Открытые варочные котлы. Эти котлы применяются для растворения, уваривания или подогрева различных кондитерских масс.
В кондитерской промышленности применяются двустенные открытые варочные котлы преимущественно выпуска завода им. Ярославского московского объединения «Пищемаш» различной вместимости (150, 60 и 12 л), опрокидывающиеся (с поворотной чашей) и неопрокидывающиеся (стационарные), без мешалок и с механическими мешалками, причем последние
используются иногда в качестве рецептурных темперирующих сборников в конфетном и других производствах.
Варочный котел Д9-41А вместимостью 150 л, опрокидывающийся, без мешалки. Котел (рис. III.5) состоит из медной полусферической чаши 11 с отбортованным фланцем и цилиндрической обечайки 4 с носиком для слива готовых масс. Чаша котла помещена в стальную сварную паровую рубашку 12. При помощи стального кольца, прокладки и болтов фланцы медной чаши и стальной рубашки соединяются между собой. Полость между чашей и стальной рубашкой
образует паровое пространство.
Котел монтируется с помощью пустотелых цапф 5 и 5 и подшипников на чугунных стойках
Подача греющего пара производится через цапфу 5 и вентиль 3, а отвод конденсата по отводной трубке 2 — через цапфу 3; спуск конденсата производится через кран 14. Один конец отводной трубки 2 расположен в нижней части паровой рубашки для устранения возможности заполнения парового пространства конденсатом. К котлу устанавливается конденсатоотводчик.
Продувка воздуха из парового пространства производится через спускной кран 15. На входной трубе для пара установлены предохранительный клапан 7, срабатывающий в случае повышения давления сверх установленного, и манометр 6 для контроля за давлением пара.
Выгрузка готовой массы производится путем опрокидывания чаши при помощи червячной пары 9 и маховика 10 с рукояткой, смонтированных на цапфе 5 и стойке. Выгрузка массы и слив промывных вод может производиться также через нижний сливной штуцер открытием затвора 13 или крана.
При пуске котла перед загрузкой его подлежащими растворению компонентами или увариваемой массой открывают кран 15 для продувки и спуска воздуха и кран 14 для спуска конденсата, открывают вентиль 8 для подачи греющего пара и производят продувку парового пространства, затем закрывают продувные краны, включают конденсатоотводчик и постепенно (во избежание гидравлических ударов) увеличивают подачу греющего пара до достижения нормального давления.
В процессе работы котла контролируют по манометру давление греющего пара, не допуская повышения его сверх нормального, и периодически выпускают воздух через воздушный кран 15. После разгрузки котла по окончании работы прекращают подачу пара, спускают конденсат, котел моют и высушивают.
У неопрокидывающихся котлов выгрузка готовой массы производится через сливной штуцер с затвором или краном.
Техническая характеристика открытых варочных котлов без мешалок
Показатели | 6-А. опрокидывающийся | 5-А, неопро- кидываю- щийся | Д9-41 А, опрокидывающийся |
Полезный объем, Л | 12 | 60 | 150 |
Площадь поверхности нагрева, м2 | 0,23 | 0,55 | 0,65 |
Диаметр чаши, мм | 500 . | 590 | 785 |
Давление пара, МПа | До 0,3 | До 0,5 | До 0,6 |
при гидравлическом испытании, МПа | 0,45 | 0,9 | 0,9 |
Объем парового пространства, л | 10 | 15 | 75 |
Расход греющего пара, кг/ч | 25 | 55 | 100 |
Угол опрокидывания чаши, град | 90 | — | 100 |
Габаритные размеры, мм | |||
длина | 1400 | 1100 | 1800 |
ширина | 730 | 758 | 1000 |
высота | 1112 | 1125 | 1120 |
Масса, кг | 200 | 300 | 480 |
Для интенсификации процессов растворения, нагревания или уваривания в открытых варочных котлах вместимостью 60 и 150 л устанавливаются механические мешалки.
Варочный котел 28-А вместимостью 150 л, неопрокидывающийся, с механической мешалкой. Котел благодаря наличию мешалки может быть использован для уваривания густых масс, например, ирисных, или в качестве темперирующего рецептурного сборника для конфетных и других масс.
Котел (рис. III.6) состоит из медной полусферической чаши 3 с медной обечайкой 18. Чаша помещена в стальную паровую рубашку 4 и соединена с ней на прокладке с помощью фланцев и болтов. Котел установлен на двух чугунных стойках 1.
Пар для подогрева подводится через вентиль 20. Конденсат отводится через вентиль 6 в нижней части паровой рубашки, спуск конденсата производится через кран 7. К котлу подсоединяется конденсатоотводчик.
