Введение 3

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
северо-кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
_________________________________________
Кафедра технологических машин и оборудования
«Технологическое оборудование пищевых производств»
Курс лекций
Часть  - 8 семестр
Часть  - 9 семестр
Составил д.т.н.
профессор А.С. Выскребенец
Владикавказ 2009 г
Содержание
Введение
1.0. Вводная часть
1.1 Основные термины и определения курса
1.2 Основные параметры характеризующие работу машины
1.3. Материалы машиностроения
2.0. Классификация технологического оборудования пищевых предприятий
3.0. Технологическое оборудование для производства солода и пива
3.1. Технологическая схема производства пива
4.0. Воздушный сепаратор РЗ – БАБ
5.0. Сепаратор А1 БИС-12
6.0. Аппараты для мойки и замачивания зерна
7.0. Солодорастительные аппараты
8.0. Сушка солода
9.0. Технологическое оборудование производства пива
9.1. Варочный аппарат
9.2. Расчёт мощности привода
10.0. Фильтрационный аппарат ВФЧ
11.0. Хмелеотборный аппарат Б 7 – ВХА
12.0. Аппарат для брожения пива
13.0. Производство спирта и его ратификация
13.1. Аппараты с непрерывным осахариванием и вакуумным охлаждением
14.0. Фильтры
15.0. Аппарат для приготовления квасного сусла
16.0. Сепараторы
17.0. Аппараты для получения сахарного сиропа и колера
17.1. Перегонные аппараты для получения ароматных спиртов
18.0. Сатуратор автоматический
19.0. Инспекционные машины
20.0. Бутыломоечная машина
21.0. Захватные устройства
22.0. Фасовочные устройства
23.0. Укупорочные машины
24.0. Этикетировочная машина
25.0. Гомогенизатор
26.0. Резервуар для хранения молока
27.0. Хлебопекарная промышленность
28.0. Аппарат для заварного теста
29.0. Автомукомер
30.0. Жирорастопитель
31.0. Тестомесильная машина
32.0. Тестоделительная машина
33.0. Шнековый макаронный пресс
34.0. Кондитерская промышленность
34.1. Сироповарочная установка
35.0. Помадосбивальная машина
36.0. Начиночный вакуум-аппарат
37.0. Карамелеобкаточная машина
стр. 2 из 105
стр.
3
3
3
3
5
6
8
9
11
13
14
16
18
19
19
20
21
23
24
25
27
28
31
34
43
45
47
50
52
58
60
68
71
79
83
84
84
85
87
88
92
94
102
102
104
105
108
2
8 семестр
Лекция 1
Введение
В нашей стране создано крупное холодильное хозяйство. Вместимость холодильников
достигает 6,5 млн. т. В сельском хозяйстве и торговле используют более 3 тыс. холодильников.
Для сохранения продукции сельского хозяйства и пищевой промышленности необходимо ввести в действие новые холодильники, оснащенные современным холодильным оборудованием, что, свою очередь, потребует большого числа специалистов по эксплуатации
холодильно-компрессорных машин и установок.
Холодильная техника достигла современного уровня, пройдя длительный путь развития. В середине 19 века У. Кулен создал первый лабораторный аппарат для получения искусственного холода, но только во второй половине 19 века машинное охлаждение приобретает промышленную основу и начинает применяться при заготовке и транспортировании
скоропортящихся продуктов. Первая холодильная установка для замораживания мяса была
построена в Сиднее (Австралия) в 1861 г. В 1876 г. впервые на судне рефрижераторе с искусственным машинным охлаждением была осуществлена перевозка мяса. Первые стационарные холодильники были построены в Бостоне и Лондоне в 1881 г. В России впервые был
применен в 1888 г. на рыбных промыслах в Астрахани, и в том же году на Волге начала эксплуатироваться рефрижераторная баржа с воздушной холодильной машиной, положившая
начало развитию отечественного рефрижераторного водного транспорта. В 1889 г. были построены холодильные установки на пивоваренных заводах и кондитерских фабриках, а в
1895 г. в Белгороде построен первый заготовительный яично-птичный холодильник вместимостью 250 т.
До революции холодильное хозяйство в России развивалось крайне медленно .Кроме
того, во время гражданской войны треть построенных ранее предприятий выбыла из строя,
остальные находились в полуразрушенном состоянии. В 1925 г. завершается восстановление
и реконструкция старых предприятий, намечается строительство новых холодильников. К
началу 1941 г. холодильная вместимость по сравнению с дореволюционной увеличилось в
6,5 раз. Большой ущерб холодильному хозяйству был нанесен в годы ВОВ. Было разрушено
95 тыс. тонн холодильной вместимости, восстановление которой в основном было завершено
к 1947 г. В послевоенные годы предприятия торговли и общественного питания стали интенсивно оснащаться мелкими холодильниками (шкафами, прилавками, витринами). Из года в
год увеличивается выпуск бытовых холодильников. В 1950-1960 гг. вагоны-ледники заменяются рефрижераторными поездами и секциями с машинным охлаждением, создается рефрижераторный рыбопромысловый флот.
стр. 3 из 105
3
1.0. Вводная часть
Задача курса
Курс технологического оборудования предусматривает изучение современных форм
организации производства. Изучение конструкции, технологических параметров и расчет
механического оборудования. Классификация механического оборудования по функциональному и отраслевому признакам. Изучению инженерных задач пищевых производств и
машинно-аппаратурные варианты их решения. Оборудования для подготовки сырья полуфабрикатов и основные производственные операции. Изучение технологического оборудования для переработки продуктов сырья и полуфабрикатов, технологического оборудования
для взвешивания, дозирования, фасовки и упаковки готовой продукции, технологического
оборудования для проведения тепло и массообмена:
- технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности;
- оборудование мол заводов, хладокомбинатов, хлебозаводов и мясокомбинатов;
- технологическое оборудование для производства солода;
- технологическое оборудование для производства пива;
- технологическое оборудование для производства спирта;
- технологическое оборудование для производства ликеро-водочных изделий;
- технологическое оборудование для производства хлебопекарных дрожжей;
- технологическое оборудование для производства хлебного кваса;
- технологическое оборудование для производства газированных безалкогольных напитков;
- технологическое оборудование для производства жидкого диоксида углерода;
- технологическое оборудование для подготовки посуды, фасовки и оформления готовой
продукции.
1.1. Основные термины и определения курса
Машина - искусственное соединение деталей и узлов, которые совершают движение по
заранее заданным траекториям и направлены для совершения работы или преобразования
одного вида энергии в другой.
Работа - способность преодолевать силы вредного сопротивления. В любой машине
действует пять сил:
- движущая сила;
- сила веса;
- сила инерции;
- силы вредного сопротивления;
- силы полезного сопротивления;
Сила - мера взаимодействия двух тел.
Ньютон - сила, которая действует на тело массой 1 кг и сообщает ускорение 1м/с.
Масса - мера инертности тела.
1.2 Основные параметры характеризующие работу машины
- Производительность
- Мощность
- КПД
Производительность - количество продукта за единицу времени. Различают весовую
производительность и объемную, переход от весовой к объемной и наоборот производится
через объемную (насыпную) массу = кг/см.
Мощность - работа выполняемая за единицу времени /Вт/.
КПД - отношение полезной мощности или работы к затраченной, КПД<1.
стр. 4 из 105
4
Любая машина содержит три структурных элемента:
Д - двигатель, характеризуется:
N - мощность;
g - координата выходного звена, ее первая производная скорость V.
С - механическая система преобразующая простое движение двигателя в сложное движение рабочих органов.
Р П - рабочий процесс.
Крутящий момент (момент) - произведение силы на плечо /Нм/.
М = N/n
Тормоз на механической системе устанавливаем на том валу, на котором меньше крутящий момент.
Основы расчета деталей машин на механическую прочность
Основные формулы:
 = P/F; (Па)
(1)
 = M/W; /Па/
(2)
[]= P/F = M/W  д разр
(3)
Первая формула используется если деталь работает на растяжение, сжатие.
F - сила; Р - площадь поперечного сечения.
Вторая формула применяется если деталь работает на кручение, изгиб.
М - момент;
W момент сопротивления.
б - временное сопротивление на разрыв
[] = б/n
(4)
- коэффициент запаса прочности; правильность его выбора и расчет это искусство инженера механика.
Для чугунных деталей в формуле (4) ставим предел текучести для стальных деталей
предел прочности.
стр. 5 из 105
5
1.3. Материалы машиностроения
Сталь - расплав железа и углерода с содержанием углерода до 2 % .
Стали классифицируются по двум признакам:
1. По химическому составу стали делятся на:
- углеродистые
- легированные
2. По способу выплавки стали бывают:
- полученные в электропечах, маркировка ( Э )
- полученные в мартеновских печах, маркировка ( М )
- полученные в бессимеровских печах
3. По качеству, качество определяется по наличию вредных примесей фтора и серы, в зависимости от их количества стали бывают:
- стали углеродистые обыкновенного качества; поставляются тремя группами А, Б, В;
А - группа гарантирующая механические свойства,
Б - группа гарантирующая химический состав,
В - группа гарантирующая механические свойства и химический состав.
(в маркировке стали цифра показывает порядковый номер, с его увеличением увеличивается содержание углерода)
- стали углеродистые качественные, цифра показывает содержание углерода в сотых
долях процента, в случае если сталь легированная, качественная, то соответственно:
буквами и цифрами показывают содержание легирующих элементов в процентах.
4. По степени раскисления. Раскислением называется процесс удаления кислорода из расплавленной стали.
- кипящие / кп /
- полуспокойные / пс /
- спокойные / сп /
5. По назначению
- стали особого качества
- конструкционные стали
- машиностроительные стали
- инструментальные стали и т.д.
стр. 6 из 105
6
Лекция 2
2.0. Классификация технологического
оборудования пищевых предприятий
Качество выпущенной продукции во многом определяется используемым технологическим оборудованием, его компоновкой, условиями производства, принципами и методами
производства.
Каждый тип технологического оборудования включает:
- питательное устройство
- исполнительный механизм с рабочими органами
- приводной механизм
- устройство управления и регулирования
Оборудование классифицируют по следующим признакам:
- по характеру воздействия на продукт, исходный материал
- по структуре рабочего цикла
- по степени механизации
- по принципу сочетания в производственном потоке
- по функциональному признаку
По характеру воздействия на обрабатываемый продукт, технологические машины и
оборудование бывают:
- машины для механической обработки
- машины для физико-химической, биохимической и тепловой обработки
- комплексы машин которые включают несколько видов обработки
По структуре рабочего цикла машины делятся на две группы:
- периодического действия
- непрерывного действия
По степени механизации:
- автоматы
- полуавтоматы
- не автоматы
По принципу сочетания в производственном потоке:
- отдельно стоящие машины и автоматы
- агрегаты и комплексы
- комбинированные виды оборудования
По функциональным признакам технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности делится:
1. Оборудование для подготовки сырья, переработки.
1.1 Оборудование для мойки и замачивания.
1.2 Оборудование для очистки и сортировки.
1.3 Оборудование для хранения и транспортировки.
2. Оборудование для механической переработки разделением.
2.1 Оборудование для дробления, измельчения.
2.2 Оборудование для выделения жидких гетерогенных суспензий, коллоидных растворов.
2.3 Оборудование для отделения жидких фракций.
3. Оборудование для механической обработки соединений.
3.1 Оборудование для перемешивания жидких, сыпучих, пастообразных продуктов
(прессовое оборудование).
4. Оборудование для проведения тепло- и массообменных процессов.
4.1 Оборудование для проведения тепловых процессов.
4.2 Оборудование для проведения массообменных процессов.
стр. 7 из 105
7
4.3 Оборудование для сушки и обезвоживания.
4.4 Оборудование для разваривания и варки.
4.5 Оборудование для охлаждения и замораживания.
5. Оборудование для проведения микробиологических процессов.
5.1 Оборудование для солодоращения .
5.2 Оборудование для получения биомассы.
5.3 Оборудование для получения вторичных продуктов.
6. Оборудование для выполнения финишных операций.
6.1 Оборудование для санитарной обработки тары.
6.2 Оборудование для дозирования и упаковки.
6.3 Инспекция и этикирование.
6.4 Машины для извлечения тары и укладки их в ящики.
стр. 8 из 105
8
Л ек ц и я 3
3.0. Технологическое оборудование для производства солода и пива
Приготовление солода - сложный комплекс процедур который включает:
- очистку
- сортировку
- замачивание
- ращение
- обработку свежепроросшего солода
Технологическая схема для производства солода
Рис. 1
В соответствии с типовой технологической схемой, ячмень как исходное сырье поступает в бункеры 1, распределители потока 2 направляют ячмень в бункер 3, далее материал
подается в весоизмеритель 4 из него ячмень подается на первичную очистку в воздушноситовой сепаратор 5, очищенный материал взвешивают на весоизмерителе 6 и подают в силос 7, для проветривания ячмень подается в бункер 1, далее ячмень подается на вторичную
очистку в воздушно-ситовой сепаратор 8, отделение ферромагнитных примесей происходит
в ферромагнитном сепараторе 9, после магнитной очистки происходит отбор овсюга и куколя в триерах 10-11, далее в воздушно-ситовом сепараторе 12 происходит разделение зерна по
классам (сортам) в нем происходит разделение зерна по крупности, первый и второй сорт
ячменя подают в бункеры 13 отходы отправляют на приготовление корма скоту, распределитель потока 14 и питатель 15 подают очищенный ячмень для замачивания, предварительно
ячмень отмывают от грязи и обрабатывают дезинфицирующими материалами в замочном
чане 16 в который подается воздух и вода в следствии чего грязь и мелкие частицы всплывают и удаляются вместе с водой, далее раствор перекачивается в замочный чан 17 в нем
влажность зерна должна достигать 41-42% далее раствор перекачивается в солодорастительстр. 9 из 105
9
ный аппарат 18 (свежий солод напоминает запах огурцов, а проросший запах свежих яблок)
проращивание проходит в течении 6-8 суток при этом зерно продувается воздухом, а влажность поддерживается 96-98% при температуре 12 С, при необходимости зерно орошается
водой с температурой 12 С, температура зерна должна быть от 14 до 18 С, после чего проросшее зерно подается питателем 19 в аппарат подвяливания 20 далее зерно проходит процесс сушки при температуре 85 С в вертикальной сушилке 21 в течении 24-36 часов, сухой
солод подается в росткоотбойную машину 22, далее ростки поступают в бункер 23, а сухой
солод в бункер 24, после этого солод поступает в полировальную машину 25 и на склад готовой продукции, 26-отжарочный барабан для подготовки сырья к производству карамели.
Лекция 4
3.1. Технологическая схема производства пива
Рис. 2
Пиво игристый освежающий напиток, слегка с хмелевым запахом насыщен диоксидом
углерода.
Очищенный солод измельчается в вальцовой дробилке 1. (Характерным конструктивным признаком мельницы является то обстоятельство что рабочие органы соприкасаются, в
дробилке рабочие органы не соприкасаются. В вальцовой дробилке если вальцы разведены,
имеют зазор, машина выполняет роль дробилки, если вальцы сведены то дробилка выполняет роль мельницы. Цель дробления измельчения - получение однородной крупы при сохранении шелухи.) Дробленый материал поступает для взвешивания на весы 2 и в бункер 3, затем на магнитный сепаратор 4 далее очищенный дробленый солод подается в заторный аппарат 5 (цилиндрическая емкость) в заторном аппарате происходит смешивание дробленой
массы с водой при температуре 60 С за тем 40% массы перекачивается на первую отварку в
стр. 10 из 105
10
заторный аппарат 6 там первоначально масса нагревается до температуры 70 С это температура осахаривания за тем масса доводится до кипения, при кипении крупные частицы развариваются, выделяется белковая масса, после чего раствор перекачивается в заторный аппарат
5 при смешивании растворов температура становится равной 70 С затор оставляют для осахаривания после чего часть раствора возвращают на вторую отварку в аппарат 6 при этом
температура равна 80 С далее затор направляется на фильтрацию в аппарат 7 светлая часть
раствора называемая суслом перекачивается в сусловарочный аппарат 8, куда добавляется
хмель, сусло доводится до кипения, после варки хмельное сусло направляется в хмелеотделитель 9 где лепестки хмеля задерживаются, а раствор перекачивается в сборник горячего
сусла 10 сусло далее подается в центробежный тарельчатый сепаратор 11 в котором происходит очистка от взвешенных частиц белка, из сепаратора 11 сусло поступает на охлаждение
в теплообменник 12 где оно охлаждается до температуры 6 С, охлажденное сусло сливается
в бродильный чан 13 куда добавляются дрожжи из емкости 14, первое брожение протекает
при температуре около 10 С в течение 6-8 суток далее молодое пиво очищают от дрожжей и
направляют в танк 15 для дображивания в течении 11-90 суток, далее под давлением диоксида углерода из танка 15 пиво подается в сепаратор 16 и в фильтр 17 где освобождается от
дрожжей, микроорганизмов и других мелких частиц, отфильтрованное пиво подается в теплообменник 18 при необходимости насыщается диоксидом углерода в карбонизаторе 19 сливается в танк 20 и подается в отделение розлива.
стр. 11 из 105
11
Лекция 5
4.0. Воздушный сепаратор РЗ – БАБ
Рис. 3
Воздушный сепаратор предназначен для очищения злаковых культур от примесей по
разности удельных весов.
Сепаратор состоит из приемной камеры прямоугольного сечения изготовленного из листов стали сварной конструкции на боковых стенках сепаратора, имеющих форму шахты,
имеющие прозрачные окна, через окна ведется визуальный контроль за процессом сепарации, передняя стенка выполняется гладкой задняя стенка снабжена жалюзями 8 через которые воздух поступает в пневмосепарирующий канал 6 данный канал получается за счет подвесных стенок 5 которые соединяются между собой шарнирно за счет 5 и механизмов 4 и 9
изменяется сечение сепарирующего канала кроме того скорость воздуха регулируется шиберной заслонкой 2,подача зерна производится вибрационным лотковым питателем 11 производительность которого зависит от зазора между лотком и приемным камерой 12 данный
зазор устанавливается регулирующим устройством 13 привод питателя осуществляется от
вибратора 10.
стр. 12 из 105
12
Технические показатели РЗ - БАБ
Производительность, т/ч
Эффективность сепарации, %
Расход воздуха, м3/ч
Частота колебаний лотка, кол/мин.
Мощность двигателя, кВт
Размеры канала, мм
длина
ширина
высота
Масса, кг
10,5
65 - 75
4800
1420
0.12
1005
180
1450
270
Работа установки
Зерно поступает в камеру 12 за тем с помощью вибратора 11 создается небольшой слой
зерна который препятствует подсосу воздуха. Воздух проходит под вибратором, пронизывает слой зерна с притоком смешивается воздух проходящий через жалюзи и увлекает легкие
частицы по сепарирующему каналу вверх в аспирационную систему. Процесс сепарации регулируется устройствами 13, 9, 4, 2.
Зерновые сепараторы
Применяются для очистки зерна от примесей отличных от зерна геометрическими размерами и удельным весом. Различают воздушные сепараторы:
1. По форме сеющего элемента
- с плоскими ситами;
- с цилиндрическими ситами;
2. По характеру движения сеющих элементов
- с плоскопараллельным движением;
- с круговым движением сеющих элементов по замкнутой эллиптической
траектории.
Сепараторы с цилиндрическими ситами бывают вибрационно-центробежными с вертикальным и горизонтальным рабочим пространством.
Производительность сепаратора зависит от ширины сита и не зависит от длины, а эффективность разделения зависит от длинны и не зависит от ширины.
Эффективность грохочения принято считать отношением количества минусового класса которое прошло через сеющий элемент к тому количеству материала которое должно было пройти.
стр. 13 из 105
13
5.0. Сепаратор А1 БИС-12
Рис. 4
1- Подводящий патрубок, соединяющийся с сепаратором гибким элементом;
2- Питатель, равномерно распределяет материал по всей ширине сита;
3- Сито (3,4 шт.);
4- Сито (3,4 шт.);
5- Заслонка;
6- Загрузочное устройство воздушного сепаратора;
7- Регулятор потока воздуха;
8- Сепарирующий канал;
9- Бункер крупной фракции, выводится из аппарата;
10- Вибропитатель;
11- Приемный бункер;
12- Бункер для отвода мелкой фракции;
13- Вибрационный привод сепаратора, состоит из ЭД, КРП, и шкива с дебаллансом.
Техническая характеристика
Q

