Низкочастотные термические установки

На пищевых предприятиях применяют электрическую энергию не только для преобразования в механическую, но и для использования её с целью получения тепла.

Процесс преобразования электрической энергии в тепловую осуществляют в электротермических установках, которые позволяют точно и быстро регулировать температуру с помощью средств автоматики программного регулирования, а также обеспечивают быстрый пуск, остановку и переход на другой тепловой режим. Конструкция их приспособлена к требованиям технологического нагрева и является более безопасной по сравнению с приборами для сжигания топлива. Электротермические установки изготовляют номинальной мощностью от нескольких ватт до десятков тысяч киловатт при рабочей температуре до 3000 С. Недостатком таких устройств является относительно высокая стоимость эксплуатации, что связано с установленным тарифом на электрическую энергию.

Электротермические установки бывают прямого и косвенного действия.

В электротермических установках прямого действия в нагреваемом теле, которое надёжно включают в электрическую сеть переменного напряжения промышленной частоты непосредственно или через понижающий трансформатор, возбуждается ток, что способствует быстрому выделению в теле тепла. Тепловой эффект определяется мощностью потребления электрической энергии с учётом потерь рассеяния тепловой энергии в окружающее пространство.

Прямой или электроконтактный, способ нагрева переменным током частоты 50 Гц применяют на рыбоперерабатывающих предприятиях для размораживания блоков с замороженной мелкой рыбой – килькой, салакой или сардинами с последующим приготовлением из неё деликатесной продукции в виде консервов в масле. Для этого блок с рыбой помещают между двумя параллельными перфорированными пластинами – электродами из нержавеющей стали, находящимися в ванне из диэлектрика, заполненной проточной водой. При переменном напряжении между электродами 380 В частоты 50 Гц дефростация заканчивается в течение 2…3 мин и сопровождается расходом энергии 0,8…1,2кВт∙ч на один блок.

Прямой способ нагрева переменным током частоты50 Гц нашёл применение в хлебопечении при заваривании водно-мучной болтушки, поскольку он обеспечивает равномерный прогрев всей массы, исключает её неоднородность, образование комочков, а также перегрев поверхностных слоёв частиц муки с одновременным установлением оптимальной температуры около 65 С и незначительном расходе энергии. Возможна также электроконтактная выпечка пшеничного хлеба в форме из диэлектрика с двумя противоположными металлическими стенками, к которым подведено переменное напряжение 127 В частоты 50 Гц. Установившийся при этом переменный ток обеспечивает выпечку хлеба в течение 10 мин, причём он имеет гладкую необжаренную, корку без надрывов, трещин, морщин и эластичный мякиш. Упёк получается меньше обычного. Электроконтактный способ выпечки хлебных изделий представляет интерес при заготовке сухарей и бисквитов для тортов, где зажаренная корка не нужна.

Прямой способ нагрева воды электрическим током применяют в электродных электрических котлах, эксплуатация которых оправдана при дешёвой электрической энергии. Такие котлы могут быть использованы на консервных заводах и других пищевых предприятиях, потребляющих для технологических целей горячую воду и водяной пар.

Электроконтактный прессовый способ обработки плодов, овощей и ягод – электроплазмолиз – сводится к пропусканию обрабатываемых продуктов между встречно вращаемыми рифлёными вальцами – электродами, находящимися под переменным напряжением до 100 В частоты 50 Гц, в результате чего в обрабатываемом продукте возникает кратковременный ток, повреждающий протоплазменные оболочки, что увеличивает выход сока при прессовании и экономит пищевое сырьё.

В электротермических установках косвенного действия тепло выделяется в нагревательных элементах, которые находятся под действием тока и передают его нагреваемому телу лучеиспусканием, теплопроводностью и конвенцией. Эти элементы располагают внутри огнеупорной кладки печей, что способствует быстрому её разогреву до заданной температуры, определяемой требованиями технологического процесса.

В лабораториях пищевых предприятий электротермические установки косвенного действия встречаются в виде муфельных печей, вакуумных сушильных аппаратов, термостатов и др.

На предприятиях молочной и винодельческой промышленности применяют электропастеризаторы косвенного действия, представляющие собой аппараты, в стенки которых встроены нагревательные элементы, Ток, разогревая эти элементы, обеспечивает передачу тепла жидкости, находящейся в аппарате или протекающей через него. Расход энергии при этом невелик и составляет до 0,1кВт∙ч на 1 л пастеризуемой продукции.

На рыбоперерабатывающих предприятиях для пастеризации икры красной рыбы используют электропастеризаторы косвенного действия с автоматическим регулированием температуры с точностью .

Более мощные электротермические установки применяют в хлебопечении, кондитерском производстве, предприятиях общественного питания и камбузах речных и морских судов.

Электрические печи для выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий по сравнению с другими печами имеют ряд преимуществ, поскольку размеры их и конструкция могут быть приняты в полном соответствии с требованиями технологического процесса при полном отсутствии воздействия печных газов на изделия, что создаёт чистоту и удобство обслуживания, простоту в позонном регулировании температуры и не сложный переход от одного теплового режима к другому из-за малой теплоаккумулирующей способности при достаточно высоком КПД порядка 0,6…0,8 и расходе энергии на выпечку 1 кг хлеба около 0,25…0,30 кВт∙ч. Такие печи получают питание от трёхфазной сети с переменным напряжением 380 В частоты 50 Гц и имеют большей частью трубчатые герметически закрытые электрические нагреватели.

Трубчатый герметический электрический нагреватель (рис. 3.19) состоит из цельнотянутой стальной или латунной трубки диаметром 7…15 мм, длиной 250…6300 мм и толщиной стенки 1,0…1,5 мм, внутри которой по оси находится хромоникелевая спираль, выполненная проводом диаметром 0,1…1,5 мм и запрессованная в термоустойчивой электроизоляционной массе – кристаллической окиси магния, или периклазе, являющейся хорошим диэлектриком и проводником тепла от спирали к стенке трубки.

Рис. 3.19. Трубчатый электронагреватель:

1 – металлическая трубка; 2 – наполнитель;

3 – нихромовая спираль; 4 – контактный стержень; 5 – керамический изолятор.

 

Выводы от спирали в виде стальных контактных стержней, изолированных керамическими изоляторами предназначены для присоединения к питающей сети с помощью металлических гаек с шайбами. Герметизация трубки влагонепроницаемым термостойким лаком позволяет надёжно эксплуатировать такие устройства при температуре 400…850 С зависимости от допустимой удельной мощности на их поверхности и характера нагреваемой среды. Сопротивление изоляции каждого нагревательного элемента должно быть не менее 10 Мом.

Трубчатые электрические нагреватели различной конфигурации: прямые, U -образные и др. изготовляют номинальной мощностью 0,05…25 кВт и используют при напряжении 127 или 220 В. Срок службы их при рабочей температуре 500 С составляет около 4000…8000 ч. Корпусы трубчатых нагревателей, находящихся в эксплуатации, должны быть надёжно заземлены