（机械制造及其自动化专业论文）果脯浓缩式真空浸渍设备及喷射式真空泵的cad.pdf

摘要 g 。用 传 统 生 产 技 术 及 设 备 生 产 的 果 aii ，营养成分损失严重，质量不稳 定，而且因其加工周期长、产品附加值低使产品缺乏市场竞争力。因此， 探 求 高 新 果 脯 食 品 加 工 技 术 及 设 备 具 有 一卜 分 重 要 的 现 实 意 义 丫一 本文在探讨食品浸渍机理的基础上，在浸渍过程这一果脯生产的关键 工艺中引入真空机制，设计出果脯浓缩式真空浸渍设备。该设备不仅能满 足浸渍工艺的要求，还可以进行肉制品的熟化、液体的浓缩，是一多用途 的食品加工设备，具有结构简单、自动化程度高、生产效率高、节能节耗 等优点。 此外，利用 c + + b u i l d e r ，采用面向对象的软件开发方法，实现了水 蒸汽喷射式真空泵的程序设计计算;采用a u t o l i s p 语言， 在m d t中实 现 了喷 射泵的 三维建模和自 动装配; 利用 o p e n o l ， 在 c + 十 b u i l d e r 中实 现 了喷射泵的动态模拟。该系列软件界面友好，使用简单，减轻设计人员工 作强度，方便了人们对喷射器工作过程的了解。 关键词:果脯真空加工 喷射泵o p e n g l 浓缩式浸渍 三维动态模拟 abs tract t h e c o n f i t u r e t h a t i s p r o c e s s e d b y t h e t r a d i t i o n a l t e c h n o l o g y a n d e q u i p m e n t a l w a y s l o s s e s i t s m a i n n o u r i s h i n g v a l u e s , t o g e t h e r w i t h t h e l o w q u a l i t y l e v e l . wh a t s w o r s e , t h i s k i n d o f p r o d u c t h a s v e r y p o o r m a r k e t c o m p e t i n g p o w e r f o r i t s l o n g p r o d u c i n g p e r i o d a n d p i t y a d d i t i o n a l v a l u e . t h e r e f o r e , t o s t u d y a n d d e v e l o p a k i n d o f n e w c o n fi t u r e v a c u u m p r o c e s s i n g m a c h i n e w i t h h i g h t e c h n o l o g y p r o p o r t i o n w i l l h a s a g r e a t l y p r a g m a t i c me a n i n g . i n t h i s p a p e r , o n t h e b a s i c o f s t u d y i n g f o o d - i n f u s i n g t h e o r y , c o n c e n t r a t e d v a c u u m i n f u s i n g m a c h i n e h a s b e e n d e s i g n e d b y i n t r o d u c i n g t h e v a c u u m s y s t e m. t h i s s e t o f m a c h i n e w i l l n o t o n l y s a t