Производство сушенного кальмара

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

I. Характеристика сырья

II. Описание технологической линии

III. Описание конструкции сушилки

IV. Тепловой расчет аппарата

4.1 Материальный баланс сушилки

4.2 Тепловой баланс

V. Конструктивный расчет

5.1 Расчет размеров сушилки

5.2 Расчет времени сушилки

VI. Гидравлический расчет

VII. Тепловой расчет

VIII. Технико-экономический расчет

Заключение

Список литературы



Введение

Для снабжения организма питательными веществами, а также витаминами, микроэлементами, энзимами и клетчаткой в необходимых для него количествах и обеспеченья нормального построения новых клеточных структур, а также создания условий для поддержания в них активного энергетического баланса, человек должен питаться.

Морепродукты всегда были достаточно популярной пищей для человека, в последнее время им стали уделять повышенное внимание. Кроме рыб в морях и океанах в огромных количествах обитают разнообразные животные и растительные организмы: беспозвоночные, морские водоросли и морские млекопитающие, представляющие большую пищевую, кормовую, техническую и лечебную ценность. Среди прочих многие по праву отдают предпочтение кальмарам.

Кальмар - это диетический продукт, который содержит в себе не только легко усваиваемый белок, но полезные жирные кислоты. Кроме этого, польза кальмара не подлежит сомнению, в связи с тем, что он богат таурином, который способствует выведению опасного для организма холестерина, при этом стабилизируя кровяное давление и уменьшая риск болезней сердца и сосудов. кальмар сушилка сырьё белок

Мясо кальмара просто изобилует экстрактивными веществами, которые улучшают переваривание пищи и одновременно придают блюдам неповторимый вкус. О пользе кальмара для детского питания также известно давно. За счет аргинина и лизина, этот моллюск оказывает благоприятное воздействие на подрастающий организм.

Для жителей стран Азии кальмары входят в состав обычного рациона в сыром, маринованном, подвергнутом термической обработке виде: вареные, жареные, фаршированные и т.д.

В нашей стране особым успехом пользуются сушеные кальмары - снеки, которые занимают ведущее место среди продаваемых солено-сушеных морепродуктов ввиду своего вкуса и высокой пищевой ценности.

Сушеные кальмары чрезвычайно богаты белком. В состав кальмаров входят необходимые для человеческого организма микро и макроэлементы: йод, медь, железо, фтор, магний, калий, кальций, натрий, марганец, кобальт, селен, витамины группы В, С,РР, Е, полиненасыщенные жиры и аминокислоты, многие из которых сохраняются в готовом продукте при использовании возможностей современной пищевой индустрии и надлежащей обработке. Калорийность сушеных кальмаров составляет 286 ккал на 100 грамм продукта.

Целью данной работы является изучение процесса производства сушенного кальмара.



I. Характеристика сырья

Кальмары (лат. Teuthida) -- это отряд десятиногих головоногих моллюсков. Обычно имеют размеры менее 0,5 м, но также встречаются и крупные экземпляры. Наибольший экземпляр Architeuthis достигал длины 17 м (с вытянутыми щупальцами). Однако, гигантские кальмары довольно редки, свыше 90% видов -- мелкие формы, не превышающие 0,5 м. Крупные кальмары весят несколько центнеров, а кальмары обычных размеров - несколько сот граммов.

Кальмары обитают практически во всех климатических поясах, включая арктический, но чаще всего таковые встречаются в умеренных и субтропических водах. Кальмары, обитающие в северных морях, имеют малый по сравнению с южными сородичами размер и преимущественно не имеют окраски.

В основном кальмары добываются в южных морях азиатских стран: Вьетнама, Китая, Японии и др., а также в Охотском море. На шельфе Патагонии и у Фолклендских островов ежегодно добывают до 750000 тонн аргентинских кальмаров. Перуанские кальмары добываются на западном побережье Южной Америки.

Кальмары -- хищники, питающиеся планктоном, рыбой и кальмарами, часто своего же вида. Добычу убивают клювом.

Отряд кальмаров насчитывает около 250 видов и делится на два подотряда -- Myopsida -- неритические кальмары (около 50 видов) и Oegopsida -- океанические кальмары (200 видов).

Плавники всегда имеются, их одна пара, они сидят обычно на заднем конце тела, иногда простираются до середины мантии; оба плавника часто срастаются на спинной стороне тела по средней линии. Конечностей пять пар: четыре пары рук, которые обычно несут по два ряда присосок по всей длине, и одна пара щупалец. Щупальца эластичные, но не втяжные. Присоски рук и щупалец стебельчатые, с хитиновыми кольцами.

Органы чувств: глаза (одна пара на голове) и специальные фоторецепторные органы в головном мозгу, статоцисты (органы равновесия), органы обоняния и вкуса. Наиболее развитое чувство -- зрение; кальмары способны узнавать предметы, определять плоскость поляризации света, но, по- видимому, не воспринимают цветов. Слуха не имеют.