число сит
размеры сит
N
Расход воздуха
Габариты:
Масса
стр. 14 из 105
12 т/ч
80 %
4
1м1м
1.1 кВт
6000 м3/ч
195025251510 шдв
1450 кг
14
Лекция 6
6.0. Аппараты для мойки и замачивания зерна
После очистки и сортировки зерно идет на мойку и замачивание. Для мойки применяются различные дезинфицирующие средства (гашеная известь, NaOH, каустическая сода
Na2CO3, кислые добавки, Cl, известь и др.).
Замачивание зерна должно происходить при следующих условиях:
1 – оптимальная влажность,
2 – наличие кислорода,
3 – оптимальная температура.
Для активизации жизнедеятельности зерна помимо вышеперечисленных условий мы
должны подавать через зерно определенное кол-во воздуха одновременно удаляя диоксид
углерода.
Используется 3 способа замачивания:
- замачивание с продолжительными воздушными паузами;
- оросительное замачивание с воздушными паузами;
- воздушно-оросительное замачивание.
Моечный аппарат для зерна
Мойка зерна происходит за счет интенсивного движения жидкости и зерен в специальном турбулентном канале моечного устройства. Перемещение смеси идет шнеком или сжатым воздухом, который подается в нижнюю часть аппарата. Воздух диспергируется (измельчается на пузырьки) и подается в моечный канал. В целом аппарат служит для мойки зерна и
насыщения его кислородом.
Рис. 5 Моечный аппарат
Рис. 6 Замочный аппарат
Аппарат состоит из корпуса 4, цил-кон стального корпуса, моечного устройства 5, шнека с приводом 3, сливной коробки 2, через которую удаляется грязь. Вымытый материал удаляется через выпускное отверстие 1.
стр. 15 из 105
15
Замочный аппарат
Количество аппаратрв:
Расход воды:
N = [(м + з)1/24]+1
Индексы М – мойка,З – замачивание
Рм = 0.00150.002 м3/1кг зерна
(5)
(6)
Расход воздуха:
Pз= 0.040.06 м3/кгч
(7)
Общий расход воздуха:
Pн = [(Pм + Pз) Gя]  (p/н)
(8)
Аппарат – сварной конструкции цилиндрическо-конической формы, которая состоит из
воздушных коллекторов 1, расположенных в конической части. В коллектора подается сжатый воздух по трубопроводу 4. Сжатый воздух подается также в аэрационную трубу 2.
Плотность смеси (зерно – вода – воздух) в аэрационной трубе намного меньше, чем в других
частях аппарата, поэтому смесь поднимается по трубе и попадает в распределитель 3. Замоченный ячмень разгружается через патрубок 6, в котором идет разделение от отработанной
воды.
Цель технологической операции (мойка, замачивание, солодоращение) – синтез и активизация ранее неактивных ферментов. Часть веществ в зерне превращается в мальтозу, глюкозу, мальтодекстрины, пентоны, аминокислоты и т.д. Переход зародыша зерна от покоя к
активной жизнедеятельности возможен при следующих условиях:
- определенная влажность
- наличие кислорода
- оптимальная температура 12-14 С.
стр. 16 из 105
16
Лекция 7
7.0. Солодорастительные аппараты
1-
234-
Классификация аппаратов:
Ящичные солодорастительные аппараты (период действия – это пневматическая солодовня, ящик в нижней части имеет решетку куда подается воздух, имеется шнековый ворошитель).
Шнековый солодорастительный аппарат.
Солодовни с передвижной грядкой (непрерывного действия).
Солодорастительный барабан с плоским ситом
Солодорастительный барабан
Рис. 7
Подача воздуха в аппарат через специальный трубопровод (неподвижный), который соединяется с барабаном через специальное уплотнение.
1 – подводящий и отводящий трубопроводы. Воздух проходит внутрь в подрешетное пространство, пронизывает слой зерна, обогащая его кислородом;
2 – барабан цилиндрической формы из листовой стали;
3 – сито плоское;
4 – червячная пара служит приводом барабана. ЭД через муфту вращает червяк, колесо закреплено на барабане, и барабан медленно поворачивается. Поворот производится 1-2 раза в сутки. В
момент поворота прекращается подача воздуха. Барабан делает 1 оборот за 45 мин;
5 – бандажи, ими барабан опирается на опорные ролики;
6 – окна для выгрузки солода, аппарат периодичного действия;
7 – корпус барабана;
8 – отвод для прохождения воздуха;
9 – опорные ролики;
10 – решетка;
11 – фундамент.
Продувка зерна воздухом начинается при температуре зерна 17С, и длится пока зерно
не охладится до 14С.
стр. 17 из 105
17
Технологическая характеристика
Вместимость
Наружный диаметр
L – барабана
В – сита
NЭД
Масса аппарата без солода
12 т
3.1 м
9м
2.8 м
2 кВт
11 т
Расчетные сведения
1. Высота слоя солода
Н = 0.4 Дб
2. Высота воздушного слоя над солодом
h = 0.3 Дб
3. Ширина сита
В = 0.915 Дб
Дб – внутренний диаметр барабана
4. Мощность привода рассчитывается из условия затрат:
- на преодоление силы трения качения бандажей по роликам
- на преодоление силы трения скольжения цапф. Опор в подшипниках
- на преодоление силы сопротивления солода вращению барабана
5. реакция опор ролика
Рi = (Рс + Рb)/(Крсоs )
Рi – сила тяжести солода
Рс = Gсg ; Рб = Gбg (Н)
Рb – сила тяжести барабана
Кр – число роликоопор 4
 - угол установки роликоопор
6. реакция опор на все ролики
Р = (Gc + Gб) g (1/ соs )
7. работа сил трения качения между бандажом и роликом за 1 об.
A1 = PfDбан (1/Дp),
где f – коэффициент трения качения
D – длина окружности бандажа; Дp – диаметр ролика
А2 = Рf2Dц (Дб/Др) – работа сил трения скольжения в опорных роликах;
Dц – диаметр цапфы, Dб – диаметр бандажа, Dр – диаметр ролика.
Работа сил трения при движении солода внутри барабана:
А3 = GcfcgДб; fc – коэффициент трения солода о барабан.
А = А1+А2+А3
N = (A)/1000
стр. 18 из 105
18
8.0. Сушка солода
Цель- понижение влажности с 50 до 3%. После тепловой обработки солод приобретает
специфический вкус, цвет и аромат. Ростки солода становятся хрупкими и легко отделяются
от зерна.
Сушилки делятся на 2 группы:
- непрерывного действия;
- периодического действия;
Непрерывные сушилки делятся на:
- горизонтальные 1,2 и 3 ярусные
- вертикальные
t сушильного агента  45 – 105С
Сушилки непрерывного действия вертикальные ЛСХА, карусельные типа КТИПП и
универсальные статические. Процесс сушки идет в 2е стадии:
- удаление свободной влаги;
- удаление свободной влаги, связанной с коллоидной структурой (зерно темнеет)
Рис. 8 Сушилка периодического действия с вертикальными решетками
Солод элеватором 2 направляется в телескопическую трубу с заслонкой 1, через которую зерно поступает в шнековый распределитель 4. Из него зерно поступает в свободные
каналы (процесс автоматический) 6. Каналы образуются 2 – мя вертикальными перфорированными стенками 5. Сушильный агент проходит через каналы с зерном 3 раза, испаряя влагу. Зоны сушки (3) разделены горизонтальными перегородками 7. Высушенный солод в 3ей
зоне 8 выгружается шнеками 9, которые установлены вдоль этих сушильных камер, 10 - распределители, 11 - напорные вентиляторы.
Для направленного движения сушильного агента имеются клапаны 12 и отсасывающие
вентиляторы 3.
стр. 19 из 105
19
Лекция 8
9.0. Технологическое оборудование производства пива
9.1. Варочный аппарат
Рис. 9
Четырехаппаратный варочный агрегат включает:
два заторных аппарата 1
фильтрационный аппарат 2
сусловарочный аппарат 3
хмелеотборный аппарат 4, 5
Заторный и сусловарочный аппараты имеют одинаковую конструкцию и служат для
смешивания солода с горячей водой. Конструктивно аппараты представляют цилиндрический сосуд со сферическим днищем и крышкой, имеют 3 контрольных типоразмера ВКЗ – 1
(1.5); ВКЗ – 3; ВКЗ – 5.
Цифра показывает емкость затора в тоннах. Для ВКЗ – 5 – 5.5 тонн. Конструктивно
сферическое днище имеет двойную стенку. В пространство между стенками подается подогретый пар по магистрали 6.кол – во пара регулируется вентелем, который управляется с
площадки. Образуемый при этом конденсат и пар отводятся по другому трубопроводу. Кроме того, в сферическом днище есть отверстие 7 для выгрузки густой части затора.
Внизу располагается пропел. Мешалка 8, приводимая во вращение от электродвигателя
и червячного редуктора. В цилиндрической средней части аппарата имеется шарнир 9 и труба 10, через которую забирается жидкая фаза затора.
В верхней части аппарата – сферической крышке, есть патрубок с дроссельной заслонкой, управляемая через зубчатую передачу.
Имеется предварительный затор. Аппарат где идет смешивание дробленного зерна с
водой 11. Там находится смесительная камера 12, где смешивается горячая вода с холодной
для установления требуемой температуры. Крышка имеет ремонтный люк, со смотровым окном и рефлектором для освещения внутреннего объема аппарата. Есть температурные датчики.
Характеристики ВКЗ – 5
-
Емкость, кг
Площадь нагрева, м2
Давление пара, Мпа
Диаметр цилиндрической части, м
Частота вращения мешалки, об/мин
стр. 20 из 105
5500
20.8
0.245
4.8
31
20
Uред
Nдв,
Масса, m
48
7.5
42
9.2. Расчет мощности привода
1. Лобовое сопротивление мешалки:
Р = сF ( V2/2);
(9)
где с – гидравлический коэффициент сопротивления, зависящий от формы лопастей и режима движения жидкости.
 – плотность среды
F – площадь миделя (сечение перпендикулярно вектору V)
V – скорость движения.
Для прямоугольной лопасти с = 0.640.7; dP = cdF (V2/2);
DF = drbcos; V = r; тогда
dP = cbcos ((2–r2)/2) dr
dM = dpr; dN = dM;
dN = cbcos (3r3/2) dr;
r2
r2
ω3
ω 3 r24  r14 c  ρ  b  cos α 3 4
3
N =  dN  c  ρ  b  cos α 


