпус нагревательной секции; 3нагревательная секция; 4пучок нагревательных трубок;
  • 5 — лапы; Впатрубок для отвода упаренной мисцеллы; 7 — сепаратор; 8сепарационная секция;
  • 9 — каплеотражатель;
  • 10 — патрубок для паров растворителя; 11корпус сепарационной секции; 12люк; 13, 17верхняя и нижняя трубные решетки соответственно;
  • 14, 15патрубки для подвода водяного пара и мисцеллы соответственно; 1Бпатрубок для слива мисцеллы из аппарата

Парожидкостная смесь с большой скоростью ударяется о пластины центробежного сепаратора, направляющего парожидкостную смесь к стенке корпуса. Отделившиеся пары растворителя поднимаются вверх, а механически уносимые капельки мисцеллы задерживаются кап-леотражателем. Далее паровой поток через патрубок 10 поступает на конденсацию в конденсатор. Упаренная мисцелла через патрубок отводится на следующую ступень дистилляции. В греющую камеру секции через патрубок подают глухой насыщенный водяной пар давлением до 0,3 МПа.

На первой ступени, работающей при атмосферном давлении, в пленочном дистилляторе мисцеллу упаривают до концентрации 60...70% по маслу. На второй ступени в пленочном дистилляторе мисцеллу доводят до концентрации

90...95%, вакуум поддерживают в интервале 0,01...0,03 МПа. Продолжительность дистилляции 6... 10 мин. Основные техни-

ческие данные предварительного дистиллятора представлены в табл. 6.14.

Окончательный дистиллятор (рис. 6.41) работает по принципу распыления мисцеллы под вакуумом и предназначен для отгонки растворителя из высококонцентрированной мисцеллы.

Дистиллятор состоит из трех камер: распылительной 6, пленочной 4 и дезодорационной 2, которые заключены в паровые рубашки 5, 3 и 1 соответственно. Над распылительной камерой 6установлен каплеуловитель 10 с двумя отбойниками 11 и 13.

Таблица 6.14

Основные технические данные предварительного дистиллятора НД-1250

Показатель

НД-1250

Производительность, м3

до 12

Поверхность теплообмена, м2

100

Диаметры (наружный/внутренний) греющих трубок, мм

35/30

Длина греющих трубок, мм

5000

Масса, кг

4610

В распылительной камере 6 расположены три форсунки 15, соединенные с патрубком для подачи мисцеллы. В пленочной камере 4 установлены обогреваемые трубками змеевика 17 щитки 18. В дезодорационной камере 2 находятся крестообразный барботер 20, выполненный из перфорированных трубок, сетчатая тарелка 19 и переливная трубка 22, предназначенная для отвода готового масла.

Окончательный дистиллятор

Рис. 6.41. Окончательный дистиллятор: 1,3,5паровые рубашки;

  • 2 — дезодорационная камера;
  • 4 — пленочная камера;

Враспылительная камера;

  • 7 — труба; 8фонарь;
  • 9 люк-лаз;
  • 10 каплеуловитель;
  • 11, 13отбойники;
  • 12 — патрубок для паров растворителя;
  • 14 — трубка пеногаситепя; 15форсунки; 16смотровое окно; 17змеевик;
  • 18 — щитки; 19сетчатая тарелка;
  • 20 барботер;
  • 21 — патрубок для слива жидкости из аппарата;
  • 22 — переливная труба

Окончательный дистиллятор снабжен перфорированной трубкой пеногасителя 14, двумя смотровыми окнами 16, люком-лазом 9, трубой 7 с фонарем 8 для слива и наблюдения за стоком мисцеллы из каплеуловителя 10 и патрубком 21 для окончательного слива жидкости из аппарата.

Окончательный дистиллятор работает следующим образом. Предварительно нагретая до 110... 115 °С мисцелла под давлением до 0,3 МПа распыляется с помощью форсунок в верхней зоне дистиллятора под вакуумом. Распыление способствует увеличению поверхности испарения. Капли высококонцентрированной мисцеллы падают на обогреваемые щитки и в виде пленки стекают вниз в противотоке с острым водяным паром. При этом из мисцеллы происходит дополнительная отгонка растворителя.

Масло со следами растворителя попадает в дезодорационную камеру. Здесь слой масла, поддерживаемый переливной трубой на уровне 400...450 мм, интенсивно барботируется острым перегретым водяным паром. В дезодорационной камере удаляются последние следы растворителя и готовое масло через переливную трубу откачивается насосом в бачки для масла. Время дистилляции

4...5 мин, температура масла 100...110 °С.

Давление острого водяного пара 0,02...0,03 МПа (избыточное) температурой 170... 190 °С. Температура отходящей паровой смеси должна быть на 10... 15 °С выше температуры конденсации водяного пара при данном давлении в аппарате, а вакуум поддерживают в интервале 0,04...0,06 МПа. Основные технические данные окончательного дистиллятора представлены в табл. 6.15.

Таблица 6.15

Основные технические данные окончательного дистиллятора НД-1250

Показатель

НД-1250

Производительность по маслу, т/сут

с обогревом щитков

40

без обогрева щитков

30

Площадь поверхности нагрева, м2

распылительной камеры

3,9

пленочной камеры

6,8

дезодорационной камеры

1,6

щитков

14

первого змеевика пленочной камеры

2

Масса, кг

4100

Одноколонный брагоперегонный аппарат (рис. 6.42) состоит из колонны 2, двухбарабанного дефлегматора 7 с горизонтальными трубами, конденсатора-холодильника 8для спирта, поплавкового регулятора / и вспомогательного оборудования: пробного холодильника 3, сборника 4, термометра 5, гидравлического предохранителя 6, смотрового фонаря //.