Всегда имеется чернильный мешок. Чернильную жидкость кальмар выбрасывает струей или облаком в момент опасности.

Основные части тела кальмара (самка тихоокеанского кальмара Todarodes pacificus, вид снизу)

1 - булава щупальца; 2 - стебель щупальца; 3 - рука;

4 - клюв; 5 - присоски; 6 - ротовая мембрана; 7 - голова;

8 - глаз; 9 - воронка; 10 - край мантии; 11 - туловище;

12 - плавник; 13 - задний конец тела; 14 - вход в мантийную полость.



Большой интерес представляет реактивный двигатель кальмара. При медленном перемещении кальмар пользуется большим ромбовидным плавником, периодически изгибающимся. Для быстрого броска он использует реактивный двигатель. Мышечная ткань - мантия окружает тело моллюска со всех сторон, объём ее полости составляет почти половину объема тела кальмара. Животное засасывает воду внутрь мантийной полости, а затем резко выбрасывает струю воды через узкое сопло. Это сопло снабжено специальным клапаном, и мышцы могут его поворачивать, изменяя направление движения. Двигатель кальмара очень экономичен, он способен развивать скорость до 60 - 70 км/ч. Таким образом, они, используют для плавания отдачу выбрасываемой струи.

Некоторые из видов кальмара съедобны, они используются в кулинарии и являются объектом промысла. В пищу идет тушка кальмара и руки. Несъедобная часть кальмара составляет 52 %. Энергетическая ценность данного моллюска примерно равна 110 ккал.

1.1 Химический состав мяса кальмара

Таблица 1.1 - Содержание пищевых веществ (калорийности, белков, жиров, углеводов, витаминов и минералов) 100 г съедобной части.

Пищевая ценность
Калорийность	100 кКал
Белки	18 гр
Жиры	2.2 гр
Углеводы	2 гр
Вода	76,4 гр
Насыщеные жирные кислоты	0,5 гр
Холестерин	85 мг
Зола	1,4 гр

Таблица 1.2 - Содержание макроэлементов и микроэлементов 100 г съедобной части.

Макроэлементы
Кальций	40мг
Магний	90мг
Натрий	110мг
Калий	280мг
Микроэлементы
Фосфор	250мг
Железо	1,1 мг
Цинк	1.8 мг
Иод	300 мкг
Медь	1500 мкг
Марганец	0.17 мг
Молибден	20 мкг
Кобальт	95 мкг
Никель	11 мкг

Таблица 1.3 - Содержание витаминов 100 г съедобной части

Витамин РР	2.5 мг
Витамин В1 (тиамин)	0.18 мг
Витамин 82 (рибофлавин)	0.09мг
Витамин В6 (пиридоксин)	0.2мг
Витамин В9 (фопиевая)	11 мкг
Витамин С	1.5мг
Витамин Е (ТЭ)	2.2мг
Витамин РР (Ниациновый эквивалент)	7.6мг

Среди незаменимых аминокислот кальмара наибольший удельный вес имеют лейцин, лизин (по 10,5% от всех белков) и аргинин (8,3%).

Жирнокислотный состав липидов мяса кальмара в основном представлен пальмитиновой (16:1) и Омега-3 докозагексаеновой (22:6) кислотами (18,5 и 24,7 % соответственно). Белки, присутствующие в составе укрепляют и способствуют развитию мышечных волокон.

Мясо кальмара рекомендуют употреблять людям, стремящимся нарастить мышечную массу (спортсменам, бодибилдерам и пр.). Кальмары улучшают работу ЖКТ, т.к. в них нет пуриновых оснований, которые нарушают обменные процессы организма. Мясо кальмара стимулирует секрецию желудочного сока, повышает аппетит и нормализует работу толстого кишечника. Содержащиеся в них витамин Е и селен помогает организму выводить соли тяжелых металлов. Кальмар - мочегонный продукт, выводит излишки жидкости, уменьшает оттеки, и укрепляет мочеполовую систему.

В данном проекте предлагается к рассмотрению схема производства стружки кальмара с последующей сушкой в конвейерной сушилке Г4-КСК-90.

II. Описание технологической линии

Кальмары предварительно размораживают. Размораживание осуществляют в горячей воде в течение 15 - 20 минут. После сортировки и мойки, на разделочном столе удаляют позвоночный хрящ и кишечную полость, снимают пленку. Далее осуществляют сухой посол натиркой, укладывают на 2,5 - 3,5 ч в чаны и выдерживают при температуре 2 - 40С. После промывки от соли, сырье укладывают на поддон и помещают в сушильную камеру с температурой 30 - 650С в течение 1,5 - 5,0 ч. Поддон перед укладкой кальмаров намазывают рафинированным подсолнечным маслом. Готовый продукт упаковывают в вакуумную упаковку, а после в картонные ящики. Хранение готового продукта осуществляют при температуре 0 - 50С. Данный способ позволяет повысить качество сушеных кальмаров, в частности их органолептические качества (запах и вкус).



