Оборудование отрасли.

Технологическое оборудование отрасли

(кондитерских предприятий)

Учебно-практическое пособие по технологическому оборудованию кондитерских предприятий по выполнению контрольной работы и курсового проекта 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Общие методические указания

2. Методическое указание по выполнению контрольной  работы

3. Задание на контрольную работу

4. Методическое пособие по выполнению контрольной работы

4.1. Расчет потребного сырья на 1 тонну готовых изделий в завертке

4.2. Примерный выбор оборудования по назначению линии

4.2.1. Цилиндрическая темперирующая машина-сборник МТ-250

4.2.2. Туннельная сушилка для пастилы

4.2.3.Охлаждающая машина КОМ-2

4.2.4. Ротационная формующая машина ШРМ

4.2.5. Жгутовытягиватль ТМ-1

4.2.6. Эмульсатор для приготовления эмульсии ШС

4.2.7. Цепная карамелережущая машина ЛРМ

4.2.8. Роторный центробежный эмуульсатор

4.2.9. Агрегат АОК-2 с сетчатым транспортером закрытого типа

4.2.10. Глазировочная машина

4.2.11. Механизированная поточная линия производства завернутой  карамели с фруктовоягодной начинкой

4.2.12. Линия производства пирожных  «Картошка»

4.2.13. Механизированная поточная линия производства тортов   «Чародейка» длительного хранения

4.2.14. Механизированная поточная линия производства сахарного и затяжного печенья

4.2.15.  Механизированная поточная линия производства пирожных «Эклер»

4.2.16.  Механизированная поточная линия производства  бисквитнокремовых тортов

5. Методические указания по выполнеию курсового проекта

6. Организационные вопросы курсового проекта

7. Организация  работы над курсовым проектом и его защита

8. Пример выполнения расчетной части курсового проекта

8.1. Тема: Модернизация смешивающей машины

8.2. Тема. Модернизация валково-шестренного экструдера

Приложение

Литература  



ВВЕДЕНИЕ

Кондитерская промышленность – отрасль, производящая высококалорийные пищевые продукты, в составе которых, как правило, содержится большое количество сахара.

Кондитерское производство отличается широким ассортиментом изделий (более 3000 наименований), для него характерно многообразие технологических схем и оборудования.

Все кондитерские изделия делят на  две группы производств по выработки сахарных и мучных кондитерских изделий. Эти группы, в свою очередь, включают в себя ряд производств: сахарные (карамель, конфеты, шоколад и какао-продукты, мармеладо-пастильные изделия) и мучные (печенье, торты, пирожные, вафли, пряники и др.). Производство различающихся по технологии, применяемому оборудованию и конечной продукции.

Если принять общий объём выработки кондитерских изделий за 100%, то выпуск сахарных изделий составляет 45%, а мучных – 55%.

Кондитерская отрасль является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей пищевой промышленности.

На Рис.1 представлена диаграмма выпуска кондитерских изделий в групповом ассортименте за 2000 г. В целом по России.

 

 1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цели дисциплины

Цели дисциплины заключаются в вооружении студентов глубокими современными знаниями в области технологического оборудования отрасли с учетом теоретических, технологических, технических и экологических аспектов, а также качественной и опережающей практической подготовке их решению, как конкретных производственных задач, так и перспективных вопросов, связанных с технологическим оборудованием отрасли.

Задача изучения дисциплины определяется местом ее в учебном плане подготовки инженеров, специализирующихся в области технологии кондитерского производства, и формулируется на основе требований к профессиональным знаниям и умениям, которыми должны владеть студенты.

В соответствии с квалификационной характеристикой инженера-технолога по специальности 2703 (260202) “Технология хлебопекарных, макаронных и кондитерских производств” студент должен знать (ядро профессиональных знаний):

- технологические цели, теоретические основы и инженерные задачи основных процессов кондитерских производств;

- назначение, область применения, классификацию, конструктивное устройство и принцип действия, технические характеристики, критерии выбора технологического оборудования;

- основные технические проблемы и тенденции развития технологического оборудования;

- методы расчетов технологического оборудования;

- особенности эксплуатации и технического обслуживания технологического оборудования;

- основные правила техники безопасности и экологической защиты окружающей среды при эксплуатации технологического оборудования.

Студент должен уметь (ядро профессиональных умений):

- проектировать технологические линии, выбирая современное технологическое оборудование, в наибольшей степени отвечающее особенностям производства;

- подтверждать инженерными расчетами соответствие оборудования условиям технологического процесса и требованиям технологического производства;

- обеспечивать техническую эксплуатацию и эффективное использование технологического оборудования;

- анализировать условия и регулировать режимы работы технологического оборудования;

Таким образом, задача дисциплины состоит в изучении современного расчета (общих и частных), вопросов его эксплуатации и технического обслуживания, в освещении основных технических проблем, научных достижений и современных тенденций развития технологического оборудования.

Студенты факультета “Технологический менеджмент” 3-го курса  сокращенной заочной формы обучения  и студенты 5-го курса заочной   полной формы обучения выполняют контрольную работу.

Так же следует иметь в виду, что для сдачи экзамена необходимо представить зачтенную контрольную работу и оценку по защите курсового проекта. Студент должн ответить на все вопросы экзаменатора по зачтенной контрольной  работе после чего он допускаются к сдаче экзамена.

Кафедра “Пищевые машины” желает успехов в работе и в учебе.

 

2. МЕТОДИЧЕСКОЕ  УКАЗАНИЕ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа должна быть оформлена в отдельной тетради. На обложке тетради обязательно должен быть указан   шифр студента и домашний адрес.

Студент выбирает для контрольной работы вариант соответствующий двум последним цифрам его шифра. Исходные данные для каждого варианта на контрольную работу приведены в таблице 1.

Работа, выполненная не по варианту шифра, не рецензируется.

Все расчеты в контрольных работах приводятся в единицах СИ.

Работа должна быть написана аккуратно, четким почерком, разборчиво, с необходимыми пояснениями, показывающими, что студент достаточно хорошо разобрался во всех вопросах контрольной работы.

Схемы и рисунки выполняются на бумаге калька или ксерокопированием.

В конце каждой работы дается список литературы с точным указанием фамилий и инициалов авторов, названия книг, названия издательства и места, года издания и количества страниц.

Работу студент обязан подписать и поставить дату выполнения.

Для замечаний рецензента должны быть предусмотрены поля. При возвращении рецензентом работы исправления необходимо вносить по ходу расчетов. При внесении больших исправлений разрешается давать их в конце работы.

 

3. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

В соответствии с вариантом произвести компоновку оборудования поточной линии. Выбор варианта производится по двум последним цифрам шифра студента. Например, шифр студента 210-01-ТМ (таблица 1.).       Задание: «Механизированная поточная линия производства завернутой карамели с начинкой «Виктория» производительностью 6,2 т/смену” и вторая часть контрольной работы (см. таблицу 2.) Механизированная поточная линия производства пирожных «Картошка». 

3.1. С целью подбора основного технологического оборудования произвести в необходимом объеме продуктовый расчет. Расчет ведется с учетом заданной производительности линии и рецептуры, а также оберточных материалов, руководствуясь материалами приложений 1, 2 и 3.

3.1.1. В  результате расчета должно быть определено количество сырья или полуфабрикатов, которое необходимо переработать в линии.

3.1.2. С целью механизации некоторых технологических операций подберите типовое оборудование по литературе [1,2,3]. Дайте краткое описание назначение, устройство и принцип действия машин и аппаратов.

Типовое оборудование в количестве  5 единиц выбирается с учетом назначения линии.

3.1.3. С целью уточнения технической характеристики подобранного оборудования для поточной линии выполнить проверочный расчет  производительности машин и аппаратов. Проверочный расчет производительности подобранных машин и аппаратов проводится по соответствующим формулам которые приведены в   книгах [1, 2, 3]. В этих расчетах, в учебных целях, можно ограничиться расчетом теоретической производительности, то есть не учитывать различные потери, неизбежные на производстве (потери времени на простои машины, потери полуфабриката и продукта), а также потери производительности по технологическим причинам).

3.1.4. С целью уточнения количественного состава определить число единиц выбранного оборудования для работы линии.

Определение числа единиц оборудования в линии проводится путем деления количества сырья или полуфабриката, которое необходимо переработать на   машине или аппарате за час на часовую производительность линии.

3.1.5. Составить сводную таблицу технических характеристик подобранного вами оборудования по следующей форме (см. Таблицу 3).

3.1.6. Линию, скомпонованную Вами, вычертите на бумаге миллиметровке  А-4,  можно  выполнить рисунок или схему ксерокопированием,  используя литературу [1,2,3].

3.1.7. С целью уяснения технологического процесса производства мучных кондитерских изделий вычертить машинно-аппаратурную схему, дать краткое описание  устройства и работу линии (таблица 2.).

 

4. Методическое пособие по выполнению контрольной работы

С целью подбора основного технологического оборудования произвести в необходимом объеме продуктовый расчет. Расчет ведется с учетом заданной производительности линии и рецептуры, а также оберточных материалов, руководствуясь материалами приложений  (1, 2 и 3).

 

4.1.  Расчет потребного сырья на 1 тонну готовых изделий в завертке

Расчет сырья в рецептурах представлен для кондитерских изделий всех сортов на 1т. не завернутой продукции.

Для выявления потребности сырья на 1т. готовых весовых завернутых изделий расход сырья следует уменьшить на количество оберточных материалов (входящих в вес нетто) пропорционально  по всем видам сырья.

Искомое количество сырья определенного вида может быть выражено в общем виде так:

А = а К,

где а - расход данного вида сырья на 1т не завернутых изделий из рецептуры

К = 1000 – Б / 1000

К - коэффициент пересчета

Б - количество оберточных материалов.

Пример. Требуется определить расход сырья в натуре на 1т. завернутой карамели  «Виктория» с фруктово-ягодной начинкой  (рецептура № 49).

Известно, что расход этикетки и подвертки на 1т. готовых изделий составляет  37,6 кг (29,3 + 8,3). Определяем  коэффициент пересчета с вычислением из 1000 кг массы (веса) оберточных материалов и делением полученной цифры на 1000:

К = 1000 –  37,6 / 1000 = 0,962                                               

РЕЦЕПТУРА № 49

Карамель “Виктория”, завернутая

Форма удлинненно-овальная. Оболочка тянутая, розового цвета, начинка фруктово-ягодная. В 1 кг  содержится не менее 100 штук завернутой карамели. Влажность 6,7 % ( + 1,7 % - 1,0 % ).

Сводная рецептура

наименование

сырья

содержание сухих вещ-в,  %

расход сырья по сумме фаз, кг

общий расход сырья на 1т готовой не завернутой продукции

в натуре

в сухих

вещ-вах

в натуре

в сухих

вещ-вах

Сахар-песок

99,85

662,24

661,25

666,08

665,08

Патока

78,00

931,11

258,27

333,04

259,77

Пюре яблочное

10,0

123,95

12,39

124,62

12,46

Пюре клубничное

10,00

60,30

6,03

60,69

6,06

Кислота лимонная

98,00

4,01

3,93

4,03

3,95

Кислота молочная

40,0

6,70

2,68

6,75

2,70

Эссенция клубничная

-

3,98

-

4,00

-

Краска красная

-

0,50

-

0,50

-

 

ИТОГО

-

1192,79

944,55

1199,67

950,02

ВЫХОД

93,32

1000,00

933,20

1000,00

933,20

На этот коэффициент умножают все виды сырья, указанные в рецептуре “Общий расход сырья на 1т не завернутых конфет” и получают (в кг):

Сахар -  песок

666,08 · 0,96 =  639,43

Патока

333,4 · 0,96 =  320,06

Пюре яблочное

124,62 · 0,96 =  119,63

Пюре клубничное

60,69 · 0,96 =  58,26

Кислота лимонная

Кислота молочная

Эссенция клубничная

Краска красная

4,03· 0,96 =  3,86

6,75  0,96 =  6,48

4,0  0,96 = 3,84

0    0,5   0,              0,5   0,96 = 0,48

ИТОГО

 

1199,67          1148,2

ВЫХОД

1000                962

Найденное количество сырья отдельных видов складывают и находят сумму расхода (в кг) на 1тонну завернутой карамели «Виктория» с фруктовоягодной начинкой.

 В  результате расчета должно быть определено количество сырья или полуфабрикатов, которое необходимо переработать в линии.

