Агрегатно-технологическая линия производства фруктово-овощных соков для детского питания с расчетом выпарной установки для концентрир

 

Содержание

Задание на курсовое проектирование 2

Введение 3

1. Пищевая ценность сырья и конечного продукта 5

2. Аппаратная линия производства 10

3. Устройство аппарата 11

4. Процессы в аппарате 19

5. Расчет показателей 22

6. Заключение 25

7. Список источников 26

 

 

 

Задание на курсовое проектирование

«Агрегатно-технологическая  линия производства фруктово-овощных  соков для детского питания с  расчетом выпарной установки для  концентрирования сока»

Исходные  данные

Количество  продукта, поступающего на выпаривание  G_н = 3,8 кг/с =13680 кг/ч

Начальная концентрация сухих в-в в_н=5,0 % 

Конечная  концентрация сухих в-в в_к= 23 %

Температура продукта, поступающего в аппарат  t_н=18⁰С 

Давление  вторичного пара Р_вт=0,4∙10^-5 Па

Давление  греющего пара Р_гп =1,8 ∙10^-5 Па

Температурные потери от гидростатической депрессии  Δ_гс =2

Температурные потери от гидравлической депрессии  Δ_г=1

 

 

Введение

Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или малолетучих веществ в жидких летучих растворителях.

Выпариванию подвергают растворы твердых  веществ (водные растворы щелочей, солей  и др.), а также высококипящие  жидкости, обладающие при температуре  выпаривания весьма малым давлением  пара, — некоторые минеральные  и органические кислоты, многоатомные спирты и др. Выпаривание иногда применяют также для выделения  растворителя в чистом виде: при  опреснении морской воды выпариванием образующийся из нее водяной пар  конденсируют и воду используют для  питьевых или технических целей.

При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его  температуре кипения. Поэтому выпаривание  принципиально отличается от испарения, которое, как известно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный раствор подвергают последующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специально приспособленных для этих целей.

Получение высококонцентрированных  растворов, практически сухих и  кристаллических продуктов облегчает  и удешевляет их перевозку и хранение.

Тепло для выпаривания можно  подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании. Однако в подавляющем большинстве случаев  в качестве греющего агента при выпаривании  используют водяной пар, который  называют греющим или первичным.

Первичным служит либо пар, получаемый из парогенератора, либо отработанный пар, или пар промежуточного отбора паровых турбин.

Пар, образующийся при выпаривании  кипящего раствора, называется вторичным.

Тёпло необходимое для выпаривания  раствора, обычно подводится через  стенку, отделяющую теплоноситель от раствора. В некоторых производствах  концентрирование растворов осуществляют при непосредственном соприкосновении выпариваемого раствора с топочными газами или другими газообразными теплоносителями.

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и  атмосферном давлениях. Выбор давления, связан со свойствами выпариваемого  раствора и возможностью использования  тепла вторичного пара.

Выпаривание под атмосферным давлением, а иногда и выпаривание, под вакуумом проводят в одиночных выпарных аппаратах (однокорпусных выпарных установках). Однако наиболее распространены многокорпусные выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов, или корпусов, в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус. При этом давление в последовательно соединенных (по ходу выпариваемого раствора) корпусах снижается таким образом, чтобы обеспечить разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса и раствором, кипящим в данном корпусе, т.е. создать, необходимую движущую силу процесса выпаривания.

 

1. Пищевая ценность сырья и конечного продукта

Соки, напитки из жидкости, содержащейся в свежих здоровых и зрелых фруктах, ягодах и овощах. Соки сохраняют  все питательные вещества, имеющиеся  в свежих плодах, ягодах и овощах, и легко усваиваются организмом. Пищевая ценность соков состоит в высоком содержании в них легкоусвояемых углеводов (глюкоза, фруктоза, сахароза и др.), комплекса водорастворимых витаминов (аскорбиновая, фолиевая, никотиновая и пантотеновая кислоты, Р-активные вещества, каротин, тиамин, рибофлавин и др.), минеральных солей, пектиновых веществ, органических кислот, ароматических соединений. Вкус, аромат и ценность соков зависят от вида исходного сырья и способов приготовления готового продукта. Наиболее ценны соки, которые изготавливают из плодов вместе с мякотью (абрикосовый, персиковый, сливовый, томатный и др.). В таких соках кроме других полезных веществ сохраняются клетчатка и пектиновые (желирующие) вещества, стимулирующие работу кишечника. Соки обладают и целебными свойствами.

Овощные соки

Арбузный сок содержит большой  процент растворимых Сахаров (фруктозу, глюкозу, сахарозу), пектиновых веществ. В соке имеются витамины - фолиевая, аскорбиновая и никотиновая кислоты, тиамин, рибофлавин, а также каротин. Богат он и минеральными веществами (преобладает калий). Рекомендуется лицам, страдающим заболеваниями почек. Сок с мякотью широко используется в лечебном питании, особенно при малокровии, заболеваниях сердечно-сосудистой системы, подагре.

