Разработка автоклава для вытопки свиного жира типа К7 ФА2

--PAGE_BREAK--К автоклавам предъявляются следующие специфические требования:
-                     толщина стенок варочного сосуда, рубашки и откидные прижимные болты увеличены по условиям прочности;
-                     сварные швы подвергают специальному контролю;
-                     на крышке автоклава устанавливают следующую дополнительную арматуру: предохранительный клапан, срабатывающий на давление 300-350 кПа;
-                     манометр с указанием допустимого уровня давления на шкале прибора;
-                     пароспускной вентиль, по источнику /6/.

2                   Принцип действия автоклава для вытопки свиного жира типа К7-ФА2
Схема технологического процесса производства пищевых жи­ров в установках типа К7-ФА2 заключается в следующем.
Все виды неизмельченного сырья загружают в чистом (после промывки в местах получения) и остывшем состоянии в автоклав, где его подвергают вытопке под давле­нием. Вытопленный в автоклаве жир подается насосом, а через контактный эмульсор в напорный бак. В эмульсоре по мере необходимости жир увлажняется и нагревается острым паром до температуры 95 °С.
Напорный бак снабжен поплавковым указателем уровня. Из напорного бака жир поступает в саморазгружающийся (от осадка) сепаратор на очистку (осветление). При неудов­летворительной однократной очистке на сепараторе его направляют через насос (приводится в движение тем же электро­двигателем) в свободный автоклав, а затем на вторичную очистку. Очищенный жир насосом подается в сборник жира, из которого он поступает в тонкослойный трубчатый охлади­тель, а затем на разливочные машины для фасовки в мелкую или крупную тару.
Жир в охладителе охлаждают холодной водой температурой не выше 100°С, циркулирующей в рубашечном простран­стве. Обезжиренная шквара после слива жира передувается под давлением, создаваемым блоутанком в цех технических фабрикатов для выработки сухих кормов. Спуск давления из автоклава осуществляется через конденсатор.
Технологический процесс вытопки жира можно представить схемой изображённой на рисунке 1:

   

                                     
         

                                         
                                              
                               
                  
   

                  
Рисунок 1 – Поэтапный процесс вытопки жира
Автоклав К7-ФА2 состоит из котла с откидной крышкой, корзины и конденсатора, вместимостью 0,75 м3 и представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд диаметром 1232 мм с эллиптическим приварным днищем. Автоклав закрывается крышкой, шарнирно прикрепленной к корпусу и проворачивающейся вокруг оси. В пазу приварен­ного к крышке кольца находится резиновая прокладка, обеспе­чивающая необходимую плотность при затяжке откидными болтами. Автоклав снабжен тепловой рубашкой в цилиндрической части сосуда и днищем общим объемом 0,18 мі и поверхностью нагрева 3,5 мІ.
При избыточном давлении 0,4 МПа пар подается через вен­тиль паропровода диаметром 25 мм, вмонтированного в верх­нюю часть рубашки, а конденсат отводится через патрубки в днище рубашки. Сырье (с водой) загружают в автоклав, здесь оно попадает в корзину. Корзина устанавливается в автоклаве на три опоры, приваренные к днищу. Автоклав в свою очередь устанавливают на четыре опоры и крепят с помощью четырёх лап, приваренных к тепловой рубашке. На крышке автоклава и на трубопроводе, подводящем пар в тепловую рубашку, установлены манометры, а также предохранительный клапан и вентиль для спуска газов и конденсации соковых паров, выделяющихся при вытопке сырья под давлением и спуска последнего по окончании процесса (перед открыванием крышки). В конденсатор подводится холодная вода, а для вывода непогашенных газов в нём предусмотрен патрубок.
Вытопленный жир сливают через шарнирную трубу до допустимого уровня. Оставшуюся после вытопки шквару спускают через трубу диаметром 100 мм. Наличие выемной корзины позволяет быстро загружать и выгружать кости с помощью электротельфера.
Механизм открывания крышки автоклав состоит из электродвигателя мощностью 1.1 кВт, редуктора и опоры, которая представляет собой шарнирно укреплённый на корпусе котла винт.
Редуктор представляет собой одноступенчатую цилиндрическую передачу, он крепится шарнирно к плечам крышки.
От электродвигателя, который работает реверсивно, приводятся в движение шестерни редуктора, происходит перемещение самого редуктора по винту и в зависимости от того, в какую сторону вращается вал электродвигателя, происходит открывание или закрывание крышки автоклава.
Для ускорения процесса переработки мягкого жира-сырца и кости и предупреждения подгорания жира массу наряду с глухим паром подогревают острым паром, поступающим в змеевик через патрубок, который имеется в трубе для спуска шквары.
Для удаления газов и паров, образовавшихся в процессе вытопки при закрытой крышке, автоклав соединяют с конденсатором. Благодаря наличию механизма открывания и закрывания крышки продолжительность этой операции составляет 20 секунд.
Шквару свиную I сорта и сборного вываривают острым паром в автоклаве, обезжиренную шквару при содержании не более 5 % жира направляют в цех технических фабрикатов на выработку мясокостной муки.