ω r
r dr  c  ρ  b  cos α 
2 
2
4
8
r1
r1
Пусть b = brr, где br – оптимальная высота лопасти.
c  p  br  cosα 3 5
N
ω r
8
c  p  br  cos α
 k ; тогда N  k  ω3  r 5
пусть
(10)
8
Вывод: Для расчета мощности мешалки при проектировании лопастей нужно иметь
ввиду, что с увеличением радиуса лопасти мощность возрастает в 5ой степени, а С с увеличением  в третьей степени.
стр. 21 из 105
21
Лекция 9
10.0. Фильтрационный аппарат ВФЧ
Рис. 10
Фильтрационный аппарат – цилиндрический корпус 15, выполненный с теплоизоляцией (двойная стенка с воздушной прослойкой) с плоским днищем 14 и сферической крышкой
19. На расстоянии 10мм от днища располагается сито 11, состоящая из отдельный секторов.
Один из секторов располагается над бункером. На сите собирается сгущенная заторная масса, которая с помощью ножей перемещается к разгрузочному отверстию 15. Светлая часть
сусла транспортируется в фильтрующую батарею 5.
На вертикальном валу 9 имеется рыхлительный механизм с ножами, причем вал, проходя через червячное колесо опирается на гидравлический центр гидросистемы 6. Для вертикального перемещения вала имеется удлиненная шпонка, которая обеспечивает передачу
крутящего момента от червячного колеса редуктора 7. В качестве привода используются 2 –
а ЭД. Разной мощности. В случае повышенного сопротивления движению ножей включаются одновременно два ЭД. В случае накопления значительного количества дробины бол. Слоя
приводной вал т. ц – ром поднимается вверх и затем включается привод. За один оборот вала
ножи автоматически опускаются вниз на 5мм. Для понижения динамических нагрузок на
червячный редуктор есть обгонная муфта 10 (приводная часть вала стоит, а ведомая часть
вала вращается).
стр. 22 из 105
22
Для ускорения фильтрации имеется денактатор 12, который позволяет перепустить
осветленную часть сусла из верхнего слоя через загущенный слой трубки, прокалывают слой
и сусло перетекает.
Над рыхлителем установлен ороситель (имеет множество форсунок, работает по принципу сегнерова колеса). Орошение идет водой с определенной температурой. Для этого в
смеситель 18 подается горячая и холодная вода и автоматически устанавливается требуемая
температура.
На крышке есть вытяжной штуцер 2, дроссельная заслонка 1, которая регулирует выход
пара. Патрубок 3 служит для возврата в аппарат мутного сусла. Патрубок 4 служит для подачи исходного материала.
В крышке есть люк для ТО, рефлектор для света и смотровое стекло.
Таблица 1
Характеристики
Наименование
ВФЧ – 1
ВФЧ – 2
Количество затираемого солода, кг
1000
5500
Диаметр, м
2.6
5.85
Высота Н, м
1.2
1.4
Частота n, об/мин
11.9
3.2
Nдв, кВт 1й
0.6
2.2
й
Nдв, кВт 2
2.2
4
стр. 23 из 105
23
Л е к ц и я 10
11.0. Хмелеотборный аппарат Б 7 – ВХА
Рис. 11
Состоит из цилиндрического корпуса 6, конического днища 8, которое усиленно специальными косынками, через которые оно опирается на четыре колонны 10. Внутри корпуса
имеется сетчатая корзина 5 с коническим днищем 9. Над днищем смонтирована мешалка 4,
которая вращается электродвигателем 11 через червячный редуктор 12. В верхней части аппарата имеется крышка 1, ороситель 2, смеситель горячей и холодной воды 3. В крышке есть
люк и загрузочное отверстие. Уровень раствора в аппарате визуально контролируется через
смотровое стекло 7. В аппарате имеется 2 – а датчика уровня (нижний и верхний). В нижней
части аппарата есть разгрузочное устройство 13, вентиль 14, насос 15 и переключатель 16.
Насос 15 может качать сусло или хмелевую дробину.
стр. 24 из 105
24
Таблица 2
Характеристики
Емкость аппарата
Диаметр
Fсита
Nдв
N
1.7 м2
1.4 м
3.35 м2
2.2 кВт
40 об/мин
12.0. Аппарат для брожения пива
Рис. 12
Бродильный аппарат служит для гл. брожения пивного сусла под избыточным давлением. Аппарат – горизонтальная емкость цилиндрической формы со сферическими днищами,
изготовленная из алюминия. Емкость опирается на шесть опор 11. Подвод избыточного давления идет через воздуховод 1. Тройник 3 служит для отбора углекислого газа. Змеевик 2 –
терморегулятор сусла (охлаждает).
10 – шпунт – аппарат для автоматической регулировки давления
9 – кран подвода воздуха
4 – кран сброса давления
7 – люк
6 – кран подачи или удаления сусла
5 – пробный кран
8 – бобышки
Давление в аппарате 0.7 Мпа, в змеевике 0.1 Мпа. Температура брожения сусла +4 С.
стр. 25 из 105
25
Л е к ц и я 11
13.0. Производство спирта и его ратификация
Рис. 13
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Производство спирта включает в себя следующие биохимические процессы:
Гидроферментальная обработка зерна.
Охлаждение и осахаривание затора.
Брожение осахаренной массы.
Перегонка бражки и ректификация спирта.
Спирт - прозрачная жидкость без привкуса и запаха посторонних веществ.
Схема производства спирта и его ректификация включают:
Сборник
Лоток
Молотковая дробилка (зерно)
Молотковая дробилка (картофель)
Смеситель (дробленная масса смешивается с теплой водой при температуре 65С, обработка смеси  - амилазовой ферментативной смесью. Время смешивания 10 – 12 минут)
Контактная головка (нагрев смеси паром до температуры 72С)
стр. 26 из 105
26
7. Насос.
8, 13. Аппараты термодинамической и ферментативной обработки первой ступени ступени
(обработка 4 часа)
14, 15. Центробежные насосы для циркуляции массы во время которой разваривается крахмал.
После первой ступени дозировочным устройством 9, 12 смесь отводится в гор. аппарат
11, где идет 2ая стадия термической, динамической и ферментативной обработки. Аппараты
оборудованы мешалками и имеют три отсека. Из 11 насосом 17 смесь закачивается сначала в
трубчатый стерилизатор 20 через регулирующий клапан 19 в парасепаратор 25 и затем смесь
идет на осахаривание. Подогрев идет в контактной головке 18. В осахаривателе – испарителе
23 смесь смешивается сглюкоамилозой, которая поступает из сборника 22 через дозатор 21 и
выдерживается 35 минут.
В сборнике 24 полученная смесь обрабатывается формалином для подавления бактерий. Сусло из испарителя – осахаривателя 23 (густая масса) плунжерным насосом 26 закачивается в теплообменный аппарат 27, а затем в бродильные аппараты 31 и 33. Из емкости 28
подаются дрожжи. Далее идет в аппарат 29 в сбраживатель, 31 – голов. бродильный аппарат.
Затем бражка насосом 38 идет на перегонку в дефлегматор. Ректификационные колонны 43,
30, 32. 34 – спиртоловушка. Ректификация происходит в колоннах (55 – брагаэпюрационная
колонна, 48 – эпюрационная колонна, 42 – ректификационная колонна). Нагрев браги идет в
дефлегматорах 46, 43, 49. Испарение идет в дефлегматоре 56. 50 – нагреватель (до 90С).
Нагретая бражка из теплообменника 49 идет в сепаратор 47, освобождается от углекислого газа в конденсаторе 53, и из последнего насосом 51 подается в верхнюю тарелку колонны 55 (55 состоит из 34 тарелок). Бражка переходит в 55 где полностью отгоняется спирт. В
теплообменнике 58 происходит снижение температуры до 70С при давлении 170 кПа. Затем
пеноловушка 54, потом в кипятильник 50, далее в колонну 48, состоящую из 39 колпачковых
тарелок для выварки примесей под давлением 65 кПа.
Ректификационная колонна 42 имеет 81 – ну тарелку. Избыточное давление (вакуум)
дают насосы 35. Капельная жидкость улавливается конденсаторами 37 с барометрической
трубой и гидрозатвором 36.
стр. 27 из 105
27
Л е к ц и я 12
13.1. Аппараты с непрерывным осахариванием и вакуумным охлаждением
1. Накопитель (выдерживатель) в него поступает разваренная масса. Затем по трубе 2 поступает в испарительную камеру 3. Движение массы происходит под действием вакуума. Охлаждается до 60С. Вакуум создается от конденсатора 4, барометрической трубы с гидрозатвором (Длина трубы – 10 м, давление – 1 атм). Разрежение производится вакуумной машинкой
6. По трубе 13 к массе добавляется 20% холодной смеси, чтобы не было пенообразований и
вскипания. В испарительной камере 3 идет отделение пара. Далее раствор по 12 направляется в аппарат 9 для осахаривания. Дозатор 10 подает солодовое молоко из сборников 11. В 9
постоянная температура 57 – 58 С. Уровень раствора регулируется автоматически и контролируется 14, который управляет клапаном 7. Насос 8 перекачивает осахаренную массу через
теплообменник 15 в бродильное отделение.
Схема непрерывного осахаривания и вакуум-охлаждения разваренной массы
Рис. 14
стр. 28 из 105
28
Л е к ц и я 13
14.0. Фильтры
14. 1 Песочный фильтр
Водно-спиртовой раствор очищают от взвешенных частиц путем фильтрования его через слой кварцевого песка. Для этого применяют песочные одно- и двухпоточные фильтры
без тканевых фильтрующих прокладок. Отсутствие тканевых прокладок позволило механизировать трудоемкие операции при мойке песка. Песок промывают непосредственно в фильтре без его выгрузки. Такой способ мойки песка наряду с облегчением труда создает нормальные санитарные условия.
Однопоточный песочный фильтр представляет собой цилиндрический корпус 3, изготовленный из листовой меди толщиной 1,5 мм с покрытием изнутри оловом или из нержавеющей стали толщиной 2...3 мм. Диаметр цилиндра фильтра 0,7 м, высота 1,1м.
На опорном кольце 6 крепится решетка 4 с отверстиями диаметром 1 мм. На решетку
укладывается слой крупного песка (50 мм) с размером зерен 2,65...3,5 мм, затем слой (50 мм)
с размером зерен 2,0...2,5 мм и слой (400 мм) мелкого песка с размером зерен 1,5...2м.
Рис. 15 Однопоточный фильтр
Смесь в фильтр вводится через распределительную головку 2. В процессе фильтрования смесь проходит через слой сверху вниз и по перфорированному патрубку 5 через смотровой фонарь. К патрубку 1 прикреплен воздушник. Скорость фильтрования для водки составляет 2...6 м/ч. Фильтрование водно - спиртового раствора происходит под давлением
0,02...0,06 МПа. При загрязнении фильтра, что уменьшает скорость фильтрования, песок
промывают потоком воды, подаваемой снизу вверх. Продолжительность цикла работы фильтра составляет 2500...3000 ч.
стр. 29 из 105
29
14.2. Фреоновый фильтр
Рис. 16
Фреоновый фильтр состоит из корпуса 1, фильтра 2, пружины 3 и заглушки 4.
Для промежуточного охлаждения газообразного диоксида углерода используются теплообменники типа "труба в трубе". В них вода движется по внутренней трубе, а газ - по
межтрубному пространству параллельными потоками.
Масловлагоотделитель предназначен для отделения масла и влаги от газообразного диоксида углерода. Из потока газообразного диоксида углерода в корпусе 1 отделяются капли
масла и влаги, и газ по трубе 2 выводится из аппарата. Скопившееся масло и влага удаляются
через вентиль 3.
Окончательная очистка газа, сжатого до давления 7,36 МПа, от паров масла и воды
происходит в фильтре.
14.3. Масловлагоотделитель
Рис. 17
стр. 30 из 105
30
Фильтр для сжатого диоксида
углерода
Рис. 18
Промежуточный сосуд для жидкого
диоксида углерода
Рис. 19
В корпус 5 фильтра помещают корзину 4, которая заполняется активированным углем
или силикагелем. Уплотнение между корзиной и корпусом фильтра осуществляется за счет
конического пояска 3. Фильтрующий материал в корзине зажимают пружинным приспособлением 2 с помощью шпинделя 1. Из фильтра газообразный диоксид углерода поступает в
трубчатый конденсатор, в котором он переводится в жидкое состояние.
Аппараты для охлаждения и сбора жидкого диоксида углерода
После трубчатого конденсатора сжиженный диоксид углерода дросселируется дроссельным клапаном и направляется в промежуточный сосуд (см. рис.). В сосуде от сжиженного газа отделяются пары диоксида углерода. Сосуд снабжен предохранительным клапаном 1,
который рассчитан на давление 3,14 МПа. На корпусе размещены патрубок 2 для манометра
и патрубки 3 для регулятора уровня.
стр. 31 из 105
31
Л е к ц и я 14
15.0. Аппарат для приготовления квасного сусла
Для настоя квасного сусла применяется настойный аппарат (рис. 20), который представляет
собой стальной или алюминиевый цилиндрический резервуар 1, покрытый внутри коррозиестойким лаком, с крышкой 2, снабженной лопастной мешалкой 4 с частотой вращения 1450
1
мин . Для слива осветленного сусла в чане установлена декантационная труба 2. Для подогрева сусла в нижней части смонтирован паровой барботер 5. Измерение температуры затора
производят угловым термометром 3 в трубчатом кожухе. В комплект аппарата входит патрубок для выхода гущи 6, патрубок для выхода сусла 7, а также паровая 9 и водопроводная 10
магистрали.
Рис. 20 Настойный аппарат
Рис. 21 Запарник
Для запаривания зернопродуктов применяется стальной цилиндрический резервуар 1
(рис. 21) с крышкой 10, предохранительным клапаном 13, паровой рубашкой 2 и вертикальной якорной мешалкой 7, укрепленной на валу 8, который имеет подпятник 3 и приводится
1
во вращение через редуктор 12 от электродвигателя. Частота вращения мешалки 50 мин .
Люк 11 с винтовым затвором служит для загрузки продукта. Аппарат имеет штуцера для выпуска продукта 5, для ввода пара 9 и для вывода конденсата 4. На верхней крышке аппарата штуцера для манометра, предохранительного клапана, для подачи холодной воды и два
смотровых люка (на рисунке не показаны). На паровой коммуникации у ввода в корпус аппарата установлен манометр (на рисунке не показан). Запарник внутри покрыт эмалью толщиной 0,6...0,8 мм. Аппарат установлен на трех опорах 6.
Для подогрева сусла используют заторные аппараты типа ВКЗ-1, ВКЗ-3 на единовременное затирание сырья (в пересчете на сухой солод) в количестве 1000 и 3000 кг. В этих
аппаратах кроме приготовления квасного сусла по настойному и рациональному способам
готовят сусло из концентрата.
стр. 32 из 105
32
Приготовленное любым из указанных способов квасное сусло перед брожением необходимо охладить до температуры 25...30°С. Для этого применяют теплообменники двух типов: трубчатые противоточные и кожухотрубные.
В трубчатом теплообменнике по наружной трубе большого диаметра снизу подается
горячее сусло для охлаждения, а по внутренней в противоположном направлении циркулирует охлаждающая жидкость (водопроводная вода или охлажденный рассол).
В кожухотрубном теплообменнике система труб заключена в общий кожух. По трубам
проходит горячее сусло, а в кожухе - охлажденная вода или рассол.
Сусло обычно охлаждают водопроводной водой, которую после нагрева в теплообменнике до 45...55°С используют для производственных нужд.
Осветление квасного сусла на заводах малой и средней мощности производится путем
декантации из заторных и настойных аппаратов. На многих заводах для отделения сусла от
квасной гущи осахаренный затор фильтруют в фильтрационных аппаратах ВФЧ-1 и ВФЧ-3,
выпускаемых для фильтрации пивного сусла.
стр. 33 из 105
33
Бродильно-купажный аппарат
Бродильно-купажный аппарат представляет собой цилиндрический сосуд 7 с коническим
днищем, сферической крышкой, герметично закрытой люк-ом 12, и опорами 2. Для регулирования температуры сусла аппарат снабжен рубашкой 6. В нижней конической части установлен дрожжеотделитель 3 с задвижкой 1 и заслонкой 21. Для перемешивания сусла при
брожении и купажировании предназначена пропеллерная мешалка 4.
Рис. 22 Бродильно-купажный аппарат
Аппарат снабжен также штуцерами 8 и 13 для отвода воздуха из аппарата и рубашки,
штуцерами 16 и 5 для подачи и отвода охлаждающего рассола, штуцером 9 для подачи сусла
и штуцером 14 для ввода сиропа, термометром 10, манометром 15, компенсатором 17, пробным краником 19, сливным штуцером 20, смотровыми стеклами 22 и отверстием для ввода
автоматического датчика 11. Корпус аппарата покрыт слоем теплоизоляционного материала
18.
Примерная продолжительность операций в бродильно-купажном аппарате (ч): залив
сусла и охлаждение - 3, брожение - 14, охлаждение кваса - 1, купажирование - 1, розлив кваса
- 1, мойка, дезинфекция и подготовка аппарата - 0,5.
стр. 34 из 105
34
Л е к ц и я 15
16.0. Сепараторы
16.1. Сепараторы-классификаторы для мелассы
Предназначены для осветления мелассного раствора (сусла) под действием центробежных сил. В результате осветления получается раствор с устойчивой прозрачностью. Осветление мелассных растворов необходимо для получения дрожжей с повышенной стойкостью и
подъемной силой, а также для увеличения выхода дрожжей.
На дрожжевых заводах работают саморазгружающиеся сепараторы-кларификаторы
фирмы "Альфа-Лаваль" (Швеция), а также отечественные типа А1-ВСЕ.
Сепараторы-классификаторы фирмы "Альфа-Лаваль" - это аппараты типов
BRPX213SFT/P/V-33T/CT и BRPX213SGT/P/V-З0Т/СТ с программным (условное обозначение PX213-F-00) и ручным (условное обозначение PX213-G-00) управлением, периодической
автоматической выгрузкой осадка.
Основные узлы классификатора : станина 1, пробка с резьбой для спуска масла 2, маслоуказательное стекло 3, приводной вал 4, фрикционная передача 5, червячное колесо 6, вал
барабана 7, счетчик частоты вращения 8, пробка резьбовая для масла 9, тормоз 10, тахометр
11, кольцо станины 12, манометр 13, коммуникация для подвода и отвода мелассы 14,
напорные диски 5, 18, крышка 16, барабан 17, подшипник веретена 19, распределительный
клапан 20, патрубок для отвода шлама 21.
Рис. 23 Сепаратор-классификатор с автоматической выгрузкой осадка
Выделение взвешенных частиц из сепарируемой жидкости происходит в межтарелочном пространстве барабана под действием центробежной силы. Осветленная жидкость из барабана классификатора с помощью напорного диска по технологическим коммуникациям
подводится в приточные мерники. Особенность конструкции барабана - устройство для периодического выброса шлама, накапливающегося в процессе осветления по периферии внутреннего пространства барабана.
Технические характеристики сепараторов-классификаторов фирмы "Альфа-Лаваль"
приведены в таблице.
стр. 35 из 105
35
Таблица 3
Технические характеристики: сепараторов-классификаторов фирмы "Альфа-Лаваль"
ПроизводительДавление мелассы,
Потребляемая
Тип
ность (по воде),
МПа
мощность, кВт
м3/ч
на входе
на выходе
РХ213-Р-00
10
0,02
0,53
8,8...1l,.5
15
0,04
0,44
11...13
20
0,08
0,36
14...15
10
0,02
0,59
8,1...9,9
15
0,05
0,59
10,1...11,2
20
0,08
0,42
12.1...12.7
РХ213-0-00
16.2. Дрожжевые сепараторы
Предназначены для разделения дрожжевой суспензии на дрожжевой концентрат и последрожжевую культуральную среду (бражку). Разделение происходит под действием центробежных сил во вращающемся барабане (роторе).
Сепараторы-осветлители тарелочного типа применяются в дрожжевой промышленности для осветления жидкостей или суспензий.
К ним относятся герметичные сепараторы типов АСЭ-Б, ОДЛ-637, АСЭ с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка, которые изготовляются полузакрытыми.
Сепаратор типа АСЭ-Б состоит из станины 2 с приводным механизмом, снабженной
пробками 1 и 6, a также указателем уровня масла 3, барабана с клапаном для слива межтарелочной жидкости, приемно-выводного устройства 18, гидроузла 7 и тормоза. Внутри корпуса
сепаратора размещены приводной механизм, тахометр 5, тормоз и гидроузел. В верхней части корпуса расположена чаша 8, внутри которой установлен приемник 9 для межтарелочной
жидкости. Чаша снабжена двумя штуцерами для ввода и вывода охлаждающей жидкости в
процессе сепарирования. Барабан является основным рабочим органом, состоящий из основания барабана 12, корпуса 11, крышки 16 и затяжных колец 20, 21, в котором под действием
центробежной силы в межтарелочном пространстве происходит выделение взвешенных частиц из культуральной жидкости. В корпусе 11 барабана расположены тарелкодержатель 14,
комплект тарелок 15, поршень 13 и клапаны 10. Гидроузел 7 для управления закрытием, разгрузкой барабана и открытием клапанов расположен на чаше 8.
Во вращение барабан приводится от индивидуального электродвигателя, соединенного
с горизонтальным валом 4 через муфту, вследствие чего сглаживаются резкие изменения
крутящего момента. Постоянная и плавная передача вращения достигается с помощью фрикционно-центробежной муфты. Культуральная жидкость по центральной питающей трубе 19
поступает во внутреннюю полость тарелкодержателя 14, а затем - в шламовое пространство
23 барабана. Под действием центробежной силы наиболее крупные и тяжелые частицы биомассы отбрасываются к периферии барабана, а жидкость с более мелкими частицами биомассы направляется в пакет конических тарелок. Тонкослой-ность и ламинарность потока
обеспечивает выделение мельчайших частиц биомассы в межтарелочном пространстве на
внутренних поверхностях тарелок.
Осветленная жидкость - фугат - поднимается по наружным каналам тарелкодержателя
14 в камеру напорного диска 17 и выводится из барабана, а выделенные частицы биомассы
стр. 36 из 105
36
соскальзывают по поверхности тарелок в шламовое пространство 23 барабана. При полном
заполнении шламового пространства биомассой подачу культуральной Жидкости прекращают и с помощью двух клапанных механизмов сливают фугат из межтарелочного пространства в приемник. Биомассу с помощью механизма разгрузки выбрасывают в приемник
шлама 22. После прекращения подачи буферной воды в полость над поршнем 13 барабан закрывают и технологический цикл повторяется.
Рис. 24 Сепаратор типа АСЭ-Б
Диаметр барабана - 600 мм, межтарелочный, зазор - 0,5 мм, частота вращения барабана
- 5000 мин
1
.
Таблица 4
Технические характеристики сепараторов с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка
Показатели
АСЭ-Б
ВСЛ
ФЕВ
Производительность, л/ч
2000
2000
1600
135...155
100
91
Объем шламового пространства, л
16
9
-
Мощность электродвигателя, кВт
13
14
14
1440
1412
1122
Число тарелок, шт
Масса, кг
Габаритные размеры, мм
стр. 37 из 105
1450x1070x1560 1560х1160х1870 1245х1090х1520
37
Л е к ц и я 16
16.3. Сепаратор ВСМ
Рис. 25 Сепаратор ВСМ
Для осветления сусла с повышенной концентрацией взвешенных частиц используют
многокамерный сепаратор ВСМ.
Сепаратор состоит из станины 1 с приводным механизмом 2, барабана 7 и приемноотводящего устройства.
Барабан является основным рабочим органом сепаратора, в нем под действием центробежной силы происходит очистка сусла. Барабан включает в себя основание 8, крышку 12,
нижний вставкодер-жатель 6, цилиндрические вставки 20, верхний вставкодержатель 10 и
затяжное кольцо 11. Барабан надет на конусную часть вала (веретена) 5 и затянут предохранительной гайкой 21. Частота вращения барабана контролируется тахометром 4, приводящимся в движение от горизонтального вала 3.
Приемно-отводящее устройство сепаратора состоит из подводящей трубы 18, центральной трубы 16, напорного диска 9 и отводящей трубы 13. На подводящей и отводящей
стр. 38 из 105
38
трубах имеются смотровые окна 14. Приемно-отводящее устройство прижимами 17 крепится к крышке 19 сепаратора. Это устройство может откидываться самостоятельно на кронштейне, изготовленном из полых труб, по которым проходит исходная суспензия. Давление
на выходе жидкости контролируется манометром 15.
Сусло, подлежащее осветлению, по подводящей трубе 18 и центральной трубе 16 поступает в первую камеру, где ребра нижнего и верхнего вставкодержателей придают ему
вращательное движение. Под действием центробежной силы более тяжелые взвешенные частицы оседают на стенках камеры, а частично осветленное сусло под напором вновь поступающего попадает во вторую, а затем третью и четвертую камеры. При этом сусло освобождается от мелких частиц, которые оседают в виде кольцевого слоя осадка на вставках. Достигнув основания барабана, поток осветленного сусла продвигается по наружным каналам
верхнего вставкодержателя к оси вращения барабана и попадает в камеру, в которой жидкость вращается вместе с барабаном и захватывается погруженным в нее и укрепленным
неподвижно напорным диском, снабженным внутренними каналами спиральной формы. По