Рис. В.42. Одноколонный брагоперегонный аппарат:

7

Бражка

в дефлегматор от насоса Отработанная од 5

Для спуска жидкости 2

Вода из

водонапорного

бака

Отработанная

вода

  • 8
  • 1 — поплавковый регулятор;
  • 2 — колонна; 3пробный холодильник; 4сборник;
  • 5 — термометр; Бгидравлический предохранитель; 7двухбарабанный дефлегматор; 8конденсатор-холодильник; 9фильтр;
  • 10 — спиртовой фонарь;
  • 11 — смотровой фонарь

Во время работы аппарата бражка, представляющая собой слабоконцентрированный раствор спирта и примесей, с помощью насоса прокачивается через трубы дефлегматора, где она прогревается до 75...90 °С теплом водно-спиртовых паров, частично конденсирующихся в межтрубном пространстве дефлегматора. Подогретая бражка проходит через смотровой фонарь 11 и поступает на верхнюю тарелку бражной части колонны, температура в которой измеряется с помощью термометра 5. Сюда же поступает и флегма из расположенной выше спиртовой части колонны. Бражка, стекающая по тарелкам, подогревается паром до кипения, и из нее выделяются этиловый спирт и летучие примеси. Истощенная бражка отводится через бардяной поплавковый регулятор 1. Содержание спирта в отходящей бражке контролируется пробным холодильником 3.

Из бражной части колонны водно-спиртовые пары с содержанием спирта 50% об. поступают на верхнюю часть колонны (спиртовую). На тарелках этой колонны они вступают в контакт с флегмой, стекающей из дефлегматора 7. В результате массообмена пар, поднимающийся по колонне, обогащается этиловым спиртом, а жидкость, стекающая по тарелкам, обедняется им.

Из верхней части колонны спиртовые пары поступают в дефлегматор, где большая часть паров конденсируется и в виде флегмы возвращается на верхнюю тарелку колонны. Несконденсировавшиеся в дефлегматоре пары поступают в межтрубное пространство верхней части холодильника 8. Здесь они конденсируются, образуя спирт-сырец. Спирт-сырец проходит через фильтр 9 и направляется в спиртовой фонарь 10, из которого направляется через контрольный снаряд в спиртохранилище.

Гидравлический предохранитель 6 предотвращает образование в колонне вакуума. Жидкость из пробного холодильника поступает в сборник 4.

Количество флегмы, возвращающейся в аппарат, устанавливается в зависимости от требуемой крепости спирта. Отношение количества флегмы к количеству дистиллята называется флегмовым числом. При крепости спирта 8% флегмовое число равно 2,5.

Колонна изготовляется из меди. При приемке она испытывается под давлением 0,1 МПа. Основные технические данные одноколонной брагоперегонной установки приведены в табл. 6.16.

Таблица 6.16

Основные технические данные одноколонной брагоперегонной установки

Показатель

Значение

Производительность при переработке бражки с объемной долей спирта 7,5 %, дал/сут

500

Режим работы бражной колонны:

избыточное давление, МПа

до 0,05

средняя температура, °С

100

Общее число тарелок

27

В том числе:

в укрепляющей части многоколпачковые

7

ситчатыс

2

в истощающей части одноколпачковые

18

Диаметр колонны (внутренний), мм

700

Высота колонны, мм

8240

Масса, кг

9566

Для получения спирта-ректификата спирт-сырец подвергается ректификации с целью выделения содержащихся в нем более 40 различных летучих веществ: высших спиртов, фурфурола, органических кислот, альдегидов, эфиров и других соединений.

Существует большое количество различных аппаратов для непрерывной ректификации спирта-сырца, из которых наибольшее распространение получил двухколонный ректификационный аппарат (рис. 6.43), состоящий из эпюрационной 4 и ректификационной 21 колонн. В двухколонной ректификационной установке спирт-сырец из напорного резервуара 5 через регулятор 6 поступает в подогреватель 31. Здесь спирт-сырец подогревается за счет охлаждения лютер-ной воды, отходящей из ректификационной колонны 21. Подогретый спирт-сырец поступает в смеситель 3, где смешивается с лютер-ной водой, поступающей из напорного резервуара 16, закачиваемой насосами 33 из емкости 32.

Спирт-сырец разбавляется лютерной водой для повышения коэффициента ректификации примесей. Разбавленный подогретый спирт-сырец поступает в эпюрационную колонну 4, которая состоит из двух частей: нижней, расположенной ниже входа спирта-сырца, и верхней. Эпюрационная колонна имеет горизонтальный трубчатый дефлегматор 7 с водяным охлаждением и вертикальный трубчатый конденсатор 8 со смотровым фонарем 9. В этой колонне выделяются головные продукты, которые поступают в фонарь 28, а оттуда в сборник.

13

ЧІ

1

ЇЇПІ и.

  • —-Продуктовые трубопроводы
  • ---Паровые трубопроводы
  • ---— Водяные трубопроводы

Воздушные трубопроводы

г

I

і

К-

&

б

Б.43. Двухколонный ректификационный аппарат непрерывного действия

Рис. Б.43. Двухколонный ректификационный аппарат непрерывного действия:

  • 7, 75, 20вакуум-прерыватели; 2ротаметр; 3смеситель; 4эпюрационная колонна;
  • 5,16 — напорный резервуар; 6регулятор; 7дефлегматор эпюрационной колонны;
  • 8 — трубчатый конденсатор; 9, 77, 77, 26, 28смотровой фонарь; 10, 22сепараторы;
  • 12 — конденсатор ректификационной колонны; 13бак охлаждающей воды; 14 —двухбарабанный дефлегматор ректификационной колонны; 18холодильник; 19паровой манометрический регулятор; 21ректификационная колонна; 23пробный холодильник; 24смеситель;
  • 25 — маслоотделитель; 27холодильник; 29сборник сконденсировавшихся водно-спиртовых паров; 30, 31подогреватели; 32емкость для лютерной воды; 33насос

Спирт-сырец (эпюрат), освобожденный от большей части головных примесей, направляется снизу эпюрационной колонны в ректификационную колонну 21. Эта колонна снабжена двухбарабанным дефлегматором 14 и конденсатором 12 со смотровым фонарем 11. В колонне 21 спирт-ректификат отбирается с одной из верхних тарелок (4-й или 5-й сверху) в жидком виде и направляется в холодильник /17.

Часть головных продуктов, оставшаяся в эпюрате, выделяется в ректификационной колонне и отводится из конденсатора 12 в эпю-рационную колонну 4. Этот продукт называется непастеризованным, или нестандартным, спиртом.

Пары сивушного масла через сепаратор 22 поступают в верхнюю секцию холодильника 27, где они конденсируются. Конденсат поступает в маслоотделитель 25 через смеситель 24, куда добавляется вода, необходимая для выделения масла.