Прием - процесс поступления на предприятие сырья замороженного кальмара в приемочный бункер, где сырье размораживается в теплой воде.

Сортировка - процесс, при котором отбираются и удаляются кальмар плохого качества и посторонние предметы, а так же разделение по размеру.

Мойка - процесс очищения кальмара от загрязнений и слизи в моечных ваннах.

Разделка - процесс, при котором удаляют позвоночный хрящ,

кишечную полость и снимают пленку с кальмара, а так же нарезают на полоски и кольца.

Посол - процесс сухой натирки солью мяса кальмара.

Выдержка - выдерживание кальмара в чанах после посола.

Промывка - промывание кальмара от соли.

Сушка - процесс удаления влаги из мяса кальмара, происходящий в туннельной сушилке.

Упаковка в потребительскую тару - процесс упаковки готового сушенного кальмара в вакуумную упаковку.

Упаковка в транспортировочную тару - упаковка в гофротару.

Хранение - размещение товара в складском помещении.

III. Описание конструкции сушилки

Камерные сушилки. В таких аппаратах сушка материала производится периодически при атмосферном давлении. Сушилки имеют одну или несколько прямоугольных камер, в которых материал, находящийся на вагонетках или полках, сушится в подвижном состоянии. Камеры загружают и выгружают через дверь, причем вагонетки перемещают вручную или при помощи лебедок.

Камерные сушилки обладают существенными недостатками, к числу которых относятся:

1) большая продолжительность сушки, так как слой высушиваемого материала неподвижен,

2) равномерность сушки,

3) потери тепла при загрузке и выгрузке камер,

4) трудные и негигиеничные условия обслуживания и контроля процесса,

5) сравнительно большой расход энергии из-за недостаточной полноты использования тепла сушильного агента (особенно в конечный период сушки).

Разновидностью камерных сушилок является шкафная душно-циркуляционная сушилка, работающая с промежуточным подогревом и рециркуляцией части воздуха.

Нагретый в воздухоподогревателе воздух подается вентилятором в нижнюю часть камеры сушилки и проходит в горизонтальном направлении (слева направо) между противнями с высушиваемым материалом, установленными на вагонетках. Затем воздух проходит воздухоподогреватель и движется через среднюю часть камеры в противоположном направлении (справа налево). В третий раз воздух нагревается в воздухоподогревателе, после чего проходит слева направо через верхнюю часть камеры и удаляется из сушилки.

Таким образом, воздух в сушилке движется зигзагообразно через три зоны, дважды нагреваясь и дважды меняя направление своего движения в камере. Часть отработанного воздуха возвращают в сушилку, регулируя его количество при помощи шибера.

Работа по такой схеме, улучшает использование тепла воздуха

Однако сушилке описанной присущи недостатки камерных сушилок, связанные с периодичностью их действия, ручным обслуживанием и сушкой материала в неподвижном слое.

Туннельные (коридорные) сушилки. Являются камерными сушилками непрерывного действия, работающими при атмосферном давлении. Они состоят из сушильной камеры, представляющей собой длинный закрытый коридор, в котором высушиваемый материал перемещается в вагонетках (вагонеточные сушилки) или на бесконечной ленте (ленточные и петлевые сушилки).

Вагонеточные сушилки. В камере туннельной вагонеточной сушилки медленно перемещаются вагонетки с высушиваемым материалом. Передвижение вагонеток производится посредством лебедки, причем загрузка и выгрузка вагонеток осуществляются с противоположных концов камеры через двери, которые на время сушки герметически закрываются. Со стороны выхода вагонеток в камере расположен вентилятор, при помощи которого воздух (или топочные газы) просасывается через коридор, сушильный агент движется обычно противотоком движению материала. Нагревание воздуха производится в подогревателе. Коридоры туннельных сушилок имеют значительную длину (до 50--60 м), часто эти сушилки строят с несколькими параллельными коридорами. Существенный недостаток туннельных сушилок-неравномерность сушки вследствие расслоения нагретого и холодного воздуха. Для более равномерной сушки повышают скорость сушильного агента, но вследствие этого приходится увеличивать длину коридора, чтобы время пребывания материала в сушилке было достаточным.

Петлевые сушилки. В петлевых сушилках производится сушка пастообразных материалов в движущемся тонком слое. Материал при помощи питателя подается на бесконечную сетчатую ленту, вдавливается в ее ячейки, проходя через обогреваемые паром валки, после чего поступает на сушку в камеру сушилки, где движущаяся сетка образует ряд петель. Высушенный материал сбрасывается при помощи молотков ударяющихся по сетке, и падает в разгрузочный шнек Циркуляция воздуха производится вентиляторами, расположенными по обеим сторонам камеры.

В сушилке имеется несколько зон. Она работает с промежуточным подогревом воздуха в воздухоподогревателях, расположенных в камере, и частичным возвратом воздуха в зоны.