Котел имеет крышку 10 с люком для загрузки и осмотра и штуцером 16 для отвода вторичного пара. Во время варки масса в чаше перемешивается якорной мешалкой 2, приводимой в движение электродвигателем 15 через червячный редуктор 14. Котел в нижней части имеет штуцер 5 для спуска готовой массы; штуцер перекрывается во время варки клапаном 8. При разгрузке котла отверстие штуцера открывается путем поднятия клапана 8 вверх при помощи вертикального винта 12 с маховичком 13.
Котел снабжен манометром 17, предохранительным клапаном 19, манометрическим термометром 11 и краном для спуска воздуха 9.
Производительность варочного котла (в кг/ч) как аппарата периодического действия определяется по формуле
П = 60 G/(t3 +tо + tр), (III. 1)
где G — масса загруженного в котел продукта, кг; t3 — время загрузки продукта в котел, мин; t0 — время обработки (нагревания, растворения, уваривания) продукта, мин; tр — время разгрузки котла, мин.
Масса загружаемого в котел продукта (в кг) определяется по рабочей вместимости сферической части котла:
G=pV (|||.2)
где р — плотность продукта, кг/м3; V — вместимость котла, м3.
При проектировании аппарата необходимый для данного объема радиус сферы (в м) находят из формулы объема полусферы
Площадь поверхности нагрева двустенного сферического варочного котла определяется по формуле (111.28).
Радиус полусферы (в м) определяется исходя из известной площади поверхности нагрева F:
После этого принимается наибольший радиус сферы, по которому уточняется рабочая вместимость котла.
Расход греющего пара для варочного котла на один цикл без учета подогрева котла при пуске его в работу можно определить по формуле (111.23), расход пара в час— по формуле (111.24).
Техническая характеристика открытых варочных котлов с механической мешалкой
Показатели | Тип котла | |
27-А | 28-А | |
Полезный | 60 | 150 |
объем, л | ||
Площадь поверх | 0,55 | 0,65 |
ности нагрева, м2 | ||
Давление пара, | До 0,6 | До 0,6 |
МПа | ||
Давление при | 0,9 | 0,9 |
гидравлическом | ||
испытании, МПа | ||
Объем парового | 15 | 70 |
пространства, л | ||
Расход греющего | 55 | 100 |
пара, кг/ч | ||
Частота вращения | 65 | 48 |
мешалки, об/мин | ||
Мощность элек | 1 | 1 |
тродвигателя | ||
мешалки, кВт | ||
Частота враще ния, об/мин | 930 | 1410 |
Габаритные раз меры, мм | ||
длина | 1275 | 1120 |
ширина | 830 | 955 |
высота | 1485 | 1610 |
Масса, кг | 400 | 450 |
Диссуторы. Применяются в кондитерской промышленности для растворения сахара, приготовления сиропов, роспуска возвратных отходов и т. п.
Диссуторы представляют собой металлические емкости цилиндрической или прямоугольной формы с барботерами и змеевиками.
На рис. III.7 показан диссутор цилиндрической формы. Он состоит из стальной обечайки 11, наклонного или сферического днища 12, люка 9 для загрузки сахара и подачи воды, паропровода 8 с барботером 13, змеевика 7 для подогрева смеси, крышки 6, трубопровода 5 для подачи патоки или инвертного сиропа, трубы 4 для отвода вторичного пара. Наружная поверхность покрыта изоляцией 10. Через штуцер 3 отводится готовый сироп, через штуцер 2 отводится конденсат в конденсатоотводчик 1.
Размеры диссуторов могут быть различными в зависимости от требуемого количества сиропа.
Помимо отмеченных выше недостатков тепловой обработки продукта барботированием в него пара недостатками диссуторов являются невысокое качество получаемого сиропа, периодичность процесса, применение ручного труда.
Показатели | Прямоугольный | Цилиндрический | |
Производитель ность (по сиропу), кг/ч |
3000 | 2000 | |
Полезный объем, м3 |
3,3 | 1,7 | |
Площадь поверх ности нагрева, м2 |
4 | 5 | |
Давление пара, МПа |
0,4—0,5 | 0,4—0,5 | |
Габаритные | |||
размеры, мм | |||
длина | 2200 | — | |
ширина | 1500 | 1400 | |
[(диаметр)] | |||
Щ высота Щ Масса, кг |
1200 | 1400 | |
900 | 800 |
Сферические вакуум-аппараты. Эти аппараты предназначены преимущественно для уваривания различных начинок; они применяются также для приготовления конфетных, присных, мармеладных и других кондитерских масс. С целью снижения температуры кипения масс процесс в этих аппаратах осуществляется под разрежением, что способствует улучшению качества в сравнении с увариванием масс в открытых варочных котлах при атмосферном давлении.
