Методические указания к лабораторным работам по дисциплине “Оборудование производства продовольственных продуктов“ (стр. 7 )

1. Тема лабораторной работы: Изучение конструкции установок для измельчения пищевых продуктов.

2. Цель работы: Изучение оборудования для измельчения пищевых продуктов.

3. Теоретическое обоснование работы:

Измельчение можно производить раздавливанием, разрыванием, растяжением и резкой. Для измельчения сельскохозяйст­венного сырья, содержащего 80—90% влаги, широко использу­ются резка и дробление. Нарезанные куски имеют правильную, заранее выбранную форму с ровными краями и обычно в даль­нейшем подвергаются только тепловой обработке. При дробле­нии частицы продукта имеют неправильную форму и в большин­стве случаев подвергаются дальнейшему тонкому измельчению путем протирания, варки, перемешивания и пр.

Измельчение резкой производится ножами разной формы, изготовляемыми из инструментальной У7—У9, У7А—У9А или хромистой стали 9ХС, ЩХ15.

На рис.6.1 показаны плоские ножи с одно - и двусторонней заточкой лезвия. Грань А называется плоскостью заточки лез­вия, углы а и 2а являются углами одно - и двусторонней заточ­ки ножей.

В тех случаях, когда лезвие ножа углубляется в продукт (рис.6.2) только силовыми поступательными движениями, имеет место рубка продукта.

Рис. 6.1. Виды заточки ножей: а-односторонняя; б-двухсторонняя

Рис.6.2. Взаимное расположение ножа и продукта

Для резки продукта нож должен совершать одновременно два силовых движения — перпендикулярно лезвию и параллель­но ему. При этом микроскопические зубцы перерезают волокна и клетки измельчаемого продукта. На рис.6.3 схематично показан процесс резки (здесь стрелками показано движение но­жа).

Рис. 6.3. Схема поступательного и параллельного движения ножа

Рис. 6.4. Нож - пила

Таким образом разрезаются продукты с низкой механиче­ской прочностью (растительное сырье). Если приходится разрезать трудно деформируемые продукты с высокой механической прочностью, то лезвие режущего инструмента должно иметь зубцы с углом заточки , т. е. в этом случае процесс резки превращается в распиливание (рис.6.4). При этом распиливаемый материал не соприкасается со стенками пилы, что уменьшает трение и расход энергии на измельчение. На консервных заводах распиливанию подвергаются кости и другие твердые продукты.

4. Механизмы резки плодов и овощей

Механизмы резки являются основными элементами резатель­ных машин и включают рабочие органы и систему для подачи и отведения продукта. Подача и отведение продукта осущест­вляются гравитационно, принудительно или самопроизвольно от силы трения, возникающей между продуктом и поверхностью ножа (дискового). Резка может производиться в одной или не­скольких плоскостях, прямо или криволинейно.

На рис.6.6 показаны схемы механизмов с дисковыми но­жами, смонтированными на общем валу. Продукт лежит сво­бодно на ленточном транспортере или на подставке с опорами.

На рис. 6.6, а, б показан комбинированный режущий ин­струмент, состоящий из горизонтального лезвия и гребенки с вертикально установленными тонкими лезвиями. Этим инструментом продукт разрезается сразу в двух плоскостях-горизон­тальной и вертикальной. Нарезанный продукт имеет форму па­раллелепипедов (столбиков), размеры которых определяются высотой установки лезвия горизонтального ножа над диском и расстоянием между вертикальным лезвием.

На схеме рис. 6.6, а скорость ножа и резка сопро­вождаются значительной деформацией продукта. На схеме рис. 6, 6 продукт закреплен (фиксируется) неподвижно и резка получается намного качествен­нее. Замена дискового ножа ленточным предпочтительна при резке твердых материалов на крупные куски. В консервной про­мышленности такой способ применяется широко.

Рис. 6.6 Схемы механизмов с дисковыми ножами

На рис. 6.6, в показан режущий механизм с неподвижным плоским ножом 2 и гребневидной опорой /. Резка происходит при наклонном расположении ножа к плоскости движения . Такое исполнение просто и целесообразно при резке круп­ных плодов.

Механизм с дисковыми ножами и ротационной подачей (рис. 6.6,г) состоит из вала 2 с дисковыми ножами 1, смон­тированными на определенной высоте h, и вала 3 с барабаном 4, монтируемыми в кожухе 5. На поверх­ности барабана нарезаны каналы, в которые заходят ножи, бла­годаря чему продукт полностью разрезается.

Работа с двумя дисковыми ножами показана на рис. 6.6, д.

На рис. 6.6, е изображен механизм резки (сечения) плос­ким ножом, совершающим возвратно-поступательное движение с помощью кривошипно-шатунного механизма.

