Устаткування для уварювання розчинів

Устаткування для уварювання розчинів, призначене для доведення розчи-нів (сиропів, начинок, ірисних, желейних і ін.) до заданих концентрацій, являє собою апарати, в яких відтворюються необхідні для уварювання температура і тиск.

Апарати для уварювання розчинів поділяють на апарати, які працюють без розрідження і під розрідженням (вакуум–апарати). Крім цього вони діляться на апарати періодичної і неперервної дії.

До апаратів періодичної дії відносять: парові варильні котли з мішалками і без них, дисутори, які працюють без розрідження; сферичні і універсальні ва-куум–апарати, які працюють під розрідженням 0,08…0,09 МПа.

До апаратів неперервної дії відносять:

змійовикові варильні колонки, які працюють без розрідження;

змійовикові вакуум–апарати, які працюють під розрідженням 0,08…0,09 МПа;

плівкові апарати, які можуть працювати як під атмосферним тиском, так і під розрідженням (плівкові вакуум–апарати).

Парові варильні котли без мішалок бувають з поворотними або стаціонар-ними чашами. В котлах зі стаціонарними чашами випуск відбувається крізь нижчий патрубок. Варильні котли з мішалками мають стаціонарні чаші. Парові варильні котли вивчають в курсі “Процеси і апарати”, тому ми їх не розглядати-мемо.

Сферичні вакуум–апарати являють собою парові варильні котли з мішалка-ми, оснащені напівсферичною герметичною кришкою, яка за допомогою труб з’єднана з конденсатором і з вакуум–установкою, схему якої розглядали під час вивчення устаткування макаронного виробництва.

Універсальні вакуум–апарати складаються з двох відділень: верхнього для нагрівання розчину до температури кипіння і нижнього (вакуумного) для випа-ровування вологи.

Верхнє відділення являє собою паровий варильний котел з мішалкою, а нижнє – поворотну чашу напівсферичної форми, кришка якої з допомогою тру-би зв’язана з конденсатором і з вакуум–установкою.

Розчин, що уварюється, подається у верхнє відділення, де він нагрівається до заданої температури, яка контролюється, і за допомогою перепускного кла-пана випускається в чашу нижнього відділення. Під вакуумом волога випаро-вується, конденсується в конденсаторі і під дією вакуум–насоса видаляється в окремий бак або в каналізацію. Після закінчення процесу випаровування воло-ги, за яким спостерігають крізь оглядове скло, вимикають вакуум, чашу виво-дять із–під кришки і, перевернувши її, видаляють готову масу в темперуючий збірник для подальшої обробки.

Продуктивність сферичного і універсального вакуум–апаратів, які нале-жать до машин штучної продукції, залежить від тривалості робочого циклу. Чим тривалість його більша, тим менша продуктивність апарата і навпаки.

Розглянуті апарати знайшли поширення в потокових лініях малої потуж-ності (150…200 кг/год.). В лініях великої потужності (більш як 300 кг/год) найбільшого поширення набули змійовикові та плівкові вакуум–апарати. В ос-танній час випускаються промисловістю і використовуються уніфіковані зміє-викові вакуум–апарати з винесеною вакуум–камерою і ручним або автоматич-ним розвантаженням продуктивністю 500 і 1000 кг/год. Схему одного із таких апаратів наведено на рис. 87,а.

Сироп або суміш для начинки насосом подають крізь живильний патрубок 2 у подвійний (або одинарний) змійовик 5, розташований в корпусі 1. В корпус 1 по патрубку 10 подається пара, що гріє під тиском 0,2…0,4 МПа, а конденсат виводиться крізь конденсатовідвідник 4. Сироп у змієвикові знаходиться під тиском 0,2…0,4 МПа і нагрівається до температури 125…135 ˚С. Потім сироп подається у вакуум–випарну частину ІІ, де підтримується тиск 0,01 МПа. За цього тиску вода у сиропі стає перегрітою і швидко випаровується. Вторинна пара виводиться з вакуум–випарної частини повз відбивач 12 і крізь пастку ІІІ, які призначені для затримання часток карамельної маси (або начинки), по-дається в конденсатор, а потім у вакуум–установку. У корпусі 24 пастки розта-шована перегородка 23, на якій осаджуються частки маси під час зміни напряму і швидкості руху вторинної пари.

Карамельна маса (начинка) збирається у конусі 13, де підтримується пот-рібна температура за допомогою змійовика 14, в який подається пара по паро-проводові 15, а конденсат відводиться конденсатовідвідником 4. Вакуумна ка-мера закривається знизу перепускним клапаном 18, який відкривається за допо-могою рукоятки 19. Для того, щоб не порушити вакуум у вакуумній камері, карамельна маса через кожні 2–3 хв. випускається в приймач–накопичувач 16, а потім з нього при закритому клапані 18, крізь патрубок з клапаном 22 подається для подальшої обробки. Для цього закривають кран 21, який з’єднує внутрішній простір вакуум–випарної частини з атмосферою і відкривають кран 20 при зак-ритих клапанах 18 і 22. Тиск у вакуумні камері і в приймачеві–накопичувачі урівноважується, що дозволяє вільно відкрити клапан 18 і випустити масу. Піс-ля того, як карамельна маса перетече у приймач–накопичувач 16, закривають клапан 18, кран 20 і відкривають кран 21. Атмосферне повітря заходить всере-дину накопичувача , тиск збільшується до атмосферного, що дозволяє вільно відкрити клапан 22 і випустити карамельну масу, наприклад, у приймальну во-ронку охолоджуючої машини. Після того, як маса витече з накопичувача, кран 21 і клапан 22 закривають і процес повторюють. Для підтримання заданої тем-ператури маси приймач–накопичувач 16 оснащений паровою сорочкою, у яку подається пара по паропроводові 15, а відводиться конденсатовідвідником 4.