i s fi e s t h e n e c e s s i t i e s o f c o n f i t u r e i n f u s i n g p r o c e s s i n g , b u t a l s o c a n b e u s e d i n m e a t b r a i s i n g p r o c e s s i n g a n d l i q u i d s i n s p i s s a t i o n s p r o c e s s i n g . i t s a s e t m a c h i n e t h a t c a n b e c h a r a c t e r i z e d w i t h g e n e r a l l y a p p l y i n g c a p a c i t y , s i m p l e s t r u c t u r e , c o n v e n i e n t o p e r a t i o n , d i s t i n g u i s h e d e f fi c i e n c y a n d e n e r g y s a v i n g . i n a d d i t i o n , t h i s p a p e r c o v e r s t h e p r o g r a m f o r s t e a m - e j e c t o r b y m e a n s o f o b j e c t e d - o r i e n t e d c 1- + b u i l d e r l a n g u a g e a n d r e a l i z e s i t s 3 d - m o d e l i n g i n md t b y m e a n s o f a u t o l i s p l a n g u a g e ; a l s o b y m e a n s o f o p e n g l i t r e a l i z e s e j e c t o r s 3 d - d y n a m i c s i m u l a t i o n i n c 十 + b u i l d e r . wi t h f r i e n d l y i n t e r f a c e , t h e s e p r o g r a m s w i l l g r e a t l y r e l e a s e t h e d e s i g n e r s f r o m h e a v y w o r k l o a d a n d m a k e p e o p l e t o k n o w t h e w o r k i n g t h e o r y o f s t e a m - e j e c t o r e a s i l y . 夕 ke y w o r d s : c o n f i t u r e v a c u u m p r o c e s s i n g e j e c t o ro p e n g l c o n c e n t r a t e d i n f u s i n g 3 d - d y n a mi c s i mu l a t i o n 绪论 二=二昌=二二二二 绪论 1 . 1 国内 外果脯加工技术的 现状 随着经济的发展，人们生活水平的不断提iu ，人们的饮食结构和消费观念 逐渐地发生着变化，生活也不断地由以往的温饱型向保健型和营养型转变，所以 新鲜卫生、营养丰富、色、香、味俱佳的 食品受到了 人们的欢迎， 研究相应的 食 品深加工技术也变得日 益迫切。 然而，我国丰富的食品原材料资源与落后的食品深加工技术和设备的现状 形成强烈的对比。 