Сферические вакуум-аппараты бывают с механической мешалкой и без мешалки; устройство их аналогично. Наиболее распространены аппараты с мешалкой.
Сферический вакуум-аппарат 31-А вместимостью 150 л с механической мешалкой (рис. III.8) представляет собой стационарный двутельный варочный котел, внутри которого установлена двухлопастная горизонтальная мешалка 18. Котел аппарата имеет медную чашу 17 с отбортованным фланцем. Чаша помещена в стальную паровую рубашку 16, на которой с правой стороны находится пароподводящий патрубок 15 с вентилем, манометром 14 и предохранительным клапаном. С другой стороны паровой рубашки предусмотрен воздушный кран 1 для продувки парового пространства и патрубок 21 для спуска конденсата и присоединения конденсатоотводчика.
К чаше котла при помощи фланцевого соединения с прокладкой и откидных болтов присоединяется медный колпак 6, на котором установлены вакумметр 11, термометр 7 и воздушный кран.
Для наблюдения за ходом процесса предусмотрено два смотровых окна 12. Колпак заканчивается трубой 10. Внутри колпака перед входом в трубу предусмотрен отбойник для предотвращения уноса массы в вакуум-линию. К трубе 10 при помощи накидной гайки 8 крепится трубопровод 9, соединяющий аппарат с конденсатором смешения мокровоздушного вакуум- насоса.
Для загрузки аппарата увариваемой массой предусмотрен загрузочный кран 5, для разгрузки — спускной штуцер 19 с затвором 20] для взятия проб служит кран 13. Мешалка 18 приводится во вращение электродвигателем 2 через червячный редуктор 3 и пару зубчатых колес 4.
При загрузке всасывающий гибкий шланг одним концом присоединяют к загрузочному крану 5, другой помещают в емкость с массой, предназначенной для уваривания. Затем открывают кран 5 и включают вакуум-насос; под воздействием разрежения масса засасывается внутрь аппарата; при этом наблюдают за процессом загрузки через смотровые окна 12.
Рис. 111.8. Сферический вакуум-аппарат 31-А с механической мешалкой
По окончании загрузки аппарата снимают шланг, закрывают загрузочный кран 5, включают мешалку, открывают продувочные краны, обводной вентиль у конденсатоотводчика и вентили, подающие греющий пар в паровое пространство и охлаждающую воду в конденсатор смешения вакуум-насоса (на рисунке не показан, см. описание вакуум-насосов). После того как воздух и конденсат удалены из парового пространства и трубопроводов, закрывают продувочные краны, включают конденсатоотводчик и подачу греющего пара,
По окончании уваривания прекращают подачу пара и охлаждающей воды в конденсатор, выключают вакуум-насос и мешалку, открывают воздушный кран с воронкой, установленный в верхней части колпака 6, и затвор 20 для выгрузки уваренной массы.
Техническая характеристика сферических вакуум-аппаратов
Показатели | Без мешалки |
Тип 31-A с мешалкой |
Производительность, кг/ч | 150—200 | 150-200 |
Полезный объем, л | 200 | 150 |
Диаметр чаши, мм | 760 | 800 |
Площадь поверхности нагрева, м2 | 0,88 | 0,74 |
Давление пара, МПа | 0,6 | 0,6 |
Давление при гидравлическом испытании, МПа | 1,05 | 1,05 |
Объем парового пространства, л | 75 | 75 |
Расход пара, кг/ч | 220—250 | 220—250 |
Остаточное давление в аппарате, кПа | 20 | 20 |
Мощность электродвигателя мешалки, кВт | — | 1,7 |
Частота вращения, об/мин | — | 1420 |
Частота вращения мешалки, об/мин | — | 19 |
Габаритные размеры, мм | ||
длина | 1590 | 1570 |
ширина | 960 | 980 |
высота | 2150 | 2150 |
Масса, кг | 450 | 630 |
Производительность сферического вакуум-аппарата определяется по формуле (II 1.1) для аппаратов периодического действия. Количество единовременно загружаемого в аппарат продукта определяется по формуле (III.2).
Расход греющего пара для уваривания продукта в сферическом вакуум-аппарате периодического действия определяется по формулам (111.23) и (111.24).
Площадь поверхности нагрева аппарата определяется так же, как для двутелыюго варочного котла.