 

4.2. Примерный выбор оборудования по назначению линии

 

С целью механизации некоторых технологических операций подберите типовое оборудование по литератур[1,2,3]. Типовое оборудование в количестве 5 единиц выбирается с учетом назначения линии.

Дайте краткое описание устройства и принцип действия машины или  аппарата.

4.2.1. Цилиндрическая темперирующая машина-сборник МТ-250

Машина (Рис. 4.2.1.) предназначена для смешивания и темперирования различных кондитерских масс: начинок, конфетных, шоколадных и т.д.  Она представляет собой цилиндрическую ёмкость вместимостью 0,25м3 с комбинированной мешалкой внутри. Устанавливается машина в подготовительном отделении для темперирования фруктовоягодной начинки.

Машина загружается массой через верхнюю откидную крышку 11. В обогреваемую рубашку подается пароводяная смесь для нагрева массы до определенной температуры или вода для охлаждения массы.

Для того чтобы масса имела постоянную температуру и не расслаивалась, машина снабжена планетарной комбинированной мешалкой. Вертикальный вал 10 вращается от червячного редуктора через клиноременную передачу и электродвигателя. На верхнем конце вала закреплено водило 6, один конец которого несет рамную мешалку 9, а другой -  вал 1 планетарной мешалки.

Этот вал имеет зубчатое колесо 14, сцепленное с неподвижным колесом 15, закрепленным на верхней части трубчатой стойки 7, и лопастную мешалку 4.при вращении водила 6 вал 1 планетарной мешалке 2 совершает вращательное движение вокруг вала 10. Благодаря обкатыванию колеса 14 по


Рисунок.4.2.1. Цилиндрическая темперирующая машина-сборник МТ-250

 

неподвижному колесу 15 вал получает вращение вокруг собственной оси.  Таким образом,   рамная и пропеллерная мешалки непрерывно перемешивают массу во всех участках равномерно. Следовательно и температура везде будет постоянная. Масса выпускается через патрубок 12, снабженный затвором.

 

Техническая характеристика цилиндрической темперирующей

машины – сборника МТ-250

Рабочая ёмкость, лит.                                 250

Частота вращения мешалки, об/мин.   16; 25

Мощность электродвигателя,  кВт      5,5

Частота вращения электродвигателя, об/мин. 1420

Габаритные размеры, мм                      1326 х 1150 х 1475

Так как машина периодического действия, то формула производительности (кг/ч) будет иметь следующий вид.

П =60 V·ρ·φ/τз + τо + τр,                                                                                  

 где  V –   вместимость цилиндрической ёмкости, м3;

ρ – плотность массы, кг/м3;

φ – коэффициент использования объема ёмкости (в пределах 0,7…0.85);

τз и τр – время затраченное на загрузку и разгрузку сырья, мин.

τо – время расходуемое на нагревания массы, мин. (10…20)

Время для проведения вспомогательных операций (загрузка и выгрузка) можно принимать в пределах 2…2,5 мин.

П = 60 · 0,25 ∙ 1375 ∙0,8 / 2 +15 + 2 = 868 кг/ч

 

4.2.2. Туннельная сушилка для пастилы

 

Рисунок.4.2.2. Туннельная сушилка для пастилы

Сушилка (Рис. 4.2.2.) разделена на два участка: сушка и охлаждение. Участок сушки состоит из девяти камер – секций, участок охлаждения – из двух секций. Первую зону участка занимают две секции, вторую зону – четыре секции и третью зону – три секции.

Они состоят из двух пластинчатых калориферов 2 и одного осевого вентилятора 1 (№ 7 типа МЦ). Для достижения равномерной сушки изделий диффузоры 4 снабжены направляющими 3 для воздуха, обеспечивающими равномерный поток. Проходя через зазоры между решетками, горячий воздух отбирает влагу от изделий и тем же вентилятором выводится через противоположный диффузор 7 для повторного использования с частичным добавлением к нему свежего воздуха. По мере продвижения вдоль туннеля направление потока воздуха меняется, что обеспечивает более равномерную сушку изделий.

Перемещение вагонеток вдоль туннеля производится цепным транспортером 5, имеющим периодическое движение. На цепи закреплены упоры – толкатели вагонеток, которые перемещаются по рельсовому пути 6. Для возврата освобождающих вагонеток к месту загрузки изделий вне камеры проложен другой рельсовый путь с тяговой цепью.

Поворот вагонеток на участках их загрузки и разгрузки производится при помощи поворотных кругов, вмонтированных в пол.

 

Техническая характеристика сушилки для пастилы

Расчетная производительность, кг/ч                    560

Длина, мм

сушильной зоны туннеля                                      22700

охлаждающей зоны                                                 5880

цепного транспортера                                           32500

Продолжительность сушки, час                              3,5

Количество решет на одной вагонетке                  32

Масса пастилы на одной вагонетке, кг                   70

 

Производительность сушилки (в кг/ч)

П = m·L·z / τ·l;

m- масса готовых изделий на одной вагонетке, кг;

τ- продолжительность сушки пастилы, ч.

L- длина сушильной камеры, мм;

l- шаг установки вагонеток, мм;

z- количество сушильных камер, шт.

 

4.2.3. Охлаждающая машина КОМ-2

Охлаждающая машина КОМ–2 (Рис.4.2.3.) для карамельной массы предназначена для непрерывного охлаждения карамельной массы и механизированного введение в неё предусмотренных рецептурой добавок. Машина применяется в механизированных поточных линиях по производству карамели. Устанавливается после змеевикового вакуум-аппарата.

Машина состоит из загрузочной воронки, двух вращающихся охлаждающих барабанов, наклонной охлаждающей плиты для кристаллических добавок, завертывающих желобков и тянульных шестерен. Вращающие барабаны, плита пустотелые во внутрь которых непрерывно подаётся охлаждающая вода с температурой 12…180 С.

Карамельная масса из вакуум-аппарата с влажностью 1,5…3 % поступает в приемную воронку,  перемещаясь между двумя вращающимися барабанами, образуется пласт толщиной 4..5 мм и шириной 400…500 мм. Зазор между барабанами регулируется специальным устройством. Пласт скользит по наклонной охлаждающей плите и в результате на верхней и нижней плоскости пласта образуется кристаллическая корочка до 0,5мм, что способствует хорошему скольжению по плите и равномерной скорости перемещения пласта.

Над плитой установлены два дозатора, которые подают на пласт непрерывно кристаллические добавки (лимонная кислота, красители  и эссенция). В нижней части плиты установлены два завертывающих желобка, которые формуют пласт в два слоя с кристаллической корочкой на поверхности. Далее пласт проходит под двумя парами зубчатых проминальных шестерен поддерживающих равномерное движение пласта. Температура карамельного пласта на выходе из машины составляет 90…950С.

Техническая характеристика машины КОМ-2

Производительность, кг/ч                                               700…900

Скорость движения ленты карамельной массы

по охлаждающей плите, м/мин                                             5

Ширина пласта карамельной массы, мм                         400…500

Суммарная площадь охлаждающей поверхности,  м2 … 0,6

Мощность электродвигателя,  кВт                                 1

Габаритные размеры, мм                                  2000 х 900 х 1760

Масса,  кг                                                                       775

С целью уточнения технической характеристики подобранного оборудования для поточной линии произвести проверочный расчет производительности машин и аппаратов.

 

Производительность охлаждающей машины (в кг/ч) определяется по формуле

П = b·h·π·D·n·ρ·φ,

 где b – ширина ленты карамельной массы, м;  h – зазор между охлаждающими барабанами, м; D – диаметр нижнего барабана, м; n – частота вращения  нижнего барабана, об/мин;  ρ – плотность карамельной массы, кг/м3; φ – объёмный коэффициент подачи охлаждающих валков (φ = 0,9…0,95)

или по формуле

 П = b·δ·ρ·v·φ,

 где  δ – толщина карамельной массы на плите, м; v – скорость карамельной массы, м/мин.

 П = 60 ∙ 0,45 ∙ 0,004 ∙ 1500 ∙ 5 ∙ 0,95 = 769,5кг/ч

   

Рисунок 4.2.3. Охлаждающая машина КОМ-2

 

 

4.2.4. Ротационная формующая машина ШРМ

 

Машина используется в поточной линии ШЛП для производства сахарного печенья. Основными органами машины  (рис.4.2.4.) являются рифленый валок 6, формующий ротор 9, счищающий нож 4 и ленточный транспортер 13.

Тесто транспортером подается от тестомесильной машины в загрузочную воронку 7 и попадает на поверхность валка 6 и ротора 9. Они захватывают тесто и запрессовывают его в ячейки формующего ротора 9, выполненные по форме заготовки печенья. Неподвижный нож 4 очищает поверхность ротора от теста так, что оно остается только в ячейках. Зазор между ротором и барабаном 6 регулируется механизмом 5.Лента конвейера 13 приводится в движение ведущим барабаном 10, огибает барабан 11, обтянутый резиной,

 

Рисунок.4.2.4. Ротационная формующая машина ШРМ

 

направляющий нож 15 и направляющие ролики 12. Барабан 10 прижимает ленту к поверхности формующего ротора 9. Отходя от формующего ротора, лента уносит отформованные заготовки печенья и передает их на  сетчатый конвейер одноленточной газовой печи.

 

Техническая характеристика ротационной формующей машины ШРМ

Производительность, кг/ч                           715 – 1000

Частота вращения ротора, об/мин                12 – 20

Мощность электродвигателя, кВт                         4,5

Масса, кг                                                             1750


Производительность формующей машины определяется

по формуле (в кг/ч);

П = z · n · k / К,

где  z – количество  ячеек на роторе, шт;

n – частота вращения ротора, об/мин;

k – коэффициент, учитывающих

возвратных отходов, (С = 0,8…0,9)

К – количество печенья в 1 кг, шт.

 

4.2.5.  Жгутовытягиватль ТМ-1

Машина (Рис.4.2.5.) предназначена для вытягивания поступающего с карамелеобкаточной машины карамельного батона в жгут и калибрование его до нужного размера перед подачей на формование. Устанавливается между карамелеобкаточной и карамелеформующей машинами.

Жгутовытягиватель состоит из трёх пар калибрующих роликов,   которые

 

Рисунок.4.2.5. Жгутовытягиватель ТМ-1

устанавливаются на концах валиков с наружной стороны коробки 3. Коробка крепится к чугунным стойкам 1, состоящая из передаточного механизма и механизма регулировки. С помощью устройств, которым регулируется в зависимости от требуемого диаметра жгута, изменяется расстояние между центрами пары роликов.

Из карамелеобкаточной машины конусный батон из карамельной массы

в виде жгута диаметром 55 - 60 мм пропускается через приёмный патрубок 2 и калибрующие ролики 4, постепенно вытягивается, уменьшается в диаметре до величины, необходимой для выработки заданного сорта карамели, калибруется и подается на карамелеформующую машину.

Техническая характеристика жгутовытягивателя ТМ – 1

Диаметр калибрующего отверстия, мм;

Приемной пары роликов                             42

Средней  пары роликов                             28

Последнее пары роликов                          14…18                                            

Скорость перемещения жгута,  м/мин    50 - 55

Потребная мощность привода, кВт        0,5

Габаритные размеры, мм                         850 ∙ 425 ∙ 935

Масса жгутовытягивателя, кг               152

 

Производительность жгутовытягивающей машины (кг/ч) при непрерывной работе в линии

П = F ·υ · ρ,

где F – площадь поперечного сечения жгута последней пары роликов, м2;

υ – линейная скорость формования жгута, м/мин;

ρ – плотность карамельной массы, кг/м3; (см. приложение 1)

тогда производительность будет ровна

П = 60 (3.14 · 0,0182)/4 · 50 · 1500 = 1145кг/ч

 

4.2.6. Эмульсатор для приготовления эмульсии ШС


Рисунок.4.2.6. Эмульсатор для приготовления эмульсии ШС

 

Смеситель эмульсатор (Рис. 4.2.6.) применяется в производстве сахарного печенья. Смеситель представляет собой горизонтальный цилиндр 5 с валом 2. На валу укреплены две перемешивающие лопасти 10 Т-образной формы и четыре лопасти 3 прямоугольной формы; все они повернуты по отношению к оси вала на угол 35 – 400. Цилиндр имеет патрубок 1 для загрузки сырья и смотровой люк 4. Готовая смесь выпускается из цилиндра через патрубок 8, перекрываемый клапаном 7. Подъём клапана осуществляется вращением штурвала 6 или автоматически при помощи электромагнита. Для поддержания необходимой температуры смеси цилиндр снабжен водяной рубашкой 9.