以农副产品中占有很大的水果生产为例: 水果成熟采摘时间短， 数量集中，尤其是山区的野果虽然资源丰富， 但产地分散，生产季节性、区域性 强。而目 前国内十分不足的收、储、运、调能力与占生产量不到 5 %的加工能力 都给商品性水果生产带来很多不便，甚至造成灾难性的损失。因此，推行水果深 加工， 就地把原材料变成成品， 将农副产品 变成工业品;以 保持原有营养成分的 前提下将鲜果进行深加工，不仅可以改善其口 味、延长其保存期、便于运输，还 可以增加产品的附加值、增长经济效益。 浸渍和脱水 ( 干燥)是果脯加工的两个关键环节 。我国大部分果脯生产厂 家还基本上使用传统的生产工艺。如浸渍一般采用一次及逐次浸渍工艺、一次及 逐次间歇浸渍工艺、变温浸渍工艺、冷浸热煮浸渍工艺、热煮冷浸工艺、逐次冷 腌浸渍工艺，脱水 ( 干燥)大部分采用自 然晾晒，烘房热风千燥。这些传统工艺 的 特点是对设备要求不高，一次性投入比 较少， 工艺比 较简单，适合家庭和一些 小型手工食品作坊采用，但与这些传统工艺及简陋的生产设备相伴而来的是: 产 品的质量不尽如人意，煮烂、干缩、褐变等现象时有发生;受自 然条件的制约比 较大，生产效率低，且生产过程中经常因为阴雨天气造成产品霉变、 腐烂， 产品 的卫生和安全性得不到保障。 这些传统果脯生产工艺一方面己 经不能满足人们追 求的低甜度、高品位、营养丰富的消费要求;另一方面也满足不了现代化大生产 和我国各地丰富的蔬菜、水果、野果等食品原材料巫待加工增殖的需要。 这些现 状的彻底改观，要求人们加快对浸渍、干燥的新技术的研究，开发出满足现代消 费需求的新型高效的果脯加工设备。 从国外关于果脯加工工艺和设备的研究报导来看，果脯生产工艺及设备的 研究多集中在工艺参数的优化和设备的自 动化改造方面;象真空浸渍工艺和设备 等的研究还处于实验开发阶段，定型的生产工艺和加工设备还很少见。 绪论 . . . 吕 . . . 曰 . . = 目 = = = = = = = 二 1 . 2 果肺加工新技术与设备 随 着 真 空 技 术 、 微 波 技 术 、 冷 冻 干 燥 等 现 代 高 新 技 术 在 果 脯 行 业 的 渗 透 ， 科 学 工 作 者 相 继 研 究 开 发 一 些 新 的 果 脯 加 工 的 关 键 技 术 和 设 备 ， 并 逐 步 在 生 产 实 践中得到推广和改进。 1 .2 . 1 加 压 浸 演工 艺 及 设备 加压浸渍工艺也叫加压糖煮法，是针对坚密果蔬不易透糖的特点而采取的 一种浸渍工艺。 饱和水蒸气压力与加热温度的关系见表 1 - 1 。一般浓糖液在常压下的沸腾温 度为 1 0 0 以 上。提高蒸汽压力可使一定浓度的 糖液在一定高 温下或超过其沸点 温度的高温下沸腾。利用这一物理性质进行浸渍，可获以下效果: 坚密的果蔬组织在高压蒸汽下蒸煮，易于破坏组织细胞膜，为组织透糖 创造条件。 果蔬组织在内 部水蒸气分压反复变化的 情况下，内外糖液浓度被迫加速 平衡，有利于透糖过程。 糖液在超过浓度所达到的沸点以上的高 温中，加强激化分子扩散能力， 同样有利于组织透糖作用。 表 1 . 1 饱和水蒸汽压力与温度的关系 压力温度 ( c) ( k p a )i( k g / c m ) 9 81 . 0 9 9 . 1 1 1 81 . 2 1 0 4 . 3 1 3 71 . 4 1 0 8 . 7 1 5 71 . 6 1 1 2 . 7 1 7 6一1 . 8 1 1 6 . 3 1 9 62 . 01 1 9 . 6 2 1 62 . 21 2 2 . 7 2 3 52 . 41 2 5 . 5 2 5 52 . 61 2 8 . 1 2 7 42 . 8 1 3 0 . 6 2 9 43 . 0 1 3 2 . 9 3 1 43 . 2 1 3 5 . 1 3 3 33 . 41 3 7 . 