Мощность электродвигателя в (кВт), потребную для привода мешалки сферического вакуум-аппарата, можно подсчитать по формуле
N = (N1 + N2)/ƞ,(II|.5)
где N1— мощность, затрачиваемая на вращение прямоугольной лопасти мешалки, кВт; N2 — мощность, затрачиваемая на вращение радиальной лопасти мешалки, вращающейся у сферического днища, кВт; ƞ — КПД передач привода мешалки.
Мощность, затрачиваемую на привод прямоугольной лопасти мешалки, определяют по формуле (в кВт)
N1=Kzhω3(R4-r4)/(408ƞ1), (II|.6)
где К — коэффициент сопротивления среды, зависящий от плотности и вязкости массы (например, для сахарных растворов K—2000); z — число лопастей мешалки; h — высота лопасти, м; ω — угловая скорость вращения лопастей, рад/с; ω = gn/30 (здесь п — частота вращения мешалки, об/мин); — радиус наибольшей окружности, описываемой лопастью, м; г — радиус наименьшей окружности, описываемой лопастью, м; ƞ1 — КПД лопастей (принbмается равным 0,6—0,8).
Мощность, затрачиваемую на привод радиальной лопасти мешалки, можно определить по формуле (в кВт)
где р — плотность увариваемой массы, кг/м3; g— ускорение свободного падения, м/с2; Я1 — наибольший радиус лопасти, м; г4 — наименьший радиус лопасти, м; а! и а2 — соответственно наименьший и наибольший углы расположения радиальной лопасти мешалки по отношению к вертикальной оси аппарата, град.
Универсальные варочные вакуум-аппараты. Универсальный варочный вакуум-аппарат М-184 с автоматической разгрузкой предназначен для уваривания в небольших количествах ирисной, карамельной и желейной масс, начинок и других кондитерских масс.
Универсальный аппарат (рис. III.9) состоит из двух котлов: верхнего 7 и нижнего приемного 26, расположенных один над другим.
Верхний двутельный котел служит для уваривания массы (при атмосферном давлении) и представляет собой полусферическую медную чашу, заключенную в чугунную паровую рубашку, в которую через вентиль 17 подается греющий пар. Конденсат отводится через патрубок 5.
Масса в чаше во время варки перемешивается якорной мешалкой 9, привод которой осуществляется от электродвигателя 6 через ременную передачу 8 и конический редуктор 11. Чаша верхнего котла закрыта крышкой 10 с приемной воронкой и штуцерами для загрузки и для отвода вторичного пара. Через штуцер 20, закрываемый клапаном 19, уваренная масса выпускается в нижний котел. Клапан 19 открывается при помощи вертикального штока, связанного с пневматическим клапаном 12. Перед сливом массы нижний котел 26 прижимают к крышке 3 нижнего котла при помощи ножной педали. Нижний приемный котел представляет собой медный сосуд с полусферическим днищем. Цапфы этого котла свободно лежат в гнездах поворотной вилки 1, которая находится на оси 2, укрепленной на левой стойке станины.
По окончании процесса варки вилка 1 с котлом 26 поворачивается вокруг оси и нижний котел выводится из-под крышки З для разгрузки.
Техническая характеристика универсального варочного вакуум-аппарата М-184 с автоматической разгрузкой
Производительность, кг/ч 150 Полезная вместимость верхнего варочного котла, л 60 Давление пара, МПа 0,6 Давление при гидравлическом испытании, МПа 0,9 Остаточное давление в нижнем котле, МПа 0,02 Частота вращения мешалки, об/мин 110 1 Производительность вакуум-насоса типа ‘КВН-8, м3/ч До 40 Мощность электродвигателя мешалки, кВт 1,0 Частота вращения, об/мин 1410 Мощность электродвигателя вакуум-насоса, кВт 2,0 Частота вращения вала электродвигателя, об/мин 1420 Габаритные размеры, мм 1378X868X1680 Масса, кг 680
|
В крышке 3 имеется два смотровых окна для наблюдения за процессом спуска массы из верхнего котла.
Аппарат снабжен манометрическим термометром 13, манометром 15, вакуумметром 14, предохранительным клапаном 16 и кнопочным управлением 4 электродвигателями.
Ротационный мокровоздушный вакуум-насос 23, откачивая через конденсатор 21 воздушно-водяную смесь, создает разрежение в нижнем котле 26 и в пневматическом клапане 12, открывающем отверстие для спуска массы в нижний котел 26. При этом благодаря разрежению ускоряется переход в котел массы и происходит процесс интенсивного самоиспарения, ведущий к дополнительному удалению влаги из массы, отсасываемой из верхнего котла в нижний. За счет самоиспарения влаги температура массы значительно понижается.