Техническая характеристика эмульсатора ШС

Вместимость, л

Общая                                                          470

Полезная                                                     460

Внутренний диаметр корпуса, мм            640

Длина корпуса, мм                                    1500

Частота вращения мешалки, об/мин      120

Мощность электродвигателя,  кВт        2,8                                                                     

  Габариты, мм                                         2600х880х1300

Масса, кг                                                     570


Производительность смесителя эмульсатора ШС (в кг/ч)

П = 60 · G · k/ τр + τв,

G – количество смеси, за один замес, кг;

τ – время затраченное на один замес, мин;

τ – вспомогательное время на один замес. мин.

k – коэффициент заполнения емкости (0,6 – 0,7)

 

4.2.7. Цепная карамелережущая машина ЛРМ

 

Рисунок.4.2.7. Цепная карамелережущая машина ЛРМ

 

Машина (Рис.4.2.7.) предназначена для формования карамели с начинкой в форме мелкой «подушечки» и удлиненной  «подушечки» путем разрезания карамельного жгута на отдельные изделия с помощью сменных карамельных цепей. Устанавливается машина в линии после жгутовытягивателя.

На двух стойках 11 смонтированы две ведущие звёздочки 10, на стойках имеются направляющие звездочки по которым движутся формующие – режущие цепи 4. Карамельный жгут заправляется через втулку 5 в зазор между цепями   с лезвиями ножей. Ножи при сближении цепей одновременно режут и сжимают   карамельный жгут на отдельные корпуса в форме выпуклой удлиненной «подушечки» и лопатки. Диаметр жгута и расстояние между ножами.   определяют размер карамели. Имеется регулировочное устройство для сближения ножей 7. Натяжение цепей осуществляется перемещением стойки3.Отформованная карамель перемещается через лоток 15 на узкий охлаждающий транспортер 18. При формовании карамели между корпусами остается перемычка толщиной и длинной 2 мм, благодаря которой движется карамельная цепочка. Привод машины осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу на ведущий шкив 14.

 

Техническая характеристика карамелережущей машины ЛРМ

Производительность,    кг/час                                 до 1500

Линейная скорость штампующих цепей, м/с        0,3 – 1,8

Мощность электродвигателя кВт                                  1

Габаритные размеры,  мм                                  860 х 520 х 1035


Производительность цепной карамелережущей машины, (кг/ч)

          60 ·υ ·C        60· 60·1

П= ------------- = -------------- =  935 кг/ч

             K ·L          110·0.035

где υ – линейная скорость формующих цепей, м/мин;                                

С – коэффициент использования машины; (принимается = 1)

К - количество штук изделий в 1 кг.  (100 – 120)

L – шаг формующей цепи, мм (20 – 40)

 

4.2.8.  Роторный центробежный эмульсатор

 

Роторный центробежный эмульсатор ШЗД (Рис.4.2.8.) предназначен для непрерывного взбивания рецептурных смесей. Он состоит из корпуса с водяной рубашкой, сбивальных неподвижных статоров и взбивального ротора.

Ротор 7 жестко закреплен на горизонтальном валу 2, который получает вращение от шкива 1. Жидкая смесь с воздух поступают через патрубки 3 и 4 в камеру 5.  Затем в пространство между ротором 7 и двумя неподвижными статорами 9, укрепленными на стенках 8 взбивальной камеры. На внутренней стороне статоров концентрическими рядами расположены зубья, а между зубьями статоров – зубья ротора. Зазор между зубьями составляет 1 мм. Насыщенная смесь воздухом выходит через отверстие 10.

 

Рисунок. 4.2.8. Роторный центробежный эмульсатор ШЗД

 

Для регулирования и стабилизации температуры смеси взбивальная камера 5 снабжена водяной рубашкой 11, состоящей из двух секций, в каждой из которых имеются соответственно патрубки 12 для подвода  и патрубками 6 для отвода  проточной воды.

Производительность роторного смесителя составляет 75 – 600 кг/ч

 

Техническая характеристика эмульсатора ШЗД

Производительность, кг/ч;                            600

Вместимость сбивальной камеры, г           200 – 250

Диаметр ротора, мм                                       348

Частота вращения ротора, об/мин              280 – 450

Мощность электродвигателя, кВт                  4

 

 4.2.9. Агрегат АОК-2 с сетчатым транспортером закрытого типа.

Агрегат (Рисунок. 4.2.9. а, б) представляет собой комплектную одноярусную конструкцию предназначенную для охлаждения в механизированных поточных линиях любых сортов отформованной карамели с начинкой и без нее.

Агрегат состоит из питателя для подачи карамели с узкого охлаждающего транспортера на сетчатый транспортер, охлаждающей камеры, разгрузочного

вибралотка  для отбора охлажденной карамели, привода и воздухоохладителя.

Охлаждающая камера агрегата представляет собой стальной каркас, внутри которого проходит сетчатый транспортер и установлены две автономные системы охлаждения и транспортирования воздуха. Система охлаждения состоит из воздухоохладителя, вентилятора, воздуховода и распределительного короба.

Горячая карамель поступает на сетчатый транспортер и перемещается под распределительным коробом. Из короба через щели поступает холодный воздух. Он отбирает теплоту от карамели и направляется на повторное охлаждение. Поверхности короба окрашены в черный цвет, что приводит к поглощению ими теплоты, излучаемой карамелью. От нагретых поверхностей теплота отбирается воздухом.

Во время работы агрегата поддерживают температуру охлаждающего воздуха 0..30С и относительную влажность не выше 60%. Температура рассола в воздухоохладителе от – 12 до – 150С, давление 0,5…0,6 МПа.

Температура оболочки отформованной карамели, поступающей в агрегат должна быть в пределах 65…700С, а на выходе из охлаждающей камеры не выше 40…450С.

 

Техническая характеристика охлаждающей машины АОК – 2.

Производительность, кг/ч                                          1200;

Продолжительность охлаждения, сек                        120;

Ширина сетчатой охлаждающей поверхности, мм   800

Мощность электродвигателя, кВт                                   6

Габаритные размеры, мм.                                   7950 х1600 х 1715


Рисунок.4.2.9. (а) Охлаждающая камера агрегата АОК-2

 

Рисунок.4.2.9. (б) Охлаждающий агрегат АОК-2


Так как процесс охлаждения карамели непрерывный, то формула производительности будет иметь следующий вид (кг/ч).

П = 3600 В · h · v · ρ · φ,

П  = 3600 ∙ 0,8 ∙ 0,015 ∙ 0,037 ∙ 0,5 = 1198,8 кг/ч

где В – ширина сетчатого транспортера, мм;

h – высота слоя на конвейере равная толщине 1 шт. карамели, мм;

υ – скорость ленточного транспортера, м/с;

φ – коэффициент заполнения конвейера карамелью (0,45…0,5)

ρ – плотность карамели, кг/м3.

Между производительностью и скоростью транспортера имеется существенная зависимость следовательно можно определить по формуле скорость конвейера. (м/с)

 V = П/ (3600 · В · h · ρ · φ) = 1200/ 3600 ∙ 0,8 ∙ 0,015 ∙1500 ∙ 0,5 = 0,037 м/с

 

4.2.10. Глазировочная  машина

Через машину (Рис.4.2.10. а, б) проходит сетчатый металлический конвейер, на который  корпуса конфет попадают с приемного конвейера 1. После покрытия корпуса конфет переходят на транспортер 2 охлаждающей камеры 3 агрегата. Скорость  регулирования скоростей движения предусмотрена коробка скоростей 4. Для питания глазирующего устройства шоколадной массой в нижней части машины имеется расходный выдвижной резервуар 5 с обогревом и мешалкой.

Раздвинутые изделия Рис. 5.10. (б) рядами поступают под воронку 1, из продольной щели которой непрерывным потоком стекает шоколадная масса, образуя сплошную завесу. Заготовки проходя через завесу, покрываются шоколадной глазурью сверху и с боков. Для покрытия глазурью донышка под сетчатым конвейером устанавливается другой сетчатый конвейер, движущийся с меньшей скоростью или два валика. От глазированные корпуса обдуваются воздухом из вентилятора 3. Воздух сдувает лишнюю глазурь и поверхность становится волнистой.

 

а

 

б

Рисунок.4.2.10. (а, б) Глазировочная машина

 

Избыток шоколадной глазури, проходя через сетчатый конвейер, возвращается в промежуточный  сборник 5. Количество глазури в нем контролируется с помощью регулятора уровня 17. Излишки глазури поступают из сборника 5 в приемный сборник 4. Температура массы регулируется датчиками термометрами 8 и 12. От темперированная шоколадная масса в цилиндре 9 до температуры 29…32 0С, насосом 10 перекачивается по трубе 11 в воронку 1.

Производительность глазировочной машины (в кг/ч)

П= 3600 z · n · υ / К,

где  z – количество продольных рядов корпусов  конфет на конвейере,

n – количество поперечных рядов корпусов

на 1 м длины конвейера, n = 1000 /l, шаг между

поперечными рядами конфет, мм;

К – количество глазированных конфет  1 кг;

υ – скорость конвейера, м/с

 

Техническая характеристика глазировочной машины

Производительность, кг/ч                            200 – 450

Ширина ленточного конвейера, мм                420

Скорость конвейера машины, м/мин              3,2

Мощность электродвигателя, кВт                1,0

4.3 С целью уточнения количественного состава определить число единиц выбранного оборудования для работы линии.

Определение количество единиц оборудования для работы линии

Подбираем количество машин и аппаратов в линию для заданной производительности по формуле  шт.

n  = Пл / Пм,

где  Пл – производительность линии в час,  кг/ч;

Пм – производительность машины или аппарата в час, кг/ч.

Принимаем количество часов в рабочую смену (7…8), тогда производительность линии будет равна:

Пч л = Псм /8= 6000 / 8 = 750кг/ч

1. Темперирующая машина

n = Пч л/ Пм = 750 / 970 = 0,77 принимаем одну машину.

2. Охлаждающая машина КОМ-2

n  = Пч л / Пм = 750 / 769 = 0,97 принимаем одну машину

3.  Жгутовытягиватель ТМ-1

n = Пч л / Пм = 750 / 1145 = 0,65 принимаем одну машину.

4. Цепная карамелережущая машина ЛРМ

n = Пч л/ Пм = 750 / 935 = 0,8 принимаем одну машину.

5.Охлаждающий  агрегат АОК                                                                              

 n = Пч л / Па = 750 / 1198,8 = 0,62 принимаем одну машину.  


 Составить сводную таблицу технических характеристик подобранного вами оборудования по следующей форме (см. Таблицу3).

Таблица 3.

Наименование    оборудования

Марка

Тип

Кол-во

штук

Производит.

кг/час

Мощность

кВт

Примечания

требуем.

паспорт.

1.Темперирующая машина

ТМ-250

1

970

-

5,5

-

2.Охлаждающая машина

КОМ-2

1

769

700-900

1

-

3.Жгутовытя-гиватель

ТМ-1

1

1145

1000

0,5

-

4.Цепная кар.реж м-на

ЛРМ

1

935

1500

1

-

5.Охлаждаю-

щий агрегат

АОК

1

1198,8

1200

6

-

 

 

5.4. Линию, скомпонованную Вами, вычертите на бумаге миллиметровке  А-4, можно выполнить рисунок или схему ксерокопированием, используя литературу[1,2,3].

 

4.2.11. Механизированная поточная линия производства завернутой карамели с фруктовоягодной начинкой.

Дайте краткое описание назначения, устройство и принцип действия.

 Линия (Рис. 4.2.11.) предназначена для производства завернутой карамели с непрозрачной тянутой оболочкой. Схема наиболее отражает основные стадии процесса: приготовления сиропа и его уваривания (участок 1), приготовление начинки (участок 11), охлаждения карамельной массы и формование из неё изделий (участок 111), а также завертывание карамели и её упаковка (участок1V).

Очищенный сахар-песок подается через дозатор 27 в смеситель 28. И в этот же смеситель подаются подогретая питьевая вода и плунжерным насосом 25 нагретая патока до температуры 900С. Из смесителя кашицеобразная смесь насосом нагнетают в змеевиковую варочную колонку 30. Затем уваренный сироп с влажностью 16…12% через фильтр стекает в сборник 32.

