Расчёт термокамеры. 2

Введение   

С целью повышения  производительности труда, исключения операций, выполняемых вручную, снижения себестоимости продукции и повышения экономической эффективности работы предприятия колбасные заводы и цехи оснащаются агрегатами, в которых без дополнительных операций последовательно производятся все виды тепловой обработки колбасных изделий, предусмотренные технологией.

В практике работы колбасных  заводов применяются два вида тепловых агрегатов, работающих без дополнительных вспомогательных операций: термоагрегаты и универсальные камеры. В термоагрегатах тепловые процессы осуществляются в последовательно установленных камерах при непрерывном или пульсирующем движении продукции. В камерах поддерживаются заданные технологией режимы. Продукцию навешивают на палки: палки либо транспортируются цепью, либо навешиваются на рамы, которые несут их через весь термоагрегат. Последний способ транспортировки получил наибольшее применение из-за простоты устройства, эксплуатации и разделения зон, увеличенной удельной нагрузки (20—30%). В универсальных камерах однажды загруженная продукция, не перемещаясь, подвергается последовательной тепловой обработке согласно технологии за счет изменения режима в камере.

Термоагрегаты могут  быть использованы для тепловой обработки колбасных изделий, вырабатываемых по идентичным технологическим режимам, универсальные тепловые камеры — для производства продукции более широкого ассортимента. Поэтому первые рекомендуется применять на предприятиях, выпускающих более однородную продукцию в массовом потоке, а вторые — на предприятиях, выпускающих разнообразную по ассортименту продукцию.

Так как цепные термоагрегаты  представляют собой ряд последовательно установленных камер с различными режимами работы (различные влажность, температура, задымленность), то для исключения взаимного проникновения рабочих сред требуется довольно надежное разделение зон. В универсальных камерах разделения зон нет и режимы меняют при помощи переключения пусковых приспособлений. В выполненных конструкциях цепных термоагрегатов зоны разделяются стенками или воздушными коробами, при этом остаются проходы для продвижения продукции. В качестве приспособлений, гарантирующих полное разделение зон, были предложены гидравлические затворы, воздушные завесы (дутики), раздвижные и поворотные двери и пр. Однако они не нашли применения по следующим причинам: продукция, проходя через гидравлические затворы, смещается вдоль палок, слипается и несколько обводняется, причем если обводнение допустимо при варке и водяном охлаждении продукции, то оно нежелательно в процессах обжарки и сушки; воздушные завесы не гарантируют полного разделения, но требуют значительных затрат тепла, энергии и установки калориферов и вентиляторов; в случае использования раздвижных и поворотных дверей увеличиваются габаритные размеры установки, необходимы дополнительные устройства и механизмы. /10, с.492/.

1 Состояние вопроса

Термокамеры конструируют по следующим  основным принципам: экономичное расходование энергии, повышение пропускной способности за счет более плотного размещения продукции, максимальная точность направления воздушных потоков, точное регулирование температуры и влажности, абсолютная надежность и удобство, выброс газообразных отходов в атмосферу, не превышающий допускаемый нормами уровень.

Рассмотрим различные  виды термокамер.

Автоматизированная термокамера  Я5-ФТГ (рисунок 1) предназначена для тепловой обработки вареных и полукопченых колбас, сосисок и сарделек. Термокамера Я5-ФТГ имеет три модификации: односекционная — Я5-ФТГ-01, двухсекционная Я5-ФТГ-02 и трех-секционная Я5-ФТГ-03, техническая характеристика которых приведена в таблице 1

Термокамера Я5-ФТГ-03 состоит  из трех секций, трубопроводов, воздуховодов 4 и 8, щитов управления, обеспечивающих единый технологический цикл тепловой обработки колбасных изделий.

Т ермокамера представляет собой сборную конструкцию, состоящую из торцевых панелей 20 с установленными в них дверями, наружных 3 и внутренних 7 боковых панелей, на которых расположены калориферы 15, напорных воздуховодов 16 и распределителей воздуха 18. Панели представляют собой сварную раму 1, заполненную теплоизоляционным материалом 2. С внутренней стороны их облицовывают листовым алюминием, с наружной — листовой сталью.