Выделившееся масло направляется в сборник, а водно-спиртовой раствор возвращается в колонну через подогреватель 30. В ректификационной колонне отбираются также промежуточные продукты (крепкий сивушный спирт), которые направляются через нижнюю секцию холодильника 27в фонарь 26. Греющий пар подается в нижнюю часть ректификационной колонны. Подача его контролируется паровым манометрическим регулятором 19.

Эпюрационная колонна обогревается паром, поступающим из кубовой части ректификационной колонны. Неконденсирующиеся газы из конденсаторов через сепаратор 10 направляются в конденсатор, установленный в баке с холодной водой 13. В конденсаторе собирается спиртовой пар, унесенный газами, а газы удаляются в атмосферу.

Для предохранения аппаратуры от сжатия установлены вакуум-прерыватели /, 15, 20. Количество воды и спирта-сырца контролируется ротаметрами 2. Потери спирта с лютерной водой контролируются с помощью пробного холодильника 23, в котором водноспиртовые пары конденсируются и собираются в сборнике 29.

Охлаждающая вода поступает из бака 13 и распределяется по холодильникам, конденсаторам и дефлегматорам.

На спиртовых заводах широко используют брагоректификационные установки, которые позволяют получать ректификованный спирт высшей очистки непосредственно из бражки. Основными элементами таких установок являются бражная, эпюрационная и ректификационная колонны.

В установках прямого действия эпюрации (выделение головных примесей) подвергается бражка. При низких концентрациях спирта значения коэффициентов ректификации примесей высоки, следовательно, их удаление происходит более интенсивно.

Установка прямого действия (рис. 6.44) состоит из эпюрационной колонны 3 с концентрационной частью 4 и ректификационной колонны 9, в состав которых входят дефлегматоры 5 и 7, а также конденсаторы 6 и 8. Бражка поступает в бражную колонну 1. Здесь из бражки выделяются этиловый спирт, хвостовые примеси и остатки головных и промежуточных примесей.

Основную массу паров из бражной колонны 1 направляют в ректификационную колонну 9. Некоторая часть паров из бражной колонны 1 поступает в эпюрационную колонну 3 для ее обогрева. Для этой цели служит труба 2, снабженная дроссельным клапаном. Количество пара, поступающего в эпюрационную колонну, регулируется дроссельным клапаном.

Принципиальная схема брагоректификационной установки прямого действия

Рис. 6.44. Принципиальная схема брагоректификационной установки прямого действия:

7 — бражная колонна; 2труба; 3зпюрационная колонна; 4концентрационная часть эпюрационной колонны; 5,7дефлегматоры; В, 8конденсаторы; 9ректификационная колонна

Хвостовые и промежуточные продукты, а также остатки головных продуктов отбирают в ректификационной колонне. Ректификат отводят в жидком виде с одной из верхних тарелок ректификационной колонны.

В установке полупрямого действия (рис. 6.45) бражка, минуя предварительную эпюрацию, поступает непосредственно в бражную колонну /, где из нее выделяются спирт и все примеси. Пары через ловушку-сепаратор 3 направляются в эпюрационную колонну 2 с концентрационной частью 4, дефлегматором 5 и конденсатором 6. Здесь из них выделяются головные примеси. Очищенный от головных примесей спирт, содержащий хвостовые и промежуточные примеси (эпюрат), в жидком виде поступает в ректификационную колонну 9, снабженную дефлегматором 8 и конденсатором 7. Отбор спирта-ректификата, сивушного масла и промежуточных продуктов производится так же, как и в аппаратах прямого действия.

В установках косвенного действия (рис. 6.46) водно-спиртовые пары, поднимающиеся из бражной колонны /, полностью сгущаются в дефлегматоре 2 и конденсаторе 3, после чего в жидком виде поступают на эпюрацию в эпюрационную колонну 4 с дефлегматором 5 и конденсатором 6.

Эпюрат направляется в ректификационную колонну 9, снабженную дефлегматором 8 и конденсатором 7, где выделяются промежуточные продукты, сивушное масло и спирт-ректификат. Данная ус-

тановка принята в качестве типовой благодаря высоким эксплуатационным показателям.

Нестандартный спирт 5 6

Барда

Лютерная вода

Рис. Б.45. Принципиальная схема брагоректификационной установки полупрямого действия: 1бражная колонна; 2эпюрационная колонна; 3ловушка-сепаратор;

  • 4 — концентрационная часть эпюрационной колонны; 5,8дефлегматоры;
  • 6,7 — конденсаторы; 9ректификационная колонна
  • 7 8

Бражка

Головные продукты

§•

о

ІГ

V

Пар

Барда

Лютерная вода

Сивушное масло

?ПГ

Б.4Б. Принципиальная схема брагоректификационной установки косвенного действия

Рис. Б.4Б. Принципиальная схема брагоректификационной установки косвенного действия:

  • 1 — бражная колонна; 2дефлегматор бражной колонны; 3конденсатор; 4эпюрационная колонна, 5дефлегматор эпюрационной колонны; 6конденсатор эпюрационной колонны;
  • 7 — конденсатор ректификационной колонны; 8дефлегматор ректификационной колонны;
  • 9 — ректификационная колонна

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Резервуарные охладители относятся к универсальному оборудованию и служат для сбора, охлаждения и хранения молока. Широкое распространение они получили на фермах, а также молокоперерабатывающих предприятиях малой и средней мощности.

Молоко в резервуарах-охладителях охлаждается двумя способами: непосредственно кипящим хладагентом и посредством промежуточного хладоносителя, т.е. воды от холодильной установки. Следует отметить, что в расчете на 1 л охлажденного молока в первом случае затрачивается почти в 3 раза меньше электроэнергии, чем во втором. Резервуары с непосредственным охлаждением молока выпускаются со встроенным и автономным холодильным агрегатом. Автономным холодильным агрегатом, как правило, комплектуются резервуары большой вместимости (1000 л и более), так как в этом случае для эффективной работы агрегата необходимо устанавливать вентиляционное оборудование или рекуператор теплоты.

