Технологические насосы

В кондитерском производстве широко применяются различные насосы.

В установках для уваривания кондитерских масс под разрежением использу­ются поршневые и ротационные вакуум-насосы, для перекачки жидких и вязких полуфабрикатов — поршневые, плунжерные, шестеренные и ро­тационные.

Поршневые мокровоздушные вакуум-насосы

Эти насосы предназначены для поддержания постоянного разрежения в змеевиковых, сферических и других вакуум-аппаратах, применяемых для уваривания карамельной массы, фруктово-ягодных начинок и т. п. Они используются также в установках для перекачки масс, подлежащих ува­риванию в вакуум-аппаратах периодического действия.

Рис. 13. Схемы прямоточных конденсаторов смешения: а — струйный конденсатор; б — полочный конденсатор.

Поршневые мокровоздушные вакуум-насосы бывают вертикальные и горизонтальные. В кондитерской промышленности наиболее распростра­нены вертикальные насосы.

Обычно они изготавливаются совместное конденсаторами смешения, ко­торые предназначены для создания в вакуум-камере необходимого разре­жения путем конденсации вторичного пара, образующегося в аппарате в процессе уваривания продукта.

Конденсаторы бывают прямоточные и противоточные, с подачей охлаж­дающей воды разбрызгиванием через мелкие отверстия в трубе или подачей ее по полкам (конденсаторы полочного типа).

На рис. 13 показаны схемы двух разновидностей прямоточных конденса­торов смешения.

В первом конденсаторе (рис. 13, а) вторичный пар и воздух поступают из вакуум-камеры аппарата через патрубок 1. Одновременно из располо­женной в центре корпуса конденсатора 3 трубы 2 через боковые отверстия разбрызгивается холодная вода, подаваемая из водопроводной сети; сопри­касаясь с вторичным паром, вода конденсирует его; смесь конденсата, воз­духа и воды отсасывается вакуум-насосом.

На рис. 13, б показан прямоточный конденсатор полочного типа, в нем холодная вода поступает сбоку на верхнюю полку, с которой затем струйка­ми стекает на нижерасположенные полки, конденсируя поступающий из вакуум-камеры вторичный пар; смесь конденсата, воздуха и воды отсасы­вается вакуум-насосом через нижнее отверстие.

В кондитерской промышленности наибольшее распространение имеют вертикальные поршневые мокровоздушные вакуум-насосы типа ВВН-30.

Вакуум-насос одноцилиндровый (рис. 14) состоит из конденсатора сме­шения 1, станины, цилиндра 12 с поршнем 11 и системой клапанов и приво­да. Возвратно-поступательное движение поршню 11 сообщается с помощью

Рис. 14. Вертикальный поршневой мокровоздушный вакуум-насос ВВН-30.

кривошипно-шатунного механизма 7. Привод насоса осуществляется от ин­дивидуального электродвигателя 4 через червячный редуктор 5, клиноременную передачу и коленчатый вал 8. Коленчатый вал 8 вращается в двух подшипниках 6, корпуса которых укреплены на нижней колонне 13. На левой стороне вала установлен маховик 9.

Цилиндр 12 закреплен болтами на колонне 13. К нижней части цилиндра присоединен приемный патрубок с нижним клапаном 2. Патрубок соеди­няется коленом с конденсатором смешения 1 полочного типа, к которому присоединен паропровод, идущий от выпарной части вакуум-аппарата, и труба с регулирующим вентилем для подачи в конденсатор охлаждающей воды из водопровода.

На поршне цилиндра установлен перепускной клапан 10; в верхней час­ти цилиндра имеется верхний клапан 3.

Вакуум-насос работает следующим образом. При движении поршня вверх в нижней части цилиндра создается разрежение. Вследствие возник­шей разности давлений в конденсаторе и нижней полости цилиндра всасы­вающий клапан 2 открывается и происходит всасывание из конденсатора в цилиндр смеси конденсата, охлаждающей воды и воздуха.

При движении поршня вниз нижний клапан 2 под давлением воздушно­водяной смеси закрывается и засосанная смесь перемещается из нижней полости цилиндра в верхнюю, проникая через открывающийся при этом перепускной промежуточный клапан 10 поршня в надпоршневое пространст­во. Далее при последующем движении поршня вверх открывается верхний клапан 3 цилиндра и воздушно-водяная смесь, находящаяся в верхней по­лости цилиндра над поршнем, выталкивается через верхний клапан 3 и нагнетательный патрубок в отводную трубу, при этом перепускной промежу­точный клапан 10 поршня закрыт; одновременно через нижний клапан 2 засасывается следующая порция смеси, и процесс повторяется.