каналам напорного диска сусло поступает в отводящую трубу.
После заполнения камер осадком сепаратор останавливают. Оставшаяся жидкость под
давлением собственной массы выливается через отверстие 22 в приемник 23, откуда отводится через патрубок. После этого барабан разбирают и вручную удаляют из него осадок.
Техническая характеристика сепаратора ВСМ
Производительность (по количеству
осветляемой суспензии), кг/ч
До 5000
Частота вращения барабана, мин-1
4170
Максимальный диаметр барабана, мм
620
Число вставок
3
Электродвигатель мощность, кВт
10
Частота вращения ротора, мин-1
1500
Габаритные размеры, мм
1150  780  1350
Масса, кг
1090
стр. 39 из 105
39
16.4. Расчетная часть
Задание: выполнить расчет сепаратора если заданы:
ω - угловая скорость вращения барабана, рад/с; R б и R м - внешний и внутренний радиусы тарелок, м; R д - максимальный диаметр диска, м; V - объем шламового пространства,
м3; m б - масса барабана, кг; с - расстояние от верхнего подшипника до центра тяжести, м;
l -расстояние между верхним и нижним подшипником, м; G - масса вращающихся частей сепаратора с сепарируемой жидкостью, кг.
Методика расчета
Производительность сепаратора П, м3/ч,
П  10 6 β πω 2 ztgα(R 3б  R 3м )d 2 (ρ  ρ 0 )/4μ мол  ,
(11)
где β - поправочный коэффициент, учитывающий разницу между теоретическим и реальным
процессом ( β = 0,2...0,5); z = (130...150) шт - число тарелок; α - угол наклона образующей
конуса тарелки ( α =45.. .60° ); d - эквивалентный диаметр частицы легкой фракции (размер
жировых шариков), м; ρ и ρ 0 - плотность сливок и молока, кг/м3 ( ρ 0 = 960...1000 кг/м3;
ρ = 1000...1030 кг/м3); μ - динамическая вязкость продукта, Па  с ;
μ слив = (1,5...5,6 )  10-3 Па  с ; μ пах =1,7  10 3 Па  с ; μ мол =(0.6...1,3)  10 3 Па  с .
Размер жировых шариков d, мм,
d  (m/0,04)  0,5 ,
(12)
где m - массовая доля жира в обезжиренном молоке (m = 0,01 %).
Давление жидкости, выходящей из сепаратора р, Па,
p  (ρ пах /50000)(R 2д  rк2 ) ,
(13)
где ρ пах - плотность обезжиренного молока (пахты), кг/м3 ( ρ пах = 1030 кг/м3); rк - внутренний
радиус кольца жидкости, м ( rк =0,015м).
Время непрерывной работы сепаратора между разгрузками τ , ч,
0,1V
τ
,
(14)
Па
где а - объемная концентрация взвешенных частиц в сепарируемом продукте, %
( а = 0,3 %).
Критическая частота вращения вала ω кр , т. е. скорость, при которой происходит разрушение вала, с-1,
l
ω кр 
K/m б ,
(15)
lc
где K - сила, вызывающая прогиб вала на 1 м, Н/м, для сепаратора с жестко зацепленным (без
амортизатора) верхним радиальным подшипником;
3EI
,
(16)
K 2
c (c  l)
2
где Е - модульупругости материала вала, Н/м (Е = 2  1011 Н/м2 для сталей); I - момент инерции сечения вертикального вала, м4 ,
(17)
I  0,05d в4 ,
здесь d в - диаметр вала, м ( d в = 0,040...0,045 м).
Мощность электродвигателя сепаратора N, работающего в установившемся режиме,
кВт,
стр. 40 из 105
40
N  1,2
N1  N 2  N 3
,
ηпр
(18)
где η пр - КПД привода ( η пр = 0,92...0,95); N1 - мощность, затрачиваемая для сообщения выбрасываемой из сепаратора жидкости избыточного давления, кВт,
Пp
,
(19)
N1 
ηн.д.1000
5
здесь р - давление жидкости на выходе, Па; р = (2,0... 2,5)10 Па; ηн.д. - КПД напорного диска ( ηн.д. = 0,3); N 2 - мощность, необходимая для преодоления сил трения барабана о воздух,
кВт,
N 2  1,8 10 6 ρ в Fυ 3б ,
(20)
3
3
здесь ρ в - плотность воздуха, кг/м ( ρ в =1,23 кг/м ); F - общая площадь поверхности трения
барабана, м2,
π(R б2  R м2 )
(21)
F
 0,4 10 3 R б z ,
cosα
здесь υ б - окружная скорость барабана, м/с,
(22)
υ б  πnR б /30 ,
где N 3 - мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в подшипниках, кВт,
N 3  10 3 μ Ggυ ц ,
(23)
здесь μ - коэффициент трения ( μ = 0,03 для шарикоподшипников); υ ц - линейная скорость
вращения вала, м/с,
(24)
υ ц  π nd в /60 ,
где d в - диаметр вала, м.
стр. 41 из 105
41
9 семестр
Лекция 1
17.0. Аппараты для получения сахарного сиропа и колера
В производстве ликеро-водочных изделий сахар применяют в виде сиропа, которой
приготовляют горячим или холодным способом. По горячему способу для приготовления
сиропа применяют сиропо-варочные котлы с паровым обогревом и механической мешалкой.
Длительность приготовления сиропа 30 мин. Готовый сироп фильтруют и охлаждают до
20°С.
При холодном способе сироп готовят путем растворения сахара в холодной воде. Для
этого используют вращающиеся металлические барабаны, которые наполняют на 4/5 их объема сахаром и водой. Смесь перемешивается при вращении барабана и получается сироп
требуемой концентрации. Для получения сиропа можно применять маслодельные барабаны
ММ-1000 из нержавеющей стали.
В качестве красителя во многие виды ликеро-водочных изделий добавляют колер, который получают нагреванием сахара-песка до 180...200°С в колероварочных котлах с электрическим обогревом. Корпус колероварочного котла состоит из двух цилиндров 3 и 4; внутри корпуса расположен тигель 2. Для обогревания котел снабжен электрическим нагревателем 1. Двумя полуосями 8 котел упирается на стойку каркаса. С помощью шестеренок 6, 7 и
рукоятки 5 котел может поворачиваться. Масса в котле перемешивается переносной мешалкой от электродвигателя. Над котлом установлен вытяжной зонт.
Для приготовления колера в котел выгружают сахар и добавляют 1...2% воды от массы
сахара. Смесь постепенно нагревают до 200°С при перемешивании. Продолжительность операции б...8 ч. Готовый колер охлаждают до 60°С и разбавляют его водой до содержания сухих веществ 80%.
Колероварочный котел
Рис. 28
Расход тепла на одну варку колера Q (кДж)
(25)
Q  Gc( t н  t п )  Wc в ( t н  t кип )  Grп  Wr  Qп ,
где G - количество сахара, загружаемого в котел, кг; с и св - удельная теплоемкость сахара и
воды, кДж/(кг•К); tн - начальная температура сахара и воды, °С; tп - температура плавления
стр. 42 из 105
42
сахарозы, °С; W - количество воды, добавляемой в котел, кг; tкип - температура кипения воды
в котле, °С; rп - теплота плавления сахарозы, кДж/кг; r - скрытая теплота испарения воды,
кДж/кг;
Qп - потери тепла в окружающую среду и на нагревание материала котла, кДж.
Принимаем Qп равными 15% расхода тепла. Электрическая мощность котла Р (кВт)
P  ( Q / 3600 )k ,
(26)
где k - коэффициент запаса, учитывающий изменения напряжения тока в сети и форсированный режим работы котла (обычно k =1,1...1,15).
Нагревательный элемент изготовляют из нихромовой проволоки. Длина нихромовой
проволоки нагревательного элемента l (м)
l  d 2 u / 4 pt I   2 l0
(27)
где d - диаметр нихромовой проволоки, м; u - рабочее напряжение тока, В;
I - сила тока, А; p t - удельное сопротивление проволоки, Ом;
l 0 - длина свободных концов проволоки для монтажа, м.
Число витков спирали
z в  l/ D ср ,
(28)
где Dср - средний диаметр спирали, равный наружному диаметру спирали за вычетом диаметра проволоки, мм. Шаг намотки спирали S (мм)
(29)
S  lсп / z в
где l сп - длина спирали нагревательного элемента, мм.
стр. 43 из 105
43
17. 1. Перегонные аппараты для получения ароматных спиртов
Ароматные спирты используют в производстве ликеров, наливок, настоек. Для получения ароматных спиртов эфирномасличное или неароматическое сырье подвергают перегонке
со спиртовым раствором в периодически действующих аппаратах.
Перегонный аппарат для получения ароматных спиртов, работающий под атмосферным давлением, состоит из поворотного куба 2, укрепляющей колонки 6, дефлегматора 5 и
холодильника 9. Куб изготовлен из листовой меди или стали в виде цилиндра, сверху имеет
крышку 3. Для обогревания предназначена паровая рубашка 15. Куб полыми цапфами 1 опирается на стойки. С помощью рукоятки 12 и червячной пары 14 куб может поворачиваться
при выгрузке остатков сырья.
Перегонный аппарат с поворотным кубом
Рис. 29
Пар подводится по левой полой цапфе, конденсат отводится при помощи трубки 13 через паровую полую цапфу. Для обогревания используется пар давлением 0,05 МПа. Куб
снабжен предохранительным клапаном, манометром и термометром.
При работе аппарата крышка 3 поднимается с помощью блока 4, и сырье загружается в
куб. После этого крышку закрывают и в паровую рубашку подают греющий пар. Пары смеси
из куба поступают в укрепляющую колонку, где они укрепляются за счет флегмы, поступающей в колонку из дефлегматора. Водно-спиртовые пары из дефлегматора попадают в конденсатор. Полученный в конденсаторе дистиллят через фонарь 11 направляется в сборники
10. Начальная фракция в количестве 0,1...2% от общего количества дистиллята и концевая
фракция в количестве 30...50% используется для приготовления денатурированного спирта.
В качестве ароматного спирта используют среднюю фракцию, выход которой составляет
50...70%. Перегонку осуществляют до полного извлечения спирта из сырья. Производительность аппарата с полной вместимостью куба 450 л составляет 125 кг ароматного спирта за
стр. 44 из 105
44
сутки. Расход пара на одну перегонку 320 кг.
Укрепляющая колонка имеет три ситчатые тарелки 8, снабженные переливными стаканами 7. Над колонкой установлен вертикальный кожухотрубный дефлегматор. Конденсатор
изготовлен в виде трубчатого теплообменника. Элементы установки, соприкасающиеся с
водно-спиртовой смесью или ее парами и дистиллятом, покрываются оловом.
На заводах средней и малой производительности применяют перегонные аппараты со
стационарным кубом вместимостью 50, 100 и 200л.
Перегонный аппарат со стационарным кубом
Рис. 30
Куб аппарата снабжен люками 2 и 3 для загрузки сырья и выгрузки остатка. Для обогревания куба предназначен змеевик 1. Над змеевиком расположена решетка, на которую
укладывают сырье. Цилиндрический колпак 4 на кубе способствует укреплению паров за
счет охлаждения их окружающим воздухом. Пар из куба через смотровой фонарь 5 поступает в шаровой дефлегматор 6, который состоит из полушарий 9 и 11, соединенных фланцами
10. Между фланцами закреплено полушарие 8, образующее с верхним полушарием пространство, в котором циркулирует охлаждающая вода. Пар из куба проходит по трубе 7, на
конце которой укреплен сферический зонт, обеспечивающий лучший контакт пара с поверхностью охлаждения. Флегма возвращается в куб через патрубок 12. Несконденсировавшийся
пар по патрубку 13 удаляется в холодильник, из которого дистиллят поступает в сборники
14.
В целях повышения качества ароматных спиртов целесообразно применение вакуумдистилляционных аппаратов. Перегонка в этих аппаратах происходит под остаточным давлением 80...81 кПа при температуре 20...45°С.
В настоящее время для получения ароматных спиртов применяют перегонные аппараты периодического действия и установки под вакуумом.
стр. 45 из 105
45
Лекция 2
18.0. Сатуратор автоматический
Сатуратор АСК-1 состоит из установленных на одной плите деаэрационной колонны 4,
колонки насыщения диоксидом углерода 2, насоса 10 для подачи воды и шкафа 9 с электропусковой аппаратурой. Колонка насыщения представляет собой цилиндрический сосуд со
съемными верхним и нижним днищами и манометром 3. Внутри колонки смонтирована центральная труба 1, снабженная сетчатыми перегородками для более эффективного перемешивания диоксида углерода с водой. В верхней части колонки на решетке расположены кольца
Рашига, с помощью которых увеличивается площадь соприкосновения воды с диоксидом углерода. Верхняя часть колонки оборудована полым колпаком, в котором происходит сбор
газовоздушной смеси.
Сатуратор автоматический АСК-1
Рис. 31
Деаэрационная колонна выполнена в виде цилиндрического сосуда, состоящего из трех
секций, между которыми смонтированы разделительные конусы. В каждом конусе на диафрагме 5 размещен наклонный патрубок 6, вставленный нижним концом в коническую воронку 7 с тарелкой. Верхняя тарелка в нижней части имеет воронку для улавливания пузырьков воздуха, поднимающихся по нижнему наклонному патрубку.
В верхней части деаэрационной колонны размещен колпак для сбора воздуха, внутри
которого помещен поплавковый клапан. Последний по мере накопления воздушно-газовой
стр. 46 из 105
46
смеси сбрасывает ее по трубопроводу через клапан в атмосферу. В нижней части деаэрационной колонны размещен штуцер для ввода воды в деаэратор, а в верхней - патрубок для вывода деаэрированной воды. Два эжектора сообщаются с колонкой насыщения трубопроводом, с насосом - водоэжекторным трубопроводом и с деаэрационной колонной - также трубопроводом. Поршневой насос снабжен трубопроводом для забора воды. Вода перед поступлением в колонку насыщения подвергается предварительной деаэрации в деаэраторе, принцип работы которого основан на использовании разности парциальных давлений воздуха и
диоксида углерода.
Вода, тщательно профильтрованная, подается в деаэратор насосом, по пути проходит
через эжектор 8, в котором, распыляясь на мелкие частицы, насыщается диоксидом углерода,
поступающим в него из верхней части сатурационной колонки. Стекая в нижнюю часть деаэратора, вода заполняет колонку деаэратора и доходит до тарелки и наклонного патрубка.
Проходя над тарелкой слоем 5 мм, вода поднимается по наклонному патрубку вверх. При
прохождении воды через деаэратор из нее выделяется диоксид углерода, который после перемешивания в эжекторе еще не успел раствориться в воде.
Выделившийся диоксид углерода заполняет пространство под диафрагмой, образуя вокруг наклонного патрубка подушку из диоксида углерода, вследствие чего из воды начинает
интенсивно выделяться воздух, который заполняет пространство под диафрагмой. Последующие порции воздуха благодаря развивающемуся давлению понижают уровень воды на тарелке
до тех пор, пока не откроется выход газовоздушной смеси в наклонный патрубок через верхний край его среза. Коническая воронка способствует отводу из-под диафрагмы в первую очередь воздуха.
Тарелка увеличивает поверхность воды, в которой осуществляется выделение воздуха,
направляя ее от периферии к центру. Процесс выделения воздуха повторяется и на верхней
тарелке. Воздух, который выделяется из воды, проходит в верхнюю часть деаэратора, а оттуда - в атмосферу.
Из деаэратора вода входит в эжектор и смешивается с диоксидом углерода, входящим в
него из верхней части колонки насыщения. Выходя из эжектора, вода направляется в нижнюю часть центральной трубы колонки насыщения. Диоксид углерода поступает в колонку
насыщения из баллонов через барботер, смонтированный под решеткой, на которой установлена насадка колец Рашига. Нижняя часть колонки насыщения служит сборником газированной воды.
Давление в колонке насыщения - 0,4...0,7 МПа. Вода, поступающая в колонку насыщения, в центральной трубе интенсивно перемешивается с диоксидом углерода при помощи
сетчатых перегородок и поступает в верхнее пространство колонки насыщения, затем стекает тонким слоем по насадке навстречу диоксиду углерода, поднимающемуся вверх. Интенсивное насыщение воды диоксидом углерода обеспечивается благодаря большой поверхности соприкосновения воды с диоксидом углерода и противотоку воды и диоксида, углерода.
Полученная газированная вода с массовым содержанием диоксида углерода не менее 0,66%
из водосборника попадает в разливочные машины. Производительность сатуратора АСК-1 3000 л/ч.
В сатураторе Ш4-ВСВ-3 охлажденная до 4...6°С вода подастся в колонку деаэрации 1,
где из нее удаляется растворенный воздух путем поддержания там вакуума порядка
0,06...0,08 МПа. После этого воду направляют в струйную насадку 2, представляющую собой
жидкостно-газовый эжектор, в который из реверсивера 3 под давлением 0,25...0,35 МПА
подводится диоксид углерода. Вода с нерастворившимися пузырьками газа подается в колонку насыщения 4, где поддерживается давление 0,25...0,35 МПа. Газовоздушная смесь из
колонки насыщения 4 выводится через верхний вентиль сброса газа, а газированная вода через нижний сливной кран отбирается на розлив. Количество газа, подводимого в струйной
насадке к воде, регулируется игольчатым вентилем и изменением зазора между соплами и
камерами смешения. Уровень воды в колонке насыщения контролируется электрическими
датчиками, управляющими работой насосов.
стр. 47 из 105
47
Рис. 32 Принципиальная схема работы сатуратора Ш4-ВСВ-3
Рис. 33 Синхронно-смесительная установка сатуратора Ш4-ВСВ-3
стр. 48 из 105
48
Лекция 3
19.0. Инспекционные машины
Для инспекции как пустых, так и наполненных продуктом бутылок разработаны инспекционные машины: барабанные, дисковые, конвейерные, карусельные и фотоэлектрические.
Барабанные и дисковые инспекционные машины в технической литературе определяются как машины с осью вращения рабочего органа, параллельной направлению движения
конвейера (дисковые) . Такое разделение характеризует важную особенность машин:
траекторию бутылок при просмотре по отношению к глазу контролера (в первом случае
- параллельно взгляду, т.е. бутылки идут "на контролера", во втором - поперек, при этом повышается утомляемость глаза).
Примером барабанной машины может служить устаревшая машина ЛАП-2 производительностью до 3000 бутылок в час. Этот же принцип (просмотр бутылок, идущих "на контролера") положен в основу конструкции нового инспекционного устройства фирмы "Seitz"
(ФРГ).
Дисковая инспекционная машина АБЕ, созданная на основе нескольких моделей АБ,
показана на рис. 26, а, установленная на станине 5. Движущиеся по конвейеру бутылки поворачивают впускную звездочку, которая, сделав один оборот, впускает в машину необходимое количество бутылок. Толкатели загружают партию бутылок через неподвижный диск /
в поворотный диск 2 машины, который поворачивает их на 180° и устанавливает перед светильником 3. Затем толкатели после следующего поворота выдвигают их на конвейер, и к
загрузочному окну подходит новая партия бутылок.
Инспекционная машина АБЕ
Рис. 26
Кинематическая схема дисковой машины АБЕ представлена на рис. 26, б. Вращение от
электродвигателя 1 через шкивы 2 и 3 клиноременной передачи, червячный редуктор 28 и
цепную передачу 20 со звездочками 27 и 29 передается валу 26. Далее вращающий момент
передается через предохранительную муфту 25 и собачку 24 на храповое колесо 23, свободстр. 49 из 105
49
но сидящее на валу. С храповым колесом жестко связаны кулачки 22 и 5 и звездочка 21.
Кулачок 22 разблокировывает звездочку 9 с целью пропускания очередной партии бутылок к загрузочному окну при крайнем переднем положении толкателей 10. Рычаг 4 включает собачку и прерывает цикл работы перед загрузочным окном машины до полной загрузки необходимым количеством бутылок. Звездочка 21 передает вращающий момент посредством цепной передачи 20 и звездочки 15 на валу 19.
Барабанный кулачок 18, укрепленный на валу 19 при помощи звездочки 17 и рамки 16,
перемещает штоки б, связанные с толкателями, которые загружают бутылки в машину, а затем выгружают их на конвейер 8. От вала 19 с помощью цевочного диска 14 и звездочки 17
диск 11 получает периодическое вращение. Перед вращением диска 11 срабатывает механизм растормаживания, управляемый кулачком 5.
Диск вращения 11, неподвижно связанный со звездочкой 13, снабжен опорными площадками для бутылок 7, а также ограничителями, предохраняющими бутылки от выпадания.
Производительность машины АБЕ-3 тыс. бутылок в час.
Инспекционная машина конвейерного типа АБ2-И показана на рис. Бутылка пластинчатым конвейером 3 линии подается к загрузочной звездочке машины 4, которая приводится
во вращение цепью с носителями. При вращении звездочка захватывает бутылку и, перемещая ее вдоль неподвижной направляющей, заталкивает в носитель, расположенный на цепи.
Цепь, перемещаясь, опрокидывает носитель, и бутылка принимает при этом вертикальное
положение горлышком вниз, опираясь на амортизационную резину. В таком положении она
проходит перед освещенным экраном 2, просматривается и в случае обнаружения брака удаляется вручную.
Просмотренные бутылки перемещаются цепью с носителями к выгрузочной звездочке
и выталкиваются ею на бутылочный конвейер. Привод выгрузочной звездочки осуществляется также от цепи с носителями.
В нижней части станины 7 расположены привод машины и шкаф электрооборудования.
На выходном валу редуктора находится ведущая звездочка с предохранительной муфтой, которая в случае заклинивания бутылки при входе в машину или выходе из нее отключает машину.
Кинематическая схема машины АБ2-И показана на рис. 27. Производительность машины - 6 тыс. бутылок в час.
Рис. 27
стр. 50 из 105
50
Лекция 4
20.0. Бутыломоечная машина
Современные машины для мойки бутылок можно классифицировать по различным
признакам:
по назначению - на унифицированные и специализированные (для определенной отрасли
промышленности);
по способу мойки - на шприцевальные, отмочно-шприцевальные и отмочно-шприцевальные
с механической обработкой бутылок ершами и щетками;
по кинематическим признакам - на конвейерного типа (цепные и бесцепные), барабанные и
карусельные;
по числу отмочных ванн - на однованные, двухванные и т.д.
В настоящее время в России широкое распространение получили цепные отмочношприцевальные бутылкомоечные машины.
Машины для мойки бутылок должны удовлетворять основным техническим требованиям:
обеспечение приводом машины производительностью 6000 бутылок в час и выше возможности бесступенчатого изменения производительности;
наличие устройств для подсоединения к системам приготовления моющего раствора и
удаления водяных паров;
наличие фильтров для очистки моющих жидкостей от механических примесей;
автоматическое поддержание температуры моющих жидкостей в емкостях с постоянно
работающими подогревателями;
возможность право- и левостороннего поступления и отвода бутылок.
Срок работы бутылкомоечной машины до первого капитального ремонта - не менее
8000 ч, до списания - не менее 25000 ч.
Общий вид бутылкомоечной машины в разрезе показан на рис. 34. Корпус машины
представляет собой сварную коробчатую конструкцию из листовой стали, перегородки которой образуют ванны для моющих растворов и воды.
Все операции мойки бутылок осуществляются в 124 бутылконосителях, представляющих собой сварную конструкцию из 16 пластин, закрепленных концами к уголкам, и двух
замкнутых втулочно-роликовых цепей основного конвейера.
Трасса основного конвейера 5 снабжена цепными колесами, установленными на пяти
сквозных поперечных валах машины с подшипниками в боковых стенках корпуса. Передний
верхний вал является приводным. Привод машины смонтирован на левой боковой стенке
корпуса.
Конвейер загрузки 1 пластинчатого типа с приводной станцией служит для подвода бутылок к машине. Подвод бутылок может осуществляться как с правой, так и с левой стороны
машины. На конвейере загрузки установлено устройство туннельного типа для предварительного обмыва бутылок, удаления легкосмываемых загрязнений и подогрева бутылок перед загрузкой в машину.
стр. 51 из 105
51
Механизм загрузки бутылок 3 состоит из загрузочного стола, звездочек и
двух цепей с двумя планками. Для подачи
бутылок в носители имеются две непрерывно движущиеся планки, закрепленные
на двух цепях, привод которых осуществляется через предохранительную кулачковую муфту.
Загрузочный стол выполнен из изогнутого листа, к которому приварены
трубчатые направляющие для бутылок.
Накопитель (аккумулятор) бутылок 2
представляет собой стол, выполненный в
виде вращающихся в одном направлении
валиков. Над валиками расположен делитель, который распределяет движущиеся
на валиках бутылки на ручьи с шагом,
равным расстоянию между гнездами в
носителях. В одном ряду располагается
16 бутылок.
Механизм выгрузки 4 рычажного
типа служит для выгрузки вымытых бутылок. Выгрузочный конвейер отводит