Встроенный в аппарат малогабаритный мокровоздушный водокольцевой вакуум-насос 23 смонтирован на отдельной плите 24, укрепленной на стойках аппарата, и приводится в движение от электродвигателя 25.
Конденсатор 21 представляет собой трубу, одним концом подсоединенную к крышке 3 аппарата, а другим — к насосу. Внутрь конденсатора через трубку 22 с отверстиями подводится холодная вода, которая выходит тонкими струйками и создает водяную завесу, конденсируя вторичный пар.
В верхний котел загружают компоненты смеси или предварительно приготовленную смесь увариваемой массы, включают пар и мешалку. Контроль за температурой массы осуществляется по контактному манометрическому термометру 13, термобаллон 18 которого погружен в увариваемую массу. Как только ее температура достигнет требуемого значения, автоматически включается перепускной клапан 12 выгрузки массы в нижний котел, включается электродвигатель 25 ротационного вакуум- насоса и подача воды в конденсатор. Когда уваренная масса полностью перетечет в нижний котел, останавливают вакуум- насос, закрывают вентиль подачи воды в конденсатор и осуществляют выгрузку уваренной массы.
Машины для темперирования кондитерских масс М2-Т-250,
МТ-250 и МТМ-100. Машины предназначены для смешивания и темперирования различных кондитерских масс: начинок, конфетных, шоколадных и мармеладных масс, тертого какао и т. п.
Машина МТ-250 (рис. 111.10), так же как машины М2-Т-250 и МТМ-100, представляет собой цилиндрическую емкость 3 с рубашкой 2 для пароводяного обогрева и комбинированной мешалкой внутри.
Загрузка машины массой производится насосом или вручную через верхнюю откидную крышку 11. В рубашку 2 подается пароводяная смесь для обогрева темперируемой массы или вода для охлаждения. Вода подается в рубашку 2 через нижний вентиль до ее слива через воронку 8. При необходимости подогрева массы после наполнения рубашки цилиндра водой нижний вентиль 13 закрывается, а верхний вентиль для подачи пара открывается. Пар подается через штуцер тройника в нижнюю часть рубашки цилиндра, благодаря чему происходит обогрев и одновременно циркуляция, способствующая равномерному нагреванию воды на протяжении всего процесса темперирования массы.
Для того чтобы масса имела равномерную температуру и не расслаивалась, машина снабжена планетарной комбинированной мешалкой. Вертикальный вал 10 получает вращение от электродвигателя через червячный редуктор 16. На верхнем конце вала закреплено водило 6. Один его конец несет рамную мешалку 9, а другой — вал 1 планетарной мешалки. Этот вал имеет зубчатое колесо 14, сцепленное с неподвижным колесом 15, закрепленным на верхней части трубчатой стойки 7, и лопастную мешалку 4. При вращении водила 6 вал 1 планетарной мешалки совершает вращательное движение вокруг вала 10 и, кроме того, благодаря обкатыванию колеса 14 по неподвижному колесу 15 получает вращение вокруг собственной оси. Таким образом, планетарная мешалка непрерывно перемешивает все участки массы, создавая циркуляцию внутри цилиндра. Выпуск темперированной массы осуществляется через патрубок 12, снабженный затвором.
Вода, выходящая из рубашки цилиндра, отводится в сливную воронку 8. Контроль температуры осуществляется термометром 5.
После прогрева машины режим теплообмена становится постоянным.
Крышки темперирующих машин-сборников снабжены блокировкой, отключающей электродвигатель при их открывании.
Рис.10. Цилиндрическая темперирующая машина-сборник МТ-250:
а — общий вид с разрезом; б — схема привода мешалки
Техническая характеристика цилиндрических темперирующих машин-сборников | |||
Показатели | М2-Т-250 | МТ-250 | МТМ-100 |
Рабочая вместимость, л | 250 | 250 | 100 |
Частота вращения мешалки, об/мин | 26 | 16; 25 | 16; 25 |
Установленная мощность, кВт | 5,5 | 4,5 | 1 »7 |
Частота вращения вала электродвига | 1420 | 1420 | 1420 |
теля, об/мин | |||
Габаритные размеры, мм длина ширина высота |
1125 1310 1400 |
1326 1150 1475 |
1150 800 1100 |
Масса, кг | 905 | 830 | 460 |
Примечание. Технические характеристики автоматических темперирующих машин применяемых преимущественно в шоколадном производстве для темперирования шоколадных масс, приведены в главе «Оборудование для производства шоколада».