 

Рисунок.4.2.11.  Механизированная поточная линия производства завернутой карамели с фруктовоягодной начинкой.

Двухплунжерный насос-дозатор 33 перекачивает сироп в варочную змеевиковую колонку 34. Сироп уваривается в карамельную массу с содержанием сухих веществ 97…98,5%. Вторичный пар удаляется в конденсатор 43, за счет мокровоздушного насоса 44. Карамельная масса из вакуум-камеры 35 поступает в охлаждающую машину, образуя тонкий пласт на который подаются дозаторами кристаллические добавки. Затем по узкому транспортеру масса подаётся в карамелеобкаточную машину 40, где в карамельный конусный батон подается начинка, которая готовится в подготовительном отделении.

Протертая плодовая мякоть (пюре) насосом 10 подается в сборник накопитель 11. Из сборника пюре насосом 12 перекачивается в смеситель 13. В  этот же смеситель насосом 33 подаётся сироп из сборика32, полученная смесь подается в змеевиковую варочную колонку 15, где уваривается при температуре 120…1300С и до содержания влаги 16…30%. После охлаждения начинка насосом 18,  подается в  сборник – накопитель 19. За тем по трубопроводу подается в начинконаполнитель, который по гибкому шлангу и трубе нагнетает её внутрь карамельного батона, превращаясь в жгут.

Из карамелеобкаточной машины жгут с начинкой проходит через жгутовытягивающую машину 42, которая калибрует жгут до нужного диаметра в поперечном сечении. Далее жгут непрерывно подаётся в карамелеформующую машину 45, которая разделяет жгут на отдельные изделия.

Отформованная карамель с температурой 60…650С непрерывной цепочкой перемещается по узкому конвейеру на который подается охлаждающий воздух 8…100С и за тем в охлаждающий шкаф 47. Перед шкафом карамельная цепочка разрушается на отдельные изделия и охлаждается до температуры 40…450С. Продолжительность охлаждения 3,5…4 мин. Из шкафа карамель поступает на распределительный конвейер 48, вдоль которого установлены карамелезаверточные машины 49. Завернутая карамель промежуточным конвейером 51 подается на весы 52, где ее взвешивают и упаковывают в гофрокороба 53, которые за тем закрываются  и оклеиваются бандеролью на машине 54.

 

5.5. С целью уяснения технологического процесса производства мучных кондитерских изделий вычертить машинно-аппаратурную схему, дать краткое описание  устройства и принцип действия линии (таблица 2.).

4.2.12.  Механизированная поточная линия производства пирожных

«Картошка»

 

Рисунок.4.2.12.  Механизированная поточная линия производства питипа «Картошка»

Линия (Рисунок. 4.2.12.) предназначена для получения пирожных типа «Картошка» по двум рецептурам, картошка бисквитная и ореховая массой 110 и 90г.

На линии механизированы все процессы: замес рецептурной смеси, формования изделий, калибрование и нанесения на поверхность помады и крема. Рецептурная смесь замешивается в тестомесильной машине 1. Затем по наклонному транспортеру подается в воронку формующей машины 17, в которой масса выпрессовывается двумя рифлеными валками отрезается струной и падает на ленту конвейера. За счет металлической сетки и калибрующей плиты 13 формуется заготовка. Откалиброванная заготовка – цилиндр скатывается в карман ротора 11, который перекладывает заготовку на перпендикулярный конвейер 19, без зазора в торцах друг за другом. Перемещаясь, они подаются под насос-дозатор 10  из которого через насадку подается помадная масса температурой 30…350С. Слой помады охлаждается воздухом который подается вентилятором 8, образуя на поверхности кристаллическую корочку с температурой 20…220С. За тем корпуса перемещаясь проходят под насосом-дозатором 7 из которого на охлажденную поверхность помады непрерывно наносится узкий фигурный жгут сливочного крема. После отделки изделия снимаются вручную и укладываются в пергаментные розетки, а затем в лотки и далее в вагонетку.      Производительность линии 750…800 шт./ч, мощность электродвигателей 7,5 кВт.

4.2.13. Механизированная поточная линия производство тортов «Чародейка» длительного хранения

 

Рисунок.4.2.13.  Механизированная поточная линия производства тортов      «Чародейка»  длительного хранения

Торт «Чародейка» состоит из двух слоев бисквита, прослоенных суфле. Боковые и верхняя поверхности торта глазированы шоколадом. Торт имеет круглую или квадратную форму, массой 650 г.

Выпуск тортов в герметической упаковке обеспечивает сохранность вкусовых качеств и свежесть изделий в течение 10 дней.

Работа линии (Рис. 4.2.13.). Из силоса 9 мука и сахар-песок поступают в бураты 8 и 10, где просеиваются, а затем взвешиваются на автовесах 6 и 7, откуда порциями подаются в пневматическую взбивальную машину 5, в которую дозируются меланж и вода, смешанная с эссенцией, карбонатом аммония и поверхностно-активными веществами. Также в машину 5 поступает сжатый воздух 0,4 – 0,5МПа, масса взбивается 3 – 4 мин. Взбитое тесто увеличивается в объёме от 2,5 – 3 раз и после сброса давления тесто выгружается в бункер формующей отсадочной машины 4.

Под печи 2 изготовлен в виде двух несущих цепных конвейеров, между которыми смонтированы круглые или квадратные формы, собранные в блоки по 4 штуки. Смазка форм осуществляется устройством 3. Порции теста поступают из машины 4 и конвейером подаются в пекарную камеру туннельной печи 2, состоящая из трех секций длиной 6, 9 и 13 м. Продолжительность выпечки составляет от 10 до 60 мин.

Выпеченные заготовки бисквита извлекаются из форм и укладываются на люльки конвейера 22, где охлаждаются в течение 2,5 – 3 ч.

Охлажденный полуфабрикат подается в режущее устройство и режется на две половинки. Верхняя половинка сдвигается, а на нижнюю из дозаторов 24 наносится суфле. Устройство 25 собирает обе половинки и по конвейеру 26 заготовки подаются в глазировочную машину 27, где поверхность обливается шоколадом и излишки глазури сдуваются вентилятором 28.

После глазирования изделия поступают в охлаждающий шкаф 29, имеющий две зоны охлаждения: в 1 зоне температура воздуха 3 – 5 0С, во 11 зоне  - 6 – 10 0С.

Готовые торты вручную укладываются в донышки и затем подаются на автоматические весы 30. Прошедшие контроль торты упаковываются устройством 31 в термосвариваемую пленку и механизмом 32 укладываются в коробку. Производительность линии 1250 шт/ч.

 

4.2.14. Механизированная поточная линия производства сахарного                                                  и затяжного печенья

Производство затяжного печенья состоит из следующих стадий: подготовка сырья к производству, приготовление теста, формование тестовых заготовок, выпекание, охлаждение и упаковка печенья (Рис.4.2.14.).

Приготовление затяжного теста осуществляется в тестомесильной машине периодического действия 35, в которую подаются порция эмульсии дозатором 33 и мука из автомукомера 34. Продолжительность замеса 30 – 60 мин. Полученное тесто выгружают в подкатную дежу 36 и оставляется на некоторое время для брожения.

Затяжное тесто загружается в тестопрокатную машину ламинатор37, которая осуществляет многократную прокатку и слоение теста.

Слоеная лента теста из ламинатора поступает на штамповально-режущий агрегат 38, где она прокатывается до необходимой толщины. Затем из ленты вырезаются заготовки, которые прокалываются иглами насквозь. На поверхность заготовок наносится трафаретом на торце которого нанесены надпись или несложный рисунок, сделанный надрезом.

Отформованные тестовые заготовки поступают в печь 39, которая имеет две или три зоны обогрева. Температура меняется вначале от 160 – 200 до 300 – 350 0С с последующим снижением до 250 0С. Продолжительность выпечки 2,5 – 3,5мин.

 

Рис.4.2.14.  Механизированная поточная линия производства сахарного и затяжного печенья

Готовое печенье охлаждается воздухом в охладителе 40 в течение 3 – 5 минут до температуры 35 – 45 0С, затем стеккером 41 укладывается на ребро. Дополнительно охлаждается в камере 42 и подается на заверточный автомат 43 для упаковывания в пачки или конвейером на весы 46, а далее на фасование в короба 44, 47, которые заклеиваются и укладываются в штабеля 45.

Производительность линии 230 – 1000 кг/ч.

  

4.2.15. Механизированная поточная линия производства пирожных «Эклер»

 Линия предназначена для производства пирожных «Эклер» с нанесением кондитерских масс во внутрь заготовки и на поверхность её.

В варочный котел 1(Рис.4.2.15.), снабженной механической мешалкой, загружают сливочное масло, соль и воду в соотношении 1: 0,02: 1,10. Непрерывно перемешивая эту смесь, повышают её температуру до 100 0С затем, не прекращая перемешивания, в горячую смесь вносят необходимое по рецептуре количество муки. В варочном котле получают заварное тесто, которое затем охлаждают до 60-650С и конвейером 2, направляют в тестомесильную машину 3, где перемешивают с меланжем.

Заварное тесто перегружают в тележку 4, которую конвейером 5 поднимают и перемещают к приёмной воронке отсадочной машины 7, где формуются корпуса заготовок. Полученные заготовки размещаются на непрерывно движущей металлической ленте 8, газовой печи 9,


Рис.4.2.15.  Механизированная поточная линия производства пирожных «Эклер»

 

смазанной жиром с помощью устройства 6. В начале выпечки температура в печи повышается до 180 0С, что обеспечивает равномерный подъём заготовок, способствует образованию большой внутренней полости внутри их получению тонких стенок, через которые влага может беспрепятственно  выходить из заготовок. Затем температура в следующей зоне повышается до 200 0С и в третьей зоне в конце выпечки в течение 6…8 мин. температуру понижают до 180 0С. Продолжительность выпечки 35…40 мин., влажность корпусов 23…25%. Выпеченные корпуса охлаждаются в течение 20…25 мин. на ленте печи. Затем заготовки по наклонному спуску съёмником 10 распределяются по ячейкам конвейера 11. Перемещаясь, корпуса попадают под дозирующий механизм 12, где во внутреннюю полость вводят крем, а на поверхность наносится слой кондитерской массы дозатором 14.

Полученные изделия вынимают из ячеек конвейера 11, комплектуют и укладывают на лотки вагонетки 13.

Производительность линии 900…1000 шт./ч.


4.2.16.  Механизированная поточная линия производства              бисквитно-кремовых тортов

  

Рис.4.2.16.  Механизированная поточная линия производства                            бисквитно-кремовых тортов

Линия (Рис.4.2.16.) предназначена для производства широкого ассортимента бисквитных тортов с отделкой кремами, шоколадной или фруктовой глазурью.

Линия  включает: станцию для приготовления бисквитного теста и крема, печь, охлаждающий конвейер для выпеченного бисквитного полуфабриката, резательную машину, раскладывающие конвейеры, агрегат для комплектации бисквитных заготовок и прослаивание его кремом, машины для декоративной отделки торта. На линии механизированы следующие процессы: дозирование, перемешивание и взбивание бисквитного теста и сливочного крема, выпечка и охлаждение бисквитного полуфабриката, нарезка бисквитных заготовок квадратной формы, комплектация многослойных заготовок торта и отделка его поверхности кремом. Производительность линии 400 кг/ч.


КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

5. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО  ПРОЕКТА

В методическом указании даются темы и спецзадания, а также объем графической и  расчетной части проекта.

Цифры в скобках по вариантам указывают литературу, в которой имеются  рисунки, служащие основой для выполнения графической части проекта.

Прилагается также список литературы для выполнения расчетной части курсового проекта.

Кафедра не ограничивает студента в творческом подходе к предложенным конструкторским задачам и ждет от него оригинальных решений.

При необходимости студент может задаваться величинами недостающих параметров физико-механических свойств пищевых материалов и значениями технологических нагрузок.


6. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ КУРСОВОГО  ПРОЕКТА

Значение и задачи  курсового проекта

Выполнение курсового проекта в учебном процессе является завершающем этапом изучения технологического оборудования предприятий кондитерского производства, его устройства и эксплуатации.

Курсовой проект представляет собой самостоятельную работу, которая должна свидетельствовать об умении студента разбираться в существующем оборудовании, во всех аспектах его работы от проектирования до эксплуатации.