бутылки из машины.
Система шприцевания бутылок моющим раствором, горячей, теплой и холодной водой состоит из насосной установки, фильтра тонкой очистки и шприцевых рамок, а также шприцев 6, 7, 8 и 9.
Для удаления этикеток предусмотрен механизм 10.
В ваннах и отсеках поддерживается
постоянная температура при помощи регуляторов температуры прямого действия
РТ-25. Температура жидкости во всех
ваннах и отсеках контролируется дистанционными термометрами.
Рис. 34
стр. 52 из 105
52
Лекция 5
20.1. Расчетная часть
Исходные данные:
Ширена бутылконосителя а, м
Высота бутылконосителя b, м
Производительность машины П т , бут/ч
Продолжительность технологического цикла Tм , с
Количество отверстий в шприцевальных трубах для щелочного раствора n1 , шт.
Количество отверстий в опрыскивающих трубах для щелочного раствора n 2 , шт.
Количество отверстий в шприцевальных трубах для подачи воды n1 , шт.
Количество отверстий в опрыскивающих трубах для подачи воды n 2 , шт.
Расчет
1. Определение шага бутылконосителей и радиусов поворотных блоков
Размеры бутыломоечных машин зависят от правильного выбора шага носителей и радиусов поворотных блоков. При уменьшение шага носителей уменьшается длина конвейера
бутылконосителей, и следовательно, длина машины. В тоже время уменьшение шага приводит к увеличению диаметров поворотных блоков, и как следствие, к увеличению диаметров
поворотных блоков, и как следствие, к увеличению размеров машины.
Соотношение между величинами шага носителей S, м., и радиуса поворотных блоков
R, м., можно определить с учетом свободного прохождения бутылконосителей через поворотные блоки.
Радиус поворотного блока R, м:
b a
180
R   ctg
,
(30)
2 2
z
и шаг носителей S, м:
180  180
b a
S  2  ctg
.
(31)
sin
z 
z
2 2
Оптимальные величины R и S должны cсоответствовать
минимуму функции, представляющей собой их произведение.
Приравнивая первую производную этой функции нулю,
находим после ряда преобразований z опт оптимальное число
носителей на начальной окружности:
180
.
(32)
z опт 
arcctg  b/a 
Рис. 35
2. Расчет привода транспортера бутылконосителей
Рабочий цикл машины Т р , с:
3600 U
,
Пт
где П т - теоретическая производительность машины, бут/ч;
U – число потоков в машине.
3. Определение количества бутылконосителей и длины конвейера машины
Tp 
стр. 53 из 105
(33)
53
Средняя скорость движения конвейера υ ср , м/с
ср  S / Tр ,
(34)
где S – путь, который проходит конвейер машины за время рабочего цикла Tp , м (принимается равным шагу носителей).
Минимальное теоретическое количество бутылок единовременно находящихся в машине составит:
(35)
Бт  П т Т т / 3600 шт,
где Tт - продолжительность технологического цикла, которое действительно полезно используется, с.
Минимальное действительное количество кассет K т , шт. равно:
П Т
K т  т т шт.
(36)
3600 U
К этому минимальному числу кассет необходимо прибавлять некоторое число кассет
для вспомогательных операций (для загрузки и выгрузки бутылок, стекание капель моющих
жидкостей при переходе из одной зоны в другую, неизбежный холостой ход кассет и т.д.).
Тогда действительное количество бутылок Б д , шт. находящихся в машине:
(37)
Бд  Б т / К н шт,
а действительное число кассет K д , шт.:
K д  K т / K н шт,
(38)
где K н - коэффициент непрерывности, равен отношению той доли технологического цикла,
к общему времени технологического цикла K н  0.56 .
Полная длина конвейера L, м:
(39)
L  SK д м.
4. Определение подачи насосов и потребляемой ими мощности
Расход щелочного раствора на шприцевания обливание бутылок Wщ .р . , м3/с
Wщ .р .  n1m1  n 2 m 2 , м3/с,
(40)
5
где m1 - предельное количество моющей жидкости подаваемой в бутылку, m1  0,15  10
м3/с;
m 2 - количество моющего раствора необходимое для ополаскивания наружной поверхности бутылок, m 2  0,2  10 5 м3/с;
n1 и n 2 - общее количество отверстий соответственно в шприцевальных и опрыскивающих трубах, шт.
Мощность потребляемая насосом N1 , кВт перекачивающим щелочной раствор составит:
10 3 Wщ .р .p
кВт,
(41)
N1 
н  д
где p – давление щелочного раствора, Па ( p  2  3  105 Па);
ηн - КПД насоса ( ηн  0,5 );
η д - КПД двигателя ( ηд  0,85 ).
Расход воды на шприцевание и обливание бутылок Wв , м3/с определяем по формуле:
(42)
Wв  n1m1  n2 m2 , м3/с,
где n1 и n 2 - общее количество отверстий соответственно в
шприцевальных и ополаскивающих трубах.
стр. 54 из 105
54
Мощность потребляемая насосом N 2 , кВт перекачивающим воду:
N2 
10 3 Wв p
, кВт.
н  д
5. Определение расхода пара
Расчет производим по методу теплового баланса:
Q1  Q2  Q3  Q4  Q5  Q6  Q7 ,
где Q1 - приход тепла с бутылками, кДж
Q1  G б с ст t н.б . ;
(43)
(44)
(45)
Q 2 - приход тепла с холодной водой, кДж
Q 2  W1с в t н.в. ;
Q3 - приход тепла с греющим паром, кДж
Q3  D  i ;
Q 4 - расход теплоты с уходящими бутылками, кДж
Q 4  G б сст t к .б . ;
(46)
(47)
(48)
Q5 - расход теплоты с отработанной водой, кДж
(49)
Q5  W2 c в t к .в . ;
Q 6 - расход теплоты с конденсатом пара, кДж
(50)
Q6  D  θ ;
Q 7 - потери теплоты в окружающую среду, кДж принимается равной 20% к расходу
теплоты
3
Q 7  0 ,2 Q i ,
(51)
i 1
где G б - масса бутылок поступающих в машину G б  2910 кг/с;
c ст  0,84 кДж/(кгК) – удельная теплоемкость стекла;
Wв - расход холодной воды, кг/ч; W  W1  W2  2,182 кг/ч
D – расход пара, кг/ч;
i=2724 кДж/кг – энтальпия греющего пара;
  557.3 кДж/кг – энтальпия конденсата;
t н.в.  8C - температура холодной воды;
t к .в .  35C - температура отработанной воды;
t н .б .  5C - начальная температура грязных бутылок;
t к .б .  37C - температура чистых бутылок.
Тогда расход пара D, кг/с можно определить по формуле (кг/ч):
G c (t  t )  Wв c в (t к.в.  t н.в. )
D  1,2 б ст к.б. н.б.
(52)
iθ
Однако такой расход пара будет только при условие установившегося режима работы
машины. Здесь не учтен расход пара на нагревание моющих жидкостей перед пуском машины.
Учитывая малую массовую долю щелочных растворов, будем считать их теплоемкость
такой же, как и для воды.
стр. 55 из 105
55
6. Расчет трубчатого подогревателя раствора в первой ванне
Расход теплоты на нагревание раствора в первой ванне (кДж):
Q 8  Wщ.р. c в (t к.р.  t н.р. )
(53)
где cв - удельная теплоемкость воды, cв  4,186 кДж/(кг  К) ;
t к.р. , t н.р. - соответственно конечная и начальная температура
щелочного раствора, C ( t н.р.  20С; t к.р.  65С) .
Средняя разность температур Δ t ср , C :
Δ t б  Δt м
2.3lg Δt б /Δ t м
Δ t б  (t n  t н.р. )
Δt 
Δ t м  (t n  t к.р. ) ,
где t n - температура греющего пара ( t n  133C ).
Площадь поверхности тепло передачи F, м 2
F  Q8 /(kτΔt ср ), м 2 ,
(54)
(55)
(56)
(57)
где τ – время нагревания, ч;
k - коэффициент теплопередачи между трубами подогревателя и раствора в первой ванне, k  10 кВт/(м 2 К) .
Найдем полную длину труб:
L т.р.  F/π d н , м,
(58)
где d н – наружный диаметр труб подогревателя, м, d н  0.06 м .
Полная длина одной трубы равна:
l тр  L тр /n 3 , м ,
(59)
где n 3 - число труб в подогревателе, шт (в расчете принимается n 3  15 шт. ).
стр. 56 из 105
56
Лекция 6
21.0 Захватные устройства
Рис. 36 Рядное захватное устройство
Рис. 37 Индивидуальные захватные устройства
Устройство, показанное на рис. 37, а, предохраняет горло бутылки от скола, но зато не
центрируется относительно бутылки (отсюда - незахват части бутылок, падение их). В
устройстве, показанном на рис. 37, б, зажим бутылки происходит при подаче сжатого воздуха (или масла) в манжету 4. На рис. 37, в показано захватное устройство с центратором 1 и
резиновым чулком 2, а на рис. 37, г - с центратором 1 и манжетой 2. Последние наиболее совершенны (манжета более стойка, чем чулок). Именно такого типа устройства применяются
в машинах АИА, АУА. Возможные варианты схем перемещения захватных головок с такими
устройствами.
Обозначения: 1 - корпус; 2 - ось; 3 - зажим; 4 - манжета; 5 - опора; 6 - штифт;
стр. 57 из 105
57
7, 10 - пружины; 8 - гайка; 9 - шланг.
В зарубежных машинах аналогичного назначения захватные устройства принципиально такие же.
Машины для укладки бутылок в ящики могут работать и по принципу сталкивания (машины ВУЛ). Несмотря
на высокую производительность и сравнительную простоту, они менее удачны, ибо требуют больших затрат труда
при переналадке, на бутылках повреждаются этикетки, падение бутылок вызывает шум и т.д.
Что касается унифицированных машин АИА, АУА,
то число захватных головок в них увеличено (2 шт. при
производительности 12 тыс. бутылок в час и 4 шт. - при 24
тыс. бутылок в час). Для примера на рис. 39 показан общий
вид Технологические схемы машины АУА-12.
Пустые ящики направляются к механизму перемещения ящиков 13, который отделяет головной ящик и помещает его между тяговыми планками ./5. Планки, переместившись на соответствующее количеству захватных головок 11 число шагов, останавливаются. Механизм центрирования бутылок 18 опускается на ящики и производит центрирование ящика с помощью
рамы 16 и перегородок 17, а направляющие лепестки 6 Машина АУА-12 входят в гнезда
ящика.
Рис. 38
Каретка 8 с направляющими 9 и приводной звездочкой 10 находится в верхнем положении
над бутылочным столом 2, размещенном на корпусе 1. В данный момент бутылки должны полностью заполнить направляющие 9, упереться в упорные кулачки 20 и утопить рычажки (заслонки).
Движение бутылочного стола 2 прекращается, и труба фотоблокировки 19 вместе с цилиндром
поворота упорных кулачков 21
поворачивается на 45°, освобождая бутылки от осевого давления.
Захватные головки 11 опускаются
с помощью цилиндра 4, захватные устройства 12 захватывают
бутылки, после чего головки поднимаются за счет вала 7. Каретка
8 перемещается с помощью цилиндра 3, закрепленного на
кронштейне 5, и останавливается
над ящиком. При этом труба 19 с
упорными кулачками 20 возвращается в исходное положение и
начинается движение бутылочного стола 2. Одновременно с подъемом захватных головок 11 ряды
захватных устройств 12 с бутылками раздвигаются на шаг, равный шагу бутылок в ящиках. Затем захватные головки с бутылками
опускаются и, не доходя 50 мм до дна ящика, опускают в него бутылки. После этого захватные
головки поднимаются, перемещаются и останавливаются над бутылочным столом.
Рис. 39 Машина АУА-12
Ряды захватных устройств
сближаются до расстояния, равного  бутылок, и цикл повторяется
с помощью пульта управления 14.
стр. 58 из 105
58
Лекция 7
22.0. Фасовочное устройство ВРЩ
Фасовочное устройство машины ВРЩ предназначено как для горячей фасовки по объему (барометрической), так и по уровню (под вакуумом).
Работа устройства в принципе происходит так же, как и описанных. На рис. 40, а показан вариант устройства при фасовке по уровню (исходное положение, бутылка отсутствует),
на рис. 40, б - то же, в момент наполнения бутылки.
Рис. 40 Фасовочное устройство машины ВРЩ
Сливной клапан выполнен на конце наконечника 2. Открытие его осуществляется при
поднятии колокольчика по штангам 5 от бутылки, а закрытие - за счет эластичности резинового клапана (диафрагмы) 11. Жидкость, попавшая в наконечник, отсасывается по центральной трубке 6 в резервуар.
При фасовке жидкости по объему производится замена деталей колокольчика 1 и 25,
стр. 59 из 105
59
сливного конуса 9 и 22, наконечника 2. Наполнение бутылки осуществляется при этом через
сливной клапан между диафрагмой 11 и седлом клапана наконечника и далее через сливной
конус шатровым методом по стенкам бутылки. Это показано на рис. 40, в. Открытие наполнительного клапана осуществляется от верхнего копира в передней зоне машины, как и в
машине ВРА-6А, мерный стакан 14 при этом наполняется жидкостью.
Разновидностью этих машин являются машины с сифонными фасовочными устройствами, работающими по принципу сообщающихся сосудов. Сифон представляет собой изогнутую трубку, короткий конец которой погружен в расходный бак, а длинный - в горлышко
бутылки.
Заполнение сифонов производится только в начале работы машины и при переходе с фасовки одной жидкости на другую и требует всего нескольких секунд. Заполнение может быть
достигнуто либо повышением уровня вина в расходном баке, либо кратковременным повышением давления в нем.
После заполнения сифонов при вращении карусели, бутылки, поднимаясь, упираются в
направляющие колокольчики и поднимают их вместе с клапанами, закрывающими отверстия
наконечниками сифонов. Происходит наполнение бутылок до уровня жидкости в расходном
баке. Затем бутылки, опускаясь, отходят от колокольчиков, клапаны перекрывают отверстия
наконечника, обеспечивая сохранность заправки сифонов.
Бутылки будут наполняться тем скорее, чем длиннее конец трубки, погруженной в бутылку.
Сифонные фасовочные устройства фасуют вино в основном по уровню.
Наряду с недостатками (необходимость предварительного заполнения сифонов, образование капель на наконечниках и др.) сифонные фасовочные машины небольшой производительности (до 6 тыс.бутылок в час) имеют определенные достоинства благодаря сравнительной конструктивной простоте.
Вакуумные фасовочные машины
Они получили некоторое распространение за рубежом благодаря простоте конструкции
фасовочных устройств, особенно при наполнении бутылок по уровню. Их основное преимущество, по мнению некоторых специалистов, - снижение аэрации вина (что весьма спорно) и
дополнительный контроль бутылок (в случае их поломки и тем более отсутствия создание
вакуума исключается и налива не происходит). В зависимости от степени разрежения фасовочные устройства выполняются с низким (до 4 кПа) и повышенным (25...35 кПа) вакуумом.
Последние конструктивно сложнее и применяются реже, особенно в винодельческой
промышленности.
Принципиальная схема вакуумной фасовочной машины с низким вакуумом показана на
рис. 41, а. Когда машина начинает работать, расходный резервуар заполняется вином до заданного уровня, затем включается вакуумный насос. В расходном баке создается разрежение, в подошедшей и поднятой бутылке благодаря открытию клапана также образуется разрежение, и вино заполняет бутылку. Затем бутылка опускается и клапан закрывается. Варианты конструкций фасовочного устройства показаны на рис. 41, б и в.
Вакуумные фасовочные машины обоих типов выпускаются фирмой "Stork" (Нидерланды).
Принципиально при помощи вакуумных машин возможна и фасовка жидкости по объему. Интерес представляет также отечественная машина ВВР-12, предназначенная для фасовки жидкости под вакуумом как по уровню, так и по объему.
стр. 60 из 105
60
Рис. 41 Вакуумная фасовочная машина
Из зарубежных фасовочных машин для жидкостей наиболее известны машины фирм
"Seitz", "Enzinger", "Nolstein und Kappert" (ФРГ), "Girondine", "Chelle-Gerodollt" (Франция),
"Gobert" (Италия) и др. Некоторые из них предполагают заполнение бутылки воздухом или
азотом, диоксидом углерода и инертными газами (например, в машинах Exacta фирмы
"Cobert" или в некоторых машинах фирмы "Seitz"), в конструкциях других найдены оригинальные решения ряда элементов. Например, подъемные столики 1 в машинах фирмы "Girondine" или в машинах Rep типа V фирмы "Chelle-Gerodolle" перемещаются вниз под действием копира 5, расположенного в верхней части машины, а вверх - под действием.
Лекция 8
22.1. Сверхбарометрические фасовочные машины
При фасовке вин, содержащих диоксид углерода, во избежание потери ими игристых
свойств применяют сверхбарометрическую фасовку, сущность которой состоит в том, что
вначале в бутылках создается газовое противодавление, равное тому, под которым находится
игристое вино в расходном резервуаре фасовочной машины, а затем в условиях равновесия
газовой системы происходит наполнение бутылок жидкостью.
Сверхбарометрическая фасовка жидкостей производится только по уровню. Для этого
применяют в основном две системы фасовочных устройств: одно- и трехкамерную.
На рис. 42, а показана принципиальная схема однокамерного фасовочного устройства,
когда фасуемый продукт А и газ Б находятся в общей кольцевой камере. Для создания противодавления в бутылке газ подается из кольцевой камеры, а во время фасовки он снова возвращается в эту камеру.
Схема трехкамерного фасовочного устройства показана на рис. 42, б. Камеры фасуемого продукта А, газа для противодавления Б и возвратного газа В разделены так, что контакт
между ними исключен.
На рис. 43,а показаны различные положения элементов однокамерного фасовочного
устройства в процессе фасовки. Положение I - поступление газа Б в бутылку; II - наполнение
бутылки; III - прекращение подачи продукта; IV - сброс избыточного давления. На рис. 43, б
показаны различные положения элементов трехкамерного фасовочного устройства. При этом
особое значение имеет сочетание этой системы с длинной фасовочной трубкой.
В положении I газ из полости Б поступает в бутылку; в положении II в бутылку из полости А начинает поступать продукт. При этом небольшой перепад давлений обеспечивает
медленный ввод продукта в бутылку. Эта доза заканчивается тогда, когда уровень жидкости
на 10...20 мм выше, чем нижний конец трубки. Положение III - так называемая фаза быстрой
фасовки - начинается при присоединении дополнительного второго канала для отвода газа.
стр. 61 из 105
61
Рис. 42 Фасовочные устройства для жидкостей, содержащих диоксид углерода
(принципиальные схемы): а - однокамерное; б – трехкамерное
В результате этого перепад давлений повышается и тем самым достигается более высокая скорость ввода фасуемого продукта. Как только продукт достигнет отверстий газового
канала на фасовочной трубке, шарик в канале потоком продукта переместится вверх и фасовка закончится.
Фасовочно-укупорочная машина ВРМ/1 (рис. 44) работает следующим образом. Бутылки подаются шнеком 18 к загрузочной звездочке 17, которая перемещает их на подъемные столики, расположенные под фасовочными устройствами 5. Столики поднимают бутылки под центрирующий элемент фасовочного устройства. После подъема бутылки в крайнее
верхнее положение достигается герметизация системы "бутылка - центрирующее устройство
- фасовочное устройство" и бутылка оказывается подготовленной к процессу создания в ней
разрежения, а в последующем – давления.
Рис. 43 Схема работы однокамерного (а) и трехкамерного фасовочного устройства
с длинной фасовочной трубкой (б)
стр. 62 из 105
62
Рис. 44 Фасовочно-укупорочная машина ВРМ/1
Для фасовки ликероводочной продукции в сувенирную тару разработаны и применяются отечественные машины ВФП/1 и ВФП/2 производительностью 6 тыс.бутылок в час, а
также ряд зарубежных [фирм "Girondine" (Франция), "Prot" (Италия) и др.].
Конструкция фасовочной машины ВФП/1 базируется на конструкции машины ВРМ-6.
Поскольку машина ВФП/1 предназначена для фасовки продукции в стеклянные бутылки типа "охотничья" или "фляга" вместимостью 380 мл,
в нее, по сравнению с машиной ВРМ-6 и другими описанными выше машинами, внесен ряд
изменений: вместо шагомерной звездочки-делителя установлен подающий шнек, изменены
профили загрузочной и выгрузочной звездочек, введена центральная звездочка для фиксации
положения бутылки.
Лекция 9
22.2. Фасовочные устройства
Задание: выполнить расчет разливочного автомата, если заданы: z - количество наполнительных устройств, шт.; n - частота вращения карусели, мин-1;  - коэффициент использо-
стр. 63 из 105
63
вания рабочих позиций разливочных устройств;  - коэффициент расхода, характеризующий
сопротивление сливного тракта и физические свойства разливаемой жидкости; f отв - площадь выходного отверстия наполнителя, м2; Н - высота столба жидкости в дозировочном
стакане, м; z1 - число подъемных столиков, одновременно перемещающихся по горизонтальному участку копира, шт.; G1 -усилие сжатой пружины, Н; G2 - сила тяжести штока, столика
с подшипником, роликом и порожней бутылки, Н; G3 - сила тяжести штока, подшипника, ролика и бутылкой, наполненной жидкостью, Н; G4 - сила тяжести главного вала с прикрепленными к нему деталями, Н; D - диаметр шарикоподшипника, м; d - диаметр окружности по
центрам шариков подшипника, м.
Методика расчета
Теоретическая производительность разливочного автомата, бут/с,
(60)
П т  zn  z / 2 ,
где z - количество наполнительных приборов (разливочных устройств);
n - частота вращения карусели, с-1;
 - угловая скорость карусели, рад/с.
Длительность одного оборота карусели, с;
(61)
T  1/ n  z / Пт .
Расчетная производительность Пр, бут/с,
П р  z н / н ,
(62)
где zн - количество приборов (подъемных столиков), одновременно работающих на наполнение бутылок;
н - время наполнения бутылки жидкостью, с.
(63)
z н  z ,
где   z н / z - коэффициент использования рабочих позиций разливочных устройств, равный отношению количества приборов, одновременно работающих на
наполнение, к общему количеству приборов на карусели (  =0,3...0,6).
Время наполнения бутылки жидкостью, с,
2Q
,
(64)
н 
f отв 2gH
где Q - объем жидкости в стакане дозатора, м3 (Q = 510-4 м3);
 - коэффициент расхода, характеризующий сопротивление сливного тракта и физические свойства разливаемой жидкости (  =0,4...0,7);
fотв - площадь выходного отверстия наполнителя, м2;
g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
Н - высота столба жидкости в дозировочном стакане, м.
Время н является важнейшим параметром разливочных машин и зависит от метода
розлива и принципа дозирования жидкости. Производительность разливочной машины является функцией времени наполнения бутылки жидкостью, равного времени опорожнения
мерного стакана дозатора.
Фактическая производительность Пф, бут/с,
z
Пф 
,
(65)
1,62     н
где  - коэффициент запаса, учитывающий неточное определение и изменение н при фасовке пищевых жидкостей (  = 1,4).
Коэффициент использования технической мощности разливочного автомата
  Пф / П т .
(66)
При расчете разливочных автоматов необходимым элементом проектирования является
определение следующих условий:
стр. 64 из 105
64
неопрокидывание и несоскальзывание бутылок, находящихся на подъемном столике
вращающейся карусели. При этом рассматривается два варианта: для порожней и наполненной бутылки.
Условие неопрокидывания бутылок
d
Fцб .h  G б б .
(67)
2
Условие несоскальзывания бутылок с подъемного стола
Fцб  G б  f тр ,
(68)
где Fцб - центробежная сила, действующая на бутылку, Н;
h -высота центра тяжести бутылки, м (h = 0,095 м);
Fцб  m2 R ,
где  - угловая скорость вращения карусели, рад/с;
R - радиус окружности по центрам подъемных столиков, м (R = 0,28 м);
m - масса бутылки, наполненной жидкостью, кг,
m  mб  mж ,
(69)
(70)
где m б - масса пустой бутылки, кг (mб = 0,45 кг);
mж - масса жидкости, наполняющей бутылку, кг (mж = 0,500 ± 0,035 кг);
Gб - вес бутылки, Н (Gб=mg);
g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
f тр - коэффициент трения скольжения стеклянной бутылки о материал столика ( f тр =0,1).
Энергия, расходуемая разливочным автоматом, затрачивается на перекатывание роликов подъемных столиков по копиру и вращение карусели автомата.
Сопротивление P1 от перекатывания роликов по горизонтальному участку копира, Н,
(71)
P1  z1 G1  G 2 2k  f  d / D ,
где z1 - число подъемных столиков, одновременно перемещающихся по горизонтальному
участку копира;
G1 - усилие сжатой пружины, Н;
G2 - сила тяжести штока, столика с подшипником, роликом и порожней бутылкой, Н;
k - коэффициент трения качения шарикоподшипника ролика, м; k = 0,005 м;
f - условный коэффициент трения скольжения подшипника (f = 0,15);
d - диаметр окружности по центрам шариков подшипника, м;
D - диаметр шарикоподшипника, м.
Сопротивление Р2 на участке подъема штока с учетом угла подъема копира, Н,
2k  fd  1

