Способ тепловой обработки пищевых продуктов
Изобретение предназначено для нагревания и охлаждения пищевых продуктов в процессе их производства и может быть использовано в технологических линиях пищевой и перерабатывающей промышленности. В способе тепловой обработки пищевых продуктов, включающем нагревание воды в циркуляционном контуре и охлаждение, нагревание воды осуществляют посредством тепловой энергии, полученной в холодильной установке. 25-35% тепловой энергии используют на нагрев воды в циркуляционных контурах, при теплосодержании воды в циркуляционных контурах 120-295 кДж/кг и температуре воды 25-80
С при определенном соотношении температур воды в каждом контуре на входе. 1 ил.
Изобретение предназначено для нагревания и охлаждения пищевых продуктов в процессе их производства, в частности сушки и консервирования овощей и фруктов, получения томатных паст, и может быть использовано в технологических линиях пищевой и перерабатывающей промышленности.
Известна рециркуляционная сушильная установка, содержащая камеру сушки с замкнутым циркуляционным контуром для агента сушки, в котором последовательно с камерой сушки, по ходу агента, размещен осушитель, калорифер и вентилятор (Г.С. Окунь и др. Установки для сушки зерна за рубежом. - М.: Сельхозиздат, 1963, с.167-168).
Недостатком известной сушильной установки является ее невысокая экономичность. Кроме того, необходимы дополнительные трудо- и энергозатраты на регенерацию осушительных блоков.
Известен способ производства концентрированных томатов, включающий дробление томатной массы, которая насосом подается в регенеративный теплообменник, где осуществляется предварительный нагрев массы. Подогретая масса подается в подогреватель, где нагревается до 75-80С. Осуществляют выпаривание. Томатная пульпа, которая не может быть переработана выпарным устройством, подается в регенеративный теплообменник, где охлаждается. Одновременно с охлаждением томатной пульпы в регенеративном теплообменнике происходит предварительный нагрев дробленой массы Это позволяет сократить расход тепловой энергии при подогреве дробленой томатной массы и исключить расход воды для охлаждения протертой массы (SU 577013, А 23 В 7/005). Недостатком известного способа является невысокая экономичность.
Известен способ тепловой обработки молока, при котором молоко нагревают до разных уровней температур и охлаждают с помощью артезианской воды и холодильной установки до заданных технологическим процессом значений температур (Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Том 3. Книга вторая. Производство маргариновой продукции, майонеза и пищевой горчицы. Издание второе. - Ленинград, 1977). Для пастеризации (нагревания до 120С) молока используют пар, а для регулирования температуры пастеризации молока - сжатый воздух. Для нагревания до других уровней температур используют циркуляционные контуры горячей воды, которую нагревают паром, а температуру воды регулируют с использованием сжатого воздуха. Конденсатор холодильной установки охлаждают водой.
К недостаткам известного способа относятся:
- капитальные и эксплуатационные расходы на содержание сети пара, сети сжатого воздуха и артезианской скважины,
- потери тепловой энергии при охлаждении молока с артезианской водой и с водой, охлаждающей конденсатор холодильной установки, а также в окружающую среду от магистрали пара,
- потери артезианской воды и воды, охлаждающей конденсатор.
Известен способ тепловой обработки пищевых продуктов, в частности маргарина (Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Том 3. Книга вторая. Производство маргариновой продукции, майонеза и пищевой горчицы. Издание второе. - Ленинград, 1977, стр. 82-114), при котором продукт в процессе производства нагревают с помощью установки для подогрева воды через циркуляционные контуры с разным уровнем температуры воды и охлаждают с помощью холодильной установки до заданных технологическим процессом температур. Воду нагревают паром и ее температуру регулируют с использованием сжатого воздуха. Конденсатор холодильной установки охлаждают водой. При использовании этого способа отсутствует необходимость в использовании артезианской скважины. В связи с эти исключаются капитальные и эксплуатационные затраты на содержание артезианской скважины, а также потери тепловой энергии с артезианской водой и потери этой воды. Недостатками этого способа являются:
- капитальные и эксплуатационные расходы на содержание сети пара и сети сжатого воздуха,
- потери тепловой энергии в окружающую среду от магистрали пара и охлаждающей конденсатор воды,
- потери воды, охлаждающей конденсатор холодильной установки.
Техническим результатом изобретения является повышение производительности и экономичности и улучшение технико-эксплуатационных показателей тепловой обработки пищевых продуктов.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе тепловой обработки пищевых продуктов, пищевых продуктов посредством нагретой воды в циркуляционном контуре и охлаждение продукта в холодильной установке, согласно изобретению воду нагревают посредством тепловой энергии, полученной в холодильной установке при охлаждении пищевого продукта, причем на нагрев воды в трех циркуляционных контурах используют 25-35% тепловой энергии, при теплосодержании воды в циркуляционных контурах 120-295 кДж/кг и температуре воды 25-80С с соотношением температур воды в каждом контуре на входе 1:(2-2,5):(3-3,5).
При использовании изобретения потребление пара исключается благодаря потреблению для подогрева воды тепловой энергии, которую получают в холодильной установке при охлаждении пищевого продукта. При этом затраты на производство тепловой энергии снижаются в связи с утилизацией бросовой, получаемой в холодильной установке, тепловой энергии в окружающую среду от магистрали пара.
