Назовите машины для измельчения продуктов
Измельчительные машины непрерывного действия
В машинах непрерывного действия обработка продукта происходит постоянно. Когда обработку нужно прервать, машину останавливают. К машинам непрерывного действия относятся:
• машины для измельчения мяса и рыбы;
• машины для размола зерен кофе.
Машины для измельчения мяса и рыбы (2ММ, 4ММ, 8ММ, МИМ-82, МИМ-300, МИМ-600 и др.) имеют принципиально одинаковое устройство и отличаются техническими характеристиками (табл.3.8).
Технические характеристики машин для измельчения мяса и рыбы
Скорость вращения ротора, об/мин
Габаритные размеры, мм:
L Машины данного типа состоят из электропривода и корпуса с кзмельчительным механизмом мясорубки. Электропривод имеет
В состав режущего механизма входят неподвижная подрезная решетка с тремя заостренными с одной стороны перемычками, два вращающихся крестовидных ножа с четырьмя радиальными лезвиями, неподвижные ножевые решетки с отверстиями разных диаметров.
Для различной степени измельчения мясорубки комплектуются наборами ножей и решеток.
Перед началом работы режущий инструмент и рабочую камеру промывают горячим содовым раствором или обдают кипятком. Хвостовик шнека смазывают несоленым пищевым жиром. Вставляют шнек и на палец в определенной последовательности надевают решетки и ножи. Далее вставляют распорное кольцо и завинчивают нажимную гайку до упора, а затем шнек возвращают назад на 3 /4 оборота и включают привод. Если гайку закрутить сильно, может возникнуть перегрузка электродвигателя, а при недостаточной закрутке продукт плохо измельчается.
Мясо, хорошо промытое, освобождают от костей и сухожилий, режут на кусочки от 50 до 200 г, выкладывают в загрузочную чашу и с помощью толкача через горловину проталкивают к шнеку. Шнек перемещает мясо к подрезной решетке, где осуществляется его предварительное измельчение режущими кромками решетки и кромками вращающегося двустороннего ножа. Затем происходит основное измельчение в первой и второй ножевых решетках за счет плотно прилегающих режущих кромок вращающихся ножей. Через мелкую решетку фарш продавливается в тару.
По окончании работы машину отключают от электросети, все части освобождают от остатков мяса, промывают горячим содовым раствором, высушивают и устанавливают на место.
Мясорубка МИМ-82 является настольной машиной и состоит из основания, корпуса, камеры обработки, загрузочного устройства, шнека, режущего инструмента, приводного устройства и кнопочной станции. В верхней части корпуса мясорубки и расположена загрузочная чаша с предохранительным кольцом, выполняющим роль ограждения. Мясорубка комплектуется тремя решетками с отверстиями диаметром 3, 5 и 9 мм, двумя двусторонними ножами и подрезной решеткой. В собранном виде ножи и решетки плотно прижаты друг к другу с помощью упорных колец и нажимной гайки.
Привод мясорубки состоит из электродвигателя и двухступенчатого цилиндрического косозубого редуктора. На боковой облицовке
В торговых организациях применяются полуавтоматические (МИК-60М, Савария, MPN S и др.) и автоматические кофемолки (МС-99, MD-2000, MPN А и др.).
Машина МИК-60М непрерывного действия состоит из электродвигателя, корпуса, механизма регулирования, магнитной ловушки, загрузочного бункера, вибратора, жерновов и других деталей.
По мере износа жерновов рукоятку передвигают в сторону «Мелко». Когда наружный ряд мелких зубьев полностью износился, а * производительность машины резко уменьшилась, зубья жерновов затачивают. Равномерную подачу измельченного кофе в пакет обеспечивает выпускная труба с помощью электровибратора. На трубе имеется планка для закрепления пакета. Машину устанавливают на прочном и устойчивом столе или прилавке, подключают к трехфазной электросети и заземляют.
Перед пуском проверяют исправность машины. Открыв откидную крышку, в бункер загружают зерна кофе. На выпускную трубу, отжав прижимную планку, надевают пакет. Затем отпустив планку, прижимают пакет к выпускной трубе. Пусковой кнопкой включают машину. Кофе из бункера самотеком поступает в пространство между жерновами и измельчается. Измельченный кофе лопатками вращающегося диска выбрасывается в выпускную трубу для выгрузки в пакет. После остановки машины, отжав прижимную планку, снимают пакет. Затем процесс работы повторяется.
По окончании работы окрашенные поверхности машины протирают влажной тканью, периодически промывают теплой водой, выти
рают насухо, тщательно очищают электродвигатель и магнитную ловушку от металлических частиц.
