Ar konservuotų maisto produktų sterilizavimo retortoje, naudojant titano elektrinius šildytuvus sūryme, plonesnė sienelė (0,7 mm, palyginti su . 1.2mm) žymiai sutrumpina paruošimo laiką, nerizikuojant įdubimų?
Palik žinutę
Pagrindinis titano šildytuvo dizaino pasiūlymas{0}}retortų sterilizavimui
Konservuotų maisto produktų sterilizavimo retortos veikia esant 121 laipsnio slėgiui, kai kaitinimo terpė yra sūrymo tirpalas (3-5% NaCl). Titano elektriniai šildytuvai yra skirti atsparumui korozijai karšto chlorido sąlygomis. Retortos ciklas turi būti greitai pašildytas iki sterilizavimo temperatūros („atsiėjimo{9}} laikas“). Ilgesni ciklai pablogina pralaidumą ir gaminio kokybę. Plonesnis titano apvalkalas (0,7 mm) turi mažesnę šiluminę varžą nei įprastos 1,2 mm sienelės, todėl gali sutrumpėti atsiradimo laikas. Tačiau plonesnės sienos yra jautresnės chloro sukeltam įdubimui per visą įrangos eksploatavimo laiką. Šiame darbe kiekybiškai įvertinamas atkūrimo laikas, galimas naudojant 0,7 mm sieną prieš 1,2 mm sieną, ir įvertinama, ar įdubimų rizika yra priimtina normaliai 10 metų eksploatuojant retortą.
Poveikis mechaniniam vientisumui: Retorto sūrymo įdubimo pavojus
2 laipsnio titanas yra arti duobių temperatūros ribos 3–5 % NaCl sūryme, esant 121 laipsniui. Neutralaus chlorido tirpaluose kritinė titano įdubimo temperatūra (CPT) yra apie 120–130 laipsnių, priklausomai nuo paviršiaus poliravimo ir deguonies koncentracijos. Esant 121*C temperatūrai duobių susidarymas yra galimybė, bet ne absoliuti, ypač jei sūrymas yra labai prisotintas deguonimi, o titano paviršius yra lygus. Sienelės storis įtakoja duobės tarnavimo laiką dviem aspektais. Pirma, plonesnė siena turi mažiau maistinių medžiagų, kai atsiranda duobė - 0,7 mm siena gali būti pradurta duobe, kuri per 3,5 metų plečiasi 0,2 mm per metus, o 1,2 mm siena turi 6 metų toleranciją. Antra, plonesnė sienelė turi šiek tiek žemesnę paviršiaus temperatūrą (apie 2 laipsnius), esant tokiam pat galios tankiui, nes elektros varža yra mažesnė. Dėl šio 2 laipsnių skirtumo duobėjimo koeficientas sumažėja maždaug 25%, o tai iš dalies kompensuoja prarastą korozijos pašalpą. Sterilizavimo retortų lauko duomenys rodo, kad 0,7 mm titano šildytuvai gerai kontroliuojamame sūryme (pH nuo 6 iki 8, prisotintas deguonimi) tarnauja 6–8 metus, o 1,2 mm šildytuvai – ilgiau nei 10 metų. 0,7 mm duobių rizika yra priimtina, jei tikimasi, kad retorta neveiks ilgiau nei 8 metus.
Poveikis šiluminiam našumui: sutrumpėja{0}}paleidimo laikas
Atkūrimo laikas- priklauso nuo bendro šilumos perdavimo varžos iš vidinės varžos laido į sūrymą. Esant tam tikram galios tankiui, titano sienos šiluminė varža yra R_Ti=t / k_Ti. R_Ti=0.0007 / 17=4.1 x 10-5 m2.K/W 0,7 mm sienai. R_Ti= 7.1 x 10-5 m2.K/W, kai sienelės storis 1,2 mm. Konvekcinė varža prie sūrymo kontakto (R_conv=1/h) yra žymiai didesnė. Maišytam retortos sūrymui h ≈ 1 000 W/m2.K (tipiška priverstinei cirkuliacijai) Rconv=0.001 m2.K/W Bendra varža (R_Ti + R_conv) yra 0,001041 m 2 K/W, kai 0,7 mm ir 0,001} K/W tik {4 m2,5 mm skirtumas 2,9%. Tai reiškia, kad kūrimo laikas{51}}sumažėjo maždaug 3 proc. 0,7 mm siena sutaupo mažiau nei 1 minutę, kai įprastai 30 minučių įkaista{53}}. Jei retorta maitinama natūralia konvekcija (h ≈ 300 W/m²·K), tai R_conv=0.00333 ir sienelių storių skirtumas yra 1,4% – dar mažesnis. Dėl to tik šiek tiek sutrumpėja atsiradimo laikas.
