Расчёт термокамеры

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

Показатель	КОН-5	УГОКИ	Я5-ФТМ	Д5-ФТГ	221ФТ150	ШК-2
Производи-тельность, кг/ч	200...450	110...450	180	320... 420	-	-
Занимаемая площадь, м2	3,0	4,5	6,06.	26,7	1,3	3,0
Установленная мощность, кВт	20	36,0	5,0	48,0	24,0	23
Масса, кг	650	1275	3030	1900	525	1650

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.