P2  G1  G 3   sin 
,
(72)
D  cos 

где G3 - сила тяжести штока, подшипника, ролика и наполненной бутылки, Н;
 - угол подъема профиля копира, град,  = 45°.
Сопротивлением движению ролика на участке копира с опусканием штока можно пренебречь. Суммарное сопротивление Р движению всех роликов, одновременно находящихся в
контакте с копиром, Н,
P=P1+P2.
(73)
Мощность N1, кВт, расходуемая на перекатывание роликов по копиру
(74)
N1  10 3 P   ,
где  - линейная скорость перемещения столиков, м/с (     R ).
Мощность N2, кВт, расходуемая на вращение карусели без учета сопротивления роликов
(75)
N 2  103 G 4  f в   d1   ,
где G4 - сила тяжести главного вала с прикрепленными к нему деталями, Н;
стр. 65 из 105
65
f в - условный коэффициент трения скольжения подшипника ( f в = 0,1);
d1 - диаметр окружности по центрам шариков упорного подшипника главного вала, м
(d1=d);
 - угловая скорость вращения главного вала, рад/с.
Суммарная мощность N на главном валу разливочного автомата, кВт,
(76)
N  N1  N2  / к ,
где к - КПД подшипников качения ( к = 0,98).
Мощность электродвигателя привода разливочного автомата Nдв, кВт,
N дв  K  N / пр ,
(77)
где K - коэффициент пуска (K = 1,15);
пр - КПД привода ( пр = 0,8).
Л е к ц и я 10
23.0. Укупорочные машины
На предприятиях бродильной промышленности применяется большая номенклатура
укупорочных материалов (видов пробок): корончатая жестяная крышка (кронен -пробка) с
прокладкой из пробки или полимерного материала; разнообразные пробки и капсюли из полиэтилена; алюминиевые колпачки разных видов с картонной прокладкой и без нее. Применение тех или иных видов укупорочных материалов обусловливается технологическими требованиями и экономическими соображениями и в свою очередь, обусловливает использование различных видов укупорочных машин.
Основные марки отечественных укупорочных машин, которыми располагают предприятия отрасли, следующие: ВСР/2 (ВРК/2), ВУА (ударно-забивные многопозиционные для
полиэтиленовой пробки), ВУГ, У-6 (ударно-обжимные соответственно одно- и многопозиционные для кронен-пробки), ВУУ-0,5 и модернизированный ее вариант ВУВ (обкаточные
многопозиционные для металлических колпачков), ВУМ-3, ВМУ-3, ВУМ-Ф и ВУМ-Б (обжимные многопозиционные с использованием электромагнитных импульсов) и др.
Укупорочная машина ВУУ-0,5 предназначена для укупорки бутылок алюминиевыми
колпачками методом обкатки. Она вместе со штамповочной машиной ША входит в состав
штампо-вочно-укупорочного агрегата ШУ-Р-1, но может применяться и самостоятельно.
Машина работает следующим образом. Бутылка, наполненная жидкостью, продвигается к
лотку с колпачками, расположенному над пластинчатым конвейером, и, проходя под ним,
горлышком снижает колпачок. Затем бутылка зубом загрузочной звездочки снимается с конвейера. В этот момент колпачок, надетый на горлышко бутылки, проходит между двумя роликами механизма фиксации колпачка 6 и сверху прижимается к горлышку для предотвращения возможности его спадания при перемещении бутылки к загрузочной карусели 4. При
дальнейшем движении на карусели бутылка поднимается подъемным столиком 2 к закаточной головке 5. Горлышко бутылки с надетым колпачком входит в направляющий колокольчик укупорочного устройства, который, вращаясь вокруг горлышка, завальцовывает колпачок. Подъемный столик опускает бутылку до уровня пластинчатого конвейера, затем разгрузочная звездочка снимает укупоренную бутылку с карусели 8 и устанавливает ее на конвейер.
Для придания направления бутылки при входе их и выходе с карусели обкатки 3, выключения машины при нарушении загрузки, выключения машины при переполнении бутылками
конвейера на выходе из машины, выключения машины при отсутствии необходимого напора
бутылок на конвейере предназначен механизм блокировки 7, установленный на станине 1.
стр. 66 из 105
66
На многих бродильных предприятиях машины ВУУ-0,5 модернизированы и используются
для укупорки бутылок полиэтиленовыми пробками. Укупорочные машины ВМУ-2, ВУМ-3,
ВУМ-Ф и ВУМ-Б предназначены для укупорки бутылок металлическими колпачками (обычными и с перфорированным отрывным кольцом для бутылок с винтовымгорлом) с использованием электромагнитных импульсов. Эти машины карусельного типа. Основной их рабочий
орган - укупорочное магнитно-импульсное устройство.
К достоинствам машин с описанными укупорочными устройствами следует отнести
высокую производительность, надежность укупорки, минимальный бой бутылок даже при
наличии некоторых отклонений в размерах горла.
Рис. 45 Укупорочная машина ВУУ-0,5
стр. 67 из 105
67
Основные виды укупорочных механизмов (патронов)
На рисунке показаны основные виды укупорочных механизмов (патронов), которые
могут быть использованы в машинах различных типов.
Рис. 46 Укупорочные механизмы
Л е к ц и я 11
24.0. Этикетировочная машина
К линейным машинам с барабанным этикетопереносчиком относятся наиболее распространенные в промышленности машины ВЭМ, ВЭВ и ВЭЦ производительностью соответственно 3...6, 4 5...9 и 12 тыс. бутылок в час (во второй машине два магазина этикеток).
Этикетировочные автоматы классифицируют по ряду признаков: характеру движения
рабочих органов (периодические и непрерывно действующие), способу перемещения обрабатываемого объекта (карусельные и линейные), конструкции этикетопереносчика (рычажный и вакуумно-барабанный); количеству и виду наклеиваемых этикеток (с одной или двумя
этикетками, с кольереткой или без нее).
Процесс нанесения штучных бумажных этикеток на стеклянную тару состоит из следующих основных операций: вывод этикеток из магазина, перенос этикеток на передающий
орган (этикетопереносчик), нанесение штемпеля на этикетку, нанесение клея на этикетку,
передача этикетки на бутылку, разглаживание этикетки на бутылке.
Последовательность операций может быть изменена в зависимости от выбранной конструкции этикетировочного автомата.
Этикетировочный автомат ВЭМ (рис. 47, а) предназначен для наклеивания этикеток на
стр. 68 из 105
68
цилиндрическую поверхность бутылок и стеклянных банок с одновременной простановкой
штемпеля на этикетках с указанием даты и смены выпуска продукта. Он состоит из пластинчатого транспортера 1, вакуум-барабана 2, механизма магазина этикеток 7, клеевой ванны 5,
станины 3 с приводом штемпельного 6 и блокировочного устройств, комплекта ограждений
и вакуум-насоса.
Пластинчатый транспортер предназначен для перемещения бутылок (или банок) по автомату в процессе этикетирования. Он представляет собой дистанционное устройство, выполненное в виде шнека, и накатного транспортера, состоящего из приводного, натяжного и
шести опорных роликов, соединенных пятью прорезиненными ремнями.
Шнек распределяет поступающие на оклейку бутылки и своевременно выдает их к этикетопереносчикам вакуум-барабана. Накатный транспортер приводит бутылку во вращение,
обеспечивая тем самым разглаживание этикетки на ее цилиндрической части. Для поджатия
бутылок к этакетопереносчику и накатному транспортеру в процессе накатки этикетки и ее
разглаживания служат подушки из мягкой губчатой резины.
Вакуум-барабан является основным рабочим органом автомата и предназначен для переноса этикетки от этикетного магазина к бутылке и накатки ее на бутылку, для чего он
оснащен шестью этикетопереносчиками. Вакуум-барабан вращается на вертикальной оси и
снабжен золотниковым устройством, распределяющим вакуум по этикетопереносчикам. Рабочая поверхность этикетопереносчика оклеена слоем резины и представляет собой часть
цилиндра, на которой удерживается взятая из магазина этикетка. На рабочей поверхности
этикетопереносчика имеются отверстия. Они в определенный момент соединяются с вакуумсистемой, обеспечивая присасывание этикетки к рабочей поверхности.
Этикетный механизм предназначен для помещения в нем запаса этикеток и передачи их
на вакуум-барабан. Привод этикетного механизма состоит из механизмов качания и поступательного движения этикетного магазина. Сложное движение этикетного магазина обеспечивает правильную передачу этикеток из магазина на вакуум-барабан и блокировку “Нет бутылки - нет этикеток”.
Находящиеся на транспортере автомата бутылки расставляются шнеком с определенным шагом и поступают далее по касательной к вакуум-барабану. Одновременно этикетный
магазин при движении вперед и по направлению вращения вакуум-барабана нажимает роликом на клапан, соединяя отверстия присосов этикето-переносчиков с вакуумом. Вследствие
равенства скоростей вакуум-барабана и этикетного механизма на определенном участке пути
их движения этикетка присасывается к этакетопереносчику передним краем и при замедлении движения этикетного магазина в конце его рабочего хода извлекается.
Клеевая ванна предназначена для нанесения клея полосами на внутреннюю сторону
этикетки в момент прохождения ее в зоне клеевой ванны. Привод клеевой ванны обеспечивает вращение клеевого и намазного роликов и качательное движение ванны. Качательное
движение создает предпосылки для создания блокировки “Нет этикетки - нет клея”. В момент нанесения клея этикетка придерживается на вакуум-барабане гребенкой.
Штемпелирующий механизм совершает качательное движение, позволяющее осуществить блокировку “Нет этикеток - нет штемпеля”. Механизм блокировки “Нет этикетки нет клея” и “Нет этикетки - нет штемпеля” предназначен для предупреждения замазывания
клеем и штемпельной краской поверхности этикетопереносчика при отсутствии на нем этикетки.
Частота вращения шнека, скорость движения транспортера и частота вращения вакуумбарабана обеспечивают синхронность движения этикетки и бутылки, а исходное относительное положение пера шнека и этикетопереносчика вакуум-барабана - точную встречу бутылок
и этикетки. При встрече бутылка входит в клин между подушкой из губчатой резины и вакуум-барабаном и захватывается им, поскольку угол клина меньше угла трения резины о стекло. Этикетка накатывается на бутылку, т. к. в момент встречи этикетки и бутылки вакуум перекрывается и присосы этикетопереносчика сообщаются с атмосферой.
Бутылки, попадая между накатным транспортером и второй подушкой из губчатой рестр. 69 из 105
69
зины, движутся, вращаясь вокруг своей оси, со скоростью, равной скорости движения транспортера. При этом происходит разглаживание этикетки на бутылках.
Внутри станины размещен привод механизмов автомата, состоящий из электродвигателя и системы передач, а также вакуум-насос с электродвигателем.
Рис. 47, а Этикетировочная машина ВЭМ
На рис. 47, б показан основной рабочий орган машины - барабанный этикетопереносчик. Он
имеет шесть резиновых сегментов 3 с вакуум-присосами 2, внутренняя полость которых посредством золотникового устройства 6 при определенных углах поворота барабана периодически сообщается с вакуумом или атмосферой. Золотниковое устройство представлено шестью золотниками и двумя распределительными дисками - подвижным 5, соединенным с барабаном шлангом 4, и неподвижным 9. В неподвижном диске выполнен кольцевой канал 1,
связанный с вакуум-насосом.
стр. 70 из 105
70
Рис 47, б Этикетировочная машина ВЭМ
В процессе движения этикетопереносчика при смещении золотника в направлении к
его оси и сообщении при этом между собой внутренней полости вакуум-присосов и каналов
7 и 8 в вакуум-при-сосах соответствующего сегмента 3 создается разрежение. По окончании
поворота барабана на угол 30° золотник неподвижным кулачком 10 смещается в направлении от оси барабана, вследствие чего внутренняя полость вакуум-присоса разобщается с каналом 8 и в ней создается вакуум. По окончании поворота барабана на угол 270° вакуумприсосы рассматриваемого сегмента сообщаются с атмосферой.
В принципе по такой же схеме устроены и работают машины ВЭН', предназначенные для
наклейки этикеток и кольереток. Для этого используют "двухэтажные" магазин и барабан, а
также дополнительный турникет для прижатия бутылок в момент перехода на них этикеток и
кольереток.
Л е к ц и я 12
24.1. Расчет этикетировочного автомата
Задание: выполнить расчет этикетировочного автомата, если заданы: Q - производительность, бут/ч; ω ш - угловая скорость вращения шнека, рад/с; D з - диаметр ведущего ролика, м; D бут -диаметр бутылки, м; D б - диаметр вакуумного барабана, м.
Методика расчета
Угловая скорость вращения вакуумного барабана ωб , рад/с,
πQ
ωб 
,
(78)
1800u
гдеQ - производительность, бут/ч; u - количество сегментов этикетопереносчиков, шт.
(u = 6 шт.).
стр. 71 из 105
71
Скорость перемещения бутылок шнеком υш , м/с,
(79)
υш  tωш ,
где t - шаг шнека, м (принимается равным диаметру бутылок); ωш - угловая скорость вращения шнека, рад/с.
Скорость движения пластинчатого транспортера υ тр , м/с,
υ тр  kυ ш ,
(80)
где k - коэффициент, учитывающий проскальзывание бутылок на транспортере (k = 1,2...1,3).
Угловая скорость вращения ведущего ролика накатного транспортера определяется из
условия равенства линейных скоростей накатного транспортера и качения бутылки по резиновой подушке ω1 , рад/с,
(81)
ω1  Dб ωб /D з ,
где D б и D з - диаметр барабана и ведущего ролика, м.
Угловая скорость намазного ролика должна соответствовать угловой скорости вакуумного барабана для обеспечения оптимальных условий нанесения клея на этикетку. Угловая
скорость вращения ролика ω р , рад/с,
ω р  D б ω б /D н.р. ,
(82)
где D н.р. - диаметр намазного ролика, м ( D н.р. = 0,040 м).
Определение расхода мощности. Расчет энергии, потребляемой линейным этикетировочным автоматом типа ВЭМ, сводится к определению всех затрат мощности, необходимых
для привода каждого механизма:
N  N м  N n  N н  N к  N б  N тр ,
(83)
где N м , N n , N н , N к , N б , N тр - соответственно мощность, необходимая для привода механизмов качания магазинов, механизмов перемещения магазинов, накатного транспортера, клеевого механизма, вакуумного барабана, эластичного транспортера.
Мощность, необходимая для привода механизмов качания этикетных магазинов N м ,
кВт,
(84)
Nм  Nм1  Nм2 ,
где N м1 - мощность, необходимая для привода кулачковых механизмов, кВт,
(85)
N м1  10 3 F1r1ωк ,
здесь F1 - усилие на ролике, Н ( F1 = 45 Н); r1 - расстояние от точки приложения силы до оси
рычага, м ( r1 = 0,018 м); ωк - угловая скорость вращения кулачка, рад/с; Nм2 - мощность,
необходимая на преодоление трения ролика, кВт,
(86)
N м2  103 F1frn ωк rк /rp ,
здесь f - коэффициент трения скольжения стали по бронзе (f= 0,8); rn , rк и rp - соответственно радиусы пальца, кулачка и ролика, м ( rn = 0,004 м, rк = 0,030 м rp и = 0,006 м).
Мощность, расходуемая на перемещение магазинов, включает мощности, необходимые
для привода механизмов качания рычага, перемещения плиты и кассеты (в расчете примите
N n = 0,2 кВт).
Мощность, необходимая для привода накатного транспортера N н , кВт,
N н  N н1  N н2  N н3 ,
(87)
где N н1 - мощность, расходуемая на трение скольжения бутылки по резиновой подушке, кВт;
N н2 - мощность, расходуемая на скольжение бутылки по накатным ремням, кВт; N н3 - мощность, расходуемая на преодоление различных сопротивлений, кВт.
стр. 72 из 105
72
На накатной транспортер бутылки поступают с шагом t.
При длине транспортера L на нем одновременно находится количество бутылок, шт.,
(88)
K  L/t .
Скольжение бутылки по резиновой подушке происходит при увеличении длины опорной плоскости подушки на l  l acb  l ab (см. рис. 48, а). С усилием q, H, бутылка вдавливается
в подушку на половину своего диаметра (обычно q = 600... 800 Н в зависимости от вместимости бутылки).
Увеличение длины l, м, опорной поверхности подушки при погружении в нее бутылки
π D бут
π 
(89)
l
 D бут  D бут   1 .
2
2 
Рис. 48
Схема для расчета мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления движению
бутылки по резиновой подушке (а), движению бутылки по накатным ремням (б)
Скорость скольжения бутылки по транспортеру, м/с,
υ  υ тр l/D бут ,
(90)
где υ тр - скорость движения пластинчатого транспортера, м/с.
Мощность на преодоление сопротивления сил упругости подушки одной бутылкой, кВт,
N  Pυ тр ,
(91)
где Р - усилие перемещения бутылки вдоль транспортера, Н,
P  qf c ,
(92)
здесь f c  0,4 - коэффициент трения скольжения стекла по резине; q - усилие, с которым бутылка вдавливается в подушку на половину своего диаметра (обычно q = 600... 800 Н, зависит от вместимости бутылки), Н.
Окончательный расход мощности, кВт, на преодоление сопротивления сил упругости
подушки бутылками
(93)
N н1  103 Pυ тр K .
Резина накатных ремней деформируется под давлением бутылки на глубину h = 0,003 м
(см. рис. 48, б).
Увеличение длины опорной плоскости ремня, м,
l p  R бутα/3 ,
(94)
где R бут - радиус цилиндрической части бутылки ( R бут = D бут /2), м; α - половина угла контакта, рад;
α  arccos[(R бут  h)/R бут ] .
(95)
Скорость скольжения бутылки по ремням, м/с,
υ p  υ тр l p /D бут .
Мощность на преодоление сопротивления бутылок движению ремней, кВт,
N н1  103 k1Pυ p ,
стр. 73 из 105
(96)
(97)
73
где k1 - коэффициент запаса ( k1 = 1,05...1,08).
Для расчета мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивлений поддерживающих, направляющих и ведущего роликов, а также потерь мощности на изгиб ремней разбиваем трассу накатного транспортера на участки (см. рис. 49).
Рис. 49 Схема для расчета мощности, затрачиваемой на преодоление
сопротивления движению накатного транспортера
Принимаем натяжение в точке 1 равным S1 = 180 Н. Тогда натяжение ремней в точке 2
(98)
S2  S1  W12 ,
где W12 - сопротивление на участке 1-2;
mf (f  f )d
W12  3 1 2 ц ,
(99)
D тр.р
здесь m - количество поддерживающих роликов (m = 6); f 3 = 0,05 м-коэффициент трения качения ролика; f 1 - коэффициент трения качения (для шарикоподшипников( f 1 = 0,05...0,01 м);
f 2 - коэффициент трения скольжения для ленты ( f 2 = 0,05); d ц - диаметр цапфы, м ( d ц = 0,05
м); D тр.р - диаметр ролика транспортера, м ( D тр.р = 0,022 м).
Сопротивление на участке 2-3 складывается из потерь на изгиб ремней
d o.p
cδ
cBδ 2 τ o
 2f 4
sin( α /2)
z
D2
R
Rz
W23 
S2 
,
(100)
d o.p
d o.p
cδ
cδ
1 z  f4
sin( α /2)
1 z  f4
sin( α /2)
D2
D2
R
R
где с - безразмерный коэффициент (для резиновых ремней с = 0,5); δ - толщина ремней, м ( δ
= 0,014 м); R - радиус направляющего ролика, м (R = 0,02 м); z - показатель степени (для резиновых лент z = 1,3); f 4 - коэффициент трения качения (для роликов с шарикоподшипниками f 4 = 0,025 м); d o.p - диаметр оси ролика, м ( d o.p = 0,005 м); D 2 - диаметр направляющего
ролика, м ( D 2 = 0,06 м); τ o - допустимое напряжение, МПа (для резиновых ремней τ o = 0,8
МПа); В - общая ширина ремней (В = 0,075 м); α = 160...170° - угол охвата.
Натяжение в точке 3
S3  S2  W23 .
(101)
Сопротивление на участке 3-4 равно нулю, следовательно,
S4  S3 .
(102)
Окружное усилие на ведущем ролике
(103)
P  S4  S1  W41 ,
где S 4 - натяжение в точке 4; W41 - сопротивление на участке 4-1;
cBδ 2 τ o
Rz
W41 
.
(104)
d o.p
cδ
1 z  f4
sin( π /2)
D2
R
Мощность, необходимая для преодоления сопротивлений при движении накатного
транспортера, кВт,
стр. 74 из 105
74
N н3  103 Pυв.р. ,
(105)
где υ в.р. - окружная скорость ведущего ролика, м/с,
υ в.р.  0.5D з ω р ,
(106)
где D з - диаметр ведущего ролика, м.
Определение мощности, необходимой для привода клеевой ванны. Мощность, затрачиваемая клеевым механизмом, кВт,
(107)
N к  N к1  N к2  N к3 ,
где N к1 - мощность, необходимая для привода кулачка, кВт,
(108)
Nк1  103 Fp rкул ωк ,
где Fp - усилие на ролике, Н ( Fp = 200 Н); rкул - плечо силы Fp относительно оси кулачка, м
( rкул = 0,026 м); ωк - угловая скорость вращения кулачка, рад/с.
Потери мощности на трение в ролике, кВт,
N к2  103 Fр f 5 rn ωк rк /rp ,
(109)
где f 5 - коэффициент трения скольжения ( f 5 = 0,08 при трении бронзы по стали); rn - радиус
пальца ролика, м ( rn = 0,004 м); rк - минимальный радиус кулачка, м ( rк = 0,034 м); rp - радиус ролика, м ( rp = 0,006 м).
Мощность, кВт, затрачиваемая на вращение клеевого и намазного роликов, зависит от
консистенции клея:
(110)
N к3  10 3 Fкл rк.р ωр ,
где Fкл - сопротивление клея, Н ( Fкл = 25 Н); rк.р - радиус клеевого ролика, м ( rк.р = 0,034 м);
ω р - угловая скорость вращения ролика, рад/с.
Определение расхода мощности на вращение вакуумного барабана. Мощность, необходимая для привода вакуумного барабана N б , кВт,
(111)
N б  (N б1  N б2  N б3 )/ηn.c ,
где ηn.c = 0,95 - КПД подшипника скольжения; N б1 - мощность, расходуемая на преодоление
трения в упорном шарикоподшипнике, воспринимающем нагрузку всех вращающихся частей,
кВт,
N б1  10 3 Fподш f 6 rд.з ω б ,
(112)
здесь Fподш - нагрузка на подшипники, Н ( Fподш = 150 Н); f 6 = 0,01 -приведенный коэффициент
трения скольжения; rд.з - радиус диска золотникового устройства, м ( rд.з = 0,014 м); ωб - угловая скорость вращения вакуумного барабана, рад/с; N б2 - мощность, затрачиваемая на
преодоление трения трубы о неподвижный диск золотникового устройства, кВт,
d 3  d 3п.в
N б2  10 3 Fподшf 7 п.н
ωб ,
(113)
2
2
d п.н
- d п.в
здесь f 7 - коэффициент трения скольжения f 7 = 0,097 при трении чугуна по бронзе); d п.н наружный диаметр опорного кольца подшипника, м ( d п.н =0,10 м); d п.в - внутренний диаметр
опорного кольца подшипника, м ( d п.в = 0,04 м); N б3 - мощность, расходуемая на преодоление трения подвижного диска о неподвижный, кВт,
d 3  d 3з.в
N б3  10 3 Fподшf 7 з.н
ωб ,
(114)
d 2з.н - d 2з.в
здесь d з.н - наружный диаметр золотника, м ( d з.н = 0,05 м); d з.в - внутренний диаметр золот-
стр. 75 из 105
75
ника, м ( d з.в = 0,03 м).
Мощность, необходимая для привода пластинчатого транспортера, кВт,
N тр  Pтр υ тр /η тр ,
(115)
где Pтр - окружное усилие на ведущей звездочке транспортера, Н ( Pтр = 1250 Н); η тр =
0,78...0,84 - КПД привода транспортера.
Л е к ц и я 13
25.0. Гомогенизатор
Гомогенизатор предназначен для измельчения (диспергирования) жировой фазы молока. Он представляет собой многоплунжерный насос с гомогенизирующей головкой и состоит
из следующих основных частей: станины 1 с приводом 2, кривошнпно-шатунного механизма
3 с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока 8 с гомогенизирующей 7 и манометрической 6 головками.
Станина 1 расположена на шести регулируемых по высоте опорах. Боковые окна станины закрываются съемными крышками, а верхняя часть - кожухом для ограждения механизмов от повреждений. Внутри станины на двух кронштейнах шарнирно крепится плита, на
которой помещается электродвигатель 11. С другой стороны плита поддерживается винтами,
регулирующими натяжение клиновых ремней.
На верхней плоскости установлен коленчатый вал 4 с шатуном 5. Они обеспечивают
преобразование вращательного движения, передаваемого клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров 9, которые посредством
манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока 8 и, совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают в нем необходимое давление гомогенизирующей
жидкости.
стр. 76 из 105
76
Рис. 50 Гомогенизатор молока К5-ОГА-10
Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки, соединенные вместе и связанные каналом, позволяющим продукту проходить последовательно от
первой ступени ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки
состоит из корпуса, клапана, седла клапана и нажимного устройства, включающего в себя
стакан, шток, пружину и нажимной винт с рукояткой.
Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство, дающее возможность
эффективно уменьшить амплитуду колебания стрелки манометра, и состоит из корпуса, иглы, уплотнения, гайки поджимающей уплотнение, шайбы и манометра с мембранным разделителем. К торцевой плоскости плунжерного блока со стороны, противоположной креплению гомогенизирующей головки, крепится предохранительный клапан, который предотвращает повышение давления гомогенизации по сравнению с номинальным.
Гомогенизатор имеет принудительную систему смазки наиболее загруженных трущихся пар, которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса, что увеличивает теплоотдачу. Масло охлаждается водопроводной водой посредством змеевика 10
охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры охлаждаются водопроводной водой, попадающей па них через отверстия в трубе. В системе охлаждения установлено реле протока для контроля за протеканием воды.
Техническая характеристика гомогенизатора
Производительность, л/ч
Рабочее давление гомогенизации, МПа,не более
Температура продукта, поступающего
на гомогенизацию, °С
Электродвигатель:
стр. 77 из 105
10000
20
45 … 85
77
мощность, кВт
частота вращения вала, мин-1
Частота вращения коленчатого вала, мин-1
Количество плунжеров
Ход плунжеров, мм
Число ступеней гомогенизации
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
75
750
360
5
70
2
1800  1500  1900
4000
Рис. 51 Гомогенизирующая головка
I - первая ступень; II - вторая ступень; 1 - седло клапана; 2 - клапан; 3 - корпус; 4 нажимное устройство; 5 - накидная гайка; 6 - пружина; 7 - шток; 8 – стакан.
стр. 78 из 105
78
Л е к ц и я 14
25.1. Расчет гомогенизатора
3
Производительность плунжерного гомогенизатора G, м /с,
(116)
G  0,25D 2Sωzηн ,
где D и S - диаметр и ход плунжера, м; ω - угловая скорость вращения коленчатого вала,
рад/с; z - число плунжеров, шт.; η н - КПД насоса ( η н = 0,80. ..0,90).
Мощность электродвигателя гомогенизатора N, кВт,
Gp
,
(117)
N
3600η
где p - давление гомогенизации. Па; η - КПД гомогенизатора ( η = 0,75...0,85).
Толщина тарелки клапана h кл , м,
h кл  0,43d кл p/σ ,
(118)
где р - давление гомогенизации. Па; [ σ ] = 24  10 Па - допускаемое напряжение для материала клапана; d кл - диаметр клапана, м,
7
d кл  1,27(ΔF  G/6υ д z) ,
(119)
3
здесь G - производительность гомогенизатора, м /с; υ д - допускаемая скорость жидкости в
седле, м/с (для всасывающего клапана 2 м/с, а для нагнетательного 5...8 м/с); Δ F - площадь
2
сечения хвостовика, м ,
ΔF  πrк2 ,
(120)
3
здесь rк - радиус хвостовика, м; rк = (4...5)10 м.
Пружину нагнетательного клапана рассчитывают, исходя из необходимого усилия Pпр
при закрытом клапане
GωM(1  λ )
Pпр 
,
(121)
2
14d кл
z
3
где G - производительность гомогенизатора, м /с; ω - угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с; М - масса клапана, кг (М = 0,4 кг); λ - отношение радиуса кривошипа к длине
шатуна ( λ = 0,15...0,20); d кл - диаметр клапана, м; z - число плунжеров, шт. Сила сжатия
пружины при рабочей деформации Pд , Н,
Pд  1,5Pпр .
(122)
Жесткость пружины Ж, Н/м,
Ж  (Pд  Pпр )/h ,
(123)
где h - высота пружины, м (h = 0,10...0,14 м).
При гомогенизации часть механической энергии превращается в теплоту, вследствие
чего происходит повышение температуры гомогенизируемого продукта Δ t , К,
p
(124)
Δt  ,
cρ
где р - давление гомогенизации, Па; с = 3880 Дж/( кг  К ) - удельная теплоемкость молока; р=
1033 кг/м3 - плотность молока, кг/м3.
Средний диаметр жировых шариков, м, в диапазоне изменения давления от 2,0 до 20,0
МПа определяется по формуле Н.В. Барановского
d ср  3,8 106 / p ,
(125)
стр. 79 из 105
79
где р - давление гомогенизации, МПа.
Расчет предохранительных клапанов можно свести к определению проходного сечения
седла клапана с учетом вязкости обрабатываемой жидкости. Для маловязких жидкостей (молоко, соки) диаметр, м, проходного сечения седла определяется по формуле
G
,
(126)
Dc 
4 p  p /δ
в
в
где p в - давление всасывания, МПа ( p в = 0,2  106 МПа); δв - отношение массы перекачиваемой жидкости к массе воды (для молока δв =1,03)
Л е к ц и я 15
26.0. Резервуар для хранения молока
Резервуар для хранения молока представляет собой вертикальный сосуд 3 с двумя выпуклыми сферическими днищами, установленный на опорах 5.
Цилиндрический сосуд состоит из внутреннего и наружного корпусов, изготовленных
соответственно из алюминиевого листа и листовой стали. Пространство между корпусами
заполнено термоизоляционным материалом 2 - фенолформальдегидным пластиком.
Рис. 52 Резервуар для хранения молока В2-ОМВ-6, 3
В верхней части резервуара расположены моечное устройство 7, датчик верхнего уровня, воздушный клапан и смотровое окно. Моечное устройство представляет собой две полудуги, имеющие отверстия для подачи моющего раствора, под действием которого полудуги
приводятся во вращение. Датчик верхнего уровня молока предназначен для подачи сигнала о
заполнении рабочей емкости резервуара.
Для выхода воздуха из резервуара при заполнении его молоком и поступления воздуха
при опорожнении имеется воздушный клапан.
Светильник и смотровое окно служат для периодических визуальных наблюдений.
На переднем днище горизонтальных резервуаров и центральной части вертикальных
резервуаров расположены люк 7, термометр, кран, устройство 4 для постоянного контроля
уровня молока и стационарная неотъемная лестница.
Люк предназначен для установки моечного устройства и эжектора, а также для ремонта
и осмотра внутренней поверхности резервуара, лестница - для обслуживания верхней части
резервуара.
В нижней части резервуара размещены перемешивающее устройство 6, датчик нижнего
уровня молока. Перемешивающее устройство состоит из специального центробежного насостр. 80 из 105
80
са, смонтированного вместе с электродвигателем, системы трубопроводов с кранами и эжектора, вмонтированного внутрь резервуара.
Датчик нижнего уровня молока, сигнализирующий о полном опорожнении резервуара,
размещен в патрубке наполнения - опорожнения.
Техническая характеристика резервуара
Вместимость, дм3:
Геометрическая
6830
Рабочая
6300
Внутренний диаметр, мм
2000
Размеры люка, мм
500  400
Материал внутреннего корпуса резервуара
Лист алюминия АД1М
по ГОСТ 21631-78
Диаметр условного прохода крана патрубка
наполнения - опорожнения, мм
50
Установленная мощность перемешивающего устройства, кВт 1
Габаритные размеры, мм
2324  2280  2856
Масса, кг
1200
Л е к ц и я 16
27.0. Хлебопекарная промышленность
28.0. Аппарат для заварного теста
Аппарат для заварного теста представляет собой варочный котел с мешалкой, имеющий полусферическую медную чашу 8. Она помещена в стальную паровую рубашку 9 и соединена с ней на прокладке фланцами и болтами. После монтажа аппарата наружную поверхность паровой рубашки закрывают тепловой изоляцией. Котел установлен на двух чугунных стойках 1 с помощью пустотелых цапф 3 и 7 и подшипников 4.
Полость между чашей и рубашкой образует паровое пространство. Греющий пар подается через левую цапфу 3, конденсант спускается через цапфу 7 по отводной трубе через вентиль. Воздух из парового пространства удаляется через воздушный кран. На входной трубе
для пара установлен предохранительный клапан и манометр 2. Уплотнение между цапфами и
трубами для кондесанта обеспечивается сальниками с накидными гайками. Масса в чаше перемешивается мешалкой 5, приводимой в движение от электродвигателя через редуктор. Котел снабжен червячным механизмом 6 для поворота чаши.
стр. 81 из 105
81
Рис. 53 Аппарат для заварного теста БЭ
Техническая характеристика аппарата для заваривания теста
Вместимость котла, м3:
Геометрическая
Рабочая
Частота вращения мешалки, мин-1
Установленная мощность привода мешалки, кВт
Вместимость парового пространства, м3
Давление пара, МПа
Расход пара, кг/ч
Габаритные размеры, мм
0,095
0,060
40
1,1
0,015
0,6
55
1215  1240  1680
Л е к ц и я 17
29.0. Автомукомер
Автомукомер предназначен для отмеривания определенной порции муки в соответствии с рецептурой при порционном способе приготовления теста. Автомукомер представляет собой весовой дозатор периодического действия и состоит из бункера 1, системы рычагов
и коромысла с весовой шкалой. Сверху бункер закрыт крышкой с отверстием для загрузки
муки. В нижней части бункера находится поворотная заслонка 7 для выпуска муки. Бункер
опирается тремя призмами на опоры в серьгах, две призмы закреплены на большом рычаге 6
и одна на малом 5. Рычаги подвешены к раме 2 бункера, прикрепленной болтами к перекрытию помещения.
стр. 82 из 105
82
Рис. 54 Автомукомер МД-100
Методика расчета
Уровень жидкости в спокойном состоянии h, м,
2
h  V/π R an
,
(127)
где V- объем жидкости, м3; R an - радиус аппарата, м ( R an  Dan /2 ).
Предельная угловая скорость вращения лопасти ωн.в. , рад/с, при которой жидкость в емкости размерами R an и H, м, налитая до уровня h, не выплеснулась через край емкости
(условие невыплескивания жидкости из аппарата) будет равна
2
ω н.в. 
g(H  h) ,
(128)
R an
Предельная угловая скорость вращения лопасти ωн.л. , рад/с, которую она может иметь
для того, чтобы ее верхний край не оказался выше уровня перемешиваемой жидкости (условие необнажения лопасти мешалки),
2
ω н.л. 
g(H  h) ,
(129)
R an
Предельная угловая скорость вращения лопасти ω о , рад/с, при которой будет выполнено условие необнажения дна аппарата,
2
ωо 
h.
(130)
R an
Зная ωн.в. , ωн.л. и ωо выбираем ω раб , рад/с.
Максимальная высота жидкости в аппарате h max , м (см. рис. 55)
h max  h 
2
ω 2раб R an
4g
.
(131)
Тогда высота аппарата Н, м,
H  h max  K ,
где K - некоторый запас высоты, м (принимается K= 0,5... 1,2 м).
стр. 83 из 105
(132)
83
Рис. 55 Схема к расчету скорости лопастной мешалки
Минимальная высота жидкости в аппарате h min , м, при которой процесс будет протекать нормально, равна
2
ω 2раб R an
.
(133)
h max  h 
4g
Для того чтобы верхний край лопасти не оказался выше уровня воронки вращающейся
жидкости, нижний уровень h min воронки в центре должен быть выше плоскости верхнего
края лопасти h1 (рис. 55)
(134)
h min  h1 .
Крутящий момент на валу лопасти М, Нм,
cρ h л ω раб 4 4
(135)
M
(R л  rл ) ,
4
где c - коэффициент сопротивления, величина которого зависит от формы и скорости тела,
вязкости жидкости и т. п. (с = 20...180); ρ - плотность перемешиваемой жидкости, кг/м3 (в
расчетах принимается ρ = 1100...1350 кг/м3); h л - высота лопасти, м; R л и rл - соответственно радиусы вращения наружного и внутреннего краев лопасти, м (рис. 55).
Мощность потребная на вращение лопасти N, кВт,
N  Mω раб .
(136)
Следует учесть, что найденная по формуле (2.137) мощность потребна только на вращение одной лопасти. Для того чтобы определить мощность привода вала лопастной мешалки, следует учесть общий КПД привода η пр , количество лопастей z и принять некоторый запас мощности. Поэтому мощность электродвигателя привода вала лопастной мешалки N э ,
кВт, равна
N э  Nzk з /η пр ,
(137)
где z - количество лопастей на валу, шт.; η пр - общий КПД привода ( η пр = 0,82...0,94);
k з - коэффициент запаса мощности ( k з = 1,5... 1,8).
стр. 84 из 105
84
Л е к ц и я 18
М
30.0. Жирорастопитель
Жирорастопитель предназначен для приготовления расплавленного жира перед закладкой его в тесто. Он состоит из бака 5 с коническим днищем и рубашкой 6, через которую
пропускается горячая вода. Внутри бака установлен вертикальный вал 4 с конусным пропеллером 8. Вал приводится во вращение от электродвигателя 15 через ременную передачу 1,
зубчатую цилиндрическую пару 2 и конический фрикцион 3.
Жир для растапливания загружается в бак на металлическую решетку 7, после чего
включается электродвигатель, а через рубашку пропускается горячая вода. Растопленный
жир выпускается из бака через пробковый кран 14 в бачок постоянного уровня 9, который
снабжен водяной рубашкой 10. Постоянный уровень в этом бачке обеспечивается шаровым
клапаном 13. Во избежание расслаивания жира мешалка не выключается до полного выпуска
из бака растопленного жира. Жир из бачка постоянного уровня подается к тестомесильной
машине через трехходовой кран 12 и кран 11. Отстой выпускается из бачка через кран 12.
Техническая характеристика жирорастопителя
Вместимость, м3:
бака
бачка постоянного уровня
геометрическая полезная
Частота вращения лопасти, мин-1
Давление пара в обогревательной рубашке, МПа
Установленная мощность, кВт
Габаритные размеры, мм
Рис. 56 Дрожжерастворитель Х-14
стр. 85 из 105
0,19
0,031
0,018
48
0,8
0,6
1737  1100  1500
Рис. 57 Жирорастопитель Х-15
85
Л е к ц и я 19
31.0. Тестомесильная машина
Тестомесильная машина (рис. 58, a) предназначена для непрерывного замеса опары и
теста при приготовлении пшеничного теста. Машина представляет собой комплекс механизмов, обеспечивающих дозирование и смешивание муки с жидкими компонентами, замеса
опары и теста. На станине 8 закреплены питатель 1 муки с ворошителем и датчиками уровня
5; дозатор муки 2; месильный корпус 4 с лопастными валами 3 и выпускным патрубком 7;
привод 6.
Питатель 1 выполнен из органического стекла и является резервуаром для запаса муки
перед дозатором. Датчики уровня установлены в верхней и нижней частях питателя и связаны с системой транспортирования муки. Ворошитель предотвращает залегание муки в питателе.
Рис. 58 Тестомесильная машина И8-ХТА/1:
а - общий вид; б - кинематическая схема
Основные рабочие органы машины (рис. 58, б) - лопастные валы 9, ротор 8 дозатора и
ворошитель 7 питателя. Они имеют общий привод от электродвигателя 7, редуктора 2 и зубчатой передачи 3. Лопастные валы вращаются навстречу друг другу при помощи зубчатых
стр. 86 из 105
86
колес 4, имеющих одинаковое число зубьев. Ротор дозатора совершает прерывистое вращательное движение от храпового механизма 5, который через рычаг 6 передает колебательное
движение ворошителю 7.
Техническая характеристика тестомесительной машины
Производительность, кг/ч
Вместимость месильного корпуса, м3
Масса замешиваемого теста, кг
Частота вращения лопастных валов, мин-1
Установленная мощность, кВт
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
До 1310
0,24
100
56,3
4,0
2040  500  2200
450
31.1. Расчётная часть
Задание: выполнить расчет тестомесильной машины, если заданы: V - вместимость месильной камеры, м3; ρ = 1100 кг/м3 - плотность теста; τ 3 - время, необходимое для замеса
теста, с ( τ 3 = 3...20 мин); τ в - время для совершения вспомогательных операций, с; λ - коэффициент использования объема дежи ( λ = 0,45... 0,65); z - количество валов, шт.; D л наружный диаметр лопастей, м (D л = 0,25...0,30 м); d в - диаметр вала, м ( d в = 0,04...0,05 м);
S -шаг лопастей, м; S = (1,1...1,2) D л ; n - частота вращения вала, мин-1; η - КПД привода; G д
- масса дежи, кг; G Т - масса теста в деже, кг; r4 - радиус цапфы, м; ω2 - угловая скорость
дежи, рад/с; m - число лопастей, шт.; a - ширина лопатки, м; b - высота лопатки, м; α -угол
наклона лопасти к оси вращения, град; R - радиус вращения центра лопасти, м; В - ширина
корыта, м; Н - высота корыта, м.
Методика расчета
Производительность тестомесильных машин периодического действия П, кг/с,
П  λVρ/(τ 3  τ в ) ,
(138)
где λ - коэффициент использования объема дежи ( λ = 0,45...0,65); τ в - время для совершения вспомогательных операций, с ( τ в = 120...150с).
Производительность тестомесильных машин непрерывного действия П, кг/с,
π(D 2л  d в2 )
(139)
Пz
Snρn1k 2 k 3 ,
240
где k1 - коэффициент подачи, зависящий от формы лопаток и их расположения на валу
( k1 = 0,2...0,5); k 2 - отношение суммарной площади лопастей к винтовой поверхности того
же диаметра и шага ( k 2 = 0,15...0,20); k 3 - коэффициент, учитывающий площадь сечения,
образуемую пересечением траекторий движения лопастей (для одновальной машины z = 1,
k 3 =1, для двухвальной машины z= 2, k 3 = 0,55. ..0,70).
Для тестомесильных машин непрерывного действия производительностью до 30 т/ч
можно принять следующие данные:
D л = (0.25...0.30) м; d в = (0,04.. .0.05) м; S = (1,1...1.2) D л .
(140)
3
Вместимость месильной камеры для машин непрерывного действия Vн , м ,
Vн  Пτ 3 /(ρk1 ) ,
(141)
где k1 - коэффициент заполнения месильной камеры ( k1 = 0,6...0,7).
стр. 87 из 105
87
Мощность электродвигателя привода тестомесильных машин периодического действия
N дв , кВт,
(142)
N дв  N1  N 2 /η ,
где N1 - мощность, необходимая для вращения месильного органа при замесе теста, кВт;
N 2 - мощность, необходимая для вращения дежи, кВт; η - КПД привода;
(143)
N1  4 10 4 λVρRω1g ,
где ω1 - угловая скорость месильного органа, рад/с;
N 2  10 3 g(G д  G т )fr 4 ω 2 ,
(144)
здесь f - коэффициент трения вала дежи в опорах (f= 0,2...0,3);
g = 9,81 м/с - ускорение свободного падения.
Мощность, необходимая для вращения месильного органа при замесе теста в тестомесильных машинах непрерывного действия N, кВт,
Po υ o  Pp υ p
(145)
N
m,
1000η
где Po и Pp - соответственно осевая и радиальная составляющая равнодействующей сил сопротивления, действующих на лопасть, Н; υ o и υ p - соответственно осевая и окружная скорость движения точки приложения равнодействующей сил сопротивления, действующих на
лопасть, м/с; m - число лопастей в тестомесильной машине, шт.; η - КПД привода
( η = 0,83 - 0,92);