Кофемолка Савария предназначена для размола обжаренных зерен черного кофе. Она состоит из пустотелого корпуса 7 и загрузочной воронки 3, основание которой, представляющее собой металлическую оправу 4, присоединяется к регулировочной гайке 6. С помощью заслонки 5 можно изменять количество подаваемых к размолочным дискам зерен кофе или полностью прекратить их подачу. Измельченный кофе ссыпается в сосуд дозатора 2 или в кофеварочную чашу, которая устанавливается на специальной вилке 1, укрепленной в нижней части корпуса. Дозирующий рычаг 8, если его повернуть до отказа, позволяет получить порцию кофе.
В кафетериях торговых организаций все больше применяются автоматические кофемолки итальянского производства типа МС-99, MD-2000, MPN А и др.(табл.3.9)
Тема 1. МАШИНЫ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
В.Н. Вельтищев, Ю.А.Калошин
ОСНОВЫ РАСЧЕТА
И КОНСТРУИРОВАНИЯ МАШИН
И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Часть 2. «МАШИНЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЦЕССОВ
ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ, ПРЕССОВАНИЯ И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ»
Учебно-практическое пособие
СОДЕРЖАНИЕ
Тема 1.Машины для измельчения пищевых продуктов …. 5
Условие захвата продукта…………………………………………. 6
Определение диаметра валков……………………………………….. 8
Механизмы для регулирования межвалкового зазора……………. 9
Расчет винтового механизма……………………………………..…. 10
Механизмы подвесного валка…………………………………….… 11
Расчет механизма подвесного валка……………………………..…. 12
Питающие устройства валковых мельниц……………………….… 14
Расчет параметров питающего устройства………………………. 16
Производительность валковых мельниц…………………………. 19
Определение скорости молотка………………………………….…. 24
Расчёт вала ротора. Расчёт критической скорости……………..…. 28
Вопросы для самоконтроля по теме………………………………….…. 31
Тема 2.Машины для прессования пищевых продуктов………….…… 32
Гидравлические отжимные прессы……………………………………. 32
Расчёт давления рабочей жидкости в гидроцилиндре………….… 34
Производительность пресса………………………………………. 37
Расход рабочей жидкости при прессовании……………………….. 37
Расчёт диаметра трубопровода……………………………………. 38
Производительность многоскальчатого насоса…………………. 39
Штанговый брикетирующий пресс………………………………. 40
Устройство и работа пресса………………………………………… 41
Индикаторная диаграмма…..………………………………………. 43
Определение необходимого момента инерции маховика……. …. 47
Определение размеров маховика…………………………………… 49
Вопросы для самоконтроля по теме………………………………..…… 51
Тема 3.Машины для перемешивания жидких продуктов………..…… 52
Классификации мешалок………………………………………………. 52
Определение скорости вращения лопасти…………………………..….. 53
Расчёт мощности привода мешалки………………………………..…… 59
Вопросы для самоконтроля по теме………………………………..…… 63
Список рекомендуемой литературы……………………………..……… 65
ВВЕДЕНИЕ
Учебная дисциплина «Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств» предназначена выработать у специалистов, оканчивающих факультет «Управления и информатизации» Московского Государственного университета технологий и управления по специальностям 1706 (260601) «Машины и аппараты пищевых производств» и 2713 (260602) «Пищевая инженерия малых предприятий» навыки практического использования знаний, полученных на младших курсах по общетехническим, общеинженерным и специальным дисциплинам.
Настоящее учебное пособие содержит основы расчета основных конструктивных параметров некоторых типов технологических машин, встречающихся в различных отраслях пищевой промышленности.
1. Расчет измельчающих машин: валковых мельниц, дисковых мельниц и молотковых дробилок.
2. Расчет машин для прессования и брикетирования пищевых продуктов.
3. Расчет оборудования для перемешивания невязких и вязких жидкостей.
Методики расчета основных параметров указанных машин носят общий характер, пригодный для применения в случаях, аналогичных изложенным. Это допустимо потому, что проводимые расчеты базируются на основных положениях и фундаментальных законах физики с применением математического аппарата. Изложение материала подчинено основной задаче – приложения теоретических знаний для проведения конкретных технических расчетов.
Тема 1. МАШИНЫ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
В различных отраслях пищевой промышленности необходимо обеспечить такой технологический процесс, когда продукт подвергается измельчению. Производство муки, дробление семян, получение сахарной пудры, резание овощей и фруктов, получение стружки и многие другие процессы связаны с измельчением различных по своим физико-механическим свойствам продуктов.