 Тематика курсовых проектов

 Темы курсовых проектов должны отвечать современным требованиям науки и техники, включая основные вопросы, и вместе с тем соответствовать по степени сложности объему теоретических знаний и практических навыков, полученных студентом за время обучения.

Курсовое проектирование охватывает широкую и разностороннюю тематику. Так, темами курсовых проектов могут быть:

- проект действующих машин, аппарата или автомата с подробной разработкой конструкции отдельного механизма;

- проект модернизации машины или другого вида оборудования с подобной разработкой нового механизма или элемента;

-   проект механизации погрузо-разгрузочных и  транспортных работ с разработкой конструкции отдельных машин и установок.

Кроме этого в тематику включаются работы, предлагаемые самими студентами, если эти темы направлены на реконструкцию или модернизацию оборудования предприятия, на котором они работают. Тема принимается кафедрой, если работа по объему и содержанию отвечает требованиям, предъявляемым к курсовому проекту.

Свои предложения по теме курсового проекта студент может согласовать с кафедрой в период обучения на 3, 4 и 5 курсах.

Особую ценность представляют самостоятельные разработки студентов, результаты которых могут быть использованы в курсовом, а затем и в дипломном проекте.

 Содержание и объем   курсового проекта

Содержание пояснительной записки приводится в её начале. Она разбивается на разделы, которые обозначаются арабскими цифрами. Наименование разделов записываются в виде заголовков с красной строки и прописными буквами. Переносы слов в заголовке не допускаются. Точку в конце заголовка не ставят.

Объем проекта складывается в основном из выполнения графической части проекта (конструктивная разработка машины), осуществляется на листах чертежной бумаги (ватман) в объеме 2…3 листа формат А-1, и составления пояснительной записки (30 – 40) рукописных страниц.

Примерный объём графической части проекта:

1.Сборочный чертеж  (машины, аппарата, установки, автомата) – один лист.

2.Чертеж сборочной единицы с необходимым количеством изображений (составная часть установки, отдельный механизм и т.п.) 0,5 – 1лист. А-2, А-1.

3.Чертёж отдельных деталей (наиболее сложных), конструкция которых по сборочному чертежу недостаточно ясна  0,5 – 1 лист формат А-2 или А-1.

4. Кинематическая схема машины (если она в задании курсового проекта). 0,5 – 1 лист формат А-1 или А-2.

Пояснительная записка должна включать главы в соответствии с содержанием проекта; в ней должно быть:

Пример: Разделы; 1., 2., 3., …

Подразделы; 1.1.; 1.2.; 2.2.; 2.3.; …

Пункты; 1.1.1.; 1.1.2.; 1.2.1.; …

Подпункты; 1.1.1.1.; 1.1.1.2; 1.1.1.3;…

 

7. Организация  работы над курсовым проектом и его защита.

Текстовые документы

К текстовым документам относятся технические описания, паспорта, расчеты, пояснительные записки, и тому подобные документы, содержащие в основном сплошной текст.

Пояснительная записка (ПЗ) выполняется на листах писчей бумаги формата А-4. Она должна содержать титульный лист, основной текст, список литературы, приложение.

Форма титульного листа и образец его заполнения приводятся в приложении. Текст на титульном листе следует выполнять чертежным шрифтом.

Все листы  (ПЗ) должны иметь основную надпись по форме 2 (первый лист главы) и форме 3 (последующие листы главы). См. приложение.

Текст

Листы (ПЗ) нумеруются. На титульном листе номер страницы не ставят. Если в (ПЗ) имеются рисунки и таблицы, расположенные на отдельных листах, их необходимо включить в общую нумерацию листов.

Содержание  (ПЗ) помещают после титульного листа.

В нем приводят наименования разделов записки и указывают номер  на которых помещены. Далее должен следовать перечень листов графического материала.

Формулы

Обозначение символов и числовых коэффициентов в формулах необходимо применять в соответствии с принятыми стандартами. Значение символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, должны быть приведены непосредственно под формулой в той последовательности, в которой они приведены в формуле.

 Например: Площадь F (м2) поперечного сечения карамельного  пласта в охлаждающей машине КОМ-2  определяется по формуле:

F = a ∙ b,                                                  (1)

где  a – длина в сечении  пласта, м;

b – высота в сечении пласта, м.

Формулы располагают по центру листа, соблюдая симметричность.

Ссылка в тексте на номер формулы дают в скобках, например в формуле   (1) с правой стороны листа.

Таблицы

Для удобства изложения цифровые и другие данные, помещаемые в ПЗ, рекомендуется оформлять в виде таблиц. Размеры таблиц выбирают произвольно, в зависимости от изложения материала.

Таблицу следует помещать после первого упоминания о ней в тексте. Таблицы допускаются оформлять в виде приложения и располагать в конце текста. Ссылки на ранее упомянутые таблицы дают в сопровождении сокращенного слова «смотри»  и в скобках (см. табл.2)

Графические материалы (документы)

Графические материалы должны быть оформлены в строгом соответствии со стандартом ЕСКД. Выбранный формат листа должен быть заполнен изображениями и текстом не менее чем на 2/3 его площади.

Чертежи сборочные Должны содержать: изображение сборочной единицы,   обеспечивающей возможность ее сборки и контроля; техническую характеристику (при необходимости), технологические требования.

Графическая часть курсового проекта состоит из 2-3х листов формата  А-1:

- общий вид модернизированного устройства с разрезами;

- сборочные единицы с необходимыми разрезами и сечениями,

- кинематическая схема машины (по условию задания)            оригинальность которых является результатом творчества студента.

 Расчетная пояснительная записка:

Введение

1. Обзор литературы по теме курсового проекта.

2. Технико-экономическое обоснование.

3. Научно-исследовательская работа (если она будет проведена).

4. Описание разрабатываемой машины, аппарата или устройства с учетом разработки.

5. Расчетная часть.

5.1. Технологический расчет.

5.1.1. Определение производительности машины или аппарата.

5.1.2. Расчет  конструктивных размеров, основных рабочих органов,  объемов емкостей и т.д.

5.2.  Теплотехнический расчет (см. задание)

5.2.1. Определение расхода теплоносителя

5.2.2. Определение площади поверхности теплообменного аппарата

5.3. Кинематический расчет (см. задание)

5.3.1. Определение общего передаточного отношения кинематической цепи

5.3.2. Определение вращения валов кинематической цепи

5.3.3. Определение скорости перемещения поступательного  элементов

5.4. Расчет потребной мощности электродвигателя (см. задание)

6. Выводы

7.Литература

8. Приложение

В конце записки обязательно должна быть поставлена дата выполнения проекта и подпись студента.

 

Введение.

Задачи  курса и его содержание. Краткий исторический обзор развития техники в кондитерской промышленности. Роль и значение отечественной и зарубежной науки в развитии техники кондитерской промышленности.

Основные направления технического прогресса в кондитерской промышленности и ее задачи по дальнейшему развитию.

  

1. Обзор литературы по теме курсового проекта

В этом разделе следует привести обзор существующих поточных линий, устройств, агрегатов, применяющихся как в отечественной, так и в зарубежной промышленности. При этом необходимо просмотреть научно – техническую литературу, реферативные журналы. В результате критического анализа рассмотренных конструкций, необходимо показать какими преимуществами обладает машина, агрегат, принятые за основу для разработки курсового проекта. Дается классификация разрабатываемого вида оборудования.    На базе изучения литературы обосновываются актуальность темы и выбор базовой модели оборудования.

 

2. Технико-экономическое обоснование проекта.

Студент, выполняя курсовой проект, наряду с решением технической задачи, должен сделать технико-экономическое обоснование целесообразности разрабатываемой темы: в общих чертах сравнить, какими преимуществами обладает его разработка по сравнению с базовой машиной, аппаратом или механизмом. Например, повышается ли производительность труда на новой машине; улучшается ли качество продукции; есть ли экономия сырья и т.п. В этом случае следует словесно обосновать получаемый технико-экономический эффект от внедрения нового оборудования.

 

3 Научно – исследовательская работа. (см. задание)


4.Описание  разрабатываемой машины, аппарата или устройства с учетом разработки.

4.1 Назначение и применение разрабатываемого оборудования.

Приводятся сведения о назначении оборудования и его месте в машинно-аппаратурной схеме технологического процесса.

Приводится деление оборудования на составные части, указывается принцип его действия, описывается устройство машины в целом и устройство отельных механизмов. При этом освещается взаимодействие механизмов и деталей.

Описание должно иметь ссылки на номер чертежа и номер позиции чертежа. Описание оборудования следует излагать в такой последовательности: назначение, устройство, принцип действия, техническая характеристика.

При этом должно быть особо выделено все новое и оригинальное, что внесено студентом в конструкцию машины, агрегата, устройства и дано сравнение этих решений с существующими.


5. Расчетная часть.

Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность конструкции является одним из важнейших составных частей пояснительной записки. Его объем должен составлять около 40% .

В этом разделе должны быть даны обстоятельные технологические ,(расчет производительности по принятым параметрам или определение основных параметрам   по заданной производительности), кинематические (выбор количества и типа передач, разбивка передаточного числа по ступеням, определение скоростей и частоты вращения рабочих органов и т.п.), конструктивные   и другие необходимые расчеты.

 

5.1 Технологический расчет.

Под технологическим расчетом проектируемого объекта обычно понимают совокупность расчетов, связанных непосредственно с параметрами, видом и особенностями технологического процесса, осуществляемым этим объектом.

Основной целью технологического расчета будет определение исходных параметров, необходимых при выполнении графической конструкторской проработки проектируемого объекта, а также для проведения последующих специальных расчетов его отдельных элементов (кинематического, расчета на прочность и т.д.).

 

5.1.1 Определение производительности машины или аппарата.

Важнейшей характеристикой технологического оборудования является его производительность, под которой понимают количество (массовое, объемное, штучное) продукции, полученное в единицу времени с этого оборудования.

Полученная производительность является исходной для расчета всех остальных необходимых параметров проектируемого объекта. Она определяет как размеры самого объекта, так и отдельных его частей, рабочих объемов, накопительных или активных ёмкостей, габариты, форму и режим работы рабочих органов и деталей их привода и многое другое.

Кроме того, от величины производительности зависят кинематические и силовые характеристики приводных механизмов, а также величины потребляемой электроэнергии. От правильного нахождения указанных параметров в основном зависит работоспособность проектируемой конструкции, ее надежность и долговечность.

 

5.1.2.  Расчет конструктивных размеров, основных рабочих органов, объемов емкостей и т. д.

Определение конструктивных размеров проектируемого объекта, (вместимость емкости, рабочих объемов, размеров отдельных элементов  и т.д.). В значительной степени зависит от принципа его работы: является объект машиной или устройством периодического или непрерывного действия, выдает готовую продукцию на своей стадии технологического процесса, в виде отдельных порций (доз, поштучно) или в виде непрерывного потока.

Для определения конструктивных параметров используют величину объёмной производительности Поб3 /с) которую определяют из отношения:

 Поб=G/ρ,                                                   (2)

где G – массовая производительность (т.е. производительность по массе продукта, выданной в единицу времени), кг/с; ρ – плотность или насыпная масса продукта, кг/м3.

Для конструкции машин и аппаратов периодического действия, зная объемную производительность  и суммарное время, затраченное на загрузку, обработку и выгрузку продукта, определяют вместимость V (в м3) этой емкости.

V = Поб/ Στ.                                              (3)

Для объекта непрерывного действия объем элемента, пропускающего поток продукта V (м3), определяется тоже величиной объемной производительности Поб и временем технологической обработки продукта в этом объеме τ  (или временем технологической операции).

V = Поб/τ.                                                   (4)

Для объекта непрерывного действия обычно определяют скорость потока продукта. Эту величину, обычно берут из таблицы или принимают на основании практического опыта, а также по данным экспериментальным исследованиям.

При известной скорости потока υ (в м/с) можно определить его фактическое сечение F (в м2),

 F = Поб/υ,                                                   (5)

а также длина потока L (в м), если при этом происходит его обработка:

 L = υτ,                                                       (6)

где τ – длительность технологической операции, с.