γ
γ 


(146)
Po  FRρρt 2  45    2c  tg  45   (sin α  μcosα) ,
2
2 



где F  a  b - площадь лопасти, погруженной в тесто, м2; с - удельное сопротивление теста с
материалом лопасти, Па (с = 5000 Па); γ - угол внутреннего трения теста ( γ = 40°); μ - коэффициент трения теста о лопасть ( μ = 1),

γ
γ 


Pp  FRρρt 2  45    2c  tg  45   (cosα  μsinα) ,
2
2 



υ o  υ p cosαsin α ,
υ p  ωR .
Площадь поперечного сечения корыта Ф, м ,
Ф  πB2 /2  (H  B/2) .
Длина корыта L, м,
L  V/Ф .
(147)
(148)
(149)
2
(150)
(151)
Л е к ц и я 20
32.0. Тестоделительная машина
Тестоделительная машина (рис. 59, а) предназначена для деления теста на заготовки.
На станине 1 машины закреплены следующие составные части: приемный бункер 4, тестовая
камера 5, делительная головка 3, отводщий конвейер 2, щит управления 6 и датчик 7 уровня
теста.
Внутри тестовой камеры (рис. 59, б) размещены двухлопастной барабан 9 и отсекающая заслонка 8. На рычаге заслонки 8 установлен пружинный демпфер для стабилизации
давления в мерной камере 6 делительной головки. Последняя выполнена двухкамерной и
стр. 88 из 105
88
имеет спаренные плавающие поршни 5, перемещающиеся под действием давления теста.
Рис 59 Тестоделительная машина А2-ХТН:
а - общий вид; б – разрез
Между поршнями 5 установлен механизм 4, позволяющий раздвигать или сближать
поршни между собой. При этом изменяется объем мерных камер 6 и регулируется масса тестовых заготовок. Тестовая камера и делительная головка соединены козырком 7. Внизу делительной головки установлен отрезной нож 3 и сбрасывающий валик 2. На приводной барабан 1 натягивается лента отводящего конвейера.
Техническая характеристика тестоделительной машины
Производительность, заготовок в минуту
Масса изделий, для которых
вырабатываются заготовки, кг
Точность деления, %
Установленная мощность, кВт
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
стр. 89 из 105
20 … 80
0,2 … 1,1
+2
3,0
2770  915  1500
1000
89
Л е к ц и я 21, 22
33.0. Шнековый макаронный пресс
Шнековый макаронный пресс предназначен для приготовления макаронного теста и
формования из него сырых макаронных изделий. Он состоит из дозировочного устройства 3
(рис. 60, а), тестосмесителя 4, узла привода 1, прессующего корпуса 2, прессующей головки
5, обдувочного устройства 6 и системы трубопроводов, механизма резки 8, установленных на
станине 7. С прессом комплектуется вакуумная система и набор круглых матриц.
Устройство составных частей пресса показано на рис. 60, б. Дозаторы 9 воды или обогатительной смеси и муки крепятся на корпусе тестосмесителя. Дозаторы приводятся в движение от общего электродвигателя через клиноременную передачу и редуктор 11 специальной конструкции, обеспечивающий прерывистое движение шпекового дозатора муки при
непрерывном вращении черпакового барабана дозатора воды. Редуктор имеет два выходных
вала 10 и 12. Вал 10 приводит в движение барабан дозатора 9 воды, а вал 12 - шнек дозатора
13 муки. Количество дозируемой муки регулируют изменением угла поворота шнека, а воды
- изменением уровня ее в бачке.
Тестосмеситель 15 представляет собой корытообразный сосуд, выполненный из нержавеющей стали. Внутри расположен горизонтальный вал 7, на котором в определенной последовательности укреплены скребок 16 для очистки торцевой стенки корыта от налипающего
геста, девять пальцев 14 и семь лопаток 8 для обеспечения необходимого уровня теста в корыте, его переработки и перемещения вдоль вала. Количество теста, поступающего из тестосмесителя на прессование, регулируется с помощью заслонки, движение которой осуществляется винтом с маховичком.
Тестосмеситель закрывается решетчатой крышкой, сблокированной кулачковой муфтой 3 с валом 7. Крышку можно открыть только после выключения электродвигателя привода или разъединения муфты 3 рычагом 5, удерживаемым в определенном, положении фиксатором 4, т.е. после остановки вала тестосмесителя. Рычаг 5 связан с крышкой тягой 6. Вращение вала 7 осуществляется от электродвигателя через ременную передачу, приводящую
шкив 1, укрепленный на входном валу редуктора 2, один из выходных валов которого через
муфту 3 соединен с валом 7 тестосмесителя.
Макаронный пресс имеет прессующий корпус 29, внутри которого расположен нагнетательный шнек 30. В средней части шнека сделан разрыв винтовой лопасти, где встроена
шайба 28, направляющая тесто в перепускной канал 27; из него через вакуумный клапан с
помощью вакуумного насоса отсасывается воздух. В конце корпуса установлена водяная рубашка 26, куда перед пуском подается горячая вода, а во время работы - холодная вода, понижающая температуру прессуемого теста. На внутренней поверхности корпуса проточены
продольные канавки, уменьшающие проворачивание теста при вращении шнека. Шнек вращается от нижнего вала редуктора 2.
стр. 90 из 105
90
Рис. 60 Шнековый макаронный пресс ЛПЛ-2М:
а - общий вид; б - разрез
Расчет
Задание: S - шаг шнека, м; l - длина шнека дозатора муки, м; τ - продолжительность
замеса теста, ч; Qn - производительность макаронного пресса по готовым изделиям, кг/ч;
n m - частота вращения месильного органа, мин-1; n ш - максимальная частота вращения шнека, мин
1
; р - давление прессования, МПа; W m - начальная влажность макаронного теста, %;
n o - число формующих отверстий в матрице, шт.; вид макаронного изделия.
Методика расчета
Расчет дозирующего устройства. Производительность шнекового дозатора муки Q м ,
кг/ч,
60π0π 2  d 2 )
Qм 
Snρ м  ,
(152)
4
где D - наружный диаметр спирали шнека, м (D = 0,18...0,20 м); d -диаметр вала шнека, м (d =
D/2); S - шаг шнека, м; n - частота вращения шнека, мин-1 (n = 20...24 мин-1); ρ м - насыпная
плотность муки, кг/м3 ( ρ м = 600 кг/ м3);  - коэффициент заполнения (  = 0,8).
Производительность дозатора воды Q в , м3/ч,
Q в  υn g k ,
(153)
где υ - вместимость одного кармана, м3( υ = ( 0,2...0,3 ) 103 м3); n g - количество отмериваемых
стр. 91 из 105
91
доз в час ( n g = 1000...1100 доз/ч); k -коэффициент заполнения кармана водой (k= 0,4...0,5).
33.1. Потребляемая дозаторами мощность N, кВт,
(154)
N  Qм lk 1k 2 /1000η ,
где l - длина пути перемещения муки, м; k1 - коэффициент сопротивления перемещению муки в корпусе дозатора ( k1 = 1,2); k 2 - коэффициент, учитывающий потери на трение в подшипниках ( k 2 = 1,1...1,2); η - КПД привода ( η = 0,8...0,9).
Расчет тестомесителя. Суммарная вместимость месильных корыт для заданной производительности пресса V, м3,
(155)
V  Qn τ/ρ m k ,
где Q n - производительность пресса по сырым изделиям, кг/ч; τ - продолжительность замеса, ч;
3
ρ m - плотность теста, кг/м (табл. 5); k - коэффициент заполнения корыта тестом (k= 0,5 …0,75)
(156)
Q n  Qn (100  Wизд )/(100  Wт ) ,
где Qn - производительность пресса по сухим изделиям, кг/ч; Wизд - влажность сухих изделий, % ( Wизд = 13 %); Wт - влажность теста,%.
Общая длина месильных корыт L, м,
(157)
L  V/S m ,
2
где Sm - площадь поперечного сечения корыта, м ,
(158)
Sm  πb 2 /2  (h  b/2) ,
здесь b - ширина корыта, м (b =0,38... 0,42 м); h - высота корыта м (h = 0,40...0,54 м).
Производительность тестомесителя Qm кг/ч,
(159)
Q m  [(100  Wm )/(100  Wизд )Vρ н k/τ ,
где ρ н = 719 кг/м3 - насыпная плотность теста (см. табл. 5).
Потребная мощность на замес теста N т кВт,гд
(160)
N m  0,45Vk 3ρ m R ωg/1000 ,
где V - вместимость месильных корыт, м3; k 3 - коэффициент заполнения корыт тестом
( k 3 = 0,8); ρ m - плотность теста, кг/ м3 (табл. 5); R - максимальный радиус месильного органа,
м; ω - угловая скорость вращения месильного органа, рад/с; g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.
Расчет прессующего устройства. Фактическая производительность макаронного
пресса по сырым изделиям должна быть равна производительности тестомесителя.
Таблица 5
Плотность и насыпная плотность муки, полуфабрикатов и макаронных изделий
Продукт
1
Мука из пшеницы:
высшего сорта
I сорта
Тесто (в тестомесителе)
Тесто спрессованное
Полуфабрикаты:
стр. 92 из 105
Влажность продукта Плотность р, кг/м3 Насыпная плотность р,
без кг/м3
с
W, %
2
3
4
5
утряски
утряской
12,6...14,4
12,2...13,7
29,0...31,0
28,0...33,0
1460
1460
1250
1392...1447
677
600
719
-
770...900
725...900
789
-
92
1
макароны особые
макароны соломка
Вермишель
Рожки
Готовыеизделия:
макароны особые
макароны соломка
Вермишель
Лапша
Ракушки
2
27,0...30,8
28,8...29,5
28,8...29,2
29,4
3
1320
1280
1280
1250
4
637
612
516
581
5
727
771
616
671
12,8...13,6
12,0...13,7
10,4...13,3
12,8...13,7
10,8
1330
1320
1300
1300
1250
411
305
346
352
389
452
368
408
433
422
Производительность нагнетающего шнека Q ф , кг/ч,
b  b1 

