Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные расчеты

При производстве мороженого применяют фризеры и аппараты для замораживания:

- по принципу действия:

а) непрерывного действия (в дальнейшем н/д)

б) периодического действия (в дальнейшем п/д)

- по виду хладагента:

а) рассольные

б) аммиачные

в) фреоновые

- по расположению взбиваемых цилиндров:

а) горизонтальные

б) вертикальные

Большинство фризеров н/д имеют аммиачное и фреоновое охлаждение. Наиболее эффективные аммиачные, горизонтального исполнения.

Во фризере одновременно происходит несколько процессов: охлаждение смеси, интенсивное перемешивание, диспергирование воздуха и насыщение им продукта, замораживание влаги, образование слоя льда и его дробление.

1. Экспериментально установлено, что минимальное число оборотов мешалки и ножей во фризере п/д можно определить по формуле:

nmin= 67,5/

, об / мин (1)

Г

где R–радиус цилиндра фризера, м

1. Тепловой баланс, или расход холода, при работе фризера складывается из трех основных статей

, кДж (2)

где Q_пр – расход холода на охлаждение смеси мороженого и замораживание мороженого, кДж

Q_мех – расход холода на компенсацию теплового выделения от работы мешалки и ножей, кДж

Q_п – потери холода, кДж Q_п составляют 20% от Q_пр

2.1. Расход холода на компенсацию теплового выделения от работы мешалки и ножей по формуле:

, кДж (3)

где η – коэффициент, показывающий, какая часть механической энергии превратилась в тепловую (η = 0,65 – 0,85)

N – рабочая мощность, потребляемая фризером, кВт

2.2. Расход холода на охлаждение смеси мороженого и на замораживание влаги можно определить:

, кДж (4)

где М_м – производительность фризера,

t_см – начальная t^○ смеси, ^○С

t_кр – криоскопическая t^○ смеси, ^○С

t_м - t^○ мороженого при выгрузке из фризера, ^○С

W_в – содержание воды в смеси, %

W_л – содержание замороженной воды, %

С_см – теплоемкость смеси, кДж/кг^○С

С_м – теплоемкость мороженого, кДж/кг^○С

2. Количество замороженной воды определяется по формуле:

где О – содержание в смеси мороженого СОМО, %

с – содержание в смеси мороженого свекловичного сахара, %

t - t^○ замораживания сахара, ^○С

Данную формулу для некоторых видов мороженого можно упростить:

2.1 для молочного мороженого

2.2 для сливочного мороженого

2.3 для пломбира

4. Зная Q можно определить расход хладагентов:

4.1 Расход рассола:

4.2 Количество аммиака:

где С_р – теплоемкость рассола, кДж/кг*ºК

t_нр – начальная t^○ рассола, ^○С

t_кр – конечная t^○ рассола, ^○С

r – теплота парообразования аммиака, кДж/кг

5. Производительность фризера определяется:

5.1 Периодического действия:

где Мр – разовая порция смеси, загружаемая во фризер, кг

Zц – продолжительность цикла фризерования, мин

5.2 Непрерывного действия:

где m – число ножей

δ_м.ср – толщина срезаемого слоя мороженого, мкм

F_м.ср – поверхность, с которой срезается слой мороженого, м²

n – число оборотов ножей в минуту

γ_ср – средний удельный вес мороженого, кг/м³

Ф_нер – коэффициент, характеризующий неравномерность срезания слоя (Ф_нер = 1,1 – 1,2)

Ф_раз – коэффициент, характеризующий размораживание среднего слоя (Ф_раз = 1,2 – 1,9)

6. Толщина срезаемого слоя в среднем 15-25 мкм для н/д γ_ср ≈ γ_мк (удельный вес мороженого при выгрузке) кг/м³

7. Количество смеси мороженого, единовременно находящихся во фризерах н/д:

где V – объем кольцевого пространства для мороженого, м³

γ_см – удельный вес смеси, кг/м³

S – взбитость мороженого, %

8. Продолжительность цикла взбивания и фризерования определяется по формуле:

,мин (14)

где k_усл – условный коэффициент теплопередачи

ОФН k_усл = 581,5 – 696,8 Вт/(м²*К)

ОФА k_усл = 697,8 -814,1 Вт/(м²*К)

t_ср.м – средняя t^○ мороженого (t_ср.м = (t_кр + t_м)/2), ^○С

Q_п.вп – внутренние потери холода в результате теплопритока внутрь фризера через

торцовые крышки и вал Q = М*с*(t₁-t₂)*W₃), кДж (15)

9.Количество холода, необходимого для замораживания смеси мороженого:

, кДж (16)

где М – количество смеси, кг

с – теплоемкость смеси, кДж/кг^○С

t₁ – начальная t^○ смеси, ^○С

t₂ – конечная t^○ смеси, ^○С

W₃ – количество влаги, превращенной в лед, кг

, кДж (17)

10. Количество влаги, замороженной в процессе закалки, определяется:

где М – количество мороженого, поступившего на закалку, кг

W_в – содержание влаги в исходной смеси, %

W_зак – количество влаги, замороженной в результате процесса фризерования и закаливания, % (W_зак = 85 – 90 %)

W_л – количество влаги, превращенной в лед в процессе фризерования, % (W_л определяется по формуле 5,6,7,8)

11. Взбитость определяется по формуле:

где V_м – удельный вес мороженого, л/кг

V_см – удельный вес исходной смеси, л/кг