Резервуар с непосредственным охлаждением молока состоит из ванны, в нижней части которой находится щелевой испаритель, мешалки с приводом, откидных крышек и фреоновых трубопроводов. Пространство между ванной и корпусом резервуара заполнено пенополиуретановой термоизоляцией, плотно прилегающей к резервуару и обшивке. Корпус резервуара отформован из неметаллического материала. Большие откидные крышки и небольшая высота обеспечивают удобство ручной промывки резервуара-охладителя. Резервуары-охладители с промежуточным хладоносителем могут иметь змеевиковую, оросительную или рубашечную системы охлаждения. Первые две применяют в резервуарах специального назначения, предназначенных для приготовления молочных продуктов.

Для охлаждения молока наибольшее распространение получили резервуары-охладители с рубашечной системой охлаждения типа РПО вместимостью 1600 и 2500 л. Принцип их работы заключается в подаче охлажденной с помощью холодильной установки воды в рубашечную систему резервуара при одновременном перемешивании молока мешалкой лопастного типа.

Закрытые охладители бывают двух типов: трубчатые и пластинчатые. Эти охладители в конструктивном плане практически не отличаются от аналогичных аппаратов, служащих для подогрева молока и его пастеризации. При этом охладители трубчатого типа могут иметь две секции охлаждения: холодной водой и охлаждения рассолом.

Охладитель пластинчатого типа представляет собой теплообменный аппарат, рабочая поверхность которого выполнена из отдельных параллельно сомкнутых пластин. Он состоит из главной стойки с верхней и нижней горизонтальными штангами, нажимной плиты и гайки. На верхней штанге подвешивают теплообменные рабочие пластины с рифленой поверхностью. Между ними благодаря резиновым прокладкам образуются каналы, по которым протекают охлаждаемый продукт и хладоноситель. Все пластины сжимаются нажимной плитой и нажимными гайками.

К основным параметрам, характеризующим пластинчатый охладитель, относятся тип и число теплообменных пластин. Размеры, форма и профили их поверхностей разнообразны.

Охладители производительностью до 1000 л/ч оснащены пластинами с площадью поверхности 0,043 м2, производительностью

  • 3000.. .5000 л/ч — пластинами площадью 0,145 и 0,2 м2, охладители производительностью 10000 л/ч и более комплектуются пластинами площадью 0,43 м2. В зависимости от производительности охладителя и числа секций в нем (одна или две) в аппарате может быть
  • 28.. .88 пластин.

Для аппаратов молочной промышленности и сельского хозяйства выпускаются теплообменные пластины ленточно-поточного и сетчато-поточного типов. Первый характеризуется тем, что создаваемый поток жидкости между пластинами подобен волнистой гофрированной ленте. При использовании пластин второго типа поток жидкости разветвляется на смыкающиеся и расходящиеся потоки. Это связано с огибанием жидкостью опорных точек, которые образуются в результате взаимного пересечения наклонных гофр, расположенных по ширине подобно сетке.

Пластины второго типа отличаются более высоким сопротивлением проталкиванию теплообменивающихся сред, однако обладают лучшими теплотехническими показателями, чем ленточно-поточные. В большинстве пластинчатых охладителей зарубежного производства применяются только пластины сетчато-поточного типа, причем с еще более сложной конфигурацией сетки.

Холодильные шкафы на малых перерабатывающих предприятиях используют для кратковременного хранения сырья и готовой продукции. Промышленность выпускает среднетемпературные (тип ШХ) и низкотемпературные (тип ШХ) холодильные шкафы, основные технические данные которых приведены в табл. 6.17.

Холодильные шкафы (рис. 6.47) состоят из корпуса и машинного отделения. Корпус собран из панелей, выполненных в виде металлических рам, облицованных с внутренней стороны листами из алюминиевого сплава, а с наружной — стальными, лицевая сторона которых окрашена в белый цвет.

Между обшивками находится теплоизоляция — пенополистирол. В более совершенных конструкциях шкафов (ШХ-1,40 и ШН-1,0) пространство между обшивками залито пенополиуретаном.

Основные технические данные холодильных шкафов типа ШХ и ШН

Показатель

Шх-0,80

Шх-1,12

Шх-1,40

ШН-1,0

Температура воздуха в шкафу, °С

1...3

1...3

0...8

-16...-18

Охлаждаемый объем, м3

0,8

1,12

1,40

1,0

Площадь поверхности, м2

полок и дна

2,7

3,1

5,0

4,8

испарителя

4,0

6,5

Марка холодильного агрегата

ВС-500

АСТ-3,2

или

АС 19ВЗЕ

ВС630(2)

ВН-630(2)

Расположение холодильного агрегата относительно охлаждаемой камеры

нижнее

верхнее

верхнее

верхнее

Габаритные размеры, мм

1500x750x 1820

1565x785x1852

1500x800x2000

1500x800x2000

Масса, кг

300

400

250

215

Рис. В.47. Среднетемпературный шкаф ШХ-1.40К:

  • 7 — поддон сбора талой воды; 2корпус шкафа;
  • 3 — поддон воздухоохладителя;
  • 4 — трубка отвода талой воды; 5плита теплоизолированная; 6вентиль терморегулирующий; 7 — холодильный агрегат;
  • 8 — щит управления и сигнализации; 9лампа сигнальная; 10термометр манометрический; 11щит электрооборудования; 12воздухоохладитель; 13опорные скобы для функциональных емкостей; 14емкость; 15дверь;
  • 16 — уплотнение дверей

Плотность прилегания дверей обеспечивается поливинилхлоридной прокладкой, магнитной вставкой и специальным замком, запирающимся на ключ.

Охлаждаемый объем освещается лампой накаливания, которая автоматически включается при открывании двери шкафа и выключается при ее закрывании.

В большинстве холодильных шкафов машинное отделение расположено над охлаждаемым объемом. Все узлы холодильной машины установлены на теплоизолированной плите. На верхней ее поверхности размещены холодильный агрегат с фильтром-осушителем, теплообменник, терморегулирующий вентиль и шкаф электрооборудования, на нижней — воздухоохладитель, лампа освещения и микропереключатель.

В холодильных шкафах ШХ-1,40 и ШН-1,0 продукт охлаждается за счет активного перемещения холодного воздуха, подаваемого вентилятором воздухоохладителя.

В холодильных шкафах с испарителем теплоноситель перемещается благодаря разности удельных весов холодного и теплого воздуха.

Управление холодильным шкафом в режимах охлаждения и оттаивания испарителя осуществляется автоматически.