 

Если технологический процесс связан с передачей теплоты через поверхность теплообмена, то площадь последней F (в м2) можно определить, пользуясь известными уравнениями:

 

Q = Gcср (t2 – t1)                                         (7)

или                          F = Q/k Δt τ,

где  Q – количество передаваемой теплоты, Дж; G – количество продукта, кг; cср – средняя теплоёмкость продукта, Дж (кг. К); t1 и t2 – соответственно начальная и конечная температура продукта, К или оС; k – коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2 К); Δt – средняя разность температур теплоносителей, К или  оС; τ – продолжительность процесса передачи теплоты, с.

Для машин, перерабатывающих массу продукта,  можно определить указанные кинематические параметры, пользуясь формулам производительности.

 

5.2.Теплотехнический  расчет.

На всех отраслях пищевой промышленности многие технологические процессы связаны с использованием тепла. Некоторые виды сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов подвергаются нагреванию, охлаждению,   выпариванию, высушиванию и т. п. При этом применяются большое

количество теплообменников, выпарных аппаратов и сушилок.

Тепловой расчет теплообменных аппаратов основан на решение уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи.

Общее количество тепла, затрачиваемого на нагрев, растворение продукта и выпаривание влаги, с учетом потерь тепла в общем виде выражается  формулой (в Дж).

Qобщ = Q1 + Q2 + Q3 + Qn,

где   Q1, Q2, Q3 – статьи расхода полезного тепла затрачиваемого на       нагрев, выпаривание и растворения составных частей продукта, Дж;

Qn – потери тепла наружной поверхностью аппарата окружающую среду лучеиспусканием  и конвекцией, Дж.

 

5.3. Кинематический расчет.

Основные кинематические параметры рабочих органов необходимо знать для того, чтобы получить единицу продукции (или единицы промежуточного продукта) в определённый отрезок времени – рабочий цикл, который является величиной, обратной производительности. Установив рабочий цикл конструкции, можно определить нужный ритм работы ее отдельных рабочих органов, а при известных конструктивных параметрах последних вычислить их необходимые скорости  движения.

Кинематическая схема представляет собой чертеж, на котором с помощью условных графических обозначений дано изображение всех элементов привода, начиная от электродвигателя до рабочих органов, их соединение и взаимоположение, направленное на осуществление, управление, регулирование и контроль заданных законов движения.

Выполняя кинематический расчет привода устройства, определяют основные кинематические параметры, которые должны быть указаны затем на кинематической схеме. Кроме того, эти данные необходимы для расчета элементов привода на прочность.

Кинематический расчет включает следующее:

- определение общего передаточного отношения и разбивка передаточного отношения по ступеням;

- определение общего К.П.Д. привода которое подсчитывается по формуле:

ηобщ= ηзк ∙  ηпк ∙  ηп.ск ∙  η др.зв

где   ηзк – к.п.д. зубчатых колёс;                                               (8)

ηпк – к.п.д. подшипников качения;

ηп.ск- к.п.д. подшипников скольжения;

ηдр.зв- к.п.д. других звеньев.

Потребляемая энергия расходуется на полезную работу, а также на преодоление различного рода сопротивлений. Поэтому мощность привода машин определяется по формуле:

Nпр = Nпобщ (9)

где    Nп – полезная затраченная мощность;

ηобщ – общий К.П.Д. машины.

 

Выводы.

В выводах кратко подводятся итоги работы и указываются:

1) какое новое инженерное решение положено в основу проекта и каковы достоинства этого решения;

2) что нового предложено самим студентом;

3) какие технико-экономические показатели имеет разработанное устройство, машина или аппарат и как они согласуются с требованиями технического задания;

4) каковы перспективы использования материалов курсового проекта в промышленности.

Прилагается также список литературы для выполнения расчетной части курсового проекта.   


8. Пример выполнения расчетной части курсового проекта.


8.1. Тема: Модернизация смешивающей машины.

Спецзадание: С целью стабилизации качества кондитерского теста и повышения эффективности процесса формования   разработать конструкцию темперирующей рубашки тестосмесительной машины.

Расчетная часть 1. Определение площади поверхности теплообмена                 2. Расчет потребной мощности электродвигателя для поворота емкости.               3. Расчет количества теплоносителя.

1. Производительность П (в кг/с) аппаратов периодического действия определяется по формуле.

П = m / τц (10)

или с учетом влажности продукта

П = m (100 – w1) / τц(100 – w2),                           (11)

где:  m – масса загруженного в аппарат продукта, кг;  τц – продолжительность технологического цикла, с; w1 – влажность загружаемого продукта, %;  w2 – влажность готового продукта, %.

Технологический цикл состоит из загрузки продукта в месильную ёмкость, обработки продукта и разгрузки ёмкости. Следовательно.

τц = τз + τо + τр ,

где  τз, τо, τр – время необходимое для загрузки продукта в ёмкость, его обработка  и разгрузка ёмкости, с.

Массу m (в кг) загружаемого в аппарат продукта рассчитывают по рабочей вместимости ёмкости:

m = ρ V φ,                                                           (12)

где  ρ – плотность загружаемого продукта, кг/м3; V – внутренний объём или вместимость емкости, м3 ;  φ – коэффициент заполнения объёма ёмкости (для аппаратов с мешалкой φ = 0,75…0,85).

Зная производительность аппарата и массу загружаемого продукта, можно определить вместимость аппарата (в м3):

           Пт.ц

V= ------------- ,                                                        (13)

          ρ·φ

Для сферических аппаратов объём сферической части

    vc = 2πR3/2 ,                                                     (14)

откуда находят радиус полусферы аппарата (в м3):

R= 3√(1,5v)/π = 3√(0.478v),                                       (15)

Диаметр D = (в м) цилиндрической части аппарата с плоским или сферическим днищем определяется по формуле.

D = 3√(V)/(0.785k+2k2),                                         (16)

где  k1 = H/D – коэффициент, зависящий от конструкции аппарата (для котлов со сферическим днищем k1 = 0,1…0,5; с плоским днищем – 0.1…1); k2 – коэффициент, учитывающий форму днища (для котлов с плоским днищем k2 = 0; со сферическим днищем – 0,071; с коническим днищем – k2 = π / 48tα0, где  α0 – угол между диаметром аппарата и образующей конуса, град).

Высота Н - (в м) цилиндрической части вертикальных аппаратов.

Н = k1D,                                                            (17)

2. Установочная мощность электродвигателя Nэл (в кВт) для привода лопастной мешалки варочного котла.                                                                                                                    

 Nэл = (P1+P2)/η,                                                      (18)

где  N1 – мощность (в кВт), затрачиваемая на вращение прямоугольной лопасти;

N1 =(zk1ω3h(R4-r4))/(408ηл)                                      (19)

где  z – число лопастей у мешалки, шт.; k1 – коэффициент сопротивления среды, принимаем в пределах 1500…2000; ω – угловая скорость лопасти, рад/с; Һ – высота лопасти, м; R и r – радиусы наибольшей и наименьшей кружностей, описываемых лопастью, м; ηл – КПД лопасти, принимаемый равным 0,6…0,8.    N2 – мощность (в кВт), расходуемая на вращения радиальной лопасти мешалки, имеющий форму полусферы:

N2 = k1 pω/4gηл (R15 – r15) [(cоs3α2 – cоs3α1) / 3] – (cоsα2 – cоs1),                    (20)

где p – плотность уваренной массы, кг/м 3; R1 и r1 – наибольший и наименьший радиусы лопасти, м; α1 и α2 – наименьший и наибольший углы расположения радиальной лопасти мешалки относительно вертикальной оси аппарата, град.

3. Общее количество теплоты    Qобщ (в Дж), затрачиваемое на проведение процесса, определяют как сумму статей расхода теплоты:

Qобщ = Q1 +  Q2 +  Q 3 +  Q4 +…+ Qп,                          (21)

где  Q1, Q2, Q3, Q4 – расход теплоты на нагрев продукта аппарата, растворение кристаллов сахара-песка, на выпаривания влаги и др., Дж; Qп – потери теплоты наружной поверхности аппарата, Дж.

Каждую статью расхода теплоты на нагрев продукта, аппарата определяют по формуле

Q1,2 = m с (t2 – t1),                                                (22)

где m – масса нагреваемого вещества, кг; c – удельная теплоёмкость нагреваемого вещества, Дж/(кг·К); принимается по таблицам или рассчитывается; t1, t2 – начальная и конечная температуры нагреваемого вещества, 0С.

Теплоёмкость водных растворов при концентрации до 20 % можно определять по формуле

с = 4190(1 – b/100),                                              ( 23 )

где  4190 – теплоёмкость воды, Дж/(кг·К); b – концентрация растворенного вещества, %.

Рис. 1 Расчетная схема к определению мощности для привода лопастной мешалки сферического аппарата.

Теплоёмкость рецептурных смесей приближенно можно определить формулой

с = c1х1 + с2 х 2+ …+ сп хп ,

 где  с1, с2, с3 …сп – удельные теплоёмкости отдельных компонентов, Дж/(кг·К); х1, х2, х3, … хп - массовые доли отдельных компонентов рецептурной смеси.

Расход теплоты на выпаривания влаги (в Дж) определяют по формуле

Q4 = Wr,                                                              (24)

где  W – количество выпариваемой влаги, кг; r – скрытая теплота испарения, Дж/кг.

Количество выпариваемой влаги рассчитывается в разных случаях по-разному:

при изменении концентрации сухих веществ в продукте                                     W = m (1 – а1 / а2) = П(а2 / а1 - 1)                            (25)

где  m – масса продукта, подлежащего тепловой обработке, а1 и а2 – начальное и конечное содержание сухих веществ в продукте, % ; П – масса уваренного продукта, кг (или производительность, кг/с);

при испарении перегретой жидкости

 W = mc(t1 – t2)/r,                                                 (26)

 где m – масса продукта, кг; с – удельная теплоёмкость продукта, Дж/(кг·К);

t1 и t2 – начальная и конечная температура продукта, 0С; r – теплота испарения жидкости, Дж/кг.

Потери теплоты наружной поверхностью аппарата (в Дж)

 Q = Fаαо (tст – tв),                                                 (27)

 где  Fа – площадь поверхности аппарата, м2; αо – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К); tст и tв – средняя температура поверхности стенки и окружающего воздуха, 0С.

Суммарный коэффициент теплоотдачи определяют по эмпирической формуле

αо = 9,74 + 0,07 (tст – tв),                               (28)

 где  9,74 и 0,07 – эмпирические коэффициенты, имеющие размерность соответственно Вт/ (м2 · К) и Вт/м2.

 4. Площадь поверхности аппарата подсчитывается как сумма площадей простых геометрических тел, из которых состоит аппарат, - цилиндра и сферы:

 Fа = Fц + Fс,                                                         (29)

 где  Fц = πDН = 2πRН;

 Fс = 2πRH = π(α2+H2),

где  D – диаметр цилиндрической части аппарата, м; Н – высота цилиндрической или сферической части аппарата, м; R – радиус наружной сферической части аппарата, м.

Площадь поверхности нагрева аппарата (в м2)

 Fн = Qобщ/(kΔt),                                                       (30)

 где  Qобщ – общее количество теплоты, Дж; k – коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2 · К); ∆t – средняя разность между температурами теплоносителя (tп1 и tп2), и среды (t1 и t2), воспринимающий теплоту.

Если известна производительность аппарата П (в кг/с), то площадь поверхности нагрева (в м2) можно определить из выражения

 Fн =Пс((t2-t1)x/(kΔt),                                               (31)

 где  с – средняя теплоёмкость среды, Дж/(в кг/с); берётся из таблиц; х – коэффициент, равный 1,03…1,05.

Площадь сечения для прохода теплоносителя (в м2)

 Fс = W/(vp),                                                             (32)

 где  v – скорость теплоносителя, м/с (принимают в пределах 0,1…3 м/с), в змеевиках v = 1 м/с; p – плотность теплоносителя кг/м3.

  

8.2. Тема. Модернизация валково-шестренного экструдера.

Спецзадание. С целью стабилизации процесса выпресовывания конфетных жгутов разработать конструкцию двухвалкового питающего устройства взамен шнекового.

Расчетная часть

1.Технологический расчет (определить частоту вращения валков).

2. Кинематический расчет привода валков.

Графическая часть

1. Сборочный чертёж модернизированного экструдера в 2-х проекциях

2.  Кинематическая схема модернизированного экструдера

Технико–экономическое обоснование.

С целью стабилизации процесса выпрессовывания конфетных жгутов, в конструкции валково – шестеренчатого экструдера установлено – взамен шнекового питающего устройства- валковое.