Для этих целей в промышленности применяют машины для измельчения, которые можно по функциональному признаку разделить в основном на две группы:
Измельчающие машины. В них происходит интенсивное измельчение жесткого продукта иногда до высокой степени дисперсности. Это осуществляется либо путем многократного разбивания продукта, либо его истиранием на шероховатых рабочих поверхностях, либо его раздавливанием и т.д.
Эти машины обычно называют мельницами.
Резательные машины. Основным рабочим органом этих машин является режущий инструмент. Его форма, траектория движения, а также способы подачи продукта могут быть самые различные в зависимости от назначения машины. Этот раздел достаточно полно изложен в основном учебнике по курсу [4] и поэтому в данной работе не излагается.
Рассмотрим подробно измельчающие машины, которые в зависимости от принципа работы можно разделить на три основные группы.
1) Валковые мельницы. Принцип действия их основан на измельчении (раздавливании и истирании) продукта в зазоре между двумя параллельными вращающимися валками. В случае, если одного зазора оказывается недостаточным для требуемого измельчения продукта, устанавливается несколько валков (до восьми), таким образом, продукт последовательно пропускают через соответствующие рабочие зазоры, доводя его до нужной дисперсности. Диаметры валков применяются от 200 до 500 мм, длина до одного метра, окружные скорости до 14 м/с.
2) Дисковые мельницы. В них продукт измельчается в зазоре между торцами двух дисков. При этом один диск имеет центральное отверстие, куда подается продукт. Так как обычно вращается один диск, а другой неподвижен (либо оба вращаются, но в противоположные стороны), то продукт, попадая в зазор между этих дисков, движется от центра к периферии, измельчаясь. Диаметры дисков до 1 метра, окружные скорости до 70 м/с.
3) Молотковые дробилки. Имеют в качестве основного рабочего органа ротор с закрепленными на нем в определенном порядке молотками. Ротор вращается в кожухе с большой скоростью. В результате чего, частицы продукта разрушаются вследствие удара о молотки и деку, а также дополнительно истираются о ситовую или колосниковую поверхность. Окружные скорости до 100 м/с.
Валковые мельницы
Во многих отраслях пищевой промышленности применяются разные типы валковых мельниц и устройств. Условно по конструкции они обычно подразделяются на двухвалковые с горизонтальным и диагональным расположением валков и комбинированные.
Основными рабочими органами этих машин являются валки. По конструкции валки бывают монолитные и пустотелые с системой для их охлаждения; с гладкой и рифленой поверхностью.
Для работы валковой машины необходимо обеспечить захват продуктов поверхностями валков.
Классификация измельчительных машин
Измельчительные машины, применяемые в пищевой промышленности, характеризуются большим многообразием конструктивных форм (рис. 7). Они подразделяются на следующие типы: дробилки, гомогенизаторы, протирочные машины; валковые мельницы, резательные машины, мельницы, волчки и т. д.
Резательные машины бывают пластинчатыми, дисковыми, роторными, струнными и др.
Резательные машины предназначены для измельчения растительного сырья на частицы правильной формы (столбики, кружки, кубики) и определенных размеров для соблюдения одинаковых режимов при дальнейшей обработке и дозировке. Качество резки зависит от конструктивных особенностей машины, режима ее эксплуатации, от вида и состояния сырья.
Вальцовые станки применяют на мукомольных заводах для размола зерна и продуктов его переработки. Эффективность работы вальцовых станков определяется степенью измельчения зерна или его частиц, производительностью каждой пары вальцов и удельным расходом электроэнергии.
Рис. 7. Классификация оборудования для измельчения пищевого сырья
Дробилки используют для дробления зерна, бобов, кристаллического сахара и других компонентов при приготовлении пищевых смесей.
Валковые мельницы предназначены для тонкого измельчения жиросодержащих рецептурных смесей при производстве кондитерских изделий.
Волчки предназначены для среднего и мелкого измельчения сырья. За основную техническую характеристику волчка принимают диаметр решетки. В настоящее время получили распространение волчки, которые наряду с измельчением выполняют и другие технологические операции – смешивание, жиловку, посол, наполнение фаршем оболочек при производстве колбасных изделий.
Куттеры предназначены для тонкого измельчения мясного мягкого сырья и превращения его в однородную гомогенную массу. До поступления в куттер сырье предварительно измельчают на волчке, но отдельные конструкции куттеров имеют приспособления для измельчения кускового сырья. Куттеры бывают периодического и непрерывного действия.
Гомогенизаторы подразделяются на клапанные, дисковые, или центробежные, и ультразвуковые. Основным фактором, определяющим конструкцию гомогенизаторов, является количество плунжеров. По этому признаку выпускаемые гомогенизаторы можно разделить на одно-, трех- и пятиплунжерные.