2 3 5 33 . 61 3 9 . 2 3 7 23 . 81 4 1 . 1 3 9 2 4 . 01 4 2 . 9 绪论 一一一一 图1 一 i 加压 浸渍罐示意图 t . 罐盖 2 . 高压蒸汽管 3 . 泄气栓 4 . 安 全阀 5 . 压力 表 6 .温度计7 .浸渍槽8 . 台车9 . 排汽排水管 此法的缺点为不利于糖液的蒸发浓缩。糖液浓度不能在加压浸渍过程中逐 步增浓。相反，由于饱和蒸汽为浓糖液所吸收，反而浓度有所降低。不能在一次 加压浸渍中完成浸渍过程。而只能作为一种组织透糖的辅助工艺。因此，只能在 果蔬组织十分坚密的情况下辅助采用，例如:青橄榄、橄榄坯、某些干果坯、椰 子、莲藕、姜等。加压处理完后，须在常压或低压下完成浸渍过程。 加压浸渍一般采用卧式加压蒸煮罐进行。主要构造由浸渍槽及加压罐组成 ( 图 1 - 1 ) 。把煮料加入浸渍罐中，密闭罐盖，即可由高压蒸汽管送入高压蒸汽 进行加压蒸煮。高压罐附有压力表， 温度计，泄气栓，排汽阀，安全阀， 废汽、 冷凝水排出管等必要附件。达到所需压力、所需温度及时间后，解除压力，打开 罐盖，移出 浸渍槽进行后一阶段的处理， 完成加压浸渍过程。 在加压浸渍过程中，在一定的时间内 变换加压压力使组织内部水蒸汽分压 获得变化， 加速内 外糖液平衡。浸渍时间及变换浸渍压力次数，依组织的坚密性 与透糖难易而定。时间 在1 0 - 4 0 分，次数在3 - 4 次之间。 加压浸渍除上述缺点外。加热是在高压高温下进行，不适用与松软的不耐 煮的果蔬组织。 1 . 2 . 2 真空浸渍工艺是在较高的真空度下进行的浸渍工艺。在较高的真空度下， 水及糖液的 沸点相应地降 低， 从表1 - 2 、 表1 - 3 可以 看出， 提高真空度到8 1 .6 k p a . 绪论 一一一一一一一一一一一一一一= 可 使 水 在6 0 下 沸 腾 ; 提 高 真 空 度 到8 4 .2 5 k p a ， 可 使7 0 % 浓 度 地 糖 液 在6 0 下 沸腾。 低温、 低压下进行浸渍， 大概来说 有以 下儿个优点: 可 使 组 织 不 受 高 温 浸 渍 所 产 生 的 不 利的 影 响， 提高 制 品 的 品 质， 包 括 避 免 糖 液 成 分、 组 织 成分 、 及 添 加 物 )1 i) g 分 产 生 化 学 分 解， 使 产1, n1111 n ii质 稳 定1 制品 色 泽浅淡鲜明，风味纯正。 在低温下沸腾，同 样收到高 温浸谈的效果， 加速了 透糖速度。 利用组织内的蒸汽分压随真空 度的 变化而反复收 缩膨胀， 使组织内 外糖 液浓度加速平衡，缩短透糖时间。 表 1 - 2真空 度与水的 沸 点 温度 (.c ) 真空度温度 ( ) 真空 度 ( k p a )( m m h g )( k p a )( m m h g ) 4 0 . 09 3 . 9 07 0 5 . 05 4 . 58 6 . 26 4 7 . 0 4 3 . 59 2 . 76 9 5 . 95 4 . 8 38 4 . 16 3 0 . 6 4 6 . 09 1 . 46 8 5 . 86 4 . 1 18 1 . 66 1 2 . 4 4 9 . 08 9 . 96 7 4 . 67 2 . 4 27 5 . 95 6 9 . 4 5 1 . 68 8 . 16 6 1 . 48 0 . 3 26 8 . 85 1 6 . 0 表 卜3真空度与糖液沸点( ) 真空 度 ( m m fl g ) 糖液浓度 %) 5 06 07 08 09 09 6 6 3 2 一 6 06 47 18 2 5 0 57 5 . 58 5 . 58 7 . 59 9 2 5 09 59 91 0 71 2 1 0 i 1 0 2 1 0 31 0 6 . 