Регулирование температуры воды в каждом циркуляционном контуре осуществляется известными способами изменения холодильной мощности каскадов холодильной установки без использования сжатого воздуха.
Потери воды в контуре теплоносителя также исключаются в связи с циркуляцией ее по замкнутому циркуляционному контуру.
На чертеже схематично изображен пример выполнения устройства с многокаскадной холодильной установкой, выполненной в едином блоке.
Устройство содержит установленные в технологической линии 1 переохладитель 2, который конструктивно совмещен с испарителем (не показан) аммиачной холодильной установки 3, и кристаллизаторы 4, а также конденсатор 5 холодильной установки 3, насос 6, кристаллизаторы и замкнутый циркуляционный контур 7 воды.
Холодильная установка 3 выполнена в виде трех каскадов 8, 9, 10 с промежуточными теплообменниками 11, 12 и конденсатором 5 последнего каскада 10. В технологической линии 1 установлены продуктовый трубопровод 13 и змеевик бака возврата 14.
Теплообменник 11, кристаллизаторы 4 и насос 6 образуют замкнутый циркуляционный контур 7 воды с температурой на входе в кристаллизаторы 4, например 25С. Теплообменник 12, продуктовый трубопровод 13 и насос 15 образуют замкнутый циркуляционный контур 16 воды с температурой на входе в продуктовый трубопровод 13, равной 50С. Конденсатор 5 каскада 10, змеевик бака возврата 14 и насос 17 образуют замкнутый циркуляционный контур 18 воды с температурой на входе в змеевик бака возврата 14, равной 75С.
Каскады 8, 9 и 10 холодильной установки могут быть выполнены в виде отдельных блоков. При этом промежуточные теплообменники 11 и 12 конструктивно выполнены в виде отдельных конденсатора и испарителя.
Тепловой обработке предложенным способом может быть подвергнут любой пищевой продукт, в процессе которого предусмотрено нагревание и охлаждение до заданных технологическим процессом значений температур.
В качестве холодильной установки может быть использована любая холодильная установка, работающая в режиме теплового насоса.
Способ осуществляется следующим образом.
При работе технологической линии 1, включенных насосах 6, 15 и 17 и каскадов 8, 9, 10 холодильной установки получаемая при охлаждении продукта, например, томатной пасты или маргариновой эмульсии в переохладителе 2 тепловая энергия с помощью каскада 8 перекачивается в теплообменник 11. Часть этой энергии - 25-35% потребляется на подогрев воды в контуре 7. Остальная часть каскадом 9 перекачивается в теплообменник. При этом температура воды на входе в кристаллизаторы 4 равна 25С, а теплосодержание воды в циркуляционном контуре 7 - 125 кДж/кг.
Из теплообменника 11 подогретая вода поступает на вход кристаллизаторов 4, в которых пищевой продукт нагревается, а вода остывает и насосом возвращается в теплообменник 11. Затем цикл повторяется.
Часть тепловой энергии, 25-35%, которая перекачена в теплообменник 12, потребляется на нагрев воды в контуре 16 с температурой воды на входе в продуктовый трубопровод 13, равной 50С, и теплосодержанием воды в циркуляционном контуре 16 - 209 кДж/кг. Подогретая в теплообменнике 12 вода поступает в продуктовый трубопровод 13, в котором пищевой продукт нагревается, а вода остывает и насосом 15 возвращается в теплообменник 12. Затем цикл повторяется.
Оставшаяся часть тепловой энергии, которая перекачена в теплообменник 12, каскадом 10 перекачивается в конденсатор 5 и потребляется на нагрев воды в контуре 18 с температурой на входе в змеевик бака возврата 14, равной 75С, и теплосодержанием воды в циркуляционном контуре 18 - 293 кДж/кг. Подогретая в конденсаторе 5 вода поступает в змеевик бака возврата 14, в котором продукт нагревается, а вода остывает и насосом 17 возвращается в конденсатор 5. Затем цикл повторяется.
Изобретение позволяет значительно снизить себестоимость изготовления продукции благодаря:
исключению капитальных и эксплуатационных затрат на содержание сетей пара и сжатого воздуха,
снижению затрат на производство тепловой энергии,
исключению потерь воды, охлаждающей конденсатор холодильной установки.
Затраты на производство тепловой энергии за счет утилизации производимого холодильной установкой тепла снижаются, по сравнению с аналогом, в 1,216 раза, или на 21,6%.
Формула изобретения
Способ тепловой обработки пищевых продуктов, включающий нагревание пищевых продуктов посредством нагретой воды в циркуляционном контуре и охлаждение продукта в холодильной установке, отличающийся тем, что воду нагревают посредством тепловой энергии, полученной в холодильной установке при охлаждении пищевого продукта, причем на нагрев воды в трех циркуляционных контурах используют 25-35% тепловой энергии, при теплосодержании воды в циркуляционных контурах 120-295 кДж/кг и температуре воды 25-80С с соотношением температур воды в каждом контуре на входе 1:(2-2,5):(3-3,5).
РИСУНКИРисунок 1