Sandorio sintezė-: palyginimas su sienos storiu
Sienelės storis R_Ti (m2.K/W) Bendras R (su h=1000) Sutrumpintas atkūrimo laikas-prieš . 1.2mm Numatytas įdubimo laikas (metai)
0,7 mm 4,1 × 10⁻⁵ 0,001041 Pradinis lygis (nuoroda) 6–8 metai
1,0 mm 5,9 × 10⁻⁵ 0.001059 1.7% mažesnis 8–10 metų
1.2 mm 7.1 × 10⁻⁵ 0.001071 2.9% lower >10 metų
1,5 mm 8,8 x 10-5 0.001088 4.3 % mažiau > 12 m
Statistiniai duomenys rodo, kad 0,7 mm sienos šiluminė nauda, palyginti su 1,2 mm siena, yra daugiausia 3 %, o tai yra mažiau nei 1 minutė per 30 minučių ciklą. Tačiau duobės tarnavimo laikas sutrumpėja 20-40 proc. Kompromisas yra labai palankus storesnei sienai, kad būtų užtikrintas ilgalaikis patikimumas.
Inžinerija už sienos galios tankis ir maišymas
Jei labai svarbu sutrumpinti atsiradimo{0}}laiką, galios tankio padidinimas yra daug veiksmingesnis nei sienelės storio mažinimas. Padidinus galios tankį nuo 2,0 W/cm2 iki 2,5 W/cm2 (padidėjimas 25 %), veikimo laikas sutrumpėja ~20 % dėl padidėjusios paviršiaus temperatūros ir galimo pagreitėjusio duobių susidarymo. Arba padidinus maišymą, kad h padidintumėte nuo 1 000 iki 2 000 W/m 2 • K sumažina bendrą atsparumą 33 proc., labai sumažinant atsiradimo laiką, nepriklausomai nuo sienelės storio. Tiesą sakant, plona sienelė (0,7 mm) su dideliu galios tankiu arba prastu maišymu gali padidinti duobių susidarymo riziką, be šiluminės naudos medžiagai.
Išvada: plona siena suteikia mažą šiluminę naudą ir didelę įdubimų riziką
Konservuotų maisto produktų sterilizavimo retortų bandymai su titaniniais elektriniais šildytuvais sūryme rodo, kad plona sienelė (0,7 mm) neturi didelės įtakos atsiradimo laikui, palyginti su įprasta 1,2 mm sienele, o pagerėjimas yra mažesnis nei 3 % (kiekvienas ciklas trunka mažiau nei 1 min.). Ši nedidelė nauda gaunama 20–40 % sutrumpėjus duobių tarnavimo laikui – nuo daugiau nei 10 metų iki 6–8 metų. 1,2 mm sienelė yra tinkama specifikacija daugeliui retortų operacijų, kurių įrangos eksploatavimo laikas yra 10 metų. 0,7 mm sienelė leidžiama tik tuo atveju, jei žinomas retortos tarnavimo laikas yra trumpesnis nei 8 metai arba jei galima stebėti duobių susidarymą ir profilaktiškai pakeisti šildytuvą. Naudojant šildytuvus, skirtus retortų priežiūrai, galios tankiui ir maišymui turėtų būti teikiamas didžiausias prioritetas, kad būtų kuo mažiau laiko. Sienelės storis 1,0–1,2 mm turėtų būti nustatytas kaip norma, kad šiluminis efektyvumas būtų suderintas su atsparumu įdubimams.