51 1 21 2 01 3 8 组织水分及糖液水分在低压下迅速蒸发，缩短了蒸发时间，加快浸渍速 度。 因 此， 真空 浸渍是一种比 较好的 方法， 但需要一定的 真空浸渍设备。 真空浸 渍设备的 种类很多， 但基本上都是由 多 个真空浸渍罐、 真空获得系统和真空计、 温度计、窥视窗、控制系统等组合而成。 真空浸渍的过程一般是:先加入物料， 关闭罐盖后抽真空脱气， 加入浸渍液， 启动加热系统， 使罐内液体在低压下沸腾。 完成在一个浸溃罐的浸渍过程后，解除真空，打开罐盖，移出浸渍罐，浸渍时物 料在不同浓度浸溃罐中由低浓度向高浓度转移，整个浸渍过程完成后将卸出的物 绪论 二 一一一一一一一一一一一一一一 料进入干燥设备干燥。 另 外， 还 有一 种 将 真空 低 温浸 渍 工艺 和 压 力 浸 渍工 艺 相 结 合 而 产生 的 真 空 加 压 浸 渍 工 艺。 这 种 浸 渍 过 程 实 际 是 真 空 低 温 浸 渍 过 程 和 压 力 浸 渍 过 程的 反 复 交 替过 程， 文 献资 料多 见于 在电 器设 各制 造方 而的 应 用， 如电 机 和 变压器 线圈的 脱 气、浸漆;在食价 : 制造方而，开封酿造) 一 将j 1 1川 d 屯 制、 挤制食品。 1 .2 .3 浓 缩 式 真 空 浸 演 工 艺 及 设 备 对于一些细胞组织比较致密的物料，真空浸渍工艺 ( 如 1 .2 .2所述) 采取多 次浸渍的方法。这种浸溃工艺的生产过程一般是:物料在低浓度浸渍液中 浸渍完 成后，采取逐级升高浸渍液浓度的方法，将物料投入更高浓度的浸渍液中进行浸 渍， 其升高的级数视物料的 致密程度而变化。这种工艺的实现一般要设多 个浸渍 罐， 罐内 分别放不同 浓度的 浸渍液; 也可设一个浸渍罐， 但浸渍过程中 需要多次 更换浸渍液。 不难看出，上述真空浸渍工艺在实际生产中的操作性能比较差，需要投入 的设备及人力多， 而且生产过程中物料多次从浸渍罐中取出， 辅助过程时问增加， 浸渍液的滴淋对生产环境也造成一定影响。 为了在浸渍过程中这些状况能够得到改善，在西北轻工业学院真空技术研 究所多位老师的共同努力下， 经过多次实验， 开发出 浓缩式真空浸渍工艺和设备。 该工艺的关键在于在浸渍过程中，通过浓缩浸渍液提高浸渍液的浓度，使得物料 的 浸溃过程在同一浸渍罐中 一次完成， 简化了 浸渍过程， 降 低了 工人的劳动强度口 本论文将在此基础上，通过探讨浸渍机理、浓缩机理以 及对浓缩式真空浸 渍工艺进行细致地研究，并通过实验取得一些物料的浸渍工艺参数， 进一步改善 浓缩式真空浸渍设备的功能和自 动化水平。 1 :3 果 脯浓 缩式 真空 浸 演设备的 研究内 容与 意 义 1 .3 . 1 研究内 容 1 . 理论探讨与实验验证相结合，获取真空条件下不同物料浸渍的工艺技术 参数，增强果脯真空浸渍设备的通用性。 2 食品浓缩式真空浸渍、熟化多功能食品加工设备的设计。 3 ， 研究真空浸渍的温度机制，通过热平衡计算，优化果脯真空浸渍设备中 温度的控制和调节，合理利用热能，提高生产效率。 绪论 一一一一一一一 4 . 开发浓缩式真空浸溃设备的p c控制系统， 满足设备操作简便， 可靠性 好，一机多用的要求。 5 . 蒸汽喷射式真空 泵辅助计算软件的开发及蒸汽喷射式真空泵三维动态模 拟技术的研究。 1 .3 .2 研究意义 果脯在果蔬加工中占的比例，基本上在 3 0 % 4 0 % 之间，还有一定的潜力 可挖。现在果脯的加工正在由手工操作向半自 动化、自 动化方向转变，而一些高 新的生产工艺与设备基本上靠进口， 所以 研究高新果脯生产工艺与设备， 对于提 高我国果脯生产的整体水平、提高产品在国际社会的竞争力有重要的意义。 本项目 属陕西省教委 “ 低糖低硫食品真空加工技术及设备”项目中的一部 分，该食品加工技术符合无公害，无污染的绿色食品发展趋势。