В петлевых сушилках достигается интенсивная сушка по следующим причинам;

1) поверхность испарения влаги значительна, так как сетка с высушиваемым материалом равномерно омывается воздухом с двух сторон;

2) сушка происходит в сравнительно топком слое;

3) материал дополнительно прогревается стенками металлической сетки;

4) по мере усадки и растрескивании материала в ячейках сетки создаются дополнительные поверхности испарения.

Барабанные сушилки. Представляет собой цилиндрический наклонный барабан с двумя бандажами, которые при вращении барабана катятся по опорным роликам. Материал поступает с приподнятого конца барабана через питатель, захватывается винтовыми лопастями, на которых он подсушивается, после чего перемещается вдоль барабана, имеющего угол наклона к горизонту до 6°. Осевое смещение барабана предотвращается упорными роликами. Материал перемещается в сушилке при помощи внутренней насадки, равномерно распределяющей его по сечению барабана. Конструкция насадки зависит от размера кусков и свойств высушиваемого материала. Обычно в барабанных сушилках материал и сушильный агент движутся прямотоком, благодаря этому предотвращается пересушивание и унос материала топочными газами в сторону, противоположную его движению. Для уменьшения уноса при прямотоке скорость газов в барабане поддерживают не более 2-3 м/сек. Газы поступают из топки, примыкающей к барабану со стороны входа материала и снабженной смесительной камерой для охлаждения газов до нужной температуры наружным воздухом.

Высушенный материал проходит через подпорное устройство в виде сменного кольца или поворотных лопаток, посредством которого регулируется степень заполнения барабана, обычно не превышающая 20--25% его объема. Готовый продукт проходит через шлюзовый затвор, препятствующий подсосу наружного воздуха в барабан, и удаляется транспортером. Газы просасываются через барабан при помощи дымососа, установленного за сушилкой. Для улавливания из газов пыли между барабаном и дымососом включен циклон . При такой схеме установки барабан работает при разрежении (газы не проникают в помещение через неплотности сушилки), при этом значительно уменьшается износ вентилятора частицами пыли. Барабан приводится во вращение посредством зубчатого венца, который находится в зацеплении с ведущей шестерней, соединенной через редуктор с электродвигателем. Скорость вращения барабана зависит от угла его наклона и продолжительности сушки; обычно барабан делает 1-8 об/мин.

Пневматические сушилки. В пневматических сушилках материал сушится во взвешенном состоянии. Зернистый или кристаллический материал подается через питатель в вертикальную трубу длиной 10-20 м, в которую вентилятором снизу нагнетается воздух, нагретый в подогревателе. Материал увлекается потоком воздуха, движущимся со скоростью ~40 м/сек, и выбрасывается уже высушенным в сборник-амортизатор. В циклоне высушенный материал отделяется от воздуха и удаляется через разгрузочное устройство. Воздух проходит фильтр и выводится в атмосферу. Продолжительность пребывания материала в сушилке составляет всего несколько секунд; процесс протекает непрерывно.

Достоинства пневматических сушилок:

1) весьма развитая удельная поверхность соприкосновения материала и сушильного агента и, следовательно, быстрая интенсивная сушка,

2) возможность сушки материала при высоких температурах вследствие кратковременности пребывания его в сушилке,

3) простота и компактность установки.

Недостатки:

1) трудность регулирования процесса,

2) опасность взрыва при сушке горючих пылящих материалов,

3) большой расход энергии.

Распылительные сушилки. Весьма значительное ускорение процесса сушки достигается при увеличении поверхности испарения влаги в сушилках, работающих по принципу распыливания жидких растворов.

Распылительная сушилка непрерывного действия. Исходный раствор (высушиваемый материал) распыляется в сушильной камере посредством механической форсунки. Сушильный агент - воздух засасывается через фильтр вентилятором в газовый подогреватель, где нагревается топочными газами, поступающими из топки. Через регулируемые щели нагретый воздух входит в сушильную камеру и движется в ней параллельным током с распыливаемым материалом.

Капли жидкости, омываемые со всех сторон воздухом, в течение одной или нескольких секунд теряют влагу и осаждаются в виде порошкообразных части на дне камеры.

Сухой порошок удаляется из сушилки при помощи скребков. Отработанный воздух, проходя через циклоны, очищается от пыли и затем подается вентиляторами в скруббер, орошаемый исходным раствором. В скруббере воздух окончательно очищается от остатков пыли и удаляется в атмосферу. Жидкость в распылительных сушилках диспергируется механическими или пневматическими форсунками или быстровращающимися горизонтальными дисками (центробежные распылители).

Основные достоинства распылительных сушилок:

1) быстрота сушки,

2) низкая температура сушки,

3) возможность получения конечного продукта в виде тонкого порошка, не требующего дальнейшего измельчения и обладающего хорошей растворимостью.

Благодаря исключительно быстрой сушке температура высушиваемого вещества в течение всего процесса остается близкой к температуре испаряющейся влаги (50--70°С), несмотря на значительно более высокую температуру сушильного агента. Эта особенно ценно при сушке материалов, чувствительных к действию высоких температур.

Хорошая растворимость образующегося при сушке мелкодисперсного порошка в ряде случаев имеет большое значение (например, при разведении водой сухого молока и некоторых других порошкообразных продуктов).

Недостатки распылительных сушилок:

1) большие размеры сушильной камеры вследствие малой скорости сушильного агента и соответственно низкого напряжения камеры по влаге (2-- 25 кг/м3-ч),

2) значительный расход энергии и тепла,

3) сложное оборудование сушильной установки (распыливающие и пылеулавливающие устройства).

Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем. Эффективная сушка многих материалов возможна в кипящем слое. В камере смешения топочные газы смешиваются с воздухом, нагнетаемым вентилятором, и поступают в нижнюю часть сушилки, представляющей собой цилиндрическую или прямоугольную сушильную камеру с газораспределительной решеткой. Высушиваемый материал подается питателем в верхнюю часть камеры и образует кипящий слой в восходящем токе газа, проходящего сквозь отверстия решетки. Высушенный материал пересыпается через порог в сборник. Твердые частицы, уносимые потоком сушильного агента, отделяются в циклоне.

В кипящем слое происходит быстрое выравнивание температур твердых частиц и сушильного агента и достигается весьма интенсивный тепло- и массообмен между твердой и газовой фазами, в результате этого сушка заканчивается в течение нескольких минут. При сушке в кипящем слое в качестве сушильных агентов применяют топочные газы и воздух, сушку проводят в аппаратах непрерывного и периодического действия, причем непрерывная сушка производится в одноступенчатых и многоступенчатых сушилках. В последнем случае достигается повышенная степень использования тепла сушильного агента. Периодически действующей сушилки с кипящим слоем, пригодна для сушки крупнокристаллических и тонкоизмельченных (порошкообразных) материалов. Образование кипящего слоя материала в такой сушилке осуществляется путем периодического кратковременного ввода сушильного агента (толчками-импульсами) в неподвижный слой высушиваемого материала.

Сушилка имеет слегка конический, расширяющийся кверху корпус с наружным коллектором, к которому равномерно по окружности присоединены газораспределительные головки. Сушильный агент подается газодувкой через подогреватель,

При введении сушильного агента импульсами (длительность подачи примерно 1 сек) высушиваемый материал переходит в состояние кипящего слоя, но после прекращения подачи газа слой быстро становится неподвижным.

При таком ударном воздействии происходит быстрое перераспределение пустот и каналов в слое, благоприятствующее испарению влаги из высушиваемого материала. Продолжительность сушки и расход энергии при сушке в импульсном кипящем слое значительно ниже, чем в вакуум-сушилках.

Ленточные сушилки. Основной частью ленточной сушилки является горизонтальная бесконечная лента, которая движется в камере. Материал поступает с одного конца ленты и сбрасывается в высушенном виде с другого ее конца. Лента натянута между ведущей звездочкой и ведомой звездочкой, служащей для натяжения ленты.

Ленты изготовляют сплошными (из ткани) или сетчатыми (из металлической сетки).

Сушилка обычно разделяется на несколько зон (в данной сушилке их три), в каждой из которых установлен вентилятор для создания циркуляции воздуха. В сушилках со сплошной лентой нагретый воздух движется над слоем материала, противотоком его движению. В сушилках с сетчатой лентой воздух проходит перпендикулярно плоскости ленты - вверх или вниз. При такой поперечной продувке слой материала лучше разрыхляется, что ускоряет его сушку.

В одноленточных сушилках слой материала на ленте высыхает неравномерно: часть материала, обращенная к ленте (при движении сушильного агента вдоль слоя материала), остается более влажной. Поэтому часто применяют многоленточные сушилки, в которых материал пересыпается с одной ленты на другую. Благодаря многократному пересыпанию материала он лучше омывается воздухом, при этом ускоряется процесс сушки и уменьшается расход тепля по сравнению с его расходом в одноленточных сушилках Рис.4.1.



Рис. 4.1. Конвейерная сушилка

1. Питатель, 2. Конвейер, 3. Корпус сушилки, 4. Калориферы, 5. Вытяжка, 6. Вентилятор, 7. Фонарь, 8. Лестница, 9. Привод, 10. Опора, 11.Затвор.

Конвейерная ленточная сушилка Г4-КСК-90 имеет сварной металлический корпус 3, внутри которого расположены пять ленточных транспортеров, один над другим.

Продукт, загружаемый транспортером 2 на верхнюю ленту, последовательно перемещается с одной ленты на другую сверху вниз и выходит с нижней ленты со стороны, противоположной месту загрузки продукта в сушилку. На транспортере установлен раскладчик 1 скребкового типа, который приводится в движение от автономной приводной станции 12. Для подогрева воздуха между лентами транспортеров установлены подогреватели, каждый из которых снабжен собственным подводом пара и отводом конденсата. Воздух поступает под нижнюю ленту, а затем последовательно проходит через подогреватели и все вышерасположенные ленты. Влажный воздух удаляется через вытяжные камеры 4 с помощью осевых вентиляторов 6 через воздуховоды 9. Вытяжные камеры снабжены клапанами 7 для регулирования отвода сушильного агента.

Для перемешивания продукта с целью равномерной сушки и предотвращения слипания в начале верхнего ленточного конвейера установлен ворошитель-разравниватель, приводимый в движение от автономного привода 5. Для привода ленточных конвейеров сушильной камеры служат две станции 10: одна приводит в движение первый, третий и пятый, другая - второй и четвертый конвейеры. Для удобства обслуживания сушилка комплектуется лестницей 8, а также предусмотрен щит управления 11.

Достоинствами сушилки являются удобство выгрузки сухого продукта, а также возможность изменять режим сушки в зависимости от условий работы.

IV. Тепловой расчет аппарата

4.1 Материальный баланс сушилки

Принимаем однокамерную сушилку, в качестве сушильного агента используется воздух, нагретый в калорифере от t0= 20,6 0С до t1=65 0С [4] . Параметры сушильного агента после сушки согласно заданию принимаем t2=33 0С, .

Параметры воздуха, поступающего в калорифер, принимаем по Владивостоку (лето):

-t0=20,6 0C, ;

- влагосодержание Х0=0,005 кг/кг;

- энтальпия I0=32,0 кДж/кг;[3] Для подогрева воздуха в калорифере используется насыщенный водяной пар с параметрами: давлением РГ.П.=0,4 МПа, температурой tГ.П=142,9 0С и удельной теплотой конденсации IГ.П=2141 кДж/кг [3].

Материальный баланс рассчитываем с целью определения количества удаляемой влаги:

где - начальная и конечная влажности;

W - количество удаляемой влаги, кг/с;

Gн - массовый расход исходного вещества кг/с;

кг/с;

количество сухого вещества составляет:



кг/с;

Таблица 5.1 - Материальный баланс

Приход	Кг/с	%	Расход	Кг/с	%
Стружка кальмара 1.1 Влага Итого Воздух	0,02745 0,03355 0,061 Х	45.0 55.0 100.0	1.Стружка кальмара 1.1Влага Итого 2.Воздух	0,027545 0,00037 0,033 х+0,028	83.0 17.0 100.0
Всего	0,061+х		Всего	0,061+х

Для решения материального баланса необходимо решить тепловой баланс, то есть определить количество воздуха.

4.2 Тепловой баланс

Уравнение теплового баланса:

Qприх=Qрасх

Принимаем:

- параметры воздуха перед калорифером t0=20,6 0C, ;

- влагосодержание Х0=0,005 кг/кг (Владивосток, лето);[3]

- энтальпия I0=32,0 кДж/кг, точка А;

В первом приближении принимаем теоретическую сушку , тогда параметры отработанного воздуха будут иметь координаты:

t2=33 0C Х2=0,018 кг/кг;

- точка В соответствует процессу нагрева воздуха в калорифере и имеет параметры: t1=65 0C, I1=82 кДж/кг;

Тогда удельный расход воздуха составит:

кг/кг;

Построение действительной сушки

Рассчитаем внутренний тепловой баланс сушки

где - внутренний тепловой баланс сушильной камеры;

С1 - теплоемкость влаги, кДж/кг;

- начальная температура влаги, 0С;

qдоп - дополнительный удельный подвод тепла в сушильную камеру, кДж/кг;

qт - подвод тепла с транспортными средствами, кДж/кг;

- подвод тепла с высушиваемым материалом, кДж/кг;

- конечная температура материала, 0С;

См - теплоемкость материала, кДж/кг;

qпот - теплопотери в окружающую среду в размере 1% от полезно затраченной работы, принимаем для нормального варианта:[4]

См=1,68 кДж/кг[1]

по температуре мокрого термометра при конечных параметрах воздуха определено по рисунку 5.1

кДж/кг

кДж/кг

Зададимся произвольным значениям влагосодержания Х=0,015 кг/кг и по уравнению сушки определим энтальпию:

кДж/кг

т.е. проводя линию из точки В через точку D с координатой (Х=0,015 кг/кг; I=81,55 кДж/кг) к изотерме t2=33 0С получим значение точки Сґ, соответствующее параметрам действительной сушки.

Точка Сґ (Х2=0,019 кг/кг; t2=33 0С; )

Расход воздуха на сушку составит:

кг/кг;

Массовый расход сухого воздуха (смеси) составит:

кг/с;

Расход тепла в калорифере составит:

кВт

Принимая в качестве греющего агента водяной пар давлением РГ.Г.=0,4 МПа, температурой tГ.П=142,9 0С и удельной теплотой конденсации IГ.П=2141 кДж/кг [3], найдем расход пара в подогревателе:



кг/с.

Приход тепла.

Приход тепла с сушильным агентом:

кВт;

Приход тепла с влагой материала:

кВт;

Здесь принимаем, что материал поступает с температурой 0С.

Приход тепла с материалом:

кВт;

Приход тепла в калорифере:

кВт;

Расход тепла.

Расход тепла с отработанными газами.

кДж/кг;

Расход тепла с высушенным материалом:



кДж/кг;

Таблица расчетов:

Таблица 4.2 - Тепловой баланс

Приход	кВт	%	Расходы	кВт	%
Тепло, принесенное воздухом Тепло, принесенное влагой материала Тепло, принесенное материалом Тепло, принесенное в калорифере	64,0 2,42 1,14 100	38,2 1,0 0,7 59,7	Тепло уносимое отработанным воздухом Тепло, которое забирается материалом Теплопотери	163,1 1,66 2,8	97,34 0,99 1,67
Всего	167,56	100	Всего	167,56	100

V. Конструктивный расчет

5.1 Расчет размеров сушилки

Рассчитаем основные размеры сушилки.

Принимаем напряженность по влаге кг/(м3•ч) [6]

Тогда необходимый объем сушильной камеры составит:

м3;

По МН 2106-61 отношение длины камеры к высоте составляет:

[4]

Откуда , тогда объем камеры составит:

;

Здесь - ширина камеры, м;

м; [6]

Решая это уравнение получаем:

м;

Тогда длина камеры составит: мм.

Коэффициент заполнения камеры при использовании составляет %.[6]

Определим скорость сушильного агента в камере.



;

где - плотность воздуха, кг/м3;

- скорость воздуха, м/с;

- эквивалентный диаметр сушилки, м.

м;

Средняя плотность воздуха:

кг/м3;

м/с.

5.2 Расчет времени сушки

Рассчитаем время пребывания материала в сушилке:

;

где - время сушения материала, час.;

- время сушения материала в первом периоде, час.;

- время сушения материала во второму периоде, час.;

Определим каждый из периодов сушения.

Время сушения в первом периоде.



;

где - первая критическая влажность. % мас.;

- поверхность испарения материала, м2;

- интенсивность сушения, кг/(м2•с);

Рассчитаем интенсивность сушения.

;

где - коэффициент теплоотдачи в первом периоде, Вт/(м2•0К);

- тепловой К.П.Д. сушильной камеры.

Определим тепловой К.П.Д. сушилки.

;[2]

где r - удельная теплота парообразования воды, обусловленная температурой мокрого термометра материала в сушилке, кДж/кг;

r= 2425,6 кДж/кг при 30 0С;

;

Определим коэффициент теплоотдачи для первого периода.

;

где l - длина высушиваемого элемента, м;

- коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м•0С);

Вт/(м•0С); [2]

Принимаем ширину ленты 2.6 м.

Средняя температура сушильного агента в сушилке: tcp=(65+33)/2=49 0C

Среднее влагосодержание в сушилке:

Хср=(Х2+Х0)/2=(0,019+0,005)/2=0,012 кг/кг

Рассчитаем критерий Рейнольдса для сушильного агента в камере.

;

где - плотность среды, кг/м3;

- диаметр частицы, м;

- вязкость среды, Па·с;

Па·с [1]

- плотность частицы, кг/м3;

кг/м3; [1]

Определим значение критерия Прандтля.

;

Тогда :

Вт/(м2•0К);

кг/(м2•с);

Определим площадь поверхности материала.

м2

Таким образом время сушения материала в первом периоде составит.

час;

Рассчитаем время сушения для второго периода.

Определим коэффициент теплоотдачи для второго периода.

;

Вт/(м2•0К);

Время сушения во втором периоде составляет.

;

Интенсивность сушения во втором периоде.

кг/(м2•с);

час;

Тогда общее время сушения составит.

с.

Рассчитаем время движения ленты в сушильной камере.

м/с.

Определим допустимую скорость сушильного агента с учетом того, что наименьшие частицы не должны уноситься из камеры.

Скорость уноса принимаем равную скорости свободного витания частиц.

;

где - скорость уноса частиц, м/с;

- диаметр частицы, м;

- критерий Архимеда;

- плотность частицы, кг/м3;

;

;

м/с;

; условие выполняется.

VI. Гидравлический расчет

Цель расчета - определить гидравлическое сопротивление камеры для подбора вентилятора.

Гидравлическое сопротивление сушилки определяется по формуле:

;

где -гидравлическое сопротивление сушилки, Па;

Н- высота слоя материала, м;

- порозность слоя, м3/м3;

м3/м3;

Сопротивление составит:

Па.

