Лекция 5. Оборудование для охлаждения жира

Охлаждение – это тепловой процесс, при котором продукт отдает тепло в окружающую среду непосредственно или через разделяющую стенку, за которой находится хладоноситель, имеющий температуру более низкую, чем у продукта.

Процесс охлаждения осуществляется путем теплопроводности, конвекции и лучеиспускания, как обычный тепловой процесс.

Охлаждают жидкие продукты (жир после вытопки) и мелкокусковые сыпучие (шквара, субпродукты). Для охлаждения жидких продуктов используют котлы, цилиндрические и пластинчатые аппараты. Мелкокусковые продукты охлаждают в шнековых аппаратах.

Жир охлаждают после очистки перед фасованием и упаковыванием для создания необходимой консистенции и сохранения качества. При фасовании в крупную тару (бочки) охлаждают говяжий и бараний жир до 40 ^°С, свиной и костный – до 35 ^°С. При упаковки в мелкую тару массой 250–500 г жир охлаждают до 18–21 ^°С.

Для охлаждения жира используют периодически действующие аппараты–котлы с охлаждающей «рубашкой» и мешалкой и непрерывнодействующие – цилиндрические и пластинчатые.

Котлы вместимостью до 1 м³ имеют вертикальную обечайку, снабженную охлаждающей «рубашкой» и коническим днищем. Хладоносителем служит холодная вода. Для интенсификации процесса охлаждения котлы снабжают якорной лопастной или планетарной мешалкой. Охлажденный жир сливают из котла через трубу в центре конического днища. Котлы – малоинтенсивные аппараты, в которых из-за небольшой поверхности теплопередачи охлаждение протекает медленно, а из-за контакта с воздухом жир активно окисляется.

Пластинчатые теплообменники применяют для тепловой обработки (нагрев, охлаждение, пастеризация) жидких продуктов. В пластинчатых теплообменниках теплопередающая поверхность образована плоскими стальными пластинами, на поверхности которых выштампованы гофры. Существует большое количество схем гофрирования, но перспективными считают пластины ленточно-поточного и сетчато-поточного типов.

В цилиндрических аппаратах непрерывного действия применяют метод тонкослойного охлаждения при противотоке хладоносителя или хладагента и продукта.

Охладитель Д5-ФОЖ (рис. 30) предназначен для охлаждения свиного и говяжьего жира. Он состоит из трех рабочих цилиндров 1, 6 и 10, к торцам которых приварены фланцы. На внешней поверхности цилиндров крепят металлическую V-образную спираль 15, в которую вставляют и обжимают резиновую ленту 16. К торцам цилиндров болтами привинчены передняя 8 и задняя 18 стенки. Снаружи цилиндры закрыты кожухами 17. Резиновые ленты, соприкасаясь с кожухами, образуют спиральные каналы, по которым течет охлаждающая вода. Вода, поступает через вентиль 12 в «рубашку» верхнего цилиндра и далее перетекает в средний и нижний, а затем выводится из аппарата.

Внутри цилиндров установлены барабаны-вытеснители 3, на поверхности которых продольно закреплены лопасти мешалок.

Лопасти центробежными силами прижимаются к внутренней поверхности рабочих цилиндров, счищая прилипший охлажденный жир. Вытеснитель имеет в передней части цапфу подшипника, а в задней – втулку. Цапфа вращается во втулке крышки 4, которая прикреплена к передней стенке цилиндра и уплотнена резиновой кольцевой прокладкой 2. Втулку вытеснителя надевают на приводной вал 20, который вращается в трех подшипниках 19.

Рабочие цилиндры крепят на станине 28, на которой в нижней части установлен электродвигатель 29 и шестеренчатый насос 30 для подачи охлаждаемого жира. Насос приводится во вращение через клиноременную передачу 26 и промежуточный валик 25, который соединен с валом ременной передачи. Жир поступает по всасывающей трубе в насос, из него нагнетается по трубе 27 в нижний цилиндр и далее по переходным патрубкам 5, 21 в средний и выходной 7. Таким образом, охлаждение происходит в режиме противотока. В случае не до охлаждения жира используют патрубок возврата 9. Через тройник 13 и вентили 12, 14 поступает холодная и горячая вода.

Вытеснители цилиндров приводятся во вращение от ведомого вала клиноременной передачи последовательно через цепные передачи 22, 23, 24, обеспечивая частоту вращения вытеснителей: верхнего 6,02 с^-1, среднего 8,01 с^-1 и нижнего 10,51 с^-1. Общая площадь теплопередачи аппарата составляет 1,2 м², температура охлаждающей воды 10 ^°С, что позволяет охлаждать говяжий жир до 42 ^°С, свиной до 35 ^°С от начальной температуры 76 ^°С.

Рис. 30. Схема охладителя жира

Производительность Q (кг/с) [5, 6, 9], определяют по формуле

,

где D₁, D₂ – диаметры внутренний цилиндр и внешний вытеснитель, м; j – коэффициент полезного использования сечения с учетом объема лопастей; V – осевая скорость движения продукта, м/с; r – плотность продукта, кг/м³.

Тепловой баланс охладителя

,

где тепловая нагрузка аппарата (расход холода), Дж/с; удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг·К); начальная и конечная температура продукта, ^°С; расход рабочей жидкости (воды), кг/с; удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·К); конечная и начальная температура воды, ^°С.