利用真空机制的 卫生、灭菌、保鲜、低温、高效等特点开发和提供农副产品深加工技术和设备， 预计投入后可缩短浸渍时间 5 0 %以上，减少浸渍液用量 2 0 % 左右，浸渍产品的 质量极大的提高。该技术的推广应用可以充分利用当地资源优势和劳动力优势， 减少农副产品损耗，促进农业的合理布局，加快农村经济结构调整， 在农业产业 化中 发挥龙头作用。 特别适合乡 镇企业发展农牧产品深加工， 并为我国 食品 工业 的发展提供技术支持。 果刀 甫 真空加工工艺 二、果脯真空加工工艺 一般来说，果脯的加一工艺流程为: 原料、分选清洗一切分、硬化一漂洗一浸渍脱水质量检测一称量一 包装入库。 在果脯的加工中引入真空机制，是将上面工艺流程中的浸渍和干燥阶段采 用真空低温浸渍和真空低温干燥。 利用真空的负压效应， 达到缩短工作时间，提 高产品质量之目的。其工艺流程为: 原料分选清洗切分硬化一漂洗，真空低温浸渍，真空低温干燥 质量检测称量包装、入库。 在这一章，我们将在探讨果蔬浸渍机理和液体浓缩机理的基础上研究浓缩 式真空浸渍机理以 及真空机制在浸渍过程中的应用， 然后对浓缩式真空浸渍实验 进行分析，以获得部分物料的加工工艺参数。 2 . 1 果蕊 浸演 机理 与 真 空 浸 演 2 . 1 . 1 浸演过程 物料的浸渍过程可分为三个步骤: ( 1 )物料与浸渍料接触及物料对浸渍料的吸附。 气相浸渍料在浸渍体系中 形成含浸渍成分的气氛，液相浸渍料则通过浸泡或喷淋，固体粉粒状浸渍料可经 过搅拌混合等方式完成此过程。 吸附量取决于接触情况， 即 接触的均匀性、 时间、 物料状态及接触方式等。 t ah 浸渍液初始成分及浓度 肠浸渝 效果 糖盐其它 杏脯切半 36 023 0浸透 糖醋蒜原形 34 51 02 01 0浸透 洋 姜 原 形 3iriz -一一一一一一一 将 浸 渍 液由 储 液 罐 排出 : 在 储 液 罐 的 底 部 引 出 设 置 了 一 个 排 液 管 道 ， 打 开 排液 手动 球阀， 可 将 浸渍 液从 储 液罐 排出 。 加 热 浸 溃 液 : 在 储 液 罐中 设 置了 加热 盘管 ， 利 用p i d温 控 仪 控 制 加 热 温 度， 可以 使 得 浸 渍 液 处 于 一 定 的 温 度， 避 免 浸 渍 过 程中 补 充 浸 渍 液 而 引 起的 温 差。 3 .3 .3 浸演设 备 的 技 术参 教 有关浸渍设备设计的已知参数: 1 . 每批物料装入量1 5 0 k g 2 . 加热 蒸 汽压 力 1 .2 - 1 .3 k g / c m ( 绝对压力 ) 3 . 最高真空度 1 - 5 t o r r 4 . 工作蒸汽压力) 0 .6 0 m p a ( 表压 ) 5冷却水温- 2 3 2 .5 ， 这 是因 为 考 虑 重 叠 系 数以 保证 喷 射 泵 稳定 工 作 所致。 根 据 第 三 章 给出 的 计 算 公 式 ， 利 用 喷 射 泵 设 计 计 算 软 件 ( 见 第 五 章 )，各 级 喷射泵及冷凝器计算结果如表3 - 2 , 3 - 3 所示 3 .3 .4浸演过 程的 热工校核 浸 渍 过 程中 的 传 热可以 分为 两 个 阶段， 第 一 阶 段 将 浸 渍 液和 加工 物 料的 混 合物从室 温下加热到 要求的 温 度 ( 3 0 0c - 6 0 0c ) ， 这一 过程 要求有充 足的 热量供 给和一定的 加热速度， 否则 会导致浸渍过程的 延长， 对这一过程的 热工 校核主要 内 容是校验加热系统能否在限 定的时间内 将浸渍液等加热到一定 温度; 第二个阶 段是将浸渍液温度维持在设定 温度范围内( 例， 草幕脆片的 浸渍加工过程中 要求 温度在 ( 2 5 0c -3 2 c ) 范围内) ， 这一过程主要是浸渍液的蒸发吸热， 若浸渍过 程要求浸渍液有一定的浓缩时，可按照蒸发对这一过程进行传热分析及热工校 核。 