Сборные холодильные камеры служат для кратковременного хранения охлажденных (тип КХС) или длительного хранения замороженных (тип КХН) продуктов. Конструктивно они бывают трех типов: щитовые, панельные и блочные.

Камеры щитового типа собирают из отдельных щитов (стеновых, напольных и потолочных).

Камеры панельного типа имеют унифицированные стеновые плоские панели, угловые и Т-образные элементы для перегородок, что позволяет собирать их с внутренним объемом 6...300 м3. Камеры этого типа наиболее перспективные, так как их панели имеют заливную теплоизоляцию, удобны для транспортировки и оборудованы встроенными узлами для стыковки, что упрощает их сборку.

Камеры блочного типа состоят из готовых блоков (стеновых П-образного вида, машинного блока и т.д.). Они поставляются потребителю вместе с холодильным агрегатом, полностью готовым к работе. Однако неудобство транспортировки отдельных блоков этих камер ограничивает их емкость.

Для мясоперерабатывающих предприятий малой и средней мощности выпускаются низкотемпературные камеры КХН-1-8,0 и КХН-1-8,0К панельного типа. В камере КХН-1-8,0 замороженные продукты хранят на полках-решетках, а мясные туши подвешивают на крюки. Полки-решетки можно регулировать по высоте. В камере КХН-1-8,0К продукты хранят в передвижных контейнерах (размерами 800 х 700 х 1700 мм) с колесами.

Камера КХН-1-8,0 (рис. 6.48) собрана из панелей, которые соединены между собой эксцентриковыми стяжками. Для достижения плотного прилегания панелей друг к другу применено соединение типа шип-паз.

9

Сборная низкотемпературная камера КХН-1-8,0

Рис. 6.48. Сборная низкотемпературная камера КХН-1-8,0: аразрез; бвид спереди: 1панель пола: 2панель боковая: 3замок двери;

  • 4 — дверь; 5светильник; Бпанель двери; 7 — шкаф электрооборудования;
  • 8 — терморегулирующий вентиль; 9холодильный агрегат; 10воздухоохладитель;
  • 11 — короб; 12отражатель; 13труба; 14крюк; 15панель потолка;
  • 16 — решетка-полка; 17ограждение холодильного агрегата; 18щит управления

Дверь, подвешенная на самозакрывающихся петлях, представляет собой теплоизолированную пенополиуретаном панель с закрепленным по периметру уплотнителем. К дверному проему она прижимается специальным запором, который закрывается снаружи ключом и открывается без ключа изнутри. На панели двери установлен щит управления, на котором расположены выключатель освещения в камере и манометрический термометр для контроля за температурой камеры.

На потолочных панелях в передней части камеры размещены две блочные низкотемпературные машины МХНК-630 полной заводской готовности. Они снабжены системами автоматического оттаивания испарителя и выпаривания воды, образующейся при таянии снеговой шубы. В потолочных панелях имеются отверстия, обеспечивающие циркуляцию воздуха через воздухоохладители, расположенные над этими отверстиями. Воздухоохладитель герметично закрыт теплоизолированным коробом. Вентилятор воздухоохладителя отключается автоматически микровыключателем при открывании двери.

В передней части камеры над дверью установлен шкаф электрооборудования, в котором размещены приборы автоматики управления, пускозащитная аппаратура и другие элементы электрической схемы машины.

Конструкция среднетемпературных камер КХС-1-8,0 и КХС-1-8,0К аналогична конструкции низкотемпературных. В их состав входит блочная холодильная машина МХК-1000, работающая на Я-12. Основные технические данные сборных низко- и среднетемпературных камер типов КХН и КХС приведены в табл. 6.18.

В зависимости от условий теплоотвода и конструкций холодильных камер различают трубчатое, воздушное и смешанное охлаждение.

При трубчатом охлаждении в камерах устанавливают батареи, в которые подается хладоноситель (водный раствор хлористого натрия или хлористого кальция) или хладагент.

Если охлаждение воздуха происходит вследствие кипения холодильного агента в батареях, расположенных непосредственно в охлаждаемой камере, то такой способ охлаждения называется непосредственным охлаждением, а оборудование для его реализации — батареями непосредственного охлаждения.

При этом способе, получившем в последнее время преимущественное распространение по сравнению с рассольным, циркуляция воздуха осуществляется со скоростью 0,05...0,15 м/с благодаря разности удельного веса теплого воздуха у поверхности охлаждаемого продукта и холодного у поверхности приборов охлаждения.

Воздушное охлаждение камер осуществляется воздухом, предварительно охлажденным в теплообменном аппарате — воздухоохладителе. Холодный воздух из воздухоохладителя нагнетается венти-

Основные технические данные сборных низко- и среднетемпературных камер типов КХН и КХС

Показатель

КХН

1

ОС

о

КХН-1-8,0К

КХС-1-8,0

КХС-1-8,0К

Объем, м3

общий

8,0 ±0,64

8,0 ±0,64

8,0 ± 0,64

8,0 ±0,64

полезный

7,45 ±0,6

7,2 ±0,58

Температура в камере, °С

-18

0.

.8

Число:

дверей

1

2

1

2

полок

8

8

контейнеров

4

4

холодильных машин

2

2

1

1

Площадь поверхности полок, м2

3,2

3,2

Марка холодильной машины

МХНК-630

мхк

-1000

Суммарная холодопроизводитель-

1,26

1,26

1,0

ность машин, кВт

1,0

хладагент

11-502

11-502

Я-12

к-п

Расход электроэнергии в сутки при

температуре внешней среды +26°С,

22,0

23,1

5,98

кВтЖ не более

6,38

Высота, мм

2585

Габаритные размеры, мм

2100x2100x2140

Масса, кг

560

570

512,6

517,6

лятором в камеру и, соприкасаясь с охлаждаемым продуктом, увлажняется и повышает свою температуру.

В воздухоохладителе воздух, охлаждаясь и осушаясь, отдает теплоту кипящему холодильному агенту. В случае необходимости вентиляции холодильной камеры в воздухоохладитель поступает наружный воздух. При воздушном охлаждении происходит принудительное перемещение воздуха со скоростью 5... 10 м/с.

Смешанное охлаждение представляет собой совокупность трубчатого и воздушного охлаждения и в современном холодильном оборудовании почти не применяется.