На потолочной панели 9 смонтированы вентиляторные установки, состоящие из вентилятора 10, электродвигателя 12, подшипникового узла 11, воздуховода подсоса воздуха, дыма и воздуховода для выброса воздуха в атмосферу.

На потолочной панели в камере установлены воздуховоды отсоса рабочей среды на рециркуляцию и воздуховоды выброса части влажной рабочей среды. Для регулирования количества воздуха и дыма, а также влажной рабочей среды, которую необходимо удалить, установлены заслонки. Управление ими дистанционное пневматическое. Их положение контролируется при помощи ламп, установленных на верхней дверке фасада шкафа управления.

Рисунок 1 – Автоматизированная термокамера Я5-ФТГ-03

С помощью коллекторов 19 пар подается на калориферы и на варку, конденсат отводится от калориферов коллектором 17. Температуру внутри камеры снижают, поливая стенки калорифера водой из коллектора орошения 13 и водяного коллектора 14.

Гребенка представляет собой систему трубопроводов, на которых установлены регулирующие и измерительные приборы. Она размещена в специальном шкафу. Гребенка рассчитана на работу одной секции термокамеры. Здесь подается пар на калорифер (давление 400...600 кПа), на варку (давление 200 кПа) и вода для снижения температуры в камере после обжарки. Давление воды на входе в гребенку должно быть не менее 200 кПа. Пар, поступая на гребенку, делится на два потока. Первый поток идет на калорифер, второй — на подачу пара в камеру при режиме «Варка». В верхней части установлен трубопровод подачи воды в термокамеру, имеющий запорный соединительный соленоидный вентиль и манометры.

Таблица 1 – Техническая  характеристика термокамер Я5-ФТГ

Колбасные изделия загружают  в термокамеры на подвесных или  напольных рамах. Рамы с колбасными изделиями перемещают по подвесному пути 5, закрепленному на потолочной панели при помощи подвесок 6. Рабочая среда при подсушке и обжарке выходит из напорной части вентилятора и по воздуховоду подается на калориферы, где нагревается до 100...105°С и поступает на распределители воздуха. Проходя через раму с колбасными изделиями рабочая среда отсасывается через воздуховоды вентилятором для рециркуляции. Часть отработавшей рабочей среды отсасывается вентилятором вытяжной системы помещения.

В период подсушки для  разогрева термокамеры до нужного теплового режима работают все вентиляторы секции. При достижении необходимой температуры в камере два вентилятора отключаются и в дальнейшем они работают попеременно. По окончании режима «Обжарка» вентиляторная система секции термокамеры отключается и включается подача воды на охлаждение термокамеры до 80...85°С, по достижении которой включается подача пара на варку. /20, с.499/

Аналогичным образом  работают и другие термокамеры. Технические характеристики термокамер и термошкафов приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Технические  характеристики универсальных термокамер

Термокамеры К7-ФТВ (рисунок 2) представляют собой тупиковую камеру 1, в которой на монорельсе размещаются три клети 2 с обрабатываемым продуктом. Режимы обработки осуществляются последовательно после загрузки камеры. На камере размещен вентиляционно-нагревательный агрегат с центробежным вентилятором 3 и паровым калорифером 4. В процессе копчения дым вводится в вентиляционную систему 5 в нижнюю часть камеры. /20, с.503/

Технические характеристики термокамеры К7-ФТВ:

Мощность электропривода, кВт 8,82

Расход пара, кг/ч 190

Габаритные размеры, мм 4300x1740x4010

Масса, кг 4500

Рисунок 2 – Термокамера К7-ФТВ

Автоматизированная  термокамера РЗ-ФАТ-12 (рисунок 3) состоит из трех работающих независимо туннелей 1, которые вмещают по три клети 2. Туннели имеют двустворчатые двери с двух сторон. Клети закатываются в туннель по монорельсу, вдоль боковых стенок расположены паровые калориферы 4, закрытые кожухом, который образует регулируемую щель направляющую поток в нижнюю часть туннеля. Туннель имеет ложный потолок с двумя размещенными в нем вентиляторами 3, крыльчатки которых насажены непосредственно на вал двигателей, а двигатели вынесены на крышу камеры. На крыше также размещен распределительный короб с тремя клапанами 5 — для подачи в туннель воздуха, дыма и вывода использованной дымовоздушной смеси. Все клапаны имеют дистанционное управление. Скорость движения потока внутри туннеля 1...2 м/с.