表3 一 1各级喷射泵计算结果 尺寸符号第一级喷射泵第二级喷封泵第三级喷 射泵 t c( ) 1 0 7 . 61 1 2 . 41 2 6 . 9 g p( k g / h) 1 1 74 5 7 2 彩 ( a tm) 0 . 0 5 5 9 0 . 2 1 4 31 . 0 6 2 ( p 8 一 尸 “ ) / p c 1 1 . 9 0%8 . 6 %1 6 . 1 0% d s ( mm ) 4 . 63 . 94 . 9 d 0( mm ) 1 6 . 31 3 . 51 7 . 1 d l( mm ) 4 3 . 11 6 . 11 1 . 8 d 2 ( mm ) 1 2 5 . 04 1 . 11 9 . 7 d 3( mm) 7 8 . 12 5 . 7 1 2 . 3 d 4( mm ) 1 3 6 . 74 5 . 02 1 . 6 l s ( mm ) 5 . 64 . 65 . 9 l o ( mm ) 3 1 2 . 43 0 . 53 8 . 9 l 1( mm ) 1 2 9 . 81 2 7 . 69 8 . 5 l 3 ( mm ) 3 6 1 . 61 0 2 . 94 9 . 3 l 4( mm ) 4 6 7 . 63 9 3 . 02 0 0 . 7 一3 2 一 果 脯浓缩式真空 浸渝 设备 表3 一 2冷凝器 计算 结果 第一级冷凝器第二级冷凝器 冷却水出口 温度t w n ( ) 2 6 . 55 1 . 5 传热量q ( k j / 坛 ) 3 1 0 1 4 5 . 42 2 5 9 0 6 . 5 被 冷凝气 体童场 ，( k g 1 h) 1 6 0 1 0 冷却水用圣g w ( t o n / h ) 5 1 . 92 4 冷凝器直径d k( m m) 5 3 1 . 91 5 5 . 9 冷凝器长度l( m m) 1 7 5 5 . 15 1 4 . 4 喷水板个数 44 进行热工校核时，为使问 题简化，作如下假设: 加热蒸汽出口 全部冷凝为9 0 的水; 加热蒸汽为三喷废汽， 加热源入口 温度 t 3 与入口 蒸汽压力有关，而这 一温度可由 过饱和蒸汽压与温度关系表中查得; 加热管路热阻为0 ， 且平均温度为t 3 ; 加热蒸汽放出的热量全部以 对流传热形式传递给物料; 浸渍罐外壳与大气绝热; 真空度在浸渍过程中保持不变; 对于不同的物料，对温度的敏感性不同，采用控制加热蒸汽流量的方法 保证物料受热表面的温度不超过敏感温度。 第一阶段的热工校核计算: 已知参数:物料、浸渍液质量5 0 0 k g ，初始温度2 0 0c ，加热3 0 分钟后达到 6 0 0c , c 水 = 4 . 1 7 8 4 k j / ( k g k ) , 丫 汽 = 2 4 4 0 . 3 k j / k g ; 加 热 蒸 汽的 压 力 为9 1 2 r o r r ( 1 . 2 k g / c m z 绝 压) ， 质 量m ;, = 7 2 k g / h ， 入口 温 度t 3 = 1 1 0 0c ， 汽 化 潜热y ;= 2 8 4 5 . 5 k j / k g , c a = 2 . 0 7 4 k j / ( k g k ) 蒸 汽 在出口 被 冷 凝 为9 0 0c 的 水。 计算: q ia : 一 、c k -(t3 - 9 0 ) + n,i. t = 7 2 x 2 .0 7 0 4 x 1 1 0 - 9 0 ) + 2 8 4 5 5 x 0 .5 = 1 .0 3 9 x 1 护 kj q a . = m 物 c 水 (t ， 一 t o ) = 5 0 0 x 4 . 1 7 8 4 x (6 0 一 2 0 ) =0 . 