Изготовитель вакуум-насосов ВВН-30 — Мелитопольский компрессор­ный завод. Этим заводом выпускаются также вертикальные поршневые мокровоздушные вакуум-насосы ВНК-0,5М с крейцкопфным меха­низмом.

Таблица 7

Техническая характеристика вертикальных поршневых мокровоздушных вакуум-насосов

Ротационные мокровоздушные водокольцевые вакуум-насосы

Насосы предназначены для удаления из конденсатора смеси воздуха, сконденсированного вторичного пара и воды и поддержания разрежения в универсальных вакуум-аппаратах и других установках.

Насос работает исключительно на чистой воде, не загрязненной абразив­ными примесями.

Ливенским насосным заводом такие насосы изготовляются двух марок — КВН-8 и КВН-4.

Насос КВН-8 состоит из корпуса 3, крышки 1, рабочего диска-ротора 2, вала 4 и опорного кронштейна 5.

При вращении ротора, закрепленного на валу эксцентрично по отноше­нию к крышке насоса, поступающая через конденсатор воздушно-водяная смесь, увлекаемая лопатками ротора, под действием центробежных сил отбрасывается к стенкам крышки, образуя водяное кольцо 3. Между ступицей диска и внутренней поверхностью водяного кольца созда­ется разреженнее пространство 1, обеспечивающее засасывание воздушно­водяной смеси через большой серповидный вырез в корпусе насоса.

При дальнейшем вращении происходит сжатие перемещаемой смеси, которая выбрасывается через малый серповидный вырез 2 в корпусе и наг­нетательный патрубок насоса.

Для поддержания постепенного объема водяного кольца и отвода теп­ла необходимо, чтобы через насос непрерывно циркулировала вода (250— 300 л/ч). Перед пуском насос необходимо залить водой.

Это сводит до минимума образова­ние в сиропе продуктов разложения сахаров, следовательно, сироп и карамельная масса получаются более прозрачными и стойкими при хранении, чем при приготовлении сиропа в диссуторах.

Однако эта станция, как показал опыт эксплуатации, имеет ряд недостат­ков, главным из которых является то, что в ней нельзя получить сироп вы­сокой концентрации. Станция ШСК малопроизводительна, она может обес­печить сиропом лишь две-три карамельные линии, поэтому используется преимущественно на небольших фабриках. Эти станции применяются также в конфетном производстве.

Рис. 18. Сироповарочная станция ШСК с шестисекционным растворителем сахара в воде.

Сироповарочная станция ШСА-1 с растворением сахара в патоке.

В результате сравнительной оценки работы различных сиропных станций установлено, что станция, в основу которой положен принцип растворения сахара в патоке под давлением с добавлением воды в небольших количест­вах, имеет наиболее короткий производственный цикл и позволяет полу­чать сироп более высокого качества, что увеличивает срок хранения кара­мели.

Станция (рис. 19) состоит из устройства для подготовки сахара-песка и аппарата для приготовления сиропа, причем последний в зависимости от производительности станции может состоять из двух и более агрегатов про­изводительностью 2 или 4 т сиропа в час каждый.

В состав станции входит следующее оборудование: сборник для патоки 5, сборник для инвертного сиропа 9, два двухплунжерных насоса 10 для дози­рования патоки и инвертного сиропа, бункер для сахара с ленточным доза­тором 6, смеситель-растворитель 5 шнекового типа с мешалкой и паровой рубашкой, плунжерный насос 4 для подачи кашицеобразной смеси из смеси­теля в змеевик варочной колонки, варочная колонка 3 (греющая часть уни­фицированного змеевикового вакуум-аппарата), пароотделитель 2, сборник тотового сиропа 7, бак-подогреватель 7 для воды.

Станция оснащена приборами технологического контроля и автомати­ческими регуляторами. На станции предусмотрены световая сигнализация и блокировка работы технологического оборудования, система автомати­ческой продувки оборудования и трубопроводов. Электрическая аппаратурадистанционного управления, приборы и регуляторы устанавливаются на щите управления и контроля.

На станции можно приготовлять сахаро-паточные, сахаро-инвертные и чисто сахарные сиропы.