Подсушка, копчение и проварка производятся циклично и последовательно. Имеется система контроля регулирования температуры, влажности среды и давления пара. Туннель может работать в автоматическом режиме по заданным времени и температуре. /20, с.504/

Технические характеристики автоматизированной термокамеры РЗ-ФАТ-12:

Мощность электродвигателей, кВт 4,5

Расход пара, кг/ч   450

Габаритные размеры, мм 5100x5300x3610

Масса, кг 18000

Рисунок 3 – Автоматизированная термокамера Р3-ФАТ-12

В комбинированных  термоагрегатах продукция находится в неподвижном состоянии и последовательно подвергается подсушке, обжарке, варке, а иногда охлажцению в одной камере. В определенный момент осуществляется только одна операция. После окончания цикла периодической обработки процесс прерывается для выгрузки готового продукта и загрузки новой порции сырья, поэтому такие агрегаты называют универсальными термокамерами периодического действия. /20, с.505/

Универсальные термокамеры (рисунок 4) представляют собой теплоизолированный шкаф, закрывающийся с одной стороны двустворчатыми дверями. В верхней части камеры находятся вентилятор, калорифер и система воздухораспределения, состоящая из воздуховодов и двух рядов сопел. В целях равномерного распределения воздушного потока сопла оборудованы двумя специальными распределительными клапанами. При их вращении сопла периодически открываются и закрываются.

1 — окно; 2— паропровод; 3 — электродвигатель; 4 — клиновый  ремень; 5 — трубопровод для конденсата; б — защелка; 7 — дверь; 8 — дверная  ручка; 9 — штанга; 10 — стенка; 11 —  сопла; 12 — привод; 13 — трубопровод для острого пара; 14 — вентилятор; 15 — дымоход; 16 — трубопровод для свежего воздуха; 17 — труба для отработавшего воздуха; 18 — калорифер; 19 — балки подвесного пути; 20 — всасывающая труба; 21 — лампа

Рисунок 4 – Универсальная  термокамера:

а — вид спереди; б  — разрез

Привод клапанов осуществляется от индивидуального электродвигателя. Воздушный поток из сопел направляется вниз, отражается от пола, поднимается вверх и через воздуховод удаляется из камеры. В верхней части камеры для увлажнения воздуха и снижения его температуры смонтированы форсунки. Вода, распыленная форсунками веерообразно, подхватывается струей горячего воздуха, частично испаряется, а частично собирается на полу и отводится через сточный люк. В процессе термообработки люк плотно закрыт. В более совершенных конструкциях термокамер воздух увлажняется и охлаждается с помощью кондиционера.

Процесс термообработки в универсальной термокамере  происходит за несколько последовательно выполняемых операций.

Подсушка продукта осуществляется горячим (100...110 °С) воздухом, подаваемым вентилятором. Воздух нагревается, проходя через рабочую поверхность калорифера (рисунок 5). По распределительным трубам он подается к соплам; дымоход при этом перекрыт заслонкой.

1 — люк; 2 — подвесной  путь; 3, 13 — сопла; 4, 12 — распределительные трубы; 5 —обводная труба; 6 — калорифер; 7 — трубопровод для отвода отработавшего воздуха; 8 — заслонка; 9 — регулятор дыма; 10 — вентилятор; 11 — отсасывающая труба; 14 — паропровод; 15 — термометр; 16 — термокамера; 17 — дымогенератор; 18 — рама для подвески колбас; 19 —дымоход

Рисунок 5 – Принцип  работы универсальной термокамеры

Для варки используют острый пар, поступающий в камеру через перфорированную трубу  под давлением около 200 кПа. Конденсат  пара собирается в нижней части камеры и отводится через сточный люк.