По сравнению с трубчатым воздушное охлаждение имеет некоторые преимущества: более равномерное распределение температуры и влажности воздуха по объему камеры; более интенсивное охлаждение и замораживание продукта вследствие увеличения скорости перемещения воздуха; возможность вентилирования камеры и регулирования влажности воздуха, что необходимо при хранении многих продуктов. Его недостатки — более высокие затраты на оборудование и электроэнергию, а также повышенная усушка хранимого продукта при длительном нахождении его в камере без упаковки.

При трубчатом охлаждении холодильных камер их основным оборудованием являются батареи, которые изготовляют из горячекатаных бесшовных стальных труб диаметром 38x2,5 мм, оребренных стальной лентой 45x0,8 мм с шагом ребер 20 и 30 мм. В камерах, комплектуемых холодильными машинами холодопроизводительностью

3,5... 10,5 кВт, батареи изготовляют из медных труб диаметром 16, 18 и 20 мм толщиной 1 мм. Для предохранения от контактной коррозии трубы цинкуют и хромируют гальваническим способом.

Ребра охлаждения прямоугольной или трапецеидальной формы изготавливают из алюминиевой ленты АД-1Н толщиной 0,5 мм и латунной Л62-Т-0,4 толщиной 0,4 мм с шагом 8... 15 мм.

Основным элементом воздушного охлаждения холодильных камер являются воздухоохладители. В них воздух охлаждается, отдавая теплоту холодильному агенту через стенку труб, собранных в виде змеевиковых или коллекторных секций. Такие воздухоохладители называются сухими и имеют наибольшее распространение в современных системах охлаждения холодильных камер.

Воздух через воздухоохладитель нагнетается осевыми или центробежными вентиляторами. Все элементы воздухоохладителя смонтированы в металлическом кожухе. Воздухоохладители могут подвешиваться к потолку камеры (потолочные подвесные), устанавливаться в камере на полу или располагаться вне камеры. Для изготовления секций в воздухоохладителях используются трубы 25 х 0,5 мм с плоскими ребрами.

Оттаивание снеговой шубы в воздухоохладителях осуществляется с помощью электронагревателей или горячими парами аммиака.

зоз

Воздухоохладители холодильных машин МХНК-630 или МХК-1000, которыми комплектуются сборные низко- и среднетемпературные камеры, состоят из испарителя, вентиляторного узла, диффузора, поддона для сбора и отвода талой воды при оттаивании испарителя и опорной рамы. Воздухоохладитель машины МХНХ-630 имеет также змеевик обогрева поддона. Испаритель включает в себя три соединенные между собой секции. Секция испарителя представляет собой пучок медных трубок диаметром 12 мм, расположенных в шахматном порядке, с насаженными на них алюминиевыми ребрами с шагом 4,5 мм.

Вентиляторный узел выполнен в виде электродвигателя с надетой на его вал трехлопастной крыльчаткой типа К-95 диаметром 250 мм.

Среди аппаратов, в которых в качестве теплоотводящей среды используют газ (диоксид углерода, воздух), наибольшее распространение получили воздушные морозильные аппараты. Они состоят из грузового отсека, в котором размещается замораживаемый продукт, и воздухоохладителей. Последние в зависимости от конструкции аппарата могут находиться рядом с грузовым отсеком, под ним или над ним.

Секции воздухоохладителей изготавливают из гладких или ореб-ренных труб, в которых кипит хладагент (чаще всего аммиак), циркулирующий с помощью насоса или за счет разности давлений конденсации и кипения (в аппаратах с малым гидравлическим сопротивлением). В зависимости от способа замораживания продуктов и типа перемещающих их средств воздушные скороморозильные аппараты подразделяются на тележечные, конвейерные и гравитационные.

Аппарат скороморозильный туннельного типа АСМТ (рис. 6.49) состоит из морозильной камеры испарителей, вентиляторов воздухоохладителя и тележек.

Б.4Э. Скороморозильный аппарат туннельного типа АСМТ

Рис. Б.4Э. Скороморозильный аппарат туннельного типа АСМТ: аобщий вид; 6схема: 1тележка; 2вентилятор; 3испаритель;

4морозильная камера

Предназначенные для замораживания продукты укладываются в лотки (ящики), устанавливаемые на тележки, и помещаются в морозильную камеру перпендикулярно потоку холодного воздуха. При прохождении через ребристо-трубные испарители воздух охлаждается до —35 °С. Циркуляция его осуществляется осевыми вентиляторами. В конструкции аппарата применены модульные трехслойные теплоизоляционные панели, которые соединяются друг с другом по типу шип-паз.

Продолжительность замораживания продукта до —18 °С (при начальной +20 °С) 3,5...4 ч. Число тележек (от 3 до 6) зависит от длины камеры (2600, 3800, 4400 и 5600 мм).

Скороморозильные аппараты АСМТ работают циклически. Рабочий цикл замораживания чередуется с подготовительным, при котором в трубы воздухоохладителя насосом подается горячая вода для снятия с них снеговой шубы. Образовавшаяся при этом вода поступает в специальный поддон.

Скороморозильные аппараты тележечного типа в конструктивном плане почти не отличаются от сборных низкотемпературных камер. Наиболее существенное отличие — использование более мощных холодильных систем, имеющих, как правило, автономный холодильный агрегат. При этом последний работает только на аммиаке.

Недостатки аппаратов тележечного типа и сборных камер также одинаковы: плохо используется длина аппарата, значительные затраты ручного труда при погрузочно-разгрузочных операциях.

Конвейерные морозильные аппараты позволяют в определенной степени избавиться от указанных недостатков. Они состоят из грузового отсека и воздухоохладителей. Последний располагают таким образом, чтобы обеспечить эффективное охлаждение перемещаемого конвейером продукта.

По виду конвейера данный тип морозильных аппаратов подразделяется на аппараты с цепным (зигзагообразным или спиралеобразным) и ленточным конвейером.

Морозильные аппараты с ленточным конвейером обычно применяют для замораживания фасованных продуктов.

Морозильные аппараты со спиральным конвейером широко распространены при охлаждении мяса и рыбы. Ими оснащены суда-рефрижераторы.

Зарубежные фирмы также выпускают морозильные аппараты со спиральным конвейером. Несмотря на сложную пространственную конструкцию спирального конвейера аппараты этого типа имеют меньшие габаритные размеры и большую производительность по сравнению с другими.