3                   Правила эксплуатации и требования техники безопасности
Современный уровень техники жирового производства обес­печивает безопасные условия работы, если обслуживающий персонал соблюдает действующие на рабочих местах тсхно­логические инструкции и правила безопасности.
Необходимым условием работы в жировых цехах является тщательное соблюдение чистоты аппаратов, машин и агрега­тов, правил личной гигиены рабочих и технического персонала и содержание в должном санитарно-гигиеническом состоянии производственного помещения.
Основное условие безопасности — это чистота и порядок у рабочего места. Жир-сырец, особенно расплавленный жир, при попадании на пол делает его поверхность очень скользкой. Поэтому, если жиры случайно попали на пол, их нужно тща­тельно собрать, а пол насухо протереть шваброй или тряп­ками.
Ряд процессов жирового производства (вытопка, отстаива­ние, сушка, обезжиривание и прессование шквары и др.) ведут при повышенной температуре. Во избежание ожогов необхо­димо следить за тем, чтобы нагретые поверхности аппаратов, жиро- и паропроводов имели исправную тепловую изоляцию, у рабочих мест изоляцию сверху покрывают тонкими металли­ческими листами, защищающими изоляцию от повреждений.
Во время ревизии, очистки и ремонта аппаратов и машин, чтобы не было поражения электрическим током, нельзя нару­шать заземление, которое обычно выполняется в виде металли­ческих стержней и полос, соединяющих электрооборудование (электродвигатели, пускатели, кабели и так далее) С заземлителем, а также все металлоконструкции, технологическое, общезавод­ское и другое оборудование.
При появлении посторонних шумов и стуков, не свойственных машине, необходимо остановить ее и устра­нить неполадки, возникшие при работе.
Разборку и съем частей машин во избежание ушибов производят с по­мощью переносных приспособлений — домкратов, талей, лебедок и других.
Обо всех неисправностях в работе машин и аппаратов необходимо ставить в известность технический персонал.
Жировой цех должен иметь журнал учета стеклянных пред­метов (термометры, плафоны, манометры, оконные стекла и другие), и в случае, если какой-либо предмет будет разбит, не­обходимо составить акт и принять меры, исключающие попа­дание посторонних предметов в готовую продукцию.
Автоклав должен быть установлен так, чтобы его можно было удобно обслуживать со всех сторон. Расстояние от стен до автоклава должно быть не менее 0,8 м.
Предохранительный клапан должен быть отрегулирован на разрешенное давление пара в автоклаве. Действие клапана должно регулярно проверяться.
Обслуживающий персонал обязан строго выполнять инструкцию по режиму работы и безопасному обслуживанию автоклавов и своевременно проверять исправность действия, арматуры, контрольно-измерительных приборов и предохранительных устройств.
Автоклав должен быть остановлен в следующих случаях:
-                     если давление в автоклаве поднимается выше разрешенного;
-                     при неисправности предохранительных клапанов;
-                     при обнаружении в элементах автоклава, работающих под давлением, трещин, выпучин, пропусков или потении в сварных швах, течи в боковых соединениях, разрыва прокладки;
-                     при возникновении пожаров;
-                     при неисправности или неполном количестве крепежных деталей крышек;
-                     при неисправности предохранительных блокировочных устройств.

