Антипов С.Т. и др. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. Том 1

Подождите немного. Документ загружается.

Глава

Оборудование для разборки 231

растительного

и животного сырья

Рис.

10.48.

Устройство для шелушения зерновых материалов

прессора)

и пересекающего струю продуктов шелушения в

полете.

Ядро летит в

бун-

кер 8 и выводится через шлюзовой

затвор

9, а пленки увлекаются потоком воздуха и

поступают

в бункер 10, из которого выводятся через шлюзовой

затвор

11. Четкость

воздушного

разделения

ядра

и пленки осуществляется поворотом

клапана

13.

Устройство

для шелушения зерновых материалов

отличается

тем, что возду-

ховод

выполнен в виде вихревой трубы, включающей установленное на входе тан-

генциальное

сопло

и диафрагму.

Устройство

для шелушения

зерна

(Пат. №

2174443

РФ, В02 ВЗ/12) относится

к мукомольно-крупяной, пищевой и комбикормовой промышленности.

Устройство

для шелушения

зерна

(рис. 10.49) содержит корпус 1, внутри которо-

го

расположены наклонные опоры 2. Корпус / в нижней части оканчивается цилинд-

рическим зерносборником 3 и выгрузным затвором 4. Под выгрузным затвором 4 вни-

зу

корпуса 1 размещен патрубок 5 для

всасывания

воздуха в корпус /. К конической

части корпуса 1 прикреплены стойки 6 в качестве опор корпуса 1. Внутри корпуса 1

на наклонных опорах 2 установлена (или приварена) опорная плита 7 для крепления

на ней электродвигателя 8, к которому присоединена

защитная

электроизолированная

от

корпуса 1 труба 9 для размещения в ней электропровода. Электродвигатель 8 с по-

мощью

эластичной соединительной муфты 10 соединен с зернопроводом 11 с соплами

12 на концах для сообщения ему вращательного движения, а сверху зернопровод 11

соединен

с загрузочным патрубком 13

(бункером)

с дозатором 14. Сверху на корпусе

расположен по меньшей мере один патрубок 15 для отвода

шелухи.

К зернопроводу

снизу прикреплены лопасти 16 всасывающего вентилятора. При подаче электриче-

ского

напряжения

на электродвигатель 8 его вал вместе с муфтой 10 и соосно располо-

женным загрузочным патрубком 13

(бункером)

приводится во вращательное движение

с частотой

вращения

п, вследствие чего зерно за счет действия центробежной силы пе-

ремещается из загрузочного патрубка 13 через зернопровод 11 к соплам 12, выполнен-

ным,

например, в виде сопла Лаваля.

232

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

За счет создаваемого в нем разрежения и движения самого сопла 12 со скоростью

порядка до

300...500

м/с и

более

зерно (зерновка) выходит из него и на выходе попадает

в зону резкого перепада давления, вследствие чего зерновая оболочка слетает и в виде

шелухи

(лузги)

подхватывается восходящим потоком воздуха и удаляется из корпуса 1

через патрубок (патрубки) 75. Очищенное зерно, продолжая движение по винтовой кри-

вой по внутренней поверхности корпуса 1, попадает в зерносборник 3 и по мере накоп-

ления

очищенного зерна удаляется через выгрузной затвор 4. Восходящий поток возду-

ха (циклонирование) создается за счет лопастей 16, закрепленных на зернопроводе 11.

Дозатор 14 позволяет подавать в загрузочный патрубок 13 дозированный поток неочи-

щенного

(исходного)

зерна (не показано), обеспечивая требуемую производительность

установки. Охлаждение обмоток электродвигателя 8 осуществляется входящим возду-

хом,

всасываемым через патрубок 5 для

всасывания

воздуха. Для обеспечения

более

жесткого крепления двигателя 8 к корпусу 1 и снижения вибраций последнего в

силу

недостаточной балансировки вращающихся элементов возможна дополнительная уста-

новка

растяжек

между корпусом электродвигателя 8 (не показано) и корпусом 1 или

установка упорного подшипника между бункером 13 и верхней

(плоской)

частью кор-

пуса 1 (не показано). Внутренний диаметр d зернопровода (сечение А-А) конструктивно

подбирается в зависимости от размеров очищаемого зерна (для гречки d=

6,0...7,0

мм),

внешний диаметр D рассчитывают в зависимости от заданной частоты вращения п и

материала зернопровода. Внутренний диаметр d

сопловой головки

(сопла)

12 подбира-

ют

также

(сечение С-С) в зависимости от размеров зерна, а наружный диаметр D

- из

условия

минимизации массы сопловой головки.