Капустный сок содержит легкоусвояемые углеводы (глюкоза, фруктоза, сахароза), аминокислоты. Есть в нем соли калия, натрия, кальция, магния, железа. Наибольшая ценность капустного сока заключается  в его особом витаминном наборе (аскорбиновая, никотиновая, пантотеновая и фолиевая кислоты, тиамин, рибофлавин, биотин, витамин К, Р-активные вещества). Капустный сок содержит противоязвенный витамин. В настоящее время разработана технология производства сухого сока белокочанной капусты методом сублимации.

Морковный сок - источник многих витаминов  и минеральных солей. Высокое  содержание в нем каротина, наличие  комплекса витаминов группы В, С, К, железа, калия, кальция кобальта и других минеральных веществ делают сок особенно полезным для детей, людей с ослабленным здоровьем.

Томатный сок содержит витамины группы В, С, каротин, минеральные соли. Характеризуется низкой кислотностью и имеет приятный, освежающий вкус, утоляет жажду. Значительное содержание в соке калия и железа при относительно низкой калорийности делает его полезным для всех людей, включая лиц, склонных к полноте.

Тыквенный сок содержит сахара (в  основном сахарозу), клетчатку, пектиновые вещества, соли калия, кальция, магния, микроэлементы (железо, медь, марганец, кобальт и др.). Есть в соке и витамины С, B1, Б2, B6, E, каротин. Тыквенный сок улучшает работу желудочно-кишечного тракта, способствует желчеотделению, является диетическим продуктом. Он рекомендуется больным, страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями, сопровождающимися отеками, а также при заболеваниях печени и почек. В небольших количествах его рекомендуется принимать на ночь лицам, страдающим бессонницей, и при тревожном сне.

Свекольный сок содержит около 14% углеводов (в основном сахарозу), витамины - тиамин, рибофлавин, фолиевую и пантотеновую кислоты, а также каротин. В значительных количествах в соке содержатся соли калия, железа, марганца и др. Комплекс витаминов и микроэлементов оказывает положительное влияние на кроветворение, нормализует обменные процессы.

Сок репы содержит сложный комплекс биологически активных веществ. В нем  содержится 60-100 мг витамина С и ряд других витаминов, стерины, фосфатиды, минеральные соли. Сок репы с медом стимулирует сердечно-сосудистую деятельность. Его применяют при простудных заболеваниях верхних дыхательных путей.

Особенность овощных соков заключается  в том, что они не только легко  усваиваются организмом, но и содействуют  более полной усвояемости основных пищевых веществ, содержащихся в  других продуктах. С целью улучшения  пищеварения целесообразно употреблять  разбавленные овощные соки, особенно лицам со сниженной секреторной  функцией желудка. Разведенные овощные  соки являются достаточно мощными возбудителями  желудочной секреции и не требуют  больших количеств желудочного  сока для переваривания. Цельные  овощные соки обладают выраженной способностью активизировать секреторную функцию  желудка. Причем наиболее сильная секреторная  реакция желудка отмечается под  влиянием капустного и морковного соков.

При изготовлении овощных соков  в домашних условиях необходимо строго соблюдать некоторые правила:

- овощи, предназначенные для  переработки на сок, надо тщательно  отсортировать, отобрать испорченные,  несвежие и поврежденные;

- тщательно промыть овощи под  краном в струе проточной воды;

- клубнеплоды могут быть сильно  загрязнены землей, и микроорганизмами, поэтому их надо мыть со  щеткой;

- снимать кожуру с овощей  можно только после тщательного  их мытья; 

- очищенные овощи не следует  хранить на воздухе и в воде, так как это приводит к разрушению  витаминов; 

- напитки и свежие соки из  овощей необходимо готовить непосредственно  перед их употреблением. 

Фруктовые и  ягодные соки

Яблочный сок обладает С- и Р-витаминной активностью, является хорошим источником минеральных солей - калия, кальция, железа. В нем обнаружены 28 микроэлементов, среди которых - медь, марганец, кобальт, цинк, никель и др. Яблочный сок хорошо утоляет жажду. Его применяют при атеросклерозе, болезнях мочевого пузыря, почек, печени, почечно-каменной болезни. Пектин яблочного сока с мякотью оказывает нормализующее действие на желудочно-кишечный тракт, его используют в лечебно-профилактическом питании при особо вредных условиях труда.

Виноградный сок содержит углеводы, представленные в основном фруктозой  и глюкозой. Для него характерно высокое содержание легкоусвояемых и необходимых организму минеральных  солей, дубильных веществ, обладающих Р-витаминной активностью, стеринов. Оказывает на организм человека разностороннее положительное действие: общеукрепляющее, повышающее обмен веществ и т. д. Имеет высокую энергоценность.

