close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Расчет параметров процесса экстрагирования сахара с предварительным нагревом стружки в наклонном диффузионном аппарате..pdf

код для вставкиСкачать
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2–3, 2010
66
664.123.6.034.6
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ САХАРА
С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ НАГРЕВОМ СТРУЖКИ
В НАКЛОННОМ ДИФФУЗИОННОМ АППАРАТЕ
Е.Г. СТЕПАНОВА, М.А. ПЕЧЕРИЦА
Кубан ский государ ственный технологический университет,
350072, г. Крас но дар, ул. Московская, 2; электрон ная поч та: k-mapp@kubstu.ru
Показана необходимость ин тенсифи кации процесса экстрагирования сахара из свекловичной стружки путем предварительного нагрева в специальной секции диффузионного аппарата. Дан сравни тельный тепловой расчет процесса
экстрагирования без учета и с учетом нагрева стружки электроактивированным экстрагентом.
Ключевые слова: экс трагирование, теп ловой расчет, свеклович ная стружка, диффузионный аппарат, время активно го
экстрагирования.
Установлено [1], что предварительный нагрев свекловичной стружки в наклонном шнековом диффузи онном аппарате улучшает условия теп ломассообмена и
технологические показатели диффузионного сока. Покажем, что при прочих равных условиях головной нагрев стружки способствует сокращению времени активной диффузии и уменьшает разме ры аппарата. Для
ап парата типа А1-ПД2С-30 рабочая длина составляет
22,52 м.
Для интенсификации процесса теп ломас сообмена в
головной части аппарата предложено установить ошпариватель [2], в котором нагрев свекловичной стружки до 60–65°С осуществляется в течение 300 с. Определим влияние предва рительного нагрева стружки на
время активного экстрагирова ния в соответствии с методикой [3].
Тепловой расчет проведем для двух случаев: без
учета и с учетом предварительного подогрева стружки
перед экстрагированием сахара.
Для 1-го случая из уравнения теплового баланса
расход пара D, кг/с, составит
D
Gд. – С д. – t д. –  Gс С с t с  F бок α  t cт  t в  



G–тр С–т р t –тр Gв С в t в

i   i 
Fбок  Fкр  2 Fб. –т  2 Fт. –т .
(2)
Расчетом определена величина тепловых потерь в
аппарате и расход пара:
Q•от 137,8 кДс , D = 1,88 кг/с.
Площадь сечения аппарата, занятого стружкой,
fап, м2:
f €• 
πD 2  d 2  mψξ
4
,
(3)
где m – число одновременно работающих шнеков, m = 2; ψ – попра вочный коэффициент; ξ – конструктивный коэф фициент.
ψ  1
ρ –тр
ρ д. –
 1
580
 0,45,
1060
где ρстр, ρд.с – плотность стружки и диффузионного сока соответственно, кг/ м3.
ξ
1 Dк / D
,
2
где Dк – диаметр корпу са аппа рата, м.
, (1)
где Gд.с, Gж, Gстр – соответ ственно расход диффузионного сока, жома
и свеклович ной стружки, кг/с; С д.с, Сж, Сстр – теплоемкость соот вет ствующих продуктов, кДж/(кг ⋅ Κ); tд.с, tж, t стр , tст, tв – температура со ответствую щих продуктов (диф фузионного сока, жома, стружки,
наружной стенки диф фу зионно го аппа рата и окружающего возду ха), °C; Fбок – площадь бо ковой поверхности, излучаю щей тепло в
окру жающее пространство, м2; α – коэффициент теплоотдачи от бо ковой по верхности ап парата в окружаю щее пространство,
кВт/(кг·K); i", i' – энтальпии па ра и конденса та, кДж/кг.
Для расчета F бок полагаем, что потери тепла происходят через крышку F кр, торцевые F т.ст и боковые стенки аппарата Fб.ст, т. е. для рас сматри ваемого аппарата
со ставит
По формуле (3) fап = 4,7 м2 .
Определим расстояние от лобового сита аппарата
до такого сечения, в котором температура стружки
практически равна оптимальной температуре диффузионного процесса:
L1 
A H 1000C –тр t о•т  2 t –тр  ln
t отк  t –тр
2
24 α э f an q–тр f –тр t отк  t –тр  2
, (4)
где А Н – номинальная суточ ная про изводи тельность ап парата по
стружке, 3000 т/сут; tопт, tотк – оптимальная температура стружки и
откачки сока соответ ственно, °С; αэ – эффективный коэффициент
теплоот дачи от сока к свекло вичной стружке в головной час ти аппа рата, Вт/(м2 · K); qстр – удельная нагрузка ап парата стружкой, кг/м3;
fстр – пло щадь поверхности стружки, м2.
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2–3, 2010
94  106 
 Sl –тр
f –тр  0,2