Так как устройство валкового типа обеспечивает наименьшее разрушение  структуры массы при формировании, в результате чего требуется значительно меньшая продолжительность охлаждения жгутов, так же можно увеличить скорость прохождения и обработки продукта.

В шнековом питателе, в связи с неравномерностью давления по длине матрицы, скорость выхода жгутов из отверстий неодинакова, что сказывается на качестве формования  жгута и производительности.

Кроме того, шнековое устройство более сложное в обслуживании, и  в процессе работы происходит налипание продукта к рабочему органу.

Вот поэтому, конструкцию валкового устройства предпочли шнековому.

 

Описание устройства и принцип работы.

Валково-шестеренчатый экструдер для формирования конфетных масс монтируется на станине 6.

Конфетная масса загружается в воронку 1 и захватывается валковыми питающими устройствами. Из цилиндрической камеры, в которой вращается пара валков, масса нагнетается валками в нижнюю камеру, где она захватывается зубьями шестеренчатых роторов 5, вращающихся на валах.

Валки нагнетают массу в камеру сменной матрицы, закрепленной в рамке.

Привод экструдера осуществляется от электродвигателя 10, через червячный редуктор 12, цепную передачу 8, роторы вращаются от зацепления зубчатой прямозубой передачи, далее через вторую цепную передачу 7 приводится один валок питающего устройства. Второй валок приводится аналогично, как и шестеренчатые роторы через зубчатую прямозубую передачу.

Жгуты, выходящие из каналов матрицы ложатся на транспортерную ленту и при этом подвергаются обдувке воздухом из диффузора 3. В результате этого на поверхности жгутов образуется несколько затвердевшая пленка, предотвращающая прилипание жгутиков к ленте транспортера 4.

Камера нагнетающих валков имеет водяную рубашку 9 для поддержания необходимой температуры.

При длине нагнетающих валков в 500 мм, матрица может иметь 18 – 19 каналов диаметром 21 мм.

Экструдер комплектуется сменными матрицами с прямоугольными отверстиями. Экструдеры имеют ряд недостатков, связанных с неравномерностью давления по длине матрицы. В следствии разности давлений у отверстий матрицы скорость выхода жгутов из отверстий неодинаковая.

Учитывая, все возростающие требования к качеству отформованных изделий, усложнение их конфигураций, расширение ассортимента, процессы формования конфет выпрессовыванием следует признать наиболее перспективными.

  

Техническая характеристика пресса.

Производительность,   кг/час;                                              900

Модуль зуба нагнетающих зубчатых валков                      10

Число формующих каналов, n;                                             19

Число оборотов прессующих шнеков, об/мин;                   20 – 34

Мощность электродвигателя, кВт;                                       2,8

Частота вращения, об/мин;                                                    960

Габариты:      длина,  мм                                                       1500

ширина, мм                                                      900

высота, мм                                                       1850

 

 

Рис.2 Модернизированный валково-шестеренный экструдер

  

Расчетная  часть

Технологический расчет.

Производительность валково-шестеренного экструдера определяется по формуле (кг/час.):

П = 60∙ π∙ D∙ n∙ h∙ В∙ ρ ∙  η ;                                                  (1)

где:  П – производительность машины, равна по заданию  900 кг/час;

D - диаметр валка – 0,15 м;

n  -   число оборотов валка в мин.

h  -  зазор между валками, т.е., толщина конфетного пласта – 8мм,

В -  ширина ленты конфетного пласта  - 0,32 м;

ρ -   объемная масса конфетного пласта - 1020 кг/м3.;

η -    коэффициент объемной подачи. Для двухвалковых машин эту

величину можно принять  - 0,45.

Из формулы производительности определяем частоту вращения валков                                             

n =П/(60πDhρη); об/мин                                         (2)

n =900/(60·3,14·0,15·0,0008·1020·0,45·0,32) = 43,36 об/мин.

 

Расчет мощности электродвигателя.

 Определяем мощность, необходимую на перемещение и выпрессовывание конфетной массы по формуле:

N= Mω/1000  кВт ;                                                                   (3)

где: М – момент вращения валков,  Нм.

ω – угловая скорость валков, рад/сек.

Величину   найдем по формуле:

 М = Pn D sin(α/2) +QBB1D(Pn+Pv)μd/2 Нм.              (4)

где: D - диаметр валков  -  0,15 м,

α/2  - угол, характеризующий точку приложения равнодействующей к

зоне, угол - 30º

Рv   -  равнодействующая давления на валки в зоне нагнетания,

Рv  =  0,04 10  Н.

Q- определение напряжения сдвига  - 600

В  - длина рабочей части валка,  В  = 0,32 м.

В1 – угол выпрессовывания,   = 60º

d -  диаметр цапфы валка,  d = 0,04 м

µ-  коэффициент трения скольжения  µ = 0,2

Рn     -  равнодействующее давление массы на валки в приемной зоне:

Рn = 1,05∙ 0,04∙ 10 , Н.

 

М = 1,05∙  0,04∙  10 ∙ 0,15∙ 0,5· 600·0,32·3,14·0,15/(2·3) + (0,04∙ 10∙ 1,05 + 0,04∙ 10)∙ 0,15∙ 0,09  =  366,44  Н/м

 Тогда потребная мощность на вращение

 N0 = Mπn/(30·1000) = -366,44·43,36·3,14/(30·1000) = 1,663 кВт         (5)

 Определяем мощность электродвигателя, кВт

 N = N0K/η кВт,                                                  (6)

где: К – коэффициент, учитывающий условия работы машины,  К = 1,2

η -  КПД привода.

Привод пресса осуществляется от электродвигателя через червячный   редуктор, цепную передачу и звездочку к валкам.

η = η 1 · η 2· η 3 , где η -  коэффициент, учитывающий потери в червячном

редукторе.

η1 = 0,8 ,  η 2 = 0,95 КПД,  учитывающий потери в цепной передачи,

 η 3 =  0,99 - КПД, учитывающий потери в опорах 3 –х валов.

η = 0,8 · 0,95 · 0,99  =  0,737.

 Следовательно требуемая мощность электродвигателя:

 N=1,2·1,663/0,737 кВт .

Выбираем электродвигатель типа ИА112МА6У3 мощностью N = 3 кВт.

Частотой вращения n = 960 об/мин., по ГОСТ  19523 – 81.

 

Кинематический  расчет

Определяем общее передаточное число привода с учетом того, что валки      совершают вращение  с nвал  =  43,36 об/мин.

Тогда общее передаточное отношение:

 Uобщ = Uдв/n = 960/43,36 = 22,14 .                                                  (7)

 Это передаточное число может быть реализовано следующим образом:

 Uобщ.  = U1 · U2,

где: U1- передаточное отношение червячного редуктора, U1 = 8,

U2 – передаточное отношение цепной передачи, U2 = 2,8

В таких случаях можно принять:

 U2 = 2,8

Uобщ. = U1· U2 = 8 · 2,8 = 22,4 , т.е., отклонение от необходимой величины                    передаточного отношения составляет:

 U = (22,4-22,14)100/22,14 =1,17%

 Обычно в расчетной практике допускается отклонение до ±  3 %.

Принятие величины передаточных отношений удовлетворительны.

 Определяем угловые скорости основных валов привода:

1).   Ведущего вала редуктора.

 ω1 = ωэл. =πn/30 рад/сек.   ω1 =3,14·960/30 = 100,48  рад/сек.     (8)

 2).  Ведомого вала редуктора.

 ω2 = ω1 / u = 100,48 /8 = 12,56  рад/сек.                                             (9)

3).   Ведущего вала цепной передачи.

 ω3 =  ω2 = 12,56  рад/сек.

 

Рис.3  Кинематическая схема валково-шестеренного экструдера

 

Кинематическая схема состоит: из электродвигателя, передающей муфты, червячного редуктора, цепной передачи, двух шестеренных прямозубых  передач, двух нагнетающих валков и двух выпрессовывающих шестеренчатых роторов.

4).  Ведомого вала цепной передачи.

ω4 = ω2 / u2 =12,56/2,8 = 4,49  рад/сек.                                  (10)

Определяем вращающие моменты:

а)  на ведомом валу цепной передачи.

М4 = N1 / ω4 =3000/4,49 = 623,6 Н.м.                                        (11)

б)  на ведущем валу цепной передачи.

М3 = M4 / (u2 η) = 623,6 /(3,0 ·0,95) =234,44 Н.м.                   (12)

в)   на ведомом валу червячного редуктора.

М2 = М3  = 234,44  Н.м.

г)   на ведущем валу червячного редуктора.

М1 = M2 / (u1 η1) = 234,44 /(8 ·0,8) =36,63  Н.м.                      (13)

 Характеристика элементов механических передач кинематической схемы

влково-шестеренного экструдора.

 Таблица 1

№ поз

1

2

3

4

5

6

7

8

9,10

m

6

6

-

-

4

4

-

-

2

z

2

16

15

42

40

40

15

15

40

T

-

 

19,5

19,5

 

 

19,5

19,5

 

7.1.4. Обратный расчет

Принимаем количество оборотов электродвигателя 960 об/мин.

Тогда ( см. техническую характеристику машины)  n1 =  960 об/мин,

Up = Z2 / Z1 =16/2 = 8,

n2 = n1/Up = 960/8 =120,

U1 = Z4 / Z3 =42/15 = 2,8,

n3 = n2/U1 = 120/2,8 =43,36,

U2 = Z8 / Z7 =15/15 = 1,

n3 = n2/U1 = 43,36/2 =43,36,

U3 = Z6 / Z5 =40/40 = 1,

n5 = n4/U3 = 43,36/1 =43,36,

U4 = Z10 / Z9 = 40/40 = 1,

n6 = n5/U4 = 43,36/1 =43,36,

тогда: Uобщ = Uр · U1 · U2 · U3 · U4 = 8 · 2,8 · 1 · 1 =22,4               (14)

n –частота вращения валиков = 960 / 22,4 = 42,85 об/мин., что примерно

соответствует расчетным данным по формуле производительности.

  

Приложение 1

 

Образец титульного листа

Федеральное  агентство по образованию

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

 

 Кафедра «ПИЩЕВЫЕ МАШИНЫ»

 

К У Р С О В О Й   П Р О Е К Т

 

по технологическому оборудованию кондитерского производства

 

 

Тема:  _____________________________________________________

_____________________________________________________

 

 

Спецзадание: ______________________________________________

______________________________________________

______________________________________________

 

 

Выполнил студент специальности (260202)

 

Факультет «Технологический менеджмент» ________ курса

 

Фамилия, имя, отчество ___________________ шифр ______

 

Домашний адрес (с индексом): __________________________

__________________________

__________________________

 

 

 

 

Москва  2010 г.

 

  

Приложение 2

Пример заполнения спецификаций

Форма 1


Форма 2

 

Форма 3.

 

 Надписи для чертежей

1. – наименование изделия и наименование документа; 2. – обозначение (номер или шифр документа);  3 – обозначение материалов по ГОСТам на материалы  (для чертежей деталей); 4. – литер документа ( К – курсовой проект); 5. – масса изделия в кг.; 6. - масштаб изображения; 7.- порядковый номер листа; 8. – общее количество листов; 9. – сокращенное наименование учебного заведения (МГУТУ); 10 – студент, консультант, руководитель норма контроля; зав. кафедрой; 11. – фамилии лиц, подписавших документ; 12. – подпись; подписи.   .             




Приложение 3

Общие формулы для расчета производительности технологического оборудования

1. Аппараты, при определении производительности которых основным фактором является их объем (периодически действующие аппараты).

Полезная вместимость аппаратов:

VП = П/r

где П – теоретическое количество продукта, полученное за время t (в единицах объема или массы); r - объемная масса (плотность) продукта, или

VП = jV,

где j - коэффициент заполнения аппарата продуктом, V – полный объем аппарата.

П = jVr.

2. Аппараты, для которых основным фактором, определяющим их производительность, является площадь рабочей поверхности F, перпендикулярно которой перемещается материал (фильтры, отстойники и др.).

Объемное количество перерабатываемого материала

П0 = сF;                                                                                                           

массовое количество материала

Пм = сFr,

где с – количество обрабатываемого продукта, приходящегося на 1 м2 поверхности (например, при фильтрации с – скорость фильтрации в м3/(м2×с); при осаждении с – скорость осаждения в м/с).