Сахар-песок после просеивания подается в бункер, из которого он посту­пает в ленточный дозатор 6. Последний непрерывно дозирует его в смеси­тель-растворитель 5. Сюда же согласно рецептуре соответствующими плун­жерными насосами-дозаторами 10 по трубопроводам подается патока и инвертный сироп. Дозирование воды в смеситель из подогревателя 7 осу­ществляется путем дросселирования при контроле расхода ротаметром.

Рис. 19. Сироповарочная станция ШСА-1 с растворением сахара в патоке.

Температура инвертного сиропа 40—50°С, температура патоки, по­даваемой в смеситель, стабилизируется в сборнике 8 и поддерживается в пределах 65—70°С. В смесителе все компоненты рецептурной смеси пе­ремешиваются и подогреваются паром с помощью паровой рубашки до температуры 65—70°С. Время заполнения смесителя 3—3,5 мин.

Полученная рецептурная смесь с влажностью 17—18%, представляю­щая собой кашицу с не полностью растворенными кристаллами сахара, плунжерным насосом 4 подается в змеевиковую варочную колонку 5, где смесь проходит в течение 1—1,5 мин и кристаллы сахара полностью раство­ряются. Избыточное давление греющего пара поддерживается в пределах 0,45—0,55 МПа.

Готовый сироп влажностью 12—14% проходит через стаканчатый фильтр и пароотделитель 2 в приемный сборник готового сиропа 7, откуда насосом перекачивается к местам потребления.

Сиропная станция благодаря короткому производственному циклу (не бо­лее 5 мин) и особенностям процесса растворения сахара в патоке под давле­нием позволяет получать светлый, прозрачный сироп высокой концентрации (88% сухих веществ) при низком содержании редуцирующих веществ в ка­рамельной массе (до 14%). При выработке чисто сахарного сиропа влаж­ностью 18—20% влажность рецептурной смеси поддерживается, в пределах 24—26%, соответственно этому избыточное давление греющего пара снижа­ется до 0,3—0,35 МПа.

Станции для приготовления фруктово-ягодных начинок

Ранее уваривание применяемых в карамельном производстве фруктовое ягодных начинок осуществлялось преимущественно в сферических вакуум- аппаратах периодического действия, при этом процессы уваривания и тем­перирования начинок производились раздельно. Уваривание начинок в сферических вакуум-аппаратах периодического действия продолжается около 40 мин, при этом в результате длительного теплового воздействия на сахаро-фруктовую смесь начинка получается темной, а вследствие разру­шения пектина понижается вязкость начинки.

Теперь для уваривания начинок применяют змеевиковые вакуум-аппара­ты. Продолжительность уваривания начинки в таких аппаратах сократи­лась до 3—4 мин, при этом пригорания массы к внутренней поверхности змеевика не происходит, начинка получается светлой.

Так как количество выпаренной влаги при варке начинок в 2,5—3 раза больше, чем при варке карамельной массы, соответственно увеличивают объем выпарной камеры. Выгрузка готовой начинки при этом производится периодически, как и при уваривании карамельной массы.

Начиночная станция включает в себя оборудование для подготовки начиночной смеси и агрегат для непрерывного уваривания и охлаждения начинок.

Начинка готовится на начиночной станции следующим образом (рис. 20, а). Бочки 1 с сульфитированными фруктово-ягодными заготов­ками в виде пюре или пульпы подаются в бочкомойку 2. Пульпа из бочек бочкоподъемником 3 выгружается в десульфитатор-шпаритель 4 со шнеком; здесь пульпа перемешивается и из нее удаляется сернистый газ. Затем она поступает в сборник 5, откуда насосом 6 подается на протирочную машину 7. Здесь масса протирается вращающимися билами через сетчатый барабан и собирается в промежуточную емкость 8. Из емкости 8 пюре насосом через фильтр подается в смеситель 9, куда добавляется в нужной пропорции сироп, подаваемый с сиропной станции, и патока.

Приготовленная фруктово-ягодная смесь влажностью 45—50% перека­чивается по трубопроводам через фильтр 2 в сборник 1 (рис. 20, б) агрега­та для уваривания начинки. Из сборника 1 смесь плунжерным насосом 3 подается в змеевик варочного аппарата 4, обогреваемый паром избыточным давлением до 0,45 МПа. Смесь проходит змеевик в течение примерно 3 мин. Начинка вместе с вторичным паром выходит в пароотделительный циклон 5, из которого пар отсасывается вентилятором, а начинка стекает в темпери­рующую машину 6. Для контроля за температурой уваренной начинки на выходе из циклона установлен термобаллон манометрического термометра.