Нагрев пищевых продуктов широко применяется в консервной промышленности для снижения их вязкости, достижения необходимых физико-химических изменений, деаэрации, подавления микрофлоры, коагуляции белков и т. д.

 

Классификация подогревателей

 

Используемые в промышленности подогреватели могут быть классифицированы по назначению (обогреваемые емкости, деаэраторы, варочные аппараты, стерилизаторы и т. п.), конструкции нагревательной камеры (трубчатые, пластинчатые, змеевиковые, спиральные, рубашечные), направлению движения теплоносителя и продукта (прямоточные, противоточные, с перекрестным током, смешанным током), числу ходов (одноходовые, многоходовые), положению в пространстве (вертикальные, наклонные, горизонтальные), местонахождению нагревательной камеры (с выносной, прилегающей, встроенной) и т. д.

Крышки могут быть сферическими, коробчатыми, плоскими. Распределительная камера, предназначенная для увеличения числа ходов (а значит, и длины пути, проходимого нагреваемой средой), может иметь несколько перегородок. В некоторых кожухотрубчатых подогревателях распределение продукта по ходам, многократное изменение направления его движения обеспечиваются перегородками, отлитыми на внутренней стороне крышки заодно с ней.

 

Конструкция кожухотрубчатого подогревателя

 

Кожух представляет собой сваренный из листовой стали цилиндр диаметром 159, 273, 325, 400, 600, 800, 1000 и 1200 мм. К торцам кожуха приварены фланцы. Внутри кожуха, сквозь перегородки 7, проходят теплообменные трубки 10, концы которых прочно и плотно заделаны в трубные решетки 5, вваренные в кожух. Отверстия для трубок могут располагаться в трубных решетках по сторонам правильных шестиугольников, по концентрическим окружностям и крестообразно. Перегородки 7 внутри кожуха обеспечивают зигзагообразное движение теплоносителя в межтрубном пространстве от штуцера 3 к штуцеру 6.

 

Рис. 1. Разрез кожухотрубчатого подогревателя

 

Нагреваемый продукт вводит ся через штуцер 13 в нижнюю часть распределительной камеры, попадает в трубки, находящиеся под перегородкой 12, и движется по ним до полости, образованной второй трубной решеткой и крышкой. Здесь он переходит в верхние трубки, из них - в верхнюю часть распределительной камеры и через штуцер 2 выводится из аппарата.

Теплоноситель (например, пар), поступивший в межтрубное пространство, отдает свою теплоту через стенки теплообменных трубок продукту и конденсируется. Конденсат сливается через штуцер 6 в конденсатоотводчик.

В консервной промышленности распространены подогреватели, в которых длина трубок не превышает 3 м. Площадь поверхности теплообмена аппаратов типа ТН составляет от 1 до 964 м2.
Аппараты типа ТК отличаются от аппаратов типа ТН только наличием на кожухе линзового компенсатора.

В теплообменных аппаратах типа ТП одна из трубных решеток жестко закреплена, другая может свободно перемещаться внутри кожуха (при нагреве и удлинении трубок). На рис. 79 изображен
вакуум-подогреватель КТП-2, предназначенный для нагрева соков и томатной пульпы. Он включает теплообменную часть 1, вакуумбачок 2, паровую магистраль 3, бак 4 для воды, насос 5.

Теплообменная часть состоит из стального цилиндрического кожуха, внутри которого крестообразно закреплены 12 последовательно соединенных трубок из нержавеющей стали.

Диаметр трубок 50 мм, длина 2925 мм. Продукт подается внутрь трубок, пар - в межтрубное пространство. Перед подачей в аппарат пар давлением 0,2 МПа редуцируется до давления 0,07-0,09 МПа, что соответствует температуре 93-96°С и позволяет избегать перегрева и пригорания продукта. В связи с тем что давление внутри аппарата ниже атмосферного, для вывода конденсата применен водяной эжектор.

Он увлекает струей воды конденсат и воздух из вакуум-бачка, куда конденсат поступает из подогревателя через конденсатоотводчик с закрытым поплавком. Вода в эжектор нагнетается насосом 5 из бака 4. Уровень разрежения контролируется с помощью вакуумметра.

Паровая магистраль 3 включает трубопроводы, арматуру, вакуум-редукционньй клапан, предохранительный клапан, регулятор температуры, манометр. Перед пуском аппарата наполняют водой бак 4, включают насос, подают воду из магистрали в вакуум-бачок (при показаниях вакуумметра 50 - 100 мм рт. ст.), сливают конденсат, скопившийся в паровой магистрали, открывают линию подачи пара и линию подачи сока, регулируют температуру нагрева сока.

Производительность аппарата КТП-2 1800 л/ч. Площадь поверхности теплообмена 4,2 м2. Мощность электродвигателя вакуум-насоса 1 кВт. Сок нагревается от 20 до 90°С за 115 с. Габариты подогревателя 3300x510x2350 мм. Масса 600 кг.

В линии томатного сока производительностью 7200 л/ч сок перед розливом подогревается в шестицилиндровом кожухотрубчатом теплообменнике Т1-КТЮ. Цилиндры установлены на сварной трубчатой раме, соединены между собой продуктопроводами и покрыты снаружи теплоизоляцией.

Технические характеристики

Производительность подогревателя по соку 8000 кг/ч. Площадь поверхности нагрева 8,84 м2. Сок нагревается от 60 до 98°С. Расход пара составляет 600 кг/ч. Мощность электродвигателя насоса 2,8 кВт. Габариты 3770x1200x2470 мм. Масса (без насоса) 1600 кг.

 

Расчет

У кожухотрубчатых подогревателей непрерывного действия расход греющего пара (в кг/с)

Площадь поверхности теплообмена (в м2)

Величина коэффициента теплопередачи К для разных продуктов приведена в табл. 1.

Внутренний диаметр корпуса кожухотрубчатого подогревателя (в м)