Протирочные машины служат для разделения растительного сырья на две фракции: жидкую с мякотью, из которой изготавливаются консервированные продукты, и твердую, представляющую собой отходы (кожица, семена, косточки, плодоножки и т. п.) (рис. 9.8). Протирочные машины должны обеспечивать качественное разделение протираемой массы на полуфабрикат и отходы, высокую удельную производительность, минимальное количество отходов, низкий удельный расход энергии, однородный и достаточно тонкий дисперсный состав протертого полуфабриката, максимальную степень измельчения.
Классификация оборудования для измельчения пищевого сырья
Классификация измельчающих машин приведена на рис.
Рис. Классификация оборудования для измельчения пищевого сырья
Резательные машины предназначены для измельчения растительного сырья на частицы правильной формы (столбики, кружки, кубики) и определенных размеров для соблюдения одинаковых режимов при дальнейшей обработке и дозировке. Качество резки зависит от конструктивных особенностей машины, режима ее эксплуатации, от вида и состояния сырья. Резка сырья осуществляется стальными ножами различной формы (пластинчатыми, дисковыми, треугольными, трубчатыми, серповидными, винтовыми), которые совершают вращательное или колебательное движение.
В зависимости от конструкции режущих устройств резательные машины классифицируются на следующие группы:
— центробежные (с неподвижными режущими устройствами), в которых ножевые рамы закреплены в пазах вертикального корпуса, а продукт прижимается к ножам за счет центробежной силы и заклинивающего действия лопастей вращающегося ротора;
— дисковые (с подвижными режущими устройствами), в которых ножи крепятся к вращающемуся диску, а продукт прижимается к ножам специальными прижимами и под действием собственной массы;
— барабанные (с подвижными режущими устройствами), в которых ножевые рамы крепятся в пазах стенки горизонтального вращающегося барабана, а продукт прижимается к ножам специальными устройствами;
— комбинированные, в которых имеются две и более групп ножей, причем одна группа ножей совершает вращательное движение, а другая, как правило, неподвижная и находится в перпендикулярной плоскости.
Действие свеклорезок основано на взаимоотносительном движении свеклы и ножей, которое может осуществляться различно. В некоторых конструкциях свеклорезок, например в резках с горизонтальным диском, движутся ножи, закрепленные во вращающемся диске, свекла же неподвижна; такие свеклорезки называются дисковыми.
В других конструкциях ножи закреплены неподвижно на стенках вертикального цилиндра, свекла движется по внутренней поверхности цилиндра, прижимаясь к ножам действием центробежной силы. Такие резки называются центробежными. В последнее время получили распространение барабанные резки, в которых ножи закреплены на стенках вращающегося горизонтального барабана, а свекла находится внутри барабана и удерживается от вращения особым приспособлением.
В настоящее время наиболее распространенными в сахарной промышленности являются центробежные свеклорезки.
Классификацию машин для резания свеклы (рис.) можно дать, исходя из взаимного относительного движения свеклы и режущих устройств, а также из конфигурации узла, в котором установлены режущие устройства.
Рис. Классификация свеклорезок
В центробежных свеклорезках рамы с ножами закреплены в пазах вертикально установленного корпуса. Свекла, поступающая в свеклорезку, перемещается относительно ножей с помощью ротора и прижимается к ножам при помощи центробежной силы и заклинивающего действия лопастей улитки.
В дисковых свеклорезках ножи с рамами устанавливаются в пазах горизонтально вращающегося диска, свекла же находится в неподвижном состоянии и прижимается к ножам под действием собственной массы и при помощи специальных прижимов. В барабанных свеклорезках ножи с рамами закреплены в пазах стенки горизонтально вращающегося барабана, свекла находится внутри барабана, удерживается от вращения вместе с барабаном и прижимается к ножам специальными устройствами.
Ножи в свеклорезке можно менять на ходу, производительность свеклорезок регулируется изменением частоты вращения ротора или количеством работающих ножей.
Дисковые свеклорезки потребляют меньше энергии, чем центробежные и барабанные, на них получают хорошую свекловичную стружку, но расход ножей на резание 100 т свеклы больше по сравнению с другими типами свеклорезок. Для замены ножей свеклорезку необходимо останавливать.
Барабанные свеклорезки просты по устройству, но в процессе эксплуатации потребляют большое количество ножей и энергии, стружка получается низкого качества, смена ножей осуществляется только при остановке машины.
Волчки предназначены для среднего и мелкого измельчения сырья.