Копчение осуществляется в том случае, если в дымоходе открыта дроссельная заслонка и дым из дымогенератора с помощью вентилятора поступает в камеру. Количество подаваемого и удаляемого дыма и воздуха регулируют заслонками. С помощью обводной трубы можно подавать воздух или дым в камеру, минуя калорифер. Обычно это делают в том случае, когда нет необходимости дополнительно нагревать воздушную смесь.

В настоящее время  для термообработки мясопродуктов промышленность выпускает большое число камер и шкафов. Для малых мясоперерабатывающих предприятий предназначаются термокамеры и термошкафы с загрузкой продуктов до 150 кг.

Камеры и шкафы для  термической обработки подразделяют на варочные, обжарочные, коптильные, климатические, охлаждающие, универсальные. В одной камере можно совмещать несколько процессов, например варку и копчение, сушку и климатизацию, холодное копчение и созревание. Универсальные камеры позволяют осуществлять большинство тепловых процессов. В таких камерах в диапазоне температуры до 100 °С в течение одного технологического процесса можно по выбору проводить обжарку, сушку, копчение, шпарку, душирование или варку горячим воздухом, а также запекать продукцию при температуре до 150 °С.

Термокамеры конструируют по следующим основным принципам: экономичное расходование энергии, повышение пропускной способности за счет более плотного размещения продукции, максимальная точность направления воздушных потоков, регулирование температуры и влажности, абсолютная надежность и удобство, уровень выброса газообразных отходов в атмосферу не должен превышать нормы.

Термокамеры и термошкафы изготовляют из углеродистой и нержавеющей стали. Стены, крыша, пол и двери имеют хорошую теплоизоляцию, а пол — уклон для стока воды. Термокамеры оснащены специальными тележками-рамами, на которые с помощью палок навешивают подлежащие термообработке продукты. Внутри термокамер предусмотрен специальный откидной мостик из нержавеющей стали для закатывания тележек. Мостик легко откидывается, а после закатывания тележки поднимается вверх и автоматически защелкивается в поднятом положении.

Термошкаф меньше термокамеры  и не укомплектован тележкой. Продукцию, подлежащую термообработке, на полках вручную вставляют внутрь.

Все камеры и шкафы  оснащены системой приточно-вытяжной вентиляции, способной в течение 1 мин десятикратно рециркулировать весь объем воздуха в камере. Санитарную очистку собственно камеры выполняют вручную. Камеры и шкафы оснащают микропроцессорными блоками автоматического управления и регулирования, они полностью автоматизируют работу термоагрегата при достаточно простом техническом обслуживании и уходе. /20, с.506/

Универсальная термокамера Ellermatik (Италия), представленная на рисунке 6, оборудована микропроцессором в памяти которого может храниться до 100 программ, обеспечивающих заданный температурно-влажностный режим и длительность тепловой обработки. Конструкция изготовлена с учетом самых передовых научно-технических решений, позволяющая осуществлять термическую обработку продукта при температуре до 160 °С. Три варианта исполнения систем копчения с применением различных дымообразующих материалов: опилок (для дымогенераторов тления), древесных брусков (для фрикционных дымогенераторов), коптильной жидкости (для влажного распыления). Встроенный в дверь и работающий практически бесшумно, фрикционный дымогенератор обеспечивает по лучение высококачественного дыма тотчас после включения. Дымогенератор тления оснащен «водяной» системой пожаротушения. В таблице 3 представлена техническая характеристика термокамер данного производителя. /20, с.509/

Рисунок 6 – Универсальная термокамера Ellermatik

Таблица 3 – Техническая  характеристика термокамер данного  производителя

Комплекс КТОМИ-3ОО (Россия), представленный на рисунке 7, предназначен для варки и копчения колбас, других мясных и рыбных продуктов, а также для сушки фруктов, овощей, лекарственного и дикорастущего сырья (грибов, ягод и т.д.). Комплекс состоит из шкафа с блоком нагревателей, дымо и парогенератора, системы автоматического управления и тележки. Технологические процессы — варка, сушка, обжарка, копчение осуществляется в автоматическом режиме при заранее заданных температурах и длительности циклов проводимых операций. В таблице 4 представлена техническая характеристика комплекса. /20, с.510/