А-А

С-С

Рис.

10.49. Устройство для шелушения

зерна

Глава

10 Оборудование для разборки

растительного и животного сырья

233

Устройство

для шелушения зерна отличается тем, что загрузочный патрубок

снабжен зернопроводом с соплами на концах и

связан

с валом электродвигателя для

сообщения

ему вращательного движения, а на зернопроводе смонтированы лопасти

всасывающего вентилятора,

KpQMe

того,

внизу корпуса выполнен патрубок для

вса-

сывания воздуха в корпус, а вверху, по меньшей мере, один патрубок для отвода

шелухи,

при этом электродвигатель расположен в корпусе на опорах и соединен

муфтой с зернопроводом.

Очиститель

головок корней свеклы (Пат. №

2172088

РФ, А47 J17/00) отно-

сится к области сельского хозяйства, в частности может быть использован для очи-

стки головок корнеплодов от ботвы на корню.

На рис. 10.50 представлена схема очистителя головок корней свеклы; на рис.

10.51 - очистительный ножевой барабан; на рис. 10.52 -

шариковая

направляющая.

Рис. 10.52. Шариковая

направляющая

8* Зак. 624

234

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Очиститель

содержит раму 1 с навеской, обеспечивающей ее горизонтальное

перемещение, радиальную подвеску 2 очистительно-ножевого барабана 3, привод 4

очистительно-ножевого

барабана 3, прикрепленный к раме полозовидный копир 5 и

ограничитель - лыжу б подвески 2.

Барабан

3 состоит из вала 7 и жестко прикреп-

ленных

к нему опорно-копирующим диском 8 с V-образными ножами 9 в виде улав-

ливающей

вилки и установлен на радиальной подвеске 2 с пружинной системой 10 с

возможностью

поперечно-горизонтального перемещения вместе с подвеской 2 по-

средством карданного подвеса 11, причем вертикальная ось последнего принадле-

жит раме 1, или относительно радиальной подвески 2 посредством по крайней мере

двух

шариковых направляющих, включающих обойму 12 с желобом и жестко при-

крепленный к ним хотя бы один опорно-копирующий диск 8, вал 7 с желобом и ша-

рики 13. Диаметр опорно-копирующего диска 8

больше

или равен диаметру описан-

ных окружностей внутренних концов ножей и меньше диаметра описанных окруж-

ностей

наружных концов ножей.

Очиститель

работает следующим образом. При поступательном перемещении

очистителя

полозовидный копир 5 центрирует раму 1 относительно

ряда

свеклы.

Очистительные

барабаны 3 прижаты опорно-копирующими дисками 8 к головкам

корней радиальной подвеской 2 с пружинной системой 10. Опорная поверхность

диска 8 предотвращает его врезание в корень и обеспечивает вертикальное копиро-

вание головки корня. Осевые составляющие силы резания со стороны корня на

V-образные

ножи 9 в виде улавливающей вилки перемещают очистительный бара-

бан 3 таким образом, что их действие на один и другой ножи выравнивается. Эти

силы

центрируют очистительный барабан 3, направляя опорно-копирующий диск 8

по

середине головки корня, перемещая его или вместе с подвеской 2 посредством

карданного подвеса 11, или относительно подвески 2 по шариковой направляющей

12, 13, что обеспечивает поперечно-горизонтальное копирование каждого корня.

Вращающиеся прямолинейные лезвия ножей 9 перемещаются по поверхности одно-

полостного

гиперболоида, что вместе с опорно-копирующим диском 8 обеспечивает

близкую

к сферической форму очищенной головки корня.

