4.Устаткування для перемішування в'язких середовищ

Механічне перемішування найширше використовується не лише для перемішування рідин, але і тістоподібних і сипких матеріалів. Є місткостями, в яких встановлюється механічний перемішуючий пристрій, що складається з валу, на якому закріплюється мішалка і привод. Ці пристрої класифікуються за конструктивною ознакою залежно від конструкцій мішалок.

Конструкції мішалок бувають: гвинтова, турбінна, стрічкова, лопатева, турбінна (закрита), рамна, якірна, клітьова, шнекова, пропелерна.

Мішалки можна умовно розділити на дві групи: швидкохідні і тихохідні.

Швидкохідні використовуються для циркуляційного перемішування рідин з малою і середньою в'язкістю з метою інтенсифікації дифузійних процесів (розчинення, газонасичення) і теплообміну зі змійовиками. Загальною відмітною ознакою є відносно невеликий їх діаметр 8 ... 2, і відносна велика відстань між мішалкою і днищем апарату .

До швидкохідних мішалок відносяться: лопатева, гвинтова, пропелерна, турбінна. Вони є робочими органами - лопатями, навареними на маточину, яка кріпиться до валу мішалки. Лопатева мішалка є дві або більше за лопаті, площини яких паралельні осі мішалки. У гвинтових мішалках лопаті встановлені з нахилом до осі, причому кут нахилу збільшується в напрямі від осі мішалки. При цьому кут атаки по довжині гвинтової лопаті зменшується від 60°, у маточини до 10.15° в периферійній частині лопаті. Змінний кут атаки забезпечує більш рівномірне введення енергії на перемішування по довжині лопаті. Пропелерні мішалки можна вважати модифікацією гвинтових для випадку перемішування рідини з низькою в'язкістю. Турбінні мішалки використовуються для перемішування рідини середньої в'язкості, причому закритий варіант забезпечує більш високу інтенсивність циркуляційного перемішування.

Тихохідні мішалки призначені для перемішування високов'язких рідин зазвичай в гладкостіних апаратах (без подовжніх перегородок) за винятком шнекової, встановленої усередині циркуляційної труби. Використовуються для інтенсифікації теплообміну на внутрішній поверхні апаратів, гомогенізації в'язких пластичних мас. До такого роду мішалкам відносяться якірні, рамні, шнекові, стрічкові, клітьові. Відмітною особливістю цих мішалок є відносно великий їх діаметр 2 ... 1 і відносно близьке розміщення до днища апарату. Вони мають відносно невелику швидкість обертання, але великий розмах. Для зменшення корозійного і абразивного зносу мішалки можуть виготовлятися в емальованому виконанні.

5.Технологічне обладнання

ДЛЯ МЕХАНІЧНОЙ ПЕРЕРОБКИ СИРОВИНИ І

НАПІВФАРКАТУ ФОРМУВАННЯМ

В даному розділі розглядається окрема група обладнання, здійснювану механічну переробку сировини з метою придання напівфабрикату форму, на відміну від тих видів машин, де завданням механічної обробки є або поділ цілого шматка на частини, або, навпаки, з'єднання окремих компонентів сировини в напівфабрикати.

Класифікація обладнання: обладнання для формування шляхом штампування (пресування) з метою придання напівфабрикату певної форми, зміни його щільності; обладнання для формування шляхом екструзії (видавлювання) через формуючий отвір матриці різними нагнітачами; обладнання для округлення, розкочування, витяжки та іншого.

В процесі переробки з метою формувань в обладнання першої групи (для штампування) сировина і напівфабрикати знаходяться в замкнутому об'ємі, в якому створюється певний тиск. У другій групі устаткування екструзії характерно, що на сировину і напівфабрикат діють тиском, а обсяг, в якому знаходиться перероблюючий продукт, має певну форму і розмір отвіра, через яке відбувається витискування. Нарешті, в третій групі устаткування - для округлення, розкочування і т.д. - продукт сприймає тиск по площинах або навіть лініям і точкам, не перебуваючи в замкнутому об'ємі.

У цьому зв'язку можна запропонувати називати ці класифікаційні групи (рис. 5) як обладнання для формування шляхом: здавлювання (схема а) , видавлювання (схема б), натискання (схема в).

Рис. 5.1 Класифікаційні групи технічного обладнання

для механічної переробки сировини і напівфабрикатів формуванням

а – здавлювання ; б – видавлювання ; в – натіскання.

Обладнання для формування шляхом штампування (пресування). До вказаного виду обробки вдаються в кондитерської, хлібопекарської промисловості для формування виробів з тіста.