3. Машины, выполняющие операции перемещения продукта или обрабатываемых объектов (конвейеры, шнеки и др.).

При перемещении продукта сплошным потоком

Пспл = qсплv

при перемешивании штучных объектов

Пшт = v/а (по количеству)

Пшт = qштv/а (по массе)

где qспл – массовое количество продукта на единице длины рабочего органа; qшт – масса одного штучного объекта; v – скорость рабочего органа; а – расстояние между центрами объектов.

 

Приложение 4

Формулы для расчета производительности отдельных видов технологического оборудование

1. Валковая мельница

П = Ldvrj,

где L – длина валка, м;

d - зазор между валками, м;

v – скорость последнего валка, м/с;

r - объемная масса продукта, кг/м3;

j - коэффициент заполнения продуктом зазора между валками.

2. Шариковая мельница

П = Fvrj,

где F – площадь сечения выходного отверстия, м2;

v – скорость истечения продукта, м/с;

r - плотность измельченного продукта, кг/м3;

j - коэффициент заполнения выходного отверстия.

3. Объемные дозаторы непрерывного действия для сыпучих материалов барабанные и лопастные

П = 1,67 × 10-10VznrК

где V – вместимость одного кармана, м3;

z – число карманов;

n – частота вращения рабочего органа, об/мин;

r - объемная масса продукта, кг/м3;

К – коэффициент заполнения карманов (К = 0,8-0,9).

4. Тарельчатые

П = 5,24 × 10-2h2nr(R+h/3tgj0).tgj0

где h – высота подъема манжеты над тарелью, м;

R – радиус манжеты, м;

j0 – угол естественного откоса продукта при движении.

5. Шнековые                                                                                                          

П = 1,31 × 10-10D2SnrК,

где D – диаметр шнека, м;

S – шаг шнека, м;

К – коэффициент заполнения (К = 0,8-1,0).

6. Ленточные

П = ВhvrК,

где В – ширина лотка, м;

h – высота лотка, м;

v – скорость ленты, м/с;

К – коэффициент заполнения желоба (К = 0,75-0,8).

7. Вибрационные

П = Вhr(K1+K2 sin a)aw cos b,

где В – ширина лотка, м;

h – высота слоя материала на лотке, м;

К1 и К2 – коэффициенты, зависящие от свойств продукта, определяемые опытным путем;

a - угол наклона лотка;

а – амплитуда колебаний, м.

8. Насосы-дозаторы для жидкости:

а) плунжерные

П = 1,67 ×10-2FSnrh0,

где F – площадь плунжера, м2;

S – ход плунжера, м;

N – частота вращения кривошипно-шатунного (или эксцентрикового) механизма, об/мин;

r - плотность продукта, кг/м3;

h0 – объемный коэффициент полезного действия (коэффициент подачи).

б) шестеренные (при одинаковых числах зубьев обеих шестерен)

П = 3,34 × 10-2zfbnrh0,

где z – число зубьев шестерен;

f – площадь сечения зуба, м2;

b – ширина зуба, м;

n – частота вращения шестерен, об/мин.

9. Однокомпонентные весы и дозаторы. Весовые дозаторы непрерывного действия

П = М/(t0 + tд + tп + tмех)

Производительность в зависимости от типа питателя определяется по одной из формул (15) - (19).

10. Машины периодического действия для получения однородных масс

П = G0/(tсм + tз + tв),

где G0 – количество единовременно загружаемого продукта, кг;

tсм – продолжительность смешивания, с;

tз – продолжительность загрузки, с;

tв – продолжительность выгрузки, с.

11. Машины непрерывного действия для получения однородных масс

П = Fvrj,

где F – площадь сечения выходного отверстия, м2;

v – скорость выхода готового продукта, м/с;

r - плотность продукта, кг/м3;

j - коэффициент заполнения продуктом выпускного отверстия.

12. Машины и аппараты для тепловой обработки периодического действия

П = G/(tз + t0 + tр),

где G – масса загруженного в аппарат продукта, кг;

tз – продолжительность загрузки продукта, с;

t0 – продолжительность обработки (нагревания, стерилизации, уваривания и т.п.), с;

tр – продолжительность разгрузки, с.

13. Змеевиковый вакуум-аппарат

П = Fk[Tn – (Tk + Tc)2]/(aк/ac)(i˝ - qc) – (iсн – qyп)

где F – площадь поверхности нагрева, м2;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×К);

ТП – температура греющего пара, 0С;

Тк – температура уваренной массы, 0С;

Тс – температура массы, поступающей на уваривание, 0С.

ак – конечное содержание (концентрация) сухих веществ в готовом продукте, кг/кг;

ас – начальное содержание (концентрация) сухих веществ в продукте, кг/кг;

i - удельная энтальпия вторичного пара, Дж/кг;

qс –  удельная энтальпия продукта, поступающего на уваривание, Дж/кг;

qу.п. – удельная энтальпия уваренного продукта, Дж/кг.

14. Конвейерная печь с ленточным или стационарным подом

П = nq/t,

где n – количество изделий на поду;

q – масса одного изделия, кг;

t - продолжительность выпечки, с.

15. Конвейерная люлечно-подиковая печь

П = nmq/t,

где n – количество изделий на подике;

m – количество рабочих подиков в печи;

q – масса изделия, кг;

t - продолжительность выпечки, с.

16. Шнековый пресс

П = Fv0rj,

где F – площадь поперечного сечения внутренней полости пресса в месте расположения первого витка шнека, занятая продуктом, м2;

v0 – скорость поступательного перемещения продукта вдоль шнека, м/с, [v0=nS, здесь n – частота вращения шнека, об/мин; S – шаг первого витка шнека, м];

r - объемная масса продукта, кг/м3;

j - коэффициент, зависящий от степени заполнения сечения шнека продуктом, свойств продукта и других параметров (определяется экспериментально).

17. Валковый пресс

П = pd2lrmzn,

где d и l – соответственно диаметр и длина гранул, м;

r - объемная масса гранул, кг/м3;

m – число отверстий в матрице;

z – число прессующих валков;

n – частота вращения матрицы, об/с.

18. Просеиватель с возвратно-поступательным движением сит

П = qF

где q – удельная нагрузка на 1 м2 сита, кг/(м2×ч);

F – площадь сита, м2.

19. Ситовая воздушно-очистительная машина

П = Вhvrj,

где В – ширина сита, м;

h – высота слоя продукта, м;

v – средняя скорость движения продукта по ситу, м/с;

r - объемная масса продукта, кг/м3;

j - коэффициент заполнения сита.

20. Калибровочная машина

П = vgz/d,

где v – скорость движения плодов, м/с;

g – средняя масса плода, кг;

z – число ручьев калибрования;

d – средний диаметр плода, м.

21. Отстойная центрифуга непрерывного действия

П = 2pr0Lv0r,

где r0 – средний радиус слоя суспензии в роторе, м;

L – длина сливного участка, м;

v0 – средняя скорость осаждения частиц твердой фазы, м/с;

r - плотность поступающей суспензии, кг/м3.

22. Машина для формования жгутов

П = FvrC,

где F – суммарное сечение всех формующих каналов матрицы, м2;

v – скорость выпрессовывания жгутов, м/с;

r - плотность формуемой массы, кг/м3;

C – коэффициент, учитывающий возвратные отходы.

23. Линейная карамелеформующая машина

П = v/lc,

где v – линейная скорость цепи, м/с;

l – расстояние между ножами, м;

c - число изделий в 1 кг.

24. Ротационная формующая машина

П = Iw/2pc,

где I – число ножей (форм) на роторе;

w - угловая скорость ротора, с-1;

c - число изделий в 1 кг.

25. Тестоделительная машина с поршневым нагнетателем

П = mng,

где m – число мерных карманов;

n – число кусков, выталкиваемых в 1 с;

g – масса порции теста, кг.

26. Завертывающие, укладочные, фасовочные автоматы для штучных и сыпучих продуктов

П = I/(tр + tх),

где tр – продолжительность непосредственной обработки изделия, с;

tх – продолжительность холостого хода, с.

27. Фасовочные машины для жидких продуктов, машины для герметизации тары

П = mn = mw/2p,

где m – количество наполнительных (или закаточных, укупорочных) устройств;

n – частота вращения карусели, об/с;

w - угловая скорость карусели, рад/с.

Приложение 5

Плотность и удельная теплоемкость различных пищевых продуктов

Продукт

 

Темпера-

тура, 0С

Плотность кг/м3

Удельная теп-

Удельная теплоемкость Дж/(кг∙ К)

Сахар- ра
финад                                                      5…35             1600                        1240…1390

Сахарный песок                                        -                   900                          712

Сахарная пудра                                        -                   660                          879

Сахар инвертный                                15…85           1200…1160            3200…3400

Патока                                                  15…85          1436…1400             2500…2350

Какао бобы сырые                               20…110         560                          2260…2261

Орехи

арахиса сырые, обжаренные                     -                   915                               -

миндаля                                                        -                   914                               -

кешью сырые                                               -                   917                                -

кешью обжаренные                                     -                   912                                -

Крахмал кукурузный                                 70                 1623                         1870

Какао тертое                                           10…70         1110… 1080             2637

Какао масло                                             10...70          927… 880                 2512

Гидрожир                                                 - 5…+35      0,942…0,908            2970…3330

Шоколадная масса                                      0…35          1235                          1482…1603

Сгущенное молоко                                       -                 1280                          2260

Кондитерские массы

ирисная                                                       25…85          1440                         2240…2310 карамельная   С.В = 98%                         20…80         1500…1800              1380…1720

карамельная   С.В = 97%                          20…80         1460…1550              1720…1880

помадная                                                       20…60         1390                          1740

пралине                                                         40…60         1200                           1410

Сиропы

сахарные                                                     100…110     1000…1420                4150…1970

карамельный   С.В = 80%                          20…80         1420…1340                1970…2090

С.В = 85%                                                    20…80         1450…1370                1185…2010

С.В = 88%                                                    20…80         1480…1400                1842… 1967

С.В = 92%                                                   20…80         1520…1430                1758…1925

Тесто

вафельное                                                 15…85         1100                            3621…3600

затяжное                                                   15…40         1295                            2353…2220

сахарное                                                   15…30          1280                            2491…2533

галетное                                                   15…40          1165                               2625…2847

Мармелад

фруктовый                                               -                1359                                      -

желейный                                               25…85        1410                           2950…2784

пастила                                                   25…85        940                            2100…3328

корпуса размазных конфет                 15…45         1370                           2080…2453     шоколад плиточный                              18…35        1150                          2344…1992

какао порошок                                        0…40         1475                          1226…1285

начинки

фруктовая                                                15…85        1375                            2595…2746

вишнево-клубничная                               -                1345                             2093…2014

сливочная                                                25…85        1440                            2344…2581

яблочная                                                  25…85        1417                             1963

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература.

1. Маршалкин Г.А. Технологическое оборудование кондитерских фабрик. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, -448 с.

2. Драгилев А.И., Сезанаев Я.М. Технологическое оборудование предприятий кондитерского производства. Москва «Колос» 2000 – 496 с.

Дополнительная литература.

3. Лунин О.Г., Драгилев А.И., Черноиванник А.Я. Оборудование преприятий кондитерской промышленности. - М.: Легкая и пищевая    промшленность, 1984, - 384 с.

4. Панфилов В.А. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Москва «Высшая школа» 2001г.

5. Лунин О.Г., Вельтищев В.Н. и др. Курсовое и дипломное проектирование технологического оборудования пищевых производств.     Москва  ВО «Агропромиздат», 1990 – 269 с.

6. Драгилев А.И. Оборудование для производства мучных кондитерских изделий. Москва ВО «Агропромиздат» 1989 – 320 с.

7. Кузнецова Л.С., Сиданова М.Ю. Технология приготовления мучных кондитерских изделий. Москва «Высшая школа» 2001 – 320 с.

8. Лунин О.Г., Вельтищев В.Н. Теплообменные аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1987, - 237 с.

9. Чернавский С.А. Проектирование механических передач. - М.: Машиностроение, 1984, - 557 с.

10. Драгилев А.И. Практикум  по расчетам оборудования кондитерского производства. М. : Агропромиздат, 1990. – 176с.

11. Чернавский С.А., Ицкович Г.М., Проектирование механических передач. – М Машиностроение, 1976, - 608 с.