Черносмородиновый сок используется как поливитаминное средство. Особенно он богат аскорбиновой кислотой. В  нем содержится также значительное количество других витаминов (Р, Bi, B₂, PP), каротина, минеральных солей, пектина. Сок повышает работоспособность и устойчивость организма к неблагоприятным факторам.

Клубничный и земляничный соки содержат 6-9% Сахаров, органические кислоты (яблочную, лимонную, салициловую, янтарную), витамин С, пектиновые вещества, флавоноиды, железо, калий и другие минеральные вещества. Соки полезны людям, страдающим малокровием. Их применяют как потогонное средство при простудных заболеваниях.  
 

Название сока	Белки   (г)	Угле-   воды(г)	Минеральные вещества (мг)   Na   К   Са  Mg  P   Fe						Витамины (мг)   B1    В2    РР     С				Энерго-   ценность   (ккал)
Абрикосовый	0,5	14,0	15	245	3	—	18	0,2	0,02	0,04	—	4,0	56
Апельсиновый	0,7	13,3	—	—	18	—	13	0,3	0,04	0,02	0,22	40,0	55
Виноградный	0,3	18,5	15	212	19	16	20	0,3	0,02	0,01	0,10	2,0	72
Вишневый	0,7	12,2	3	250	17	6	18	0,3	0,01	0,02	0,20	7,4	53
Клубничный	0.3	8,5	—	138	40	18	10	—	0,03	0,03	0,30	34,0	36
Лимонный	0,6	3,0	15	24	6	—	18	0,1	0,02	0,01	0,08	36,1	25
Малиновый	0,3	8,6	—	—	22	—	12	0,8	0,01	0,03	0,40	18,0	38
Мандариновый	0,8	9,6	—	—	—	—	—	—	0,04	0,02	0,10	25	41
Персиковый	0,3	16,8	—	—	—	—	—	—	0,02	0,04	0,60	6,0	65
Сливовый	0,3	16,1	—	—	—	—	—	—	0,01	0,01	0,29	4,0	65
Черносморо-   диновый	0,5	8,3	—	133	40	35	20	—	0,01	0,01	0,15	85,5	39
Яблочный	0,5	11,7	2	100	8	5	9	0,2	0,01	0,01	0,10	2,0	47

Химический состав фруктово-ягодных  соков, вырабатываемых пищевой промышленностью (на 100 г продукта)

Малиновый сок обладает сильным  ароматом и приятным вкусом (особенно из ягод лесной малины). Благодаря значительному  содержанию минеральных солей, органических кислот, витаминов сок применяется  при простудных заболеваниях как  потогонное средство. Его используют при атеросклерозе и гипертонической  болезни.

Соки цитрусовых используют как поливитаминные продукты. Лимонный сок (разведенный водой) применяют при гиповитаминозах. Соки цитрусовых широко используются в пищевой и кондитерской промышленности как естественные ароматизаторы и улучшители вкуса.

Гранатовый сок имеет сложный  и разнообразный химический состав. В нем высокое содержание антоцианов, окрашивающих сок в интенсивный  цвет. В соке содержатся глюкоза, фруктоза, лимонная, яблочная кислоты, аминокислоты, полифенолы. Витаминов в соке не очень много - небольшое количество аскорбиновой кислоты, тиамина, рибофлавина. Гранатовый сок снижает кровяное давление, оказывает спазмолитическое действие. Полезен при простудных заболеваниях. В народной медицине используется для лечения желудочно-кишечных заболеваний.  

2. Аппаратная линия производства

Однокорпусная выпарная установка  включает лишь один выпарной аппарат (корпус). Рассмотрим принципиальную схему одиночного непрерывно действующего выпарного аппарата с естественной циркуляцией раствора на примере аппарата с внутренней центральной циркуляционной трубой (рис. 1).

Аппарат  состоит из теплообменного устройства — нагревательной (греющей) камеры 1 и сепаратора 2. Камера и  сепаратор могут быть объединены в одном аппарате (см. рис. 1) или камера может быть вынесена и соединена с сепаратором трубами (рис. 12). Камера обогревается обычно водяным насыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводят снизу камеры.

Поднимаясь  по трубам 3, выпариваемый раствор нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе 2. Освобожденный от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.

Часть жидкости опускается по циркуляционной трубе 2 под нижнюю трубную решётку  греющей камеры. Вследствие разности плотностей раствора в трубе 4 и парожидкостной эмульсии в трубах 3 жидкость циркулирует по замкнутому контуру упаренный раствор удаляется через штуцер в днище аппарата.

Если выпаривание производится под вакуумом, то вторичный пар  отсасывается в конденсатор паров, соединенный с вакуум-насосом. Упаренный  раствор удаляется из конического  днища аппарата.