Різні види тіста мають різні фізико-хімічні характеристики. Так, пшеничне тісто являє собою колоїдну систему, що складається з губчастогоклейкого скелета, заповненого набряклими зернами крохмалю. Воно володіє великою в'язкістю, малою здатністю до прилипання і великою пружністю. Ці властивості роблять пшеничне тісто придатним для штампування і надання йому певної форми. Житнє тісто не маєклейкого скелета, має меншу в'язкість і більшу здатність до прилипання. Внаслідок цих властивостей при формуванні житнього тіста обмежуються тільки оточенням його.

Процес пресування знайшов особливо велике застосування сахарорафінадному виробництві. Пресуванню піддається зовнішня рафінадна кашка, що складається з окремих кристалів і їх зростків. Для проведення процесу пресування найбільш часто в харчових виробництвах використовують карусельний прес.

Пресування відбувається в спеціальних формах-матрицях. Обертаюче коло несе чотири матриці, які двома поздовжніми перегородками розділені таким чином, щоб отримуючи пресування рафінад мав форму брусків. Кожна матриця має свій пуансон, який служить в ній дном і рухається, здійснюючи зворотно-поступальний рух. Протягом повного обороту коло з матрицями робить чотири короткочасних зупинки. Внаслідок цього кожна матриця і відповідний їй пуансон на один-півтора з почергово затримуються в чотирьох положеннях. У першому положенні пуансон опускається на глибину h1; у другій позиції матриця заповнюється кашкою утворюючи шар з глибиною h1. У третьому положенні пуансон знімає кашку. У цьому положенні над матрицею встановлюється плита. Висота шару кашки зменшується до h2. Нарешті, в четвертому положенні пуансон висуває спресовані бруски рафінаду з матриці.

Технологічне обладнання для формування шляхом видавлювання (екструзії). Видавлюючі машини представляють собою досить велику групу переробних машин харчової промисловості, в яких здійснюється процес видавлювання джгутів переробляючої маси через формуючі отвори матриці. Формування екструзією має ряд переваг в порівнянні з іншими способами: можливість здійснювати процес безперервно і з високою швидкістю, що спрощує задачу по створенню поточно-механізованого виробництва і автоматизації процесу. В макаронному виробництві на них формуються практично всі вироби - трубчасті, суцільні , фігурні та інші. Екструдери використовують в кондитерській промисловості, наприклад, для формування корпусів цукерок з пралинових мас, при виробництві ковбас, дозуванні і формуванні вершкового масла, мила, сиру. У хлібопекарській промисловості екструдери є основною частиною багатьох тісто дільників: при виробництві тістечок, пончиків, кукурудзяних паличок, соломки і хрустких хлібців.

Використовувані в харчовій промисловості екструдери досить різноманітні за конструктивним оформленням. Але всі вони мають формуючий елемент - матрицю, яка формою і розмірами отворів визначає поперечний переріз екструдуючого джгута, і нагнітач, який повинен створити в екструдуючій масі необхідний тиск для того, щоб викликати її потік через отвір матриці з бажаною швидкістю.

Матриця являє собою плоский металевий диск з отворами, через які продавлюється формована маса. Форма отвору матриці визначає вид виробу. При формуванні суцільних виробів форма поперечного перерізу отворів буває кругла, прямокутна, квадратна і більш складна. Складні отвори з вкладишами застосовують при формуванні порожнистих виробів.

Матеріал для матриці повинен бути корозостійким, володіти антиадгезійними властивостями і високою міцністю. Для виготовлення матриць екструдерів для харчової промисловості найбільш часто застосовують латунь,бронзу, і нержавіючу сталь. Щоб знизити прилипаємість формуючого продукту, отвори полірують і хромують. Широко застосовують матриці, що складаються з металевої обойми і суміжних вставок. Вставки являють собою суміжні гільзи з формуючими отворами, виготовляються з пластмас (тефлон, альгофон, та ін.). Перевагою таких матриць є можливість при одній і тій же обоймі зміною вставних гільз отримувати вироби різного перерізу.

Нагнітач екструдера може бути періодичної дії (наприклад, висадочні машини з періодичним рухом нагнітача) або непереривної дії (машини, що видавлюють нескінченні джгути або пласти формуючої маси, які потім розрубують на заготовки).

Вибір типу нагнітача залежить як від властивостей перероблюваної маси, так і від технологічних вимог до її обробки. Наведемо загальні рекомендації щодо вибору типу нагнітача.

Схеми нагнітачів представлені на рис. 5.2

Рисунок – 5.2 Схеми шнекового і валкового нагнітача

Поршневі і валкові нагнітачі надають щадний вплив на перероблюваний продукт і тому їх використовують для формування мас ніжної консистенції. Використання поршневого нагнітача недоцільно при включенні екструдера в потокову лінію, так як цей нагнітач періодичної дії.