Скороморозильный универсальный аппарат Я10-ФАУ (рис. 6.50) состоит из морозильной камеры, воздухоохладителя, конвейера, транспортера, их общего привода и лотка.

Скороморозильный универсальный аппарат Я10-ФАУ

Рис. 6.50. Скороморозильный универсальный аппарат Я10-ФАУ:

  • 1 — морозильная камера; 2воздухоохладитель; 3транспортер; 4конвейер;
  • 5 — лоток; Впривод

Движение цепного конвейера и транспортера осуществляется от одного многоскоростного привода. Продукт загружается на одну из двух поверхностей рабочего органа конвейера, которые периодически меняются по мере движения вдоль аппарата. Воздух с помощью вентиляторов подается на трубчатый испаритель и охлажденный до —30...—35 °С обдувает движущийся продукт. В конце процесса замораживания он поступает на нижний транспортер и по разгрузочному лотку удаляется из аппарата. Время нахождения замораживаемого продукта в аппарате регулируется скоростью движения конвейера и составляет 0,8...3,5 ч. В качестве хладагента в аппарате Я10-ФАУ используют аммиак, циркулирующий в охладительной системе с помощью насоса.

Конструкция аппарата позволяет поставлять его укрупненными узлами, что значительно сокращает время монтажных работ. Производительность его при охлаждении мяса 500... 1000 кг/ч, при замораживании — 300...500 кг/ч.

Для замораживания продуктов животного и растительного происхождения в блок-формах или коробках применяются гравитационные морозильные аппараты. Их отличительной особенностью по сравнению с другими воздушными морозильными аппаратами является способ перемещения блок-форм с замораживаемыми продуктами в грузовом отсеке. Последние устанавливаются на специальную каретку, представляющую собой сваренную из угловой стали раму, имеющую на торцах ролики (подшипники). Внутри аппарата каретка проталкивается гидравлическим или электрическим приводом по горизонтально расположенным направляющим (рельсам). В конце каждого ряда направляющих каретка с блок-формами выдвигается на специальные механизмы (гребенки) и под действием силы тяжести опускается до уровня следующих направляющих. Длина, а также число рядов направляющих по высоте аппарата определяют его производительность. Суточная производительность скороморозильного гравитационного конвейерного аппарата ГКА-4 с числом направляющих 12, 10 и 8 соответственно 21,5, 18,2 и 14 т. При этом мясо с начальной температурой +18°С охлаждается до —18 °С.

Отсутствие тяговых цепей, направляющих звездочек и натяжных механизмов в гравитационных аппаратах делает их более экономичными с точки зрения удельных затрат металла и электроэнергии по сравнению с конвейерными.

Плиточные аппараты применяют для замораживания различных пищевых продуктов в блоках. По сравнению с воздушными при одинаковой производительности они занимают в 1,5 раза меньше площади, удельный расход энергии в этих аппаратах на 25...30% ниже.

Основным рабочим органом плиточных аппаратов являются морозильные плиты, изготавливаемые из алюминия и имеющие внутри канал для прохождения хладагента.

Каждая морозильная плита соединяется гибкими шлангами с нагнетательным и отсасывающим коллекторами холодильной установки. Морозильные плиты с циркулирующим в них хладагентом прижимаются к продукту (давление 5... 100 кПа), который в упакованном или неупакованном виде помещен в блок-формы (окантовки), и тем самым обеспечивают эффективный теплообмен продукта и охлаждающей поверхности аппарата.

Отсутствие промежуточного хладоносителя, хороший контакт продукта с морозильной плитой, компактность аппарата позволяют интенсифицировать процесс замораживания мяса в блоках в плиточных аппаратах по сравнению с замораживанием в воздушных в

2...3 раза.

Толщина замораживаемых блоков 65... 100 мм. Масса их может изменяться в широких пределах — от 0,2 до 12 кг. Обычно замораживание ведут при температуре хладагента в морозильных плитах —35...—40°С.

В зависимости от расположения морозильных плит различают горизонтально-плиточные, вертикально-плиточные и роторные аппараты.

На предприятиях мясной и молочной промышленности широкое распространение получили морозильные линии ФБМ-1 и ФБМ-2 с мембранными аппаратами и автоматизированные роторные морозильные аппараты МАР, АРСА и УРМА.

По принципу работы мембранные морозильные аппараты не отличаются от вертикально-плиточных, а по эффективности уступают роторным.

В роторных аппаратах блоки продукта замораживают в двух- или трехплиточных автономных секциях, которые радиально крепятся к горизонтально расположенному валу, образуя таким образом ротор. Пустотелый вал последнего также используется для подачи хладагента или хладоносителя в морозильные плиты и отвода от них. Поскольку роторные аппараты имеют значительное гидравлическое сопротивление, хладагент подается в аппарат обычно циркуляционным насосом.

Отличительной особенностью роторных аппаратов является их циклический принцип работы, т.е. в то время как одна морозильная секция разгружается и загружается, в остальных идет процесс замораживания.

На основе базовой модели аппарата МАР-8А разработаны роторные аппараты МАР-8АМ, АРСА-10, АРСА-3-15, УРМА (табл. 6.19).

Автоматизированный роторный морозильный аппарат АРСА-10 (рис. 6.51) подобно аппаратам МАР состоит из сварной станины, ротора, образованного двухплиточными морозильными секциями, и погрузочно-разгрузочных устройств. Система управления гидроэлектрическая, т.е. все операции (за исключением укладки продукта в окантовки) автоматизированы.

Б.51. Автоматизированный роторный морозильный аппарат АРСА-10

Рис. Б.51. Автоматизированный роторный морозильный аппарат АРСА-10:

  • 1 — станина; 2ротор; 3морозильная плита; 4устройство для раскрытия плит;
  • 5 — загрузочное устройство; Бразгрузочное устройство; 7 — лоток приема замороженных блоков;
  • 8 — привод ротора

Основные технические данные роторных аппаратов

Показатель

МАР-8АМ

АРСА-10

АРСА-3-15

УРМА

Производительность, кг/ч

460

500

680

680...900

Вместимость аппарата, кг

1012

1080

1320

1320

Число:

морозильных секций

23

27

15

15

плит в секции

2

2

3

3

Температура, °С:

хладагента

-28

-40

-40

-40

продукта в блоке

-18

-18

-23

-22

Продолжительность замораживания, мин

120

60...90

60...80

60...80

Удельный расход холода, Вт/кг

105

105

105

116

Габаритные размеры, мм

4345 х 4000 х 2360

4300 х 4000 х 2340

4900 х 4200 х 2200

4775 х 4000 х2400

Масса, кг

7500

8000

8500

8000

Работает аппарат следующим образом. На позиции загрузки в межплиточное пространство морозильной секции загружаются по две окантовки с продуктом (четыре ячейки-блока массой 10... 12 кг каждая). При этом в каждую ячейку закладывается парафинированная пергаментная бумага или полимерная пленка для предотвращения примораживания продукта к морозильным плитам.

