Способ тепловой обработки пищевых продуктов

008047 Область техники Изобретение предназначено для нагревания и охлаждения пищевых продуктов в процессе их производства, в частности нагрева и охлаждения при консервировании овощей и фруктов, получения томатных паст и может быть использовано в технологических линиях пищевой и перерабатывающей промышленности. Предшествующий уровень техники 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, 167-168). Сушильная установка является недостаточно экономичной, так как необходимы дополнительные трудо- и энергозатраты на регенерацию осушительных блоков. Известен способ производства концентрированных томатопродуктов, включающий дробление томатной массы, которая насосом подается в регенеративный теплообменник, где осуществляется предварительный нагрев массы. Подогретая масса подается в подогреватель, где нагревается до 75-80 С. 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 дробленной массы, что позволяет сократить расход тепловой энергии при подогреве дробленой томатной массы и исключить расход воды для охлаждения потертой массы (SU 577013, А 23 В 7/005). 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 120 С) 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. Способ характеризуется высокими капитальными и эксплуатационными расходами на содержание сети пара, сети сжатого воздуха и артезианской скважины, потерей тепловой энергии при охлаждении молока с артезианской водой и с водой, охлаждающей конденсатор холодильной установки, а также выбросом пара в окружающую среду от магистрали пара, потерей 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. Раскрытие изобретения Изобретение направлено на снижение капитальных и эксплуатационных расходов на содержание сети пара и сети сжатого воздуха, снижения потерь тепловой энергии в окружающую среду от магистрали пара и охлаждающей конденсатор воды, потерь воды, охлаждающей конденсатор холодильной установки. Техническим результатом изобретения является повышение производительности и экономичности и улучшение технико-эксплуатационных показателей тепловой обработки пищевых продуктов. В разработанном способе тепловой обработки пищевых продуктов, включающем нагревание воды в циркуляционном контуре с разным уровнем температуры воды и охлаждение, согласно изобретению,нагревание воды осуществляют в трех циркуляционных контурах, тепловую энергию получают при охлаждении пищевого продукта в холодильной установке, которая перекачивает тепловую энергию из одного циркуляционного контура в другой, 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 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-1 008047 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. Краткое описание фигур На фиг. 1 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 30 С. Теплообменник 12, продуктовый трубопровод 13 и насос 15 образуют замкнутый циркуляционный контур 16 воды с температурой на входе в продуктовый трубопровод 13, равной 50 С. 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 70 С. 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 значением температур. В качестве холодильной установки может быть использована любая холодильная установка, работающая в режиме теплового насоса. Пример осуществления способа 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 30 С,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 1. 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 50 С, 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 70 С, 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. Промышленная применимость 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 1,2 раза или приблизительно на 20%. Затраты на производство тепловой энергии соответствуют расчетным. Цель расчета - оценка энергетической эффективности способа по сравнению с аналогом.-2 008047 В качестве критерия количественной оценки принят коэффициент энергетической эффективности, представляющий собой отношение потребляемой установкой для подогрева воды аналога тепловой мощности Qпр к затрачиваемой при осуществлении разработанного способа электрической мощности для производства тепловой энергии Q где Qx пр и Nпр - соответственно, холодильная и потребляемая мощности холодильной установки аналога,кВт. В качестве исходных данных для расчета принято: теплосодержание пара на входе в установку для подогрева воды аналога in = 2750 кДж/кг; теплосодержание воды в циркуляционном контуре с температурой воды: 70 С i70 = 293 кДж/кг; 50 С i50 = 209 кДж/кг; 30 С i30 = 125 кДж/кг; расход пара в циркуляционном контуре с температурой воды: 70 С G70 = 0,139 кг/с; 50 С G50 = 0,0556 кг/с; 30 С G30 = 0,0556 кг/с; холодильная мощность холодильной установки аналога Qx пр = 76,8 кВт; потребляемая холодильной установкой аналога мощность Nпр = 35 кВт; Потребляемая установкой для подогрева воды аналога тепловая мощность Qпр = G70(in - i70) + G50(in i50) + G30(in - i30) = 628,7 кВт. Затрачиваемая при осуществлении способа электрическая мощность для производства тепловой энергииQ = Qпр - Qx пр - Nпр = 516,9 кВт Коэффициент энергетической эффективности Таким образом, при осуществлении способа затраты на производство тепловой энергии могут быть значительно снижены, по сравнению с аналогом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ тепловой обработки пищевых продуктов, включающий нагревание воды в циркуляционном контуре с разным уровнем температуры воды и охлаждение, отличающийся тем, что нагревание воды осуществляют в трех циркуляционных контурах, тепловую энергию получают при охлаждении пищевого продукта в холодильной установке, которая перекачивает тепловую энергию из одного циркуляционного контура в другой, 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 с соотношением температур воды в каждом контуре на входе 1:(2-2,5):(3-3,5).