Валкові нагнітачі найкраще застосовувати в машинах без матриці як каландри (каландрування розглядається як окремий випадок екструзії), наприклад в тих випадках, коли необхідно отримати напівфабрикат у вигляді стрічки, наприклад для формувань сухарних плит, тонких аркушів тіста. Товщина шару стрічки при безматричном формуванні визначається відстанню між формуючими валками.

Шестеренні нагнітачі доцільно застосовуються для формувань однорідних і гомогенних матеріалів. Їх недоліком є пульсація створюваного тиску. Їх не можна використовувати для формувань мас з твердими включеннями, які можуть руйнуватися і подрібнюватись. Одношнекові нагнітачі добре роблять в поєднанні з круглою матрицею і є перспективними для формуючих машин в харчових виробництвах. Не можна, однак, вважати вдалим використання шнекового нагнітача з прямокутною матрицею, так як в цьому випадку неможливо забезпечити рівномірність швидкості впресовування по її довжині.

Шнекові екструдери. Нагнітачі шнекового типу найбільш характерні для екструзійної техніки. Вони отримали широке поширення в харчових виробництвах. Розвиток шнекових екструдерів в різних галузях техніки пов'язано з впровадженням безперервних методів виробництва. Шнек є важливим робочим органом екструдера, продуктивність і стійкість роботи залежать від конструкції і розмірів. Основною визначною характеристикою шнека є його діаметр. Діаметр вибирається залежно від виду та властивостей перероблючого продукту, типу одержуваного джгута (вироби) і від необхідної продуктивності екструдера.

Шнековий макаронний прес ЛПЛ-2М. Прес здійснює непереривне дозування основних компонентів - води і муки. З цих компонентів на ньому замішується тісто, яке потім відпресовується. Що вийшли з формуючих отворів вологі джгути обдуваються гарячим повітрям для підсушки. Далі все на тій же машині здійснюється різання джгутів.

Борошно дозується шнековим пристроєм, що чинить переривчасте обертання, частота якого разом з геометрією шнека визначає витрати борошна. Вода дозується шляхом підтримування певного рівня води в ємності, з якої вона забирається обертовим барабанним пристроєм. В ночвоподібній ємності поміщений вал з лопатками, площини яких розгорнуті таким чином, що становлять окремі ділянки шнека на валу. Це забезпечує не тільки перемішування, але й транспортування напівфабрикату від того місця місильного корита, де встановлені дозатори борошна і води до протилежного краю, де в дні є випускний отвір.

Тісто з місильного пристрою надходить в шнековий канал, по якому переміщається до пресуючої головки. У міру руху в пресовому корпусі тісто проходить вакумуючий пристрій. Пресуюча головка являє собою куполоподібну ємність, в нижній частині якої розташована матриця.

Сирі джгути відформованого напівфабрикату обдуваються теплим повітрям, що сприяє утворенню на поверхні напівфабрикату корочки, що оберігає вироби від склеювання при подальшої їх обробки. Відрізний пристрій відокремлює від безперервно пресуючих джгутів виробів певної довжини, які для остаточної обробки направляються в сушильні камери.

Рисунок - 5.3 Схема шнекового макаронного преса ЛПЛ-2М

1 - привод; 2 - два пресуючи корпуса; 3 - вакуумний тістозмішувач.

5 - дозуючий пристрій; 6 - тістозмішувач; 7 - тубус; 8 - матриці.

ВИСНОВКИ

Потреба в найважливіших видах устаткування для підприємств задовольняється тільки на 60...70 %. Скоротився асортимент продукції, що випускалася, багатьох спеціальних продуктів живлення для населення різних вікових груп.

Для виходу з положення, що створилося, потрібно корінну реконструкцію багатьох підприємств харчових галузей, оснащення їх сучасною технікою, створення принципово нових, енергетично вигідних технологій, що забезпечують комплексну безвідходну переробку сировини і виробництво екологічно безпечних продуктів харчування з урахуванням потреб різних вікових груп і стану здоров'я населення.

СПИСОК ВИКОРИСТАННИХ ДЖЕРЕЛ

1. Болотін В.В. Прогнозування ресурсу машин і конструкцій. М.: Машинобудування, 1984. 312 с.

2. Борисов Ю.С. Організація ремонту і технічного обслуговування устаткування. М.: Машинобудування, 1978. 360 с.

3. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Апарати для перемішування рідких середовищ : Справ. посібник. Л.: Машинобудування, ЛО, 1979. 272 с.

4. Гатілін Н.Ф. Проектування хлібозаводів. М.: Хар. пром-сть, 1975. 374 с.

5. Гребенюк С.М. Технологічне устаткування цукрових заводів. М.: Ліг. і хар. пром-сть 1983. 342 с.

6. Даурський А.Н., Мачихін Ю.А. Різання харчових матеріалів. М.: Хар. пром-сть, 1980. 240 с.

7. Жужиков В.А. Фільтрування. М.: Хімія, 1980. 400 с.