В механизме, показанном на рис. 6.6, ж, плоды засыпают­ся в бункер 4. Нижний край бункера находится на расстоянии h от неподвижной плоскости 3. Кожух бункера служит опорой, благодаря которой при движении ножа 1 отрезается выступаю­щий из бункера слой продукта требуемой толщины. Затем нож выступом 2 выталкивает этот слой из-под бункера и возвраща­ется в первоначальное положение, и процесс повторяется.

В механизме с плоскими ножами (рис. 6.6, з) возвратно-по­ступательное движение ножа заменено вращательным. Нож 4 закреплен неподвижно на вращающемся диске 1 так, чтобы. лезвие его было расположено выше диска на величину h и при вращении вала 2 нож срезает слой продукта, поступающего из бункера 3, требуемой толщины.

На диске можно закрепить несколько ножей (обычно 2-4). .В зависимости от частоты вращения диска изменяется произво­дительность режущего механизма.

5. Контрольные вопросы

1. какими ножами производится измельчение;

2. Какая сталь используется для ножей;

3. Какие механизмы используются для резки плодов и овощей

Лабораторная работа № 7

1. Тема лабораторной работы: Изучение конструкции мешалок пищевой промышленности.

2. Цель работы: Целью настоящей работы является детальное ознакомление с конструкцией мешалок, с правилами безопасной и рациональной их эксплуатации; приобретение навыков по расчету, составлению кинематических схем и выполнение рабочих эскизов деталей.

3. Теоретическое обоснование работы:

В промышленности для вымешивания, а также для смешивания различных компонентов, применяют различные мешалки в зависимости от конструкции рабочего органа – лопасти (табл.).

Таблица 7.1

Перемешивание осуществляют при помощи:

- движущихся лопастей;

- вращения резервуара смесителя;

- пропускания массы через сопла, щели, быстровращающиеся рабочие органы;

- сжатого воздуха или пара;

- ультразвука, электрогидравлического эффекта и пр.

Первые три способа называются механическими, четвертый - пневматическим, последние - кавитационными или импульсными.

Выбор способа перемешивания, типа смесителя или мешалки, числа конфигурации, формы и скорости движения лопастей зависит от вида и состояния перемешиваемой массы и других факторов. Наиболее распространено перемешивание в жидкой среде при помощи лопастей. Лопасти бывают плоские, горизонтальные, обычно размещающиеся симметрично относительно вала и параллельно по высоте.

При движении всей массы жидкости перемешивания не происходит, поэтому на стенках сосуда устанавливают неподвижные лопасти.

Широкое применение получили комбинированные рамные конструкции из горизонтальных, вертикальных и наклонных лопастей.

Возможное количество комбинаций не ограничено. Применяются мешалки, в которых лопасти имитируют движение руки человека, по этому принципу работают тестомешалки-дежи.

Распространены лопасти с переменным углом наклона минимальным у оси вращения и наибольшим на конце - жидкостные пропеллеры.

При таком расположении углов наклона жидкостные пропеллеры в результате сложения действующих сил (тяжести, центробежной и реакции) создают направленное циркулярное движение жидкости в аппарате: по центру жидкость всасывается и по краям аппарата поднимается вверх.

Пропеллерные мешалки обеспечивают лучшую циркуляцию вдоль поверхности, перемешивание жидкости различных объемных масс невозможен при плоских горизонтальных лопастях.

Для перемешивания водных суспензий больших емкостей применимы устройства типа пропеллерного насоса, в которых на нижнем конце центрального подвесного вала, помещенного в вертикальной трубе, укреплен пропеллер. При вращении пропеллер поднимает суспензию по трубе вверх, из трубы суспензия выбрасывается через два раструба, расположенных выше свободной поверхности системы.

Винтовые лопасти применяют для перемешивания вязкопластичных и сыпучих масс, у которых винт типа шнека вращается в неподвижном цилиндре.

Энергичное перемешивание дает турбинное устройство, в котором на вертикальном валу помещено колесо центробежного насоса, суспензия всасывается в центральное кольцевое отверстие колеса у вала и выбрасывается из колеса центробежной силой, возникающей при вращении.

Все описанные устройства обеспечивают перемешивание загруженного в аппарат продукта и создают процесс периодического характера. Непрерывно действующие устройства для перемешивания могут быть:

- шнековые для перемешивания вязкопластических масс, у которых в горизонтально расположенном корпусе на параллельных валах укреплены два шнека, вращающиеся в одну сторону и перемешивающие массу продукта.

- дисковые, использующие для перемешивания продуктов центробежную силу; компоненты подаются на диск по трубе и по воронке они перемешиваются при движении по диску в тонком слое, при полете с диска на стенку в виде капель, при стекании по стенке вертикального корпуса, в котором помещаются вал с диском.

4. Описание экспериментальной установки

Испытание проводится на экспериментальной установке (рис. 7.1).