,
sin α 2
S 
67
(5)
где lстр – длина 100 г стружки, примем lстр = 14 м; α – угол у основания
желоба стружки, α = 90°; S – шаг ножа, S = 0,006 м.
При незначительной коррекции на торцевую поверхность стружки и содержание брака в ней (Бр = 5%)
формула (5) примет вид
f –тр


105 1,3 зр Sl

0,00094
–тр

 0,2 

  2,07. (6)
α
S 

sin


2
С учетом полученного значения длина L1 ≈ 2 м.
Определим требуемую поверхность нагрева, которая должна быть разме щена в головной части аппарата
на длине L1:
C t  2  t 
–тр  
 –тр о•т
  t•€р tотк 
1000 AH  S
ln

 отк С t  t   t•€р tо•т 

отк о•т
отк 

 100
2
F1
 1965 м , (7)
24 ж э tо•т  tотк 
где Кэ – ко эффициент теплопередачи от греющего па ра к со ку через
разделяющую стенку поверхности нагрева аппарата, Вт/(м2 · K).
Количество тепла, подводимое к сокостружечной
смеси по длине L2 = L – L1, найдем из выражения теплового баланса
Qобщ  G–тр С –тр t –тр  Gв С в t в  D i  18603,2 кДс;(8)
Согласно (12), Vстр = 0, 468 м/с, тогда по (11) время
активной диффузии τ = 48 мин, тогда как общее время
процесса 60 мин. Следовательно, для повышения эффективности процесса следует улучшить условия теплообмена в головной части аппарата путем предварительного нагрева стружки. Одновременно при прочих
равных условиях сокращается общая длина аппарата
на 20%.
С учетом предварительного подогрева стружки в
уравнении (1) принимаем, что ошпаренная стружка увлажнилась, поэтому ошпаривающий агент заполнил
свободный поровый объем, т. е. при
tстр = 60°C, Сстр = 3765 кДж/кг, Gв = 28,12 кг/с
ощ•
G–тр
 1,25 G–тр  43,4 кг / c.
Тогда Dошп = 0,28 кг/c.
Считаем, что стружка, по ступающая в диффузионный ап парат, плазмолизована. Экономия пара на обогрев аппарата составляет ∆D = D – Dошп = 1,6 кг/c.
Из этого количества часть пара расходуется при ошпарива нии стружки в специальной секции. Примем,
что при кратковременном нагреве стружки и наличии
изоляции потери тепла незначительны. Поэтому в расчете количества пара, идущего на головное ошпаривание стружки, потерями тепла в окружающую среду
пренебрегаем.
Дополнительный расход пара на ошпаривание
стружки
D
до•

ощ• к
к
н
н
н
 G–тр
G–тр
С –тр t –тр
С –тр
t –тр
i   i 
 142
, кг/c. (14)


11
,  S –трС –трt о•т 2 t –тр
Q2 Qобщ 
  18483,8 кДс. (9)
100 S откСоткt о•т t отк


Экономия пара в случае применения головного нагрева стружки до температуры 60°С рассчитывается по
формуле
Площадь поверхности F2, которая должна быть размещена на длине L2, со ставит
Dэк = ∆D – Dдоп = 0,18 кг/c.
F2 
1000 A H Q2
24 K э t •€р  t о•т 
 3022,599 м ,
(10)
где tпар – температура обогревае мого пара, °С.
Полученное значение F2 целесообразно распределить по длине L2 пропорционально разности температур между паром и сокостружечной смесью.
Таким образом, примем длину обогрева
L2 = L – L1 = 22,5 – 2 = 20,5 м.
Время активного экстрагирования
τ
L
,
V–тр
(11)
V–тр
(12)
где ε – конструктивный коэффициент:
ε
1 D 2 Dк2
 0,02.
2
Дополнительным технологическим эффектом от
использования головного нагрева стружки является
увеличение времени активного экстрагирования на
длине первых двух секций аппарата на 12 мин. С учетом (11) τ = 48 + 12 = 60 мин.
Таким образом, при поступлении ошпаренной
стружки в наклонный диффузионный ап парат время
активного экстрагирования увеличивается до 60 мин.
Дальнейшее его увеличение может привести к ухудшению технологических показателей диффузионного сока по содержа нию в нем несахаров.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ (проект
№ 08-08-99072).
ЛИТЕРАТУРА
где Vстр – скорость пере мещения стружки, м/с:
А н 1000

