Проектирование установки Н10-ИДЦ для горячего копчения рыбы

Содержание.

Задание на проектирование........................................................................лист 3

Введение........................................................................................................лист 5

Описание  технологической схемы установки...........................................лист 7

Технологический расчет  аппарата.............................................................лист 11

Уточнение характеристик  рециркуляционного и вытяжного  вентиляторов...............................................................................................лист 16

Правила и мероприятия по обеспечению  техники безопасности............лист17

Список  использованной литературы..........................................................лист18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание на проектирование.

    Задание IX. Определить расход тепла в установке горячего копчения рыбы Н10-ИДЦ и уточнить характеристики рециркуляционного и вытяжного вентиляторов. Масса транспортных устройств Мт = 400 кг, масса металлических частей камеры, входящих в контакт с сушильным агентом, Мм = 4000 кг, поверхность камеры, соприкасающейся с воздухом цеха, F = 40 м², отношение количества смешиваемого дыма к рециркулируемой дымовоздушной смеси ηg = lg/(lp+l) = 1/4. Температура рыбы в конце первого режима подсушки tp1 = 40 °C, в конце второго

85 °C. Вид рыбы – ставрида с начальной влажностью W 1 = 70 %.

Исходные  данные (Вариант 6).

Первый  режим:

Gp 1 = 690 кг;  

Xп = 3 %;

t0 = 25 °C;

φ0 = 75 %;

τц1 = 1800 с;

Vp = 3,2 м³/с;

t2  = 52 °C;

X2 = 0,028 кг/кг;

V0 = 0,56 м³/с;

tм1 = 80 °C;

tp1 = 40 °C.    

Второй  режим:

Xп  = 28 %;

t0  = 25 °C;

φ0 = 75 %;

τц2 = 7200 с;

t2  = 92 °C;

t’1 = 100 °C;

X’см =  0,036 кг/кг;

tg  =  56 °C;

Xg =  0,074 кг/кг;

tp2 = 85 °C.

Здесь:

Gp1 - единовременная загрузка камеры рыбой;

Xп - потери на общую массу рыбы;

t0,φ0 - температура и влажность свежего воздуха;

τц – продолжительность режима;

Vp - секундный расход рециркулируемого воздуха;

Xg,tg - температура и влагосодержание свежей дымовоздушной смеси  после дымогенератора;

t2, X2 – температура и влагосодержание воздуха или дымовоздушной смеси при выходе из установки;

V0 - секундный расход свежего воздуха;

t’1,X’см – температура и влагосодержание дымовоздушной смеси, полученной в результате смешения свежей дымовоздушной смеси после дымогенератора;

tм1  - температура внутренних металлических частей камеры перед первым режимом;

tp1   -  температура рыбы в конце первого режима подсушки;

tp2  -    температура рыбы в конце второго режима подсушки.

    Копчение — процесс обработки  пищевых продуктов дымовоздушной  смесью с целью достижения  бактериального и антиокислительного  эффектов. При этом их поверхности  окрашиваются в золотисто–коричневые  цвета, а сами продукты приобретают специфический приятный вкус и аромат копчения. 
     С давних времен люди используют копчение, как способ консервации продукта в аккорде с приданием ему особенно ароматного запаха и замечательного вкуса. Как впервые были получены копченое мясо или рыба никому не известно, но вместе с тем, это не было случайностью по той простой причине, что процесс этот продолжительный и требует наличия определенных знаний.

    В зависимости от температуры различают копчение холодное, горячее и полугорячее.

Холодное, горячее копчение – способы консервирования, при которых происходит ряд сложных процессов. Холодное копчение ведется при температуре не выше 40 C°, горячее копчение осуществляется при температуре от 80 до 180 C°, а полугорячее при температуре от  50  до 80 C°.

    Положительные стороны копчения хорошо известны: с помощью этого широко распространенного технологического приема при изготовлении разнообразной продукции из рыбы получают не только продукты, обладающие особыми привлекательными вкусовыми свойствами, но и изделия  которым присуща повышенная устойчивость к окислительным и микробиальным изменениям при хранении.  Этот процесс непродолжительный, заканчивающийся по достижении рыбой  кулинарной готовности. Он длится от 1,5 до 6 часов при температурах, обеспечивающих стерильность продукта.

    Процесс горячего копчения разбивается обычно на три стадии: подсушивание, проварка, копчение. Основная цель подсушивания заключается в том, чтобы частично удалить влагу из рыбы. В этот период температуру в коптильной камере поддерживают равной 80 °C (Т = 333 – 353 К), проваркой достигается доведение мяса рыбы до полной готовности к употреблению в пищу  (Т = 373 – 423 К). При собственно копчении происходит осаждение коптильных компонентов дыма на поверхность рыбы и их диффузия внутрь мышечных тканей.

    Процесс обезвоживания рыбы при холодном и горячим копчении является определяющим по продолжительности. Свойства дымовоздушной смеси из-за небольшой концентрации дыма в ней приближается к свойствам воздуха.