Рисунок 7 – Комплекс КТОМИ-3ОО

Таблица 4 – Техническая  характеристика комплекса

Камеры термодымовые марки КТД (Россия). Камера термодымовая электрическая предназначена для горячего и холодного копчения мяса, рыбопродуктов и птицы. Дымогенератор и дымоохладитель объединены в общий узел (моноблок) и соединены с камерой трубопроводом. В конструкции моноблока предусмотрена система очистки и охлаждения дыма. Возможно исполнение в виде сборно-разборных термокамер. Габаритные размеры рам: КТД-100 — 840x760x1130; КТД-300/600 – 1300x1150x1600; КТД-250/500/1000 – 1150x1000x1600. В таблице 5 представлена техническая характеристика термодымовых камер КТД. /20, с.511/

Таблица 5 – Техническая  характеристика термодымовых камер  КТД

Многофункциональная универсальная  коптильно-варочная камера NOVOTHERMфирмы METALBUD Nowicki (Польша) предназначена для термообработки мяса и мясных продуктов, а так же рыбы и сыра и обладает следующими эксплуатационными преимуществами: сокращение времени технологических процессов; экономия энергии; сокращение до минимума потерь массы продукта в процессе обработки; высокое качество и повторяемость выпускаемой продукции.

Преимущества конструкции: изготовлена из кислостойкой стали; модульная конструкция (панели, соединяясь, образуют модуль); возможность соединения произвольного количества модулей; микропроцессорная система управления; питание: паровое, электрическое, электро-паровое, газовое или на жидком топливе; индивидуальная система циркуляции воздуха, нагревания и увлажнения для каждого модуля; размещение машинных агрегатов на крыше камеры; оснащение каждого модуля индивидуальной системой автоматической мойки; эффективная термоизоляция стен и профилей камеры; оснащение дверей камеры замками, позволяющими открывать двери изнутри.

Осуществляемые технологические процессы: осадка; сушка; сушка и копчение; копчение только дымом; копчение дымом и паром; варка; проветривание.

Система циркуляции воздуха  позволяет оснащать каждый модуль независимой системой циркуляции воздуха; обеспечить автоматическую подачу свежего воздуха (или дыма), удаление использованного воздуха, точный контроль и управление системой увлажнения; имеет увеличенное пространство циркуляции, уникальную форму камеры смешивания, эффективную систему нагревания.

Камеры специального исполнения:

камеры с возможностью обжарки (до 135 °С);

камеры с системой охлаждения, позволяющие вести процессы холодного копчения. /20, с.512/

Термоагрегаты для обработки колбасных изделий (рисунок 8) представляют собой теплоизолированный туннель 1, условно разделенный на три зоны (подсушка, обжарка и варка). Тепловую обработку колбасных изделий проводят в термоагрегате при непрерывном движении их в потоках пародымовоздушной среды.

Рисунок 8 – Термоагрегат для обработки колбасных изделий

Колбасные изделия навешены на рамы, которые перемещаются по подвесному пути внутри термоагрегата с помощью  цепного конвейера. Привод конвейера  осуществляется от электродвигателя и  редуктора с вариатором скоростей. Сверху термоагрегата над каждой из трех зон смонтированы вентиляторно-калориферные установки для подачи горячего воздуха в зоны обработки. Горячий воздух направляется с помощью распределительных коробов, расположенных над и под рамами. Дым поступает в термоагрегат от дымогенератора. Для загрузки и выгрузки рам термоагрегат на входе и выходе снабжен двустворчатыми дверями 2 и 3. Для контроля за перемещением рам и ходом процесса на боковой стенке туннеля расположены смотровые окна.

Термоагрегаты применяются на крупных мясоперерабатывающих заводах и поэтому не имеют широкого распространения в мясной промышленности. Из отечественных термоагрегатов используют рамные термоагрегаты ТАР-9 и ТАР-10, техническая характеристика которых приведена в таблице 6. /20, с.513/

Таблица 6 – Техническая  характеристика термоагрегатов