Q ф  0,25mρ m m(R 22  R 12 ) Sш  2
(161)
n ш k н k c ,
2cosα 

где m - число заходов шнека ( m = 1 для вермишели, m = 3 для лапши и макарон), ρ m плотность спрессованного теста, кг/м ( ρ m = 1430 кг/м3); m - количество прессующих шнеков,
(m = 1 или 2); R 2 и R 1 - соответственно наружный и внутренний радиус шнека, м
( R 2 = 0,060 м, R 1 = 0,027 м); Sш - шаг витков винтовой линии шнека, м, Sш  mS o , S o - рас-
стояние между смежными витками, ( S o =0,1 м); b 2 - ширина винтовой лопасти шнека в нормальном сечении по наружному радиусу, м ( b 2 = 25  10 3 м); b1 - ширина винтовой лопасти
шнека в нормальном сечении по внутреннему радиусу, м ( b1 = 5  10 -3 м); α - угол подъема
винтовой лопасти по среднему диаметру шнека, град,
tgα  S/2π R ср ,
(162)
здесь R ср - средний радиус шнека, м, R ср  R 1  R 2 / 2 ; n ш - максимальная частота вращения
шнека, мин-1; k н - коэффициент наполнения полости шнека тестом (рис. 61); k n - коэффициент прессования теста, учитывает степень уменьшения его объема в шнековом канале при
переходе его из крошкообразного состояния в спрессованное; k c - коэффициент, характеризующий подачу теста шнеком, т. е. качество прессования ( k c = 0,9...0,95).
Коэффициент прессования теста
ρ
ρn
,
(163)
kn  n 
ρm 
176,7  3
12,9 
10 p1,373
W
m 

где ρ n - плотность теста, кг/м3 ( ρ n = 719 кг/м3); ρ m - плотность спресованного теста, кг/м3
( ρ m =1430 кг/м3); Wm - начальная влажность теста, %; Р - давление прессования, МПа.
Мощность привода прессующего шнека Nш , кВт,
(164)
N ш  215pn ш tgα(R 32  R 13 ) ,
-1
где р - давление прессования, МПа; n ш - частота вращения шнека, мин ; R 1 и R 2 - внутренний и наружный радиусы шнеков, м.
Расчет матриц. Для матрицы выполняют технологический расчет, который заключается
в определении ее производительности и соответствующего диаметра.
Производительность матрицы по сухим изделиям П, кг/ч,
100  Wт
,
(165)
П  3600n ρ т f
100  Wизд
где  - скорость течения теста по формующим каналам, м/с; ρ т - плотность спрессованного
теста, кг/м3; f - площадь живого сечения матрицы, м2; Wт - влажность теста, %; Wизд - влажстр. 93 из 105
93
ность готовых изделий, % ( Wизд = 13 %).
Рис. 61 Номограмма для определения коэффициента наполнения полости шнека тестом
Площадь живого сечения матриц, м , в зависимости от вида изделий:
а) для трубчатых изделий (для макарон)
π
f м  n o (d н2  d в2 ) ,
(166)
4
где n o - число формующих отверстий в матрице, шт. ( n o = 600 шт.); d н - наружный диаметр
формующего отверстия, м ( d н = 5,5  103 м); d в - диаметр вкладыша, м ( d в = 2,5  103 м);
б) для вермишели:
π
f в  n o d в2 ,
(167)
4
где n o - число формующих отверстий в матрице ( n o = 1938); d в -диаметр формующего отверстия, м( d в = 1,5 103 м);
в) для лапши:
f л  n olлa ,
(168)
где n o - число формующих отверстий в матрице, шт. ( n o = 1140 шт.); l л - длина формующей
щели, м ( l л = 4,0  103 м); а - ширина формующей щели, м (а = 1  10 3 м).
Площадь матрицы F, м2,
F  f/k f ,
стр. 94 из 105
(169)
94
где k f - коэффициент живого сечения матрицы (табл. 6).
Диаметр матрицы D, м,
а) для круглых матриц
(170)
D  4F/π ,
б) длина прямоугольных матриц L, м,
(171)
L  F/B ,
где В - ширина прямоугольной матрицы, м (В = 0,1 м).
Скорость течения (выпрессовывания) теста по формующим каналам в зависимости от
формы сечения канала n , м/с:
а) для трубчатых изделий (макарон)
1
 R  
R 
1
r
 n  o 
(Δ p  ρ т g)  ln н   R н2  R в2 ln
 r 2  R в2 ln н  ,
(172)
4μ
Rв
Rв 
 Rв  
где o - скорость скольжения (принимается o = 0); μ - динамическая вязкость, зависит от




влажности макаронного теста, Па  с ; (μ  0,4 10 4...0,3 10 4 Па  с) ; Δp - перепад давления по
длине формующего канала, Па  с ; Δp = ( 2...6 ) 10 6 Па; g - ускорение свободного падения,
2
м/с ; l - длина канала, м; l = 0,003...0,007 м; R н и R в - соответственно наружный и внутренний радиус отверстия трубки макарон (рис. 62), м; r - радиус от оси кольцевого канала, м,
R  Rв
r н
 Rв .
(173)
2
Таблица 6
Коэффициенты живого сечения макаронных матриц некоторых типов
Число отверстий в матрице
kf
7,0
520
0,20
7,0
520
0,21
5,5
464
0,187
5,5
600
0,137
462
0,156
5,0
462
0,156
5,5
454
0,149
Вермишель диаметром 1,5 мм
1938
0,15
Вермишель диаметром 2,5 мм
1122
0,062
436
0,02
1140
0,079
Ассортимент
Макароны диаметром, мм:
Рожки диаметром, мм:
Лапша размером, мм:
 1,0
4,0  1,0
5,0
стр. 95 из 105
95
Рис. 62 Схема течения теста в кольцевом канале
б) для вермишели
  r 
R2
 n  o 
(Δ p  ρ т g) 1    ,
4μ
  R 
R
стр. 96 из 105
(174)
96
где R - радиус сечения формующего отверстия, м; r = R/2, м;
в) для лапши
 l2  a 2 
1
 ,
(175)
n  o  (Δ p  ρ т g) 
4μ
 2 
где l и a - соответственно длина и ширина формующего отверстия, м.
Подставив в формулу (2.157) рассчитанные величины, получим производительность
матрицы по готовым изделиям.
Расчет на прочность проводят с целью определения допустимой нагрузки (давление
прессования) на матрицу, и для прямоугольных матриц толщина матрицы δ , м,
(176)
δ  B A  p/σ ,
где В - ширина матрицы, м; А - коэффициент, который, в зависимости от диаметра отверстий
и числа продольных рядов в матрице, составляет 1,40...13,7; р - расчетное давление прессования. Па; σ -допустимое напряжение материала матрицы, Па ( σ = 140... 160 МПа).
Методика расчета
Расходно-напорная характеристика формующей части (головки) Q ф , м/с,
Qф 
kф
Δ p 10 9 ,
μ
где k ф - коэффициент геометрии формующего органа (матрицы).
(177)
Для кольцевого отверстия k ф , м3 (рис. 67, а),
(π D  h)h 3 10 9
,
(178)
12L1
где D - средний Диаметр кольцевого отверстия D = 2R - h; h - ширина кольцевого зазора h =
R - r.
Для конического отверстия, м3 (рис. 67, б),
kф 
kф 
3π R 3 r 3 (R  r) 10 9
.
8L1 (R 3  r 3 )
(179)
Рис. 67 Матрица с кольцевым (а) и с коническим (б) отверстием
Для суживающегося или расширяющегося мелкого (щелевого) канала k ф , м3 ,
Bh 12 h 22 tgγ
kф 
,
(180)
3(h 12  h 22 )
где В - ширина канала, м (В = 0,014 м); γ - угол наклона стенки к осевой плоскости, град
стр. 97 из 105
97
( γ = 45 ); h1 , h 2 - высота крайних сечений, м.
Для канала произвольного постоянного по длине сечения (см. график)
F
kф 
,
(181)
2LP
где F - площадь сечения, м2; L - длина канала, м; Р - периметр сечения, м.
BH 3
(182)
kф 
f,
12L
где В и H - соответственно максимальный и минимальный размер сечения, м; f - характеристика потока, зависящая от формы и размеров сечения (принимается В = R и Н = r).
Скорость продукта вдоль винтового канала υ z , м/с,
Δp
υz 
(R 2  r 2 ) ,
(183)
4μ L 2
где Δ p - перепад давления, создаваемый экструдером, Па; R, r- радиусы сечений отверстий в
матрице, м; μ - динамическая вязкость продукта, Па  с ( μ  1,03 10 6 Па  с ); L 2 - длина шнекового канала, м.
Рис. 68 Графики для определения характеристики потока f каналов различных поперечных
сечений: 1 -прямоугольная; 2 - корытообразная; 3 - овальная; 4 -эллиптическая
Расходно-напорная характеристика нагнетающей части, м3/с,


k
Q н   k н1ω  н2 Δ p 10 9 ,
μ


где k н1 и k н2 - коэффициенты геометрии шнекового нагнетателя, м3,
BH
k н1  10 9 π D к
cos ,
2
1 BH 3
k н2  10 9
,
12 L 2
где L 2 - длина шнекового канала,
L 2  103 S2  πDк  H ,
здесь B=14 мм - ширина шнекового канала.
Перепад давления, создаваемый экструдером. Δ p , Па,
2
стр. 98 из 105
(184)
(185)
(186)
(187)
98
Δp 
k н1
μω .
k н1  k ф
(188)
Производительность экструдера Q э , м3/с,
Qэ 
k н1  k ф
ω.
(189)
k н1  k ф
Построить совмещенные расходно-напорные характеристики нагнетающего и формующего рабочих органов для анализа выбора пары нагнетатель - формующий орган.
По результатам анализа графических зависимостей Qн  f(Δp) и Q ф  (Δ p) определить величину оптимального перепада давления и соответствующей производительности
экструдера.
Л е к ц и я 23
34.0. Кондитерская промышленность
34.1. Сироповарочная установка
Сборник для инвертного сиропа:
вместимость, м3
температура сиропа, °С
Вместимость сборника для воды, м3
Подогреватель для воды:
типТрубчатый
температура воды после подогрева, °С
Двухплунжерный насос М-122М:
производительность, кг/ч
ход плунжера, мм
Диаметр, мм:
Плунжера
всасывающего отверстия
нагнетательного отверстия
Частота вращения червячного колеса, мин-1
Установленная мощность, кВт
0,6
40
0,6
80
1440
0 … 85
40
32
25
60
6,1
Принцип действия установки следующий. При работе (рис. 63) вода дозируется насосом 4, подающим ее в воронку 3 смесителя 6. В ту же воронку через ленточный дозатор 2 из
бункера 1 подается сахар-песок. Насос 5 применяют при наличии в рецептуре сиропа патоки.
В смесителе 6 компоненты перемешиваются и образуется кашицеообразная масса.
Благодаря низкой исходной влажности (17 ... 19%) кашицеообразной смеси можно значительно сократить продолжительность теплового воздействия на сахар и, следовательно, получить сироп высокого качества. Тепловое воздействие на сахар длится 150 ... 180 с.
стр. 99 из 105
99
Рис. 63 Принципиальная схема сироповарочной установки
На выходе из смесителя установлен сборник, соединяющийся трубопроводом с плунжерным насосом-дозатором 7. Этот насос перекачивает кашицеобразную массу под давлением 0,45 МПа из смесителя в греющую змеевиковую колонку 8. Она предназначена для окончательного растворения кристаллов сахара в водном растворе и увари-вания сиропа до требуемой влажности. Смесь в змеевике перемещается 60 ...90 с.
Образовавшийся в сиропе вторичный пар удаляется в пароотделителе 9 и отводится через верхний патрубок, к которому подсоединяется трубопровод, связанный с вентилятором.
Готовый сироп собирается в нижней конической части пароотделителя и далее направляется
в сборник 11 сиропа, снабженный фильтром 10 с ячейками диаметром 1 мм. По мере необходимости готовый сироп перекачивают к местам потребления шестеренным насосом 12.
Сборник сиропа служит для промежуточного хранения и поддержания постоянного
уровня продукта, чтобы обеспечить стабильную работу насоса, непрерывно дозирующего
сироп в вакуум-аппарат. Сборник представляет собой цилиндрический вертикально расположенный сосуд с регулятором уровня и загрузочным патрубком, снабженным сетчатым
фильтром.
Насос-дозатор предназначен для дозирования подачи сахарного сиропа, патоки и жидких рецептурных смесей. Его основные части - закрепленные на станине 1 цилиндр 4 с
плунжером, клапанная коробка 3 и механизм 5 регулирования производительности. В привод
насоса входят электродвигатель 2, червячный редуктор и кривошипно-шатунный механизм,
соединенный с плунжером. В клапанной коробке размещены два клапана, расположенные
соответственно над всасывающим и нагнетательным патрубками.
При работе насоса-дозатора электродвигатель 9 через муфту 8 приводит в движение
редуктор. Выходной вал червячного колеса 7 имеет кривошип 6, который посредством шатуна 5 приводит в колебательное движение рычаг 4, поворачивающийся относительно опоры,
установленной на подвижной гайке 12. Положение ее можно изменять вращением винта 11 с
помощью рукоятки 13 (пунктирной линией показано крайнее левое положение гайки).
стр. 100 из 105
100
Л е к ц и я 24
35.0. Помадосбивальная машина
Помадосбивальная машина (рис. 66, а) предназначена для сбивания сахаро-паточных и
сахаро-паточно-молочных сиропов в помадную массу. Она состоит из секции 1 для приема
сиропа из пароотделителя и рабочих секций 2. 3 и 4. Сироп подается в полость секций через
конусообразную воронку.
В рабочих секциях 2 и 3 происходит сбивание сиропа в помаду при интенсивном охлаждении. Секции состоят из чугунного корпуса и медной трубы, которая по концам развальцована в корпусе.
Охлаждающая рубашка, расположенная в кольцевом пространстве между корпусом и
медной трубой, имеет вид спирального канала, в начале и конце которого расположены штуцеры для ввода охлаждающего раствора.
Рис. 66 Помадосбившышя машина ШАЕ-80:
а - общий вид; б - принципиальная схема
стр. 101 из 105
101
Л е к ц и я 25
36.0. Начиночный вакуум-аппарат
Начиночный вакуум-аппарат предназначен для уваривания различных начинок под
разрежением, благодаря чему процесс протекает при более низких температурах и уменьшается степень теплового воздействия на продукт.
Начиночный вакуум-аппарат представляет собой варочный котел со стационарной чашей и механической мешалкой. Котел, состоящий из внутренней полусферической чаши 2 и
паровой рубашки 3. установлен на двух стойках 1 и сверху герметично закрыт полусферическим колпаком 10. Во внутренней чаше устроена мешалка 23, перемешивающая увариваемую массу для равномерного прогревания. Лопасти мешалки расположены под углом 3,14
рад относительно одна другой и закреплены на горизонтальном валу 21, который приводится
во вращение электродвигателем 5 через червячный редуктор 6 и зубчатую пару 7.
В нижней части котла имеется сливной штуцер с затвором 24.
Рис. 64 Начиночный вакуум-аппарат 3I-A
стр. 102 из 105
102
Производство карамели
В жгутовытягивающую машину карамельная масса поступает в виде жгута диаметром
54 ... 60 мм. Он пропускается через приемный и калибрующие ролики, постепенно вытягивается, его диаметр уменьшается до 14 ... 18 мм, что необходимо для выработки карамели требуемого вида, калибруется и подается в карамелештампующую машину.
Между диаметрами калибрующих роликов, частотой их вращения и диаметром калибруемого жгута существует зависимость, обусловленная неразрывностью объема жгута. Частота вращения приводного шкива определяется скоростью штампующих цепей.
Рис. 65 Схема формования карамели:
а - образование карамельного жгута с начинкой; б, в, г - штампование карамели
Цепная штампующая машина работает следующим образом (рис. 65, б). Калиброванный карамельный жгут 1 непрерывно поступает из жгутовытягивающей машины в зазор
между верхней 2 и нижней 3 цепями. При сближении их режущие ножи 4 верхней и нижней
цепей делят жгут на заготовки, затем их начинают сжимать сближающие пуансоны 5 верхней цепи (рис. 65, в, г). Внутренние поверхности площадок цепей и рифленые фигурные поверхности пуансонов сжимают заготовку со всех сторон, и ома приобретает форму и рисунок
карамели. После этого цепи и пуансоны разводятся, и готовые изделия направляются на
охлаждающий конвейер.
стр. 103 из 105
103
Л е к ц и я 26
37.0. Карамелеобкаточная машина
Карамелеобкаточная машина предназначена для формования порции карамельной массы в виде конического батона, из вершины которого вытягивают карамельный жгут с начинкой внутри. Машина состоит из станины 1, корытообразного корпуса 2, веретен 3, механизма
4 подъема корпуса, привода 6 веретен с мотор-редуктором 5, начинконаполнительной трубки
8 и электрошкафа с пультом управления 9.
Корпус 2 снабжен обогревательным змеевиком и может поворачиваться при подъеме
корпуса винтовым механизмом 4. Таким образом регулируют уклон корпуса в сторону выхода карамельного жгута.
В корпусе находятся шесть конических рифленых веретен, которые обкатывают карамельный батон. Для регулирования диаметра батона изменяют положения веретен при помощи рукоятки 7 и фиксирующей гребенки. Противоположные подшипники веретен перемещаются рычажно-винтовым механизмом 11 путем вращения маховичка 10.
Движение веретен осуществляется от мотора-редуктора, снабженного электромагнитной муфтой и системой прямозубых передач. Благодаря электромагнитной муфте обеспечивается реверсивное вращение веретен. Привод механизма подъема корпуса осуществляется
электродвигателем через червячный редуктор, путем применения кнопок прямого и обратного направлений вращения электродвигателя.
Рис. 69 Кинематическая схема карамелеобкаточной машины
1 - механизм подъема корпуса; 2 – механизм раздвижки веретен; 3 – веретено;
4 – корпус; 5 – механизм привода веретен.
Техническая характеристика карамелеобкаточной машины
Производительность, кг/ч
До 1100
Частота вращения веретен, мин
90
стр. 104 из 105
104
Наибольшая единовременная загрузка, кг
Установленная мощность, кВт
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
50
2,22
2320
50
 600  1480
Л е к ц и я 27
37.0. Темперирующая машина
Темперирующая машина предназначена для перемешивания и поддержания заданного
значения температуры (темперирования) начинки. Машина состоит из цилиндрического бака
3 с рубашкой, снабженного патрубками 9 и 8 для подачи соответственно воды и пара, основания 7, на котором смонтированы бак и электродвигатель 10. Сверху установлена крышка 4,
предотвращающая выделение теплоты и влаги в производственное помещение, а также исключающая контакт обслуживающего персонала с работающей мешалкой. В щите управления 7 размещено электрооборудование и прибор 6, показывающий температуру массы в баке, и термометр 5 для теплоносителя. Нижняя часть бака снабжена разгрузочным люком с
крышкой 2.
Основными рабочими органами машины являются две мешалки - пропеллерная 5 и
рамная 6, снабженная скребками. Мешалки приводятся во вращение от электродвигателя через червячный редуктор 1 и зубчатый планетарный механизм с центральным валом 2. Пропеллерная мешалка 5 совершает одновременно два движения - вокруг оси вала 4 и вокруг
центрального вала 2. Наружная поверхность бака снабжена водяной рубашкой 3 и теплоизоляцией.
Техническая характеристика темперирующей машины
Вместимость, м3
Частота вращения центрального вала, мни-1
Установленная мощность, кВт
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
стр. 105 из 105
0,25
26
4, 5
1326
830
 1150  1474
105