    В качестве рабочего агента при конвективном обезвоживании в рыбной промышленности применяются атмосферный воздух и дымовые газы. Атмосферный воздух является смесью сухого воздуха и водяного пара. Свойства влажного воздуха или дымовоздушной смеси как сушильного агента определяются такими параметрами, как абсолютная и относительная влажность, влагосодержание, температура, теплосодержание и др.

    Абсолютной влажностью воздуха  называется масса водяного пара, содержащегося в 1 м³ влажного  воздуха.

    Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности при данной температуре к максимально возможной массе пара, которая может содержаться в 1 м³ воздуха при этой же температуре.

    Установка центробежная Н10-ИДЦ предназначена для горячего копчения разделанных и неразделанных рыб длиной  1200 мм  и толщиной 120мм.

    В данной установке имеются  камера, ротор, клети с рыбой,  вентилятор циркуляционный, вентилятор  выброса, дымогенератор. Отличительной  особенностью данной установки  является то, что в ней используется  один ротор. Тележки не подвешиваются  на монорельс, а закатываются, на ротор с помощью колес. Применяются режимы с повышенными температурами.

    Полный цикл работы установки  включает три режима: 1 – подсушка, 2 – проварка и копчение, 3 –  охлаждение. Поддержание режимов  и контроль параметров осуществляется  автоматически.

    Продолжительность и температурные  режимы обычно устанавливает  лаборатория в зависимости от  вида рыбы, ее размеров и жирности.

1 –  заслонка подачи дыма; 2 – дымогенератор; 

3 –  электрокалорифер;4 – циркуляционный  вентилятор; 5 – щелевой дымовод; 6 – вентилятор выброса; 7 – заслонка выброса; 8 – камера;

9 –  клети с рыбой; 10 – ротор.

Рисунок 1 – Схема установки Н10-ИДЦ в варианте дымового копчения.

    В режиме подсушки воздух из камеры  8 отсасывается вентиляторами  регуляции 4, нагревается калорифером 3 и вновь подается в камеру 8 через дымовод 12. Температура воздуха поддерживается в пределах от 30  до 80 C° в течение 30 минут. в зависимости от вида и размера рыбы. После того как температура  
 
 

воздуха достигнет заданного режима, включается вентилятор выброса воздуха в атмосферу.

    Количество выбрасываемого воздуха регулируется заслонкой 7. Температура воздуха регулируется  изменением мощности электрокалорифера и заслонкой 7.

    Количество выбрасываемого воздуха регулируется заслонкой 7. Температура воздуха регулируется  изменением мощности электрокалорифера и заслонкой 7.

    По окончании режима подсушки  автоматически включается режим  2, при котором параметры дымовоздушной  смеси поддерживаются в пределах  от 80 до 140 C°.

    Заслонка 1 автоматически открывается, как только температура дымогенератора достигает заданной величины, и дым поступает в камеру 8. Часть отработавшей  дымовоздушной смеси  (около 30 %) выбрасывается в атмосферу вентилятором выбросов, остальное подается на рециркуляцию.

    По достижении температуры в  теле не менее 75 C° 2-й режим завершается. При этом происходит автоматическое отключение калорифера 3. Выключение вентилятора выброса 6. Заслонка выброса при охлаждении полностью открыта. Заслонка 1 автоматически перекрывает подачу дыма в камеру 8. Дымогенератор 2 отключается. Охлаждение ведется до температуры 45 градусов. По окончании режима 3 происходит автоматическое отключение ротора 10, вентиляторов 4,6 и подается звуковой сигнал, который отключается кнопкой «конец программы».

    Регулирование режимов может  осуществляться вручную. 

1 – камера с изоляцией; 2  - клети.

Рисунок 2 – Схема размещения клетей в  установке Н10-ИДЦ.

    Свежий воздух поступает в  камеру через неплотности в дверных проемах и заслонке 1. Однако клети с рыбой обладают определенным сопротивлением, поэтому можно предположить что большая часть свежего воздуха засасывается регуляционным вентилятором.

1 –  камера смешения свежего и рециркуляционного воздуха;

2 –  электрокалорифер для нагрева смеси

воздуха и дыма; 3 – камера сушки (копчения).

Рисунок 3 – схема сушки для 1-ого режима.

    Для второго периода схема при копчении выглядит следующим образом (рисунок 4).

1 –  смешение рециркулируемой дымовоздушной  смеси с воздухом, поступившим  в камеру через неплотности; 2 – электрокалорифер; 3 – камера смешения с дымовоздушной смесью дымогенератора; 4 – камера копчения.

Рисунок 4 – Схема сушки для 2-ого режима.

Процесс сушки для первого периода  представлен в У-х–диаграмме

Отрезок АС – смешение свежего и регуляционного воздуха;

ВД  – нагрев в калорифере;

ДС  – процесс сушки в теоретической  сушилке;

ДС’ – процесс сушки в действительной сушилке.

Рисунок 5 – Процесс сушки для первого  периода.

    В камере Н10-ИДЦ процесс сушки  не идет по линии У = const, так как имеют место потери в окружающую среду.

    Аналогично и во втором периоде  действительный процесс сушки  отличается от теоретического . 