,
24 ρ –тр fan 1 ε
(15)
(13)
1. Верхо ла Л.А., Пушанко Н.Н. Кри терии оценки эффективности процесса в диффу зионных установках // Сахар. – 2007. –
№ 5. – С. 25.
2. Верхо ла Л.А., Сагайдак И.А. Рабо та ошпаривателя ко лонной диффу зионной установки в режиме противотока // Сахар. –
2005. – № 2. – С. 36.
3. Щеголев В.Н. К расчету основных па раметров диф фузионного процесса // Сахарная пром-сть. – 1979. – № 7. – С. 20–23.
Поступила 22.06.09 г.
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2–3, 2010
68
CALCULATION OF PARAMETERS OF SUGAR EXTRACTION FROM BEET SHAVINGS
WITH PRELIMINARY HEATING IN DIFFUSION DEVICE
E.G. STEPANOVA, M.A. PECHERITSA
Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; e-mail: k-mapp@kubstu.ru
Necessity of an intensification of process sugar extraction from beet shavings by preliminary heating in special extraction
section the device is shown. Comparative thermal calculation of diffusion process without taking into account and taking into
account shaving heating electroactivated extraction is given.
Keywords: extraction, thermal calculation, beet shaving, diffusion device, time active extraction.
664.8.022.6
РАЗМОРАЖИВАНИЕ ГЛАЗИРОВАННОЙ РЫБЫ
В.Е. КУЦАКОВА, С.В. ФРОЛОВ, С.А. ТОЛКАЧ
Санкт-Петербургский госу дарствен ный университет низко тем пера турных и пищевых тех ноло гий,
191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9; тел./факс: (812) 571-80-16, электронная поч та: frolencia@nm.ru
Рассмотрены ки нетиче ские закономерности процесса воздушного и водного размораживания глазированной рыбы.
Даны ана литиче ские соотношения для расчета времени размораживания глази рованной рыбы в зависимости от тол щины намороженного слоя. Усредненная корреляция расчетных и экспериментальных данных составила менее 6%.
Ключевые слова: размораживание продуктов, глазурь, ры ба.
На предприятия рыбопере рабатывающей промышленности достаточно часто поступает глазирован ная
рыба. При этом толщина глазу ри варь ируется в зависимо сти от фирмы-поставщика. Однако в настоящее время не существует методов расчета вре мени размора жива ния глазированной рыбы с учетом толщины слоя глазу ри.
Размо раживание рыбы – важное звено в технологиче ской цепи ее переработки, поэтому при неудовлетворительном его проведении может наблюдаться значительное ухудшение качества готового продукта, несмотря на соблюдение остальных ре жимов технологиче ской цепи.
Размо раживание рыбы чаще всего осуществляется
в воздушной среде, реже в водной среде.
Нами проведено исследование процесса размо раживания тушек трески, покрытых глазурью, в водной и
воздушной средах.
Рассмотрим размораживание тушек трески в воде.
Парамет ры тушек [1]: характерный размер (половина
максимальной толщины тушки) R 2 0,037 м, плотность
ρ2 1060 кг/м 3, теплопроводность оттаявшей части
(именно она нам нужна) λ 0,53 Вт/(м · °С), влажность
W 0,80, криоскопиче ская температура t2 –0,9°С, коэффициент формы (отношение объе ма к площади поверхно сти и характерному размеру) Ф 0,4, теплоемкость замороженной части C2 1840 Дж/(кг · °С). При
этом треска покрыта слоем ледяной глазури толщиной
R1 (колеблется в довольно широких пределах, мы рассмотрим различные значения) с плотностью ρ1
910 кг/м3 (плотность льда), криоскопической температурой естественно t1 0°С и теплоемкостью льда C1
2100 Дж/(кг · °С). Тушка со льдом имеют начальную
температуру tb –18°С. Вся эта система погружается в
воду, температура которой tw может также варьировать
в довольно широких пределах в зависимо сти от времени года. Коэффициент теплоотдачи от воды к тушке
при естественной конвекции, рассчитанный по из вестным соотношениям [2], α 300 Вт/(м2 · °С).
При размо раживании такой системы вначале происходит таяние намо роженного слоя воды, а затем начинает размораживаться тушка. Строго говоря, тушка
начнет размораживаться не сразу же после оттаивания
льда, так как криоскопическая температура рыбы ниже, чем у чистого льда. Однако это время можно не
учитывать, по скольку время охлаждения поверхности
Табли ца 1
Тем пература
воды tw, °С
15
20
τ1 + τ 2 = τ, мин, при толщине намороженно го слоя R 1, м
Тип данных
0,001
0,002
0,003
0,005
Теор.
Эксп. 1
1 + 192 = 193
3 + 202 = 205
2 + 192 = 194
4 + 202 = 206
4 + 192 = 196
5 + 202 = 207
6 + 192 = 198
7 + 202 = 209
Эксп. 2
3 + 174 = 177
4 + 174 = 178
5 + 174 = 179
7 + 174 = 181
Теор.
1 + 144 = 145
2 + 144 = 146
3 + 144 = 147
5 + 144 = 149
Эксп. 1
1 + 150 = 151
1 + 150 = 151
2 + 150 = 152
3 + 150 = 153
Эксп. 2
1 + 137 = 138
2 + 137 = 139
2 + 137 = 139
3 + 137 = 140
Усредненная корреляция расчет. и
эксперимент. дан ных εср ,%
5,8
3,4
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа