Расчетная часть

Требуется провести расчет пароконвектомата по следующим исходным данным:

- продолжительность выпечки, , мин

- масса одной буханки хлеба, , кг

- упек относительно горячего хлеба, , %

- температура перегретого пара, , ⁰С

- начальная температура теста, , ⁰С

- температура формы при выходе, , ⁰С

- температура в лабораторном комплексе, , ⁰С

- толщина стенки, , м

Варианты заданий

Вариант	, кг	, мин	, %	, 0С	, 0С	, 0С	, м	, 0С
1	0,6	48	8,1	23	164	121	0,083	19
2	0,5	45	8,0	24	163	122	0,083	20
3	0,3	44	7,9	25	162	123	0,083	21
4	1,0	53	7,8	26	161	124	0,083	22
5	0,8	51	7,7	27	160	125	0,083	23

1.Производительность конвектомата, кг/ч

.

2.Суточная производительность при выпечке хлебобулочных изделий, кг

3.Тепловой баланс пекарной камеры

,

- расход теплоты на выпечку 1 кг хлеба; = 8,1% - упек относительно горячего хлеба (массовая доля влаги, испарившейся на 1 кг хлеба составляет = 0, 081 кг на 1 кг горячего хлеба); - энтальпия перегретого пара при температуре и атмосферном давлении кПа ( = 2716,8…2736,8 кДж/кг для заданных значений температур ); - энтальпия воды в тесте при температуре теста , кДж/кг; кг/кг – содержание корки в 1 кг изделия; кДж/(кг К) – удельная теплоемкость корки; средняя температура корки; - содержание сухого вещества мякиша в 1 кг хлеба; кг/кг – содержание влаги в 1 кг хлеба в момент выхода его из пекарной камеры конвектомата, кг на 1 кг горячего хлеба; кДж/(кг К) – удельная теплоемкость сухого вещества мякиша хлеба; кДж/ (кг К) – удельная теплоемкость воды; - средняя температура мякиша.

- расход теплоты на перегрев пара, подаваемого в конвектомат для увлажнения среды камеры и тестовых заготовок; - энтальпия насыщенного пара при давлении кПа и степени сухости пара ; , где кДж/кг; кг/кг – массовая доля насыщенного пара, поступающего в пекарную камеру на 1 кг горячего хлеба.

- расход теплоты на нагрев вентиляционного воздуха; кДж/кг – массовая удельная теплоемкость воздуха; = 0,421 кг/кг - влагосодержание горячего влажного воздуха на выходе пекарной камеры, кг на 1 кг сухого воздуха( при относительной влажности и ; кг на 1 кг сухого воздуха при и температуре воздуха - влагосодержание воздуха.

- потери теплоты при охлаждении форм, выходящих из пароконвектомата; кг/кг – масса металла форм, приходящаяся на 1 кг хлеба; кДж/(кг К) – удельная теплоемкость стали; - температура формы при выходе и пекарной камеры; - температура формы при входе в камеру.

- потери теплоты стенками камеры; - потеря теплоты вертикальными стенками; Вт/(м²К⁴) – постоянная Стефана-Больцмана; - коэффициент теплоотдачи конвекцией (Вт/(м² К) от поверхности стенок; - площадь поверхности стенок камеры.

Критерий Нуссельта . Средняя температура поверхности ограждения 40⁰С. Средняя температура стен лаборатории равна температуре воздуха в помещении. Коэффициент объемного расширения воздуха .

Число Грасгофа , где ; - высота боковых стенок камеры конвектомата, м; м²/с – кинематическая вязкость воздуха.

Число Прандтля 0,707

При - турбулентный режим

Коэффициент теплоотдачи конвекцией , где Вт/(м К) – коэффициент теплопроводности

Потерю теплоты горизонтальными стенками принимаем равной потере вертикальными стенками.

.

4.Тепловой поток от системы нагрева в пекарную камеру, Вт

.

5.Технологический кпд конвектомата, %

.

Экспериментальная часть

Провести эксперимент по выпечке хлеба в формах в конвектомате и записать фактические параметры работы конвектомата

Контрольные вопросы

1.В чем заключается сущность выпечки хлеба?

2.Каково устройство и принцип работы пароконвектомата?

3.В чем заключаются достоинства и недостатки пароконвектоматов?

4.Какие виды теплообмена осуществляются в пекарной камере?