VII. Тепловой расчет

Толщину тепловой изоляции находим из уравнения тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

где - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала к окружающему среде, Вт/( м 2•К);

- температура изоляции со стороны окружающего среды (воздух); для аппаратов, которые работают в закрытом помещении, выбирают в интервале 35-45 0С, а для аппаратов, которые работают на открытом воздухе в зимнее время - в интервале 0-10 0С,

- температура изоляции со стороны аппарата; из-за незначительного термическое сопротивление стенок аппарата по отношению к термическому сопротивлению слоя изоляции принимают равной температуре теплоносителя в сушилке ;

- температура окружающего среды (воздух), 0С; - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/м2•К.

Рассчитаем толщину теплоизоляции для сушилки:

Вт/(м2•К)

В качестве материала для теплоизоляции выбираем совелит (85% магнезии+15% асбеста), который имеет коэффициент теплопроводности Вт/( м 2•К).

Тогда получим:

Принимаем толщину тепловой изоляции 0,01 м. [4]

VIII. Технико-экономические показатели

Рассчитанные показатели сводим в таблице 8.1

Таблица 8.1 - Сводная таблица технико-экономических показателей

№ п/п	Показатели	Ед.изм.	Сумма	Отклонение
			Базовый цех	Проектный цех	Ед.изм.	%
1.	Выпуск продукции
	в натуральном выражении	т/год	400000	400000	0	0
	в стоимостном выражении	руб/год	240000000	240000000	0	0
2.	Капитальные вложения	тыс.руб.	134134000	134134000	0	0
3.	Численность персонала	чел.	279	279	0	0
4.	Производительность труда	тыс.руб/чел	854092,5	854092,5	0	0
5.	Себестоимость продукции	руб/ед	499,2	494	-5,2	1
6.	Прибыль	тыс.руб.	40320000	42400000	2080000	4,9
7.	Рентабельность продукции	%	20,2	21,4	1,2	5,6
8.	Срок окупаемости капитальных вложений	лет	3,3	3,1	-0,2	6,5
9.	Фондоотдача		1,79	1,79	0	0
10.	Себестоимость продукции	руб/год	199705879	197970581	1735297	0,9



IX. Организация технологического потока

Технологический поток представляет собой совокупность технологичеcких операций. В линии эффективность технологического процесса достигается благодаря высокой степени совершенства отдельных операции, что ведет к невозможной ранее стабильности производства. Технологическая система процессов активно воздействует на свои элементы и преобразует их, в результате чего исходные элементы, из которых первоначально была образована система, изменяются. Со временем совершенствуются технологические режимы, оборудование, улучшаются условия труда.

В целостной системе связь между ее частями настолько тесна и организована, что изменение одних частей вызывает то или иное изменение других частей и системы в целом. Наличие столь тесных взаимодействий элементов обеспечивает целостность технологической системы при ее взаимодействии с окружающей средой.

Части целостной системы -- это структурные единицы, взаимодействие которых порождает присущие данной системе качественные особенности.

За элемент технологической системы принята технологическая операция а не физико-химический процесс так как технологическая операция и является пределом деления по качеству технологической системы.

Технологическая система функционирует не изолировано а в определенной взаимосвязи с окружающей средой производственного цеха Окружающую среду составляют внешние но отношению к системе процессы, с которыми система взаимодействует, изменяя их или изменяясь при этом сама.

На входы технологической системы поступают потоки вещества, энергии и информации. В зависимости от функционального назначения на выходах доминируют материальные, энергетические или информационные потоки.

При разработке системы процессов в виде операторной модели достаточно показать лишь материальные потоки, которые связывают между собой типовые процессы, отдельные операции и подсистемы, а так же систему в целом с внешней средой.

Графическое изображение операторной модели начинается с построения цепочки типовых процессов. Выделяют технологические операции (элементы системы). Затем объединяют операции в подсистемы.



Заключение

В данном курсовом проекте рассмотрели схему производства стружки кальмара с последующей сушкой в конвейерной сушилке Г4-КСК-90. В ходе написания была принята сушильная установка для сушения кальмара производительностью 220 кг в час с начальной влажностью 55% масс.

В курсовом проекте выбраны основные технологические параметры процесса сушки, были определены материальные и тепловые потоки системы, принята конструкция конвейерной сушилки. На основании технологического расчета определена высота сушилки, которая обеспечивает заданную конечную влажность, а так же рассчитано гидравлическое сопротивление сушилки.



Список использованной литературы

1. Гороновский И.Т. Краткий справочник по химии. -К.: Изд-во академии наук,1962.-660 с.

2. Плановский А. Н., Николаев П. И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. -М.: Химия, 1972.-496 с.

3. Павлов К. Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.- Л.: Химия, 1976.-552 с.

4. Дытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию.- М.: Химия, 1991.-496 с.

5. Лащинский А. А. Конструирование сварных химических аппаратов. Справочник. -Л.: Машиностроение,1981.-382 с.

6. Лыков М. В.Сушка в химической промышленности. .- Л.: Химия, 1970.-432 с.

Размещено на Allbest.ru