4                   Расчётная часть
4.1            Технологический расчёт
При технологическом расчёте проводят расчёт производительности для периодически действующих аппаратов.
Производительность (кг/с) автоклава для вытопки свиного жира вычисляется по следующей формуле
M=Gτ=Vφρτ, (1)
где G – масса единовременной загрузки, кг;
 τ – продолжительность цикла обработки, с;
 V – геометрический объём аппарата, мі;
 ρ - плотность продукта, кг/мі.
Согласно техническим характеристикам, приведённым в «Отраслевом каталоге», по источнику /7/, продолжительность процесса вытопки жира составляет 3-5 часов (в одном часу 3600 с), масса единовременной загрузки сырья составляет 500 кг. Подставим данные в формулу 1 и получим следующие результаты
M=5005∙3600 = 50018000 = 0,028 кг/с
Следовательно, производительность составила 0,028 кг/с.
Далее определим расход водяного пара, пошедшего на процесс вытопки жира. Для этого определим общий расход теплоты Q в автоклаве К7-ФА2 по статьям расхода, по следующей формуле:
 Q=Q1+Q2+Q3, (2)
 где Q1 - расход тепла на подогрев металлических частей автоклав (стенок,
 днища и так далее), кДж;
 Q2 - расход тепла на подогрев шквары, жира и на плавление жира, кДж;
Q3 – расход тепла на потери в окружающую среду, кДж.
Данные параметры определяются по следующим образом:
Q1=cG(t2-t1), (3)
где c – теплоёмкость металлических частей котла (по источнику /4/, стр. 262
 принимается равной 0,48*103 кДж/(кг•град);
 G - масса металлических частей автоклава (по паспорту принимается
 равной 785 кг);
 t2 - конечная температура стенок автоклава (согласно источнику /3/, стр.
 322 составляет 90 °С);
 t1 -начальная температура стенок автоклава (по источнику /3/, стр. 322
 составляет 20°С).
Подставив числовые значения в формулу 3, получаем следующие результаты:
Q1=0,48*103*75890-20=25,47*103 кДж
 Q2=c1G1tк-tо+G2{c2.tп-tо+rж+с2,,tк-tп}, (4)
где 짮1 - теплоёмкость шквары (которую принимают равной 12
 кДж/(кгград) по источнику /4/);
 G1 – масса шквары после окончания процесс вытопки по
 источнику /3/ принимается равным 20% от общей массы
 загружаемого сырья, то есть 500/100*20=100 кг);
 tк – конечная температура шквары и жира (согласно источнику /3/, стр.
 322 составляет 85 °С);
 tо – начальная температура шквары и жира автоклава (по источнику /3/,
 стр. 322 составляет 20°С)
 G2 – масса жира после вытопки (по источнику /3/ принимается равным
 75% от общей массы загружаемого сырья, то есть 500/100*75=375
 кг);
 c2. – теплоёмкость жира до плавления (согласно источнику /4/,
 составляет 1,7 кДж/кг);
 rж – скрытая теплота плавления жира (согласно источнику /4/,
 составляет 165 кДж/кг);
 с2,, - теплоёмкость жира после плавления (согласно источнику /4/,
 составляет 2,2 *103кДж/(кг*град));
 tп – температура плавления жира (согласно источнику /4/, составляет 70 °С);
Подставив числовые значения в формулу 4, получаем следующие результаты:
 Q2=12*10085-20+3751,770-20+165+2,2*10385-70=184*103 кДж
Q3=kFτ(tп-tв), (5)
где k - общий коэффициент теплопередачи, Вт/(мІ•К);
F - поверхность теплопередачи, мІ;
τ –продолжительность теплопередачи (по источнику /7/, составляет 3-5 часов);
tп - температура пара в рубашке котла (согласно источнику /4/,  составляет 80 °С);
tв - температура окружающего воздуха (по источнику /3/, стр. 322 составляет 20°С)
Для нахождения значения Q3 необходимо определить коэффициент теплопередачи по следующей формуле:
k=11α1+δλ+1α2,(6)
гдеα1- коэффициент теплоотдачи от пара к стенке автоклава (согласно источнику /3/, стр. 350, составляет 4400 [Вт/(мІ•К)];
 α2 - коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху (согласно источнику
 /3/, стр. 350, составляет 700 [Вт/(мІ•К)];
 λ - коэффициент теплопроводности материала стенки (по источнику /3/,
 стр. 350, составляет 0,8 [Вт/(м•К)];
  - толщина стенки (согласно пункту 4.2 принимается равной 0,02 м).
Подставив числовые значения в формулу 6, получаем следующие результаты:
 k=114400+0,020,8+1700=37,5 *103Втм2•К
Так же необходимо определить поверхность теплопередачи F, мІ:
F=2πd24+πd*h, (7)
где d – диаметр автоклава (по источнику /7/, составляет 1000 мм или 1 м);
h – высота автоклава (по источнику /7/, составляет 1030 мм или 1,03 м);
π - стандартное значение (3,14)
Подставив числовые значения в формулу 7, получаем следующие результаты:
F=23,141І4+3,14*1*1,03=4,8 мІ
Далее подставим найденные значения в формулу 5 и получим следующие результаты:
Q3=37,5*103*4,8*3(80-20) = 32,4 *103кДж
    продолжение
--PAGE_BREAK--