АС  – смешение свежего воздуха с  рециркуляционной

дымовоздушной смесью; ВД – нагрев в калорифере;

ДД’’  – смешение дымовоздушной смеси  после

дымогенератора  с таковой после калорифера;

Д’C’ – теоретический процесс сушки;

Д’С – действительный процесс сушки.

Рисунок 6 - Процесс сушки для второго  периода.

    Целью расчета является уточнение  расхода тепловой энергии на  процесс при заданной производительности  и конкретном видовом составе  рыбы.

    Расчет установки при работе ее в 1-м режиме.

    Для определения расхода тепла  на процесс необходимо построить  процесс на У-х–диаграмме.

    Первоначально определим Xсм - влагосодержание смеси свежего рециркуляционного воздуха:

Xсм  = (V0X0 + VрX2 )/( V0 + Vр),                                                        (1.1)

где V0  - секундный расход свежего воздуха;

             X0 - влагосодержание свежего воздуха (его находим по

У-х–диаграмме);

       Vр  - секундный расход рециркулируемого воздуха;

        X2  - влагосодержание воздуха или дымовоздушной смеси при выходе из установки.

    На У-х–диаграмму (рисунок 5) наносим точки А и С и соединяем их отрезком АС. Пересечение отрезка с линией Xсм характеризуется точкой В (Усм = 110 кДж/кг; tсм = 47 °C).

    Для нахождения точки Д – параметров воздуха после калорифера, необходимо найти отношение Δ/l, отложить в масштабе отрезок соответствующий Δ/l от точки С вверх (при Δ/l отрицательном) по линии X = const. Получим точку С1 параметры воздуха на выходе из камеры в случае теоретической сушилки. Пересечение линии

У = const, проходящей через точку С1, и линии Xсм = const, проходящей через точку В, даст точку Д – параметры воздуха после калорифера.

   Перед первым режимом металлические  части камеры разогревают до 80 °C. Тогда внутренний тепловой баланс камеры будет выглядеть следующим образом:

Δ = qст + Cвtр1 - (qм + qт + qп),                                                              (1.2)

         где qм  = [((Gp1 – Wц1)/ τц1) (C2 (tр2  - tр1))]/W1,                                    (1.3)

       qт   = ((Σ Мт)/ τц1) Cт (tт2  - tт1)/W1,                                                (1.4)                                                                            

      qп  = Qп/ W1 = [Fα(tст  - tв) ]/W1,                                                    (1.5)

      qст = (Мм / τц1 )[Cт (tм1  - tм2)]/W1,                                                  (1.6)                                               

Cв  = 4180 кДж/(кгC°) теплоемкость воды;

tр1  = 40 °C - температура рыбы в конце первого режима подсушки;

Gp1  = 690 кг – единовременная загрузка рыбы в камеру; 
 
 
 
 
 

Wц1 – количество влаги, удаляемое в первом режиме, считается по формуле

Wц1 = Gp1·Xⁿ1,                                                 (1.7)

где Мт  = 400 – масса металлических частей клетей с рыбой;

Xⁿ1 = 0,03 -  потери на общую массу рыбы в первом режиме;                                           

τц1 = 1800 с – продолжительность 1-ого режима;

tр2  = 85 °C – температура рыбы в конце 1-ого режима;

C2  - теплопроводность рыбы (3,0-3,6 кДж/(кг∙C°));

Cт  = 480 Дж/(кг∙C°) – теплоемкость металла;

tт2  - конечная температура металлических частей клетей;

tт1  - начальная температура металлических частей клетей;

W1  -  производительность камеры по испаренной влаге, рассчитывается по формуле

W1 = Wц1 /τц1                                                                                             (1.8)

F = 40 м²  поверхность камеры;

α –  коэффициент теплоотдачи от стенки камеры к наружному воздуху, рассчитывается по формуле

α = 9,76 + 0,07(tст  - tв),                                        (1.9)

где tст = 52 °C – температура поверхности изоляции в 1-м режиме;

        tв  = 25 °C – температура воздуха в помещении цеха;

qст – дополнительный расход тепла от металлических частей камеры;

Мм = 4000 – масса металлических частей камеры;

tм1 = 80 °C – температура разогретых металлических частей камеры перед началом 1-ого режима;

tм2  - температура разогретых металлических частей камеры в конце

1-ого  режима;

Расчет

Xсм = (0,015· 0,56 + 3,2 · 0,028)/(3,2 + 0,56) = 0,026 кг/кг;

Wц1 =  690 · 0,03 = 20,7 кг;

W1 =  20,7/1800 = 0, 0115 кг/с;

α = 9,76 + 0,07(52 - 25) = 11,65 Вт/(м²C°);

qм  =  [((690 – 20,7)/1800)(3500(85 – 40))]/0,0115 = 5092500 Дж/кг;

qт   =  (400/1800)480(52 - 25)/0,0115 = 250435 Дж/кг;

qп  =   40 · 11,65(52 - 25)/0,0115 = 109408,7 Дж/кг;

qст =  (4000/1800) 480(80-52)/0,0115 = 2597101 Дж/кг;

Cвtр1  = 40·4180 = 167200 Дж/кг;

Δ=167200+2597101-(5092500+250435+109408,7)=-2688,043 кДж/кг;