Основные части волчка — механизмы подачи, измельчения и привод. Механизм подачи имеет загрузочный бункер, в котором либо смонтирован питатель (принудительная подача), либо его нет (сырье загружается самотеком). По конструкции питатели бывают одно- и двухшнековыми, спиральными, лопастными, пальцевыми, их расположение относительно механизма подачи может быть верхним параллельным или боковым параллельным, перпендикулярным, угловым и соосным (рис.).
Рис. Схема волчков с принудительной (а) и без принудительной (б) подачи сырья
Механизм измельчения волчка бывает коническим, цилиндрическим и плоским. Последний получил наибольшее распространение. Это вызвано не только удобством и быстротой обслуживания, но и возможностью выполнения на нем ступенчатого измельчения, а также простотой изготовления и надежностью работы. Он представляет собой последовательное чередование неподвижных решеток и вращающихся ножей.
Привод волчка электромеханический. По конструкции он может быть общим и раздельным для подающего и режущего механизмов, одно- и многоскоростным. Применение раздельного привода связано с заданием различных режимов работы подающего и режущего механизмов в зависимости от свойств измельчаемого сырья.
За основную техническую характеристику волчка принимают диаметр решетки. Наибольшее применение для измельчения мягкого мясного сырья нашли волчки с диаметрами решетки 112, 114, 120, 160 и 200 мм.
В настоящее время получили распространение волчки, которые наряду с измельчением выполняют и другие технологические операции — смешивание, жиловку, посол, наполнение фаршем оболочек при производстве колбасных изделий. Для их выполнения в приемном бункере волчка монтируют детали, которые одновременно перемешивают и нагнетают сырье в механизм измельчения; на горловине волчка устанавливают дополнительные насадки для наполнения колбасных оболочек.
Куттеры предназначены для тонкого измельчения мясного мягкого сырья и превращения его в однородную гомогенную массу. До поступления в куттер сырье предварительно измельчают на волчке, но отдельные конструкции куттеров имеют приспособления для измельчения кускового сырья. Куттеры бывают периодического и непрерывного действия.
Коллоидные мельницы и измельчители применяют для обработки мягкого мясного сырья. Режущий механизм этого оборудования представляет собой одиночные серповидные ножи; ножи, имеющие парную режущую деталь в виде решеток, пальцев, ножен, отражателей, дисков и пр.; комбинированный режущий механизм. Ножи бывают гладкими или зубчатыми. Их устанавливают непосредственно на валу, диске, барабане, крестовине, червяке. Решетки бывают плоскими, цилиндрическими, коническими, неподвижными, подвижными, вращающимися, качающимися; пальцы и отражатели — с острозаточенными гранями. Режущий механизм коллоидной мельницы представляет собой также парную режущую деталь: вращающийся ротор и неподвижный статор. Ротор и статор бывают гладкими и зубчатыми.
Измельченный продукт вытесняется деталями режущего механизма или перемещается вращающимися дисками, лопастями, шнеками.
Гомогенизаторы подразделяются на клапанные, дисковые или центробежные и ультразвуковые. Основным фактором, определяющим конструкцию гомогенизаторов, является количество плунжеров. По этому признаку выпускаемые гомогенизаторы можно разделить на одно-, трех- и пятиплунжерные.
Схемы конструкций гомогенизирующих головок, используемых в различных типах гомогенизаторов, приведены на рис.
Рис. Схемы конструкций гомогенизирующих головок: а — с обыкновенным клапаном; б — с клапаном с отражательными стенками; в — с клапаном с наклонными и концентричными нарезами в горизонтальной плоскости; г — с клапаном с наклонными и концентричными нарезами в наклонной плоскости; д — со сферическим клапаном; е — с резьбовым клапаном с продольной прорезью
Основными рабочими органами гомогенизирующей головки являются седло и клапан, от конструкции которых в известной мере зависит степень дисперсности частиц при гомогенизации. Разнообразие конструкций гомогенизирующих устройств обусловлено стремлением повысить гомогенизирующий эффект за счет повышения турбулентности потока гомогенизируемой жидкости, усиления явлений кавитации, повышения скорости движения жидкости на входе в клапанную щель. Клапанная щель может быть гладкой и волнообразной с постоянным или переменным сечением.
Для преодоления сопротивления при прохождении через узкую щель продукт подается под высоким давлением (15. 30 МПа).
Сила Р, прилагаемая при подаче продукта, поднимает клапан, и между ним и седлом образуется узкий канал высотой h, через который протекает жидкость. Клапан остается над седлом в плавающем состоянии, и вследствие изменения гидродинамических условий (давления, вибрации) высота канала постоянно меняется.