8 4 x 1 0 5 k j 果脯浓缩式真空浸渍设备 可 见 在 这 一 阶 段， q rck q v - 加热 系 统 能 满 足 浸 渍 加 工 的 需 要。 第二阶段的热工校核计算: 此阶段主要根据将5 0 0 公斤4 0 % 的浸渍液通过加热浓缩至6 0 % 进行校核，加 热时间为2 . 5 小时，其它条件同上。 易 计 算出 此 阶 段q 放 , = 5 . 1 9 5 x 1 0 k j q 4 ， 一 m ., . (,5 一 : ) : 。 5 0 0 x ( 6 0 % 一 4 0 % ) x 2 4 4 0 .3 2 . 4 4 0 k j 同 样q a , q r ， 加 热 系 统 能 满 足 浸 渍 加 工 的 需 要 上面进行的校核过程都是按照对热的最大需求而计算的，通过校核表明在 浸渍过程中 利用三喷废汽进行加热可以满足生产过程的需要，此加热系统的设置 是比较合理的。 一3 4 一 四、果脯浓缩式真空浸演设备的 控制系统 自 动化是现代机械发展的一个方向，它能减轻操作人员的工作强度，提高 工作效率，而自 动控制手段更能有效地对一些工艺参数根据需要进行调节。一套 设备没有自 动控制系统的支持是不完整的。设备在开发时必须考虑将要采用的控 制系统方案，真空浸渍设备控制系统基本上是对开关量进行控制，另根据工艺要 求需要对加热温度进行控制。根据对控制系统要求，采用 p c( 可编程控制器) 控制开关量，它有开发周期短、可靠性高的特点;对于温度的控制采用智能控制 仪表控制，它使用方便，可以实现一点或多点的温度控制。本章将详细介绍各开 关量及温度的控制的实现及p c控制系统的开发。 4 .1 浸 演 雄的 开 合 控 制 浸渍罐顶部设一个可开启的盖， 浸渍罐上装有一个汽缸，通过电 磁阀操作汽缸， 用以 实现浸渍罐罐盖的开启和关闭， 在罐盖关闭到位和开启到位处各设一行程开 关， 触发它以实 现汽缸的动作， 其执行过程如下: 巨 卜 、 、 _ 图4 - 1 浸渍罐开合控制示意图 t .行程开关 1 2 . 浸溃罐盖 3 . 行程开关2 4 .浸溃罐体 5 一气缸 呆腼承缩式奥s皮贡议备的控制系统 开启:按开启技钮电 磁阀得到电信号后动作一汽缸杆伸出 罐盖开启汽 缸杆伸出到位 ( 行程开关t 动作) 后停止 关闭:按关闭按钮电磁阀得到电信号后动作汽缸杆缩进罐盖关闭汽 缸杆缩进到位 ( 行程开关z 动作)后停止 4 .2 浸 演 及 浓 缩 过 程中 的 温 度 控 制 本设备集浸渍、 浓缩、熟化功能于一体，其关键所在是根据不同 物料对加 热温度的不同要求， 控制加热温度和加热时间。 温度控制系统的目 的就是使得加热温度能对应于各加工过程的要求保持恒 定。 本系统没有纳入p c程序中，而是利用温控仪表加以 控制: 在仪表上设加工 过程的理想温度 ( 例如加工脱水蔬菜时温度应低于 3 0 c ，加工水果脆片时温度 应在 3 54 5 之间，而加工肉 干时温度可高于 5 0 c ) ，由温度传感器检出 加工过 程中的实际 温度后与设定的 温度值进行比 较，以 产生误差信号; 误差信号经过放 大处理后作为仪表的输出 量， 加到控制阀 ( 本系统的执行器是三喷废气加热阀) 上， 使其发出相应的动作。 如果没有误差信号， 控制阀就不动作。 那么，在实际生产中采用怎样的控制系统， 才能既满足生产之需，又能降 低成本呢? 如果采用位式控制系统， 则当检测温度低于指定温度时， 控制阀全开;否 则全闭。 试验表明，浸渍以 及浓缩、熟化过程中，加热阀的开闭与物料温度升降 之间总存在着一定的时间差， 显然， 干燥加热系统是控制系统中典型的延滞环节。 阀 动作与温度变化之间的 滞后将会使物料 温度较大 波动，降 低成品的质量， 而对 于 那些热敏性的 物料， 将产生致命的 损伤。因 此， 位式 控制系统虽然结构简单造 价低却无法满足实际生产对产品品质的要求。 如果选用连续式控制系统，则需使用伺服