Испытание проводят на экспериментальной установке (рис. 7.1). В цилиндрическом сосуде 1 вращается рабочий орган 2 (лопасть), укрепленный на вертикальном валу 3. Движе­ние вертикальному валу передается через редуктор 4 и вариатор скоростей 6 от электродви­гаПри помощи вариатора скоростей изменяется частота вращения рабочего органа.

Требуемая для перемешивания жидких сред мощность измеряется самопишущим ватт­метром, включенным в электрическую схему электродвигателя постоянного тока. Частота вращения рабочего органа измеряется при помощи тахогенератора 5 с выходом на вторич­ный регистрирующий прибор (таховольтметр).

Рис. 7.1. Схема установки для испытания лопастной мешалки

1 - сосуд; 2 - лопасть; 3 - вал; 4 - редуктор; 5 - тахогенератор; 6 - вариатор скоростей; 7 - электродвигатель; 8 - винт.

5. Методика проведения испытания

Перед началом испытаний знакомятся с основными параметрами установки и жидко­сти, к которым относятся диаметр сосуда D, высота слоя жидкости Н, плотность жидкости ρ, динамический коэффициент вязкости µ, диаметр окружности вращения лопастей d, ширина лопасти b, число лопастей х.

При испытании измеряют потребляемую энергию при работе мешалки на холостом ходу при заданных частотах вра­щения рабочего органа. Далее жидкостью из измерительного сосуда заполняют сосуд 1 и определяют ее температуру. При помощи винта 8 сосуд 1 перемещают вверх до полного по­гружения рабочего органа в жидкость. После этого включают электродвигатель мешалки и приводят замеры показаний при тех же частотах вращения, что и на холостом ходу.

6. Задание

Рассчитать мешалку для перемешивания суспензии по следующим данным:

Методические указания к решению задачи

Плотность суспензии определяем по формуле

Вязкость суспензии определяем по формуле

Определяем режим перемешивания:

Диаметр нормализованной мешалки

По критерию Рейнольдса находим значение критерия Эйлера Euм.

По найденному критерию Эйлера определяем мощность, потребляемую мешалкой

Таблица исходных данных

величины	Размерность	По последней цифре шифра
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
частота вращения n,	с-1	4,7	5,0	4,3	2,0	2,7	3,5	4,0	2,1	3,5	2,2
диаметр аппарата D,	м	1,2	1,0	0,8	0,6	0,7	1,0	1,4	1,6	0,9	0,7
содержание твердой фазы j		0,3	0,2	0,1	0,4	0,5	0,3	0,2	0,1	0,4	0,5

величины	Размерность	По предпоследней цифре шифра
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
плотность жидкости rж	кг/м3	1070	1010	1020	1000	1015	1030	1040	1060	1080	1025
плотность твердых частиц rтв	кг/м3	1400	1300	1450	1500	1600	1750	1190	1120	1470	1380
вязкость жидкости mж	Па×с	0,02	0,01	0,03	0,02	0,07	0,04	0,03	0,01	0,05	0,02
тип мешалки		10	13	2	6	14	10	13	2	6	14

7. Контрольные вопросы

1. Поясните назначение процесса перемешивания.

2. Какие вы знаете типы мешалок?

3. Поясните методику расчета с использованием общего критериального уравнения.

4. Какие факторы влияют на расход энергии при перемешивании?

Лабораторная работа № 8

1. Тема лабораторной работы: Изучение конструкции котлетного оборудования.

2. Цель работы: Целью настоящей работы является детальное ознакомление с конструкцией котлетного автомата АК-2М-40, приобретение навыков в составлении кинематических схем и выполнение эскизов рабочих органов и деталей, а также изучение методики технологического расчета дозировочно-наполнительных и формующих машин.

3. Теоретическое обоснование работы:

Автоматы для производства котлет относятся к дозировочно-наполнитель ным машинам и построены на принципе придания готовому фаршу определенной формы при заданном весе. Область использования этих машин - мясная промышленность и производственная сфера торговли и общественного питания.

Котлето-делательные или котлето-формующие машины по производительности различаются на машины малой, средней и крупной производительности.

К первой группе (до 4000 котлет/час) относятся автоматы марки АК-2М-40, ко второй группе (до 20000) машина Полтавского завода “Продмаш”, к третьей группе (до 100000) машина инженера Еленича.

К дозировочно-наполнительным и формующим машинам предъявляются следующие технологические требования:

- дозировка по весу должна производиться с точностью соответствующим технологическим инструкциям и ГОСТам;

- машина должна быть снабжена приспособлениями для регулирования величины дозы или соотношения дозируемых слагаемых;

- дозирование должно производиться с полной выдачей дозы и быть безотходным;

- рабочая зона машины и детали узлов, участвующих в выдаче дозы и её формования должны быть изготовлены из антикоррозионных материалов и быть легко доступными для разборки, сборки, очистки и промывки:

- смазочные масла не должны попадать в рабочую зону машины и загрязнять пищевую продукцию.