Контроль тиску пари у корпусі 1 виконують за допомогою манометра 6, а у корпусі 11 – вакуумметра 17. Для попередження збільшення тиску вище допус-тимого і відвернення можливого вибуху на корпусі 1 закріплено пружинний запобіжний клапан 7.

Випуск повітря з корпусу 1 в початковий період роботи вакуум–апарата виконують за допомогою крана 8, а продувку – за допомогою крана 3.

Порядок пуску в роботу апарата наступний. Вмикають подачу пари в кор-пус 1 змієвикової колонки і в корпус 11 вакуум–випарної частини, відкривають кран 8 і після появи пари закривають його. Відкривають продувні крани кон-денсатовідвідників (або кран 3) і після прогрівання вакуум-апарату їх закри-вають. Вмикають насос для подачі сиропу, відкривають подачу води в конден-сатор і вакуум–насос для видалення вторинної пари. Через 2–3 хв. випускають із вакуум–випарної частини карамельну масу (начинку).

Процес повторюється стільки часу, скільки потрібно для випуску продук-ції, після чого вимикають насос подачі сиропу, випускають карамельну масу із апарата, вимикають подачу пари і вимикають вакуум–установку. Промивають апарат. Промивання змієвикових вакуум–апаратів проводять не рідше 1 разу на тиждень 2% розчином соди протягом 24 годин і водою, нагрітою до температу-ри 90 ˚С не менше 2-х раз за зміну.

Ручне вивантаження мають вакуум–апарати моделей 33-А-10 і 33-А-5. Крім них випускаються також вакуум–апарати моделі 29-А-10 і 29-А-5 з механізованим вивантаження маси за допомогою кулачково–важільних привод-них механізмів або пневматичних (вакуумних) пристроїв.

В змієвикових вакуум–апаратах польського виробництва для виванта-ження карамельної маси (начинки) ви-користовують шестерняні насоси 25 (рис. 87,б).

Для уварювання начинок, коли утворюється значно більша кількість вторинної пари із–за більшої вологості (40…50% замість 14…16% у сиропу), використовують вакуум–апарати зі збільшеною (в 5–7 разів) вакуум–каме-рою.

Для безпечної експлуатації апара-ту для уварювання перед пуском в екс-плуатацію, а також після кожного роз-бирання і складання під час ремонту, повинні проходити гідравлічні випро-бовування.

В останній час в кондитерській промисловості для уварювання розчи-нів почали використовуватись плівкові апарати.

Схема плівкового апарату, роз-робленого ВНДІКПом, показана на рис. 88. У вертикальному циліндрич-ному корпусі 1 розташований вал 4, на якому закріплені диск–розподільник 3, лопаті, в пазах яких знаходяться скребки 6, що можуть вільно рухатися в них по радіусу під дією відцентрових сил, а також розвантажувальні лопаті 9. Корпус має дві сорочки 7, 8, у які подається теплоносій (пара або холодна вода), а на верху паровідокремлювач 16. Вал 4 приводиться в обертальний рух у підшипниках 11 від електродвигуна 13 за допомогою клинової передачі 12. Вторинна пара і повітря відводиться крізь патрубок 17.

Сироп подається в апарат по патрубку 15, під дією диска–розподільника 3 розподіляється тонкою плівкою по внутрішній поверхні циліндричного корпусу 1 стікає вниз, де виводиться з нього лопатями 9 по лотку 10. Скребки під дією відцентрових сил притискуються і розрівнюють шар стікаючої рідини, а лопаті утворюють всередині апарата вентиляційний ефект. Плівка товщиною 1…2 мм швидко нагрівається і уварюється протягом 10…15 с замість 3…4 хв. в зміє-виковому вакуум–апараті. Вторинна пара подається в паровідокремлювач 16 і видаляється з нього крізь патрубок 17. Зменшення часу уварювання дозволяє поліпшити якість карамельної маси. Крім того, як показали роботи ВНДІКПу, використання плівкового апарата дозволяє отримати карамельну масу безпосе-редньо із цукру і патоки без стадії приготування сиропу.

Теплоносій подають в теплообмінні сорочки 7 і 8 крізь патрубки 14, а від-водять крізь патрубки 15.

Апарати аналогічної конструкції випускаються також фірмою “Родней Хант машін” (США). Вони можуть працювати як при атмосферному тиску, так і при розрідженні, мають автоматичну систему регулювання вологості продук-ту. Продуктивність апаратів такого типу складає від 30 до 3600 кг/год при три-валості уварювання до 30 с.

Технічні характеристики деяких найбільш поширених вакуум–апаратів на-ведені у табл. 35.