5.В чем заключается сущность теплового расчета пекарной камеры конвектомата?

Лабораторная работа № 6

Исследование процессов массообмена и определение параметров ректификационного аппарата

Цель работы:

- изучение процесса массообмена при ректификации спирта,

- приобретение навыков расчета брагоректификационного аппарата.

- ознакомление с устройством экспериментальной лабораторной установки для получения этилового спирта

Теоретическая часть

Получение этилового пищевого спирта путем брожения процессы перегонки и ректификации являются финишными этапами технологической схемы спиртового производства

Перегонка – это процесс выделения из зрелой бражки этилового спирта вместе с летучими примесями и получения спирта-сырца.

Ректификация - процесс очистки с пи рта-сырца от примесей.

Пирт-сырец после перегонки содержит большое количество различных примесей, которые по химическому составу могут быть разделены на четыре группы: спирты, альдегиды, эфиры и кислоты.

С позиций очистки этанола от примесей они делятся на головные, хвостовые и промежуточные.

Головные примеси – это более летучие примеси, чем этанол. Температура кипения таких примесей ниже температуры кипения этанола. К ним относятся уксусный альдегид, уксусноэтиловый эфир, уксуснометиловый эфир.

Хвостовые примеси имеют более высокую температуру кипения и меньшую летучесть. К ним относятся амиловый, изоамиловый, изобутиловый и другие многоатомные спирты.. Часть хвостовых примесей нерастворима в воде и имеет маслянистый вид (сивушные масла).

Промежуточные примеси ведут себя в зависимости от условий перегонки как головные или как хвостовые примеси. В эту группу входят изомасляноэтиловый и другие эфиры.

Для характеристики примесей на практике используют коэффициенты испарения и ректификации . Коэффициент испарения – это отношение содержания летучего компонента в парах к его содержанию в жидкости. Так, для этилового спирта , где - массовая доля этанола в парах, %; - массовая доля этанола в жидкости, %.. Коэффициент ректификации – это отношение коэффициента испарения примеси к коэффициенту испарения спирта .

Считают, что при примесь головная, при - хвостовая.

Брагоректификационные аппараты являются основным видом оборудования для выделения спирта и примесей из бражки. В настоящее время 95% спирта-ректификата получают на заводах на брагоректификационных аппаратах косвенного, прямого и полупрямого действия.. Бражка в этих установках разделяется на спирт-ректификат, эфироамальдегидную фракцию, сивушные масла и барду.

Основные колонны каждого аппарата – бражная, эпюрационная и ректификационная. В бражной колонне происходит перегонка бражки и получение спирта-сырца. Эпюрационная колонна служит для выделения головных примесей, а в ректификационной колонне происходит выделение чистого спирта-ректификата, концентрированных сивушных масел и воды.

На рис. 1 показана схема брагоректификационного аппарата косвенного способа действия.

Бражка из бродильного отделения подается в подогреватель (конденсатор), где подогревается за счет паровступающих через ловушку. Подогретая до 75…80 градусов бражка направляется в сепаратор, где из нее выделяется диоксид углерода. Декарбонизированная бражка из сепаратора подается на питательную тарелку бражной колонны. Барда отводится снизу колонны.

Из подогревателя пары поступают в дополнительный вертикальный конденсатор. Бражная колонна подогревается открытым паром давлением 0,12-0,15 МПа.

Конденсат водноспиртовых паров в виде дистиллята направляется в эпюрационную колонну с горизонтальным дефлегматором и вертикальным конденсатором. Головные примеси из конденсатора поступают в холодильник и далее через ротаметр - в фонарь. Водноспиртовой раствор, освобожденный от основной части примесей (эпюрат), направляется в ректификационную колонну на 16-ю тарелку, которая снабжена дефлегматором и конденсатором.

Из последнего часть конденсата возвращается в эпюрационную колонну. Массовая доля его составляет 3%. Другая часть нестандартного спирта присоединяется к флегме, поступающей от дефлегматора в ректификационную колонну аппарата.

Спирт-ректификат отбирается со 2,4и 6-й верхних тарелок и поступает в холодильник.

Сивушное масло выводится из нижней части колонны в виде паров и также направляется в холодильник.

В ректификационной колонне из жидкой фазы с 17,18,19 и 20-й тарелок отбираются сивушные спирты. Из нижней части отводится лютерная вода.