Процесс замораживания осуществляется за три неполных оборота ротора, после чего продукт выгружается в приемный лоток и транспортируется к месту хранения.

В аппаратах АРСА-3-15 и УРМА блоки замораживаются в трехплиточных автономных секциях (рис. 6.52), которые образованы средней неподвижной, жестко связанной с дисками вала ротора, и двумя крайними подвижными плитами.

Универсальный роторный морозильный аппарат УРМА может применяться для замораживания разнообразных пищевых продуктов и представляет собой комплекс из автоматизированных погрузочно-разгрузочного устройства и роторного морозильного аппарата.

Замораживание в УРМА осуществляется по программе, которая учитывает вид продукта, толщину блока, температуру и вид хладагента.

Низкие температуры, необходимые для замораживания пищевых продуктов, получают в результате кипения хладагентов (аммиак, хла-доны) или криогенных жидкостей (жидкие азот или воздух, углекислота).

2 3

Б.52. Трехплиточная морозильная секция

Рис. Б.52. Трехплиточная морозильная секция:

  • 1 — морозильные плиты; 2каналы для прохождения хладагента в плитах;
  • 3 — коллектор хладагента; 4пружина; 5 — палец; Внаправляющие плит

Криогенные жидкости — это однократно используемые хладоносите-ли, так как получаемые в морозильных аппаратах пары этих жидкостей сжижать непосредственно на перерабатывающем предприятии для повторного использования технически трудно и экономически нецелесообразно. Поэтому продукты их обработки выбрасываются в атмосферу.

зю

Криогенные агрегаты и линии в зависимости от типа аппарата подразделяются на две группы. В первой из них обрабатываемый в аппарате продукт в процессе теплообмена непосредственно контактирует с криогенной жидкостью. В аппаратах второй группы теплообмен между продуктом и криогенной жидкостью осуществляется через элементы, имеющие дополнительное термическое сопротивление (упаковку продукта, металлическую поверхность блок-формы или транспортирующего конвейера).

Аппараты обеих групп, в зависимости от условий теплообмена продукта с хладоносителем, подразделяются на аппараты замораживания кипящим (криогенные жидкости и хладон) и некипящим (солевые растворы) хладоносителями.

Жидкоазотные линии быстрого замораживания пищевых продуктов состоят из щита управления, емкости для хранения жидкого азота, модуля упаковки замороженных продуктов и криогенного морозильного аппарата.

Аппарат с распылением жидкого азота (рис. 6.53) представляет собой теплоизолированный короб, в котором размещены грузовой конвейер, вентиляторы, распылительное устройство и транспортеры погрузки и выгрузки продукта. По ходу движения продукта он разбит на три зоны. Первая предназначена для предварительного охлаждения продукта (до — 1...—5 °С) парами хладагента, поступающими из последующих зон. Для интенсификации теплообмена в этой зоне благодаря установке вентиляторов скорость движения паров доведена до 20...30 м/с.

Б.53. Схема аппарата с распылением жидкого азота

Рис. Б.53. Схема аппарата с распылением жидкого азота:

1блок продукта; 2трубопровод отвода газообразного азота; 3вентилятор; 4трубопровод подачи жидкого азота; 5распылительное устройство; Бгрузовой конвейер; 7 — теплоизолированный короб; Iзона предварительного охлаждения продукта; IIзона орошения; IIIзона выравнивания температуры продукта

В средней зоне продукт орошается из распылительного устройства (распылительных сопел) и замораживается до конечной температуры (—20...—30 °С).

В последней зоне аппарата остатки жидкого азота испаряются с поверхности продукта, а его температурное поле выравнивается. В этой зоне установлены вентиляторы.

Производительность линий по мясу 100...200 кг/ч и зависит от ее габаритных размеров. Удельный расход жидкого азота и электроэнергии на 1 кг замороженного продукта — соответственно 0,8... 1,2 кг и 0,035...0,08 кВт. В зависимости от часовой производительности масса оборудования линий составляет от 1000 до 2000 кг.

В настоящее время все большее распространение получают хладоновые морозильные аппараты, в которых в качестве хладагента используется фреон, очищенный от свободного фтора и не оказывающий отрицательного воздействия на пищевые продукты.

Хладоновый морозильный аппарат (рис. 6.54) состоит из теплоизолированного короба, конденсатора, орошающего устройства, грузового конвейера, системы отвода и подачи жидкого хладагента, а также загрузочного и разгрузочного транспортеров.

3 4 5 6

В.54. Схема хладонового морозильного аппарата

Рис. В.54. Схема хладонового морозильного аппарата:

  • 1 — транспортер загрузки; 2трубопровод подачи жидкого хладона; 3теплоизолированный короб;
  • 4 — конденсатор; 5грузовой конвейер; Ворошающее устройство; 7 — транспортер выгрузки продукта; 8блок замораживаемого продукта; 9поддон; 10насос

Продукт транспортером подается в зону охлаждения, затем поступает в зону замораживания на грузовом конвейере под действием жидкого хладона, распыляемого орошающим устройством. При выгрузке замороженный продукт попадает в зону выравнивания температур и выгружается для дальнейшей обработки и хранения. Над грузовым конвейером смонтирован конденсатор, предназначенный для конде-сации паров хладона и охлаждаемый холодильной установкой.

Аппарат компактен, прост в монтаже: потери массы замораживаемого продукта минимальны. В хладоновых аппаратах хладагент используется многократно, однако при их эксплуатации необходимо следить за герметичностью системы и регулярно добавлять в нее жидкий хладон.

Контрольные вопросы и задания

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >