2015-06-24
2464
Основными методами нагревания в пищевой технологии являются нагревание горячей водой, насыщенным водяным паром, дымовыми, или топочными, газами и электрическим током.
К теплоносителям предъявляются следующие требования: они должны обладать малой вязкостью, высокими плотностью, теплоемкостью и теплотой парообразования, быть негорючими, нетоксичными, термически стойкими, не оказывать разрушающего воздействия на материал теплообменника, они должны обеспечивать достаточно высокую интенсивность теплообмена при небольших массовых и объемных его расходах и быть достаточно дешевыми. Выбор теплоносителя определяется величиной требуемой температуры нагревания. Наиболее экономически целесообразна утилизация теплоты некоторых продуктов и отходов производства, которые используются в качестве теплоносителей в теплообменных аппаратах.
Нагревание горячей водой. Вода является доступным и дешевым теплоносителем, имеющим высокие теплоемкость и коэффициент теплоотдачи. Обычно обогрев водой осуществляется через разделяющую теплоноситель и продукт стенку аппарата. Ее используют для повышения температуры и пастеризации пищевых продуктов при температурах ниже 100 °С. Для нагревания до температуры выше 100 °С применяют перегретую воду, находящуюся под избыточным давлением. Однако коэффициенты теплоотдачи от горячей воды ниже, чем от конденсирующегося пара. Кроме того, температура горячей воды снижается вдоль поверхности теплообмена, что ухудшает равномерность нагрева и затрудняет его регулирование. В некоторых 
случаях для нагрева используют конденсат водяного пара.
|
|
|
Расход воды на нагревание определяют из уравнения теплового баланса
, (34)
где G в и G м – массовые расходы воды и продукта, кг/ч; с в и с м – удельные теплоемкости воды и продукта, кДж/(кг×К); t в.н и t м.н – начальные температуры воды и продукта, °С; t в.к и t м.к – конечные температуры воды и продукта, °С; Q п– потери теплоты в окружающую среду, кДж/ч;
. (35)
Нагревание водяным паром. Наиболее широко применяется в качестве греющего агента насыщенный водяной пар. В результате конденсации пара получают большие количества теплоты при относительно небольшом расходе пара, т. к. его теплота конденсации составляет приблизительно 2264 кДж/кг при давлении 0,098 МПа. Вследствие высоких коэффициентов теплоотдачи от конденсирующегося пара сопротивление переносу теплоты со стороны пара мало.
Основной недостаток водяного пара – значительное возрастание давления с повышением температуры. Поэтому температуры, до которых можно производить нагревание насыщенным водяным паром, обычно не превышают 180…190 °С, что соответствует давлению пара 1,0…1,2 МПа.
|
|
|
Расход D пара при непрерывном нагревании определяют из уравнения теплового баланса
, (36)
Нагревание топочными газами. Дымовые, или топочные, газы образуются при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива в котельных, хлебопекарных и других печах и т. д. Их используют для нагрева промежуточных теплоносителей через стенку. Недостатками обогрева топочными газами являются: низкий (не более 35…60 Вт/(м2×К)) коэффициент теплоотдачи, неравномерность нагрева, окисление стенок аппаратов, возможность загрязнения продуктами неполного сгорания топлива при непосредственном нагревании пищевых продуктов.
Нагревание электрическим током. Применение электрического тока для нагревания пищевых продуктов не получило широкого распространения в промышленности, хотя с его помощью нагрев можно производить в очень широком диапазоне температур, точно поддерживая и легко регулируя температуру нагрева в соответствии с технологическим режимом. Более того, электрические нагревательные устройства отличаются простотой, компактностью и удобны для обслуживания. Обычно применяют нагревание электрическими сопротивлениями (омический нагрев), а также высокочастотное нагревание.