Толщину

срезаемого

слоя

головки

корня определяет величина выступания ножей 9 над опорно-копирующим

диском 8, который исключает чрезмерное врезание ножей 9 в головку корня,

уменьшая потери сахароносной массы. Ограничитель-лыжа 6 предотвращает

вреза-

ние ножей 9 очистительного барабана 3 в почву при отсутствии под опорно-

копирующим

диском 8 головки корня, ограничивая амплитуду вертикальных

коле-

баний очистительного барабана 3.

Очиститель

головок корней свеклы отличается тем, что барабан оснащен хотя

бы

одним опорно-копирующим диском, к которому прикреплены V-образные ножи

в виде улавливающей вилки, причем диаметр опорно-копирующего диска

больше

или

равен диаметру описанных окружностей внутренних концов ножей и меньше

диаметра описанных окружностей наружных концов ножей, а барабан установлен с

всэзможностью горизонтального перемещения относительно подвески или вместе с

подвеской относительно рамы. Очиститель головок корней свеклы отличается тем,

что

ножевой^барабан соединен с его валом привода посредством хотя бы двух ша-

риковых направляющих. Очиститель головок корней свеклы отличается тем, что

подвеска соединена с рамой посредством карданного подвеса.

Устройство для очистки от кожуры картофеля, овощей и плодов (Пат. №

2146489 РФ, А47 J17/00) относится к устройствам по переработке продуктов.

Глава

10 Оборудование для разборки

растительного

и животного сырья

235

--\

А-А

б 1 5

Рис.

10.53. Устройство для очистки от кожуры картофеля, овощей и плодов

На рис. 10.53 изображен основной вид устройства в разрезе по оси симметрии.

Устройство

содержит корпус / и отрезной нож б. В корпусе сделаны взаимно пер-

пендикулярные пазы 2 и 3. Кроме

того,

имеется сотовый нож 4, расположенный в

пазах 2; столик 5, расположенный в пазах 3; а отрезной нож 6 закреплен в корпусе 1

параллельно

рабочей поверхности сотового ножа 4 и прилежит режущей кромкой к

этой поверхности; загрузочное отверстие 7.

Устройство

работает следующим образом. Сотовый нож 4 в пазах 2 устанавлива-

ется в крайнее положение, напротив столика 5. Столик 5 в пазах 3 отходит от сотового

ножа 4 в крайнее положение и в образовавшейся полости, срезом на рабочую поверх-

ность сотового ножа 4 устанавливается половинка картофелины. Столик 5 перемеща-

ется навстречу сотовому ножу 4, вдавливая в него картофель, и останавливается,

не доходя до поверхности сотового ножа на заданное расстояние. Затем сотовый нож 4

в пазах 2 перемещается в сторону отрезного ножа 6, режущая кромка которого срезает

выступающую

из сотового ножа 4 часть картофеля вместе с кожурой.

После

срезания сотовый нож 4 и столик 5 передвигаются в исходное положе-

ние,

и процесс повторяют. Каждая последующая картофелина выталкивает из сот

сотового

ножа 4 кусочки очищенного перед этим картофеля.

236

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Устройство

для очистки от кожуры картофеля, плодов и овощей, содержащее

корпус и отрезной нож,

отличается

тем, что в корпусе расположены сотовый нож

для

разрезания

продукта на кусочки и столик для

выравнивания

кусочков по по-

верхности, имеющие возможность перемещения рабочими поверхностями навстре-

чу

друг другу и обратно, при этом режущая

кромка

отрезного

ножа

прилегает к ра-

бочей

поверхности сотового ножа, который установлен с возможностью перемеще-

ния в сторону отрезного ножа.

Устройство

для обрушивания подсолнечных семян (Пат. №

2162880

РФ, CI 1

В1/04)

относится к масложировой промышленности.

Устройство

для обрушивания подсолнечных семян (рис. 10.54) состоит из двух

вертикального расположенных секций, в которых происходит обрушивание семян и

разделение рушанки на

фракции.

Верхняя секция рушки состоит из цилиндрических корпусов 7 и 2,

крышки

3 с

патрубком 4 для засыпки семян и вертикального вала 5 с закрепленным на нем бы-

стровращающимся диском 6 с лопатками 7.

На внутренней стороне поверхности корпусов 2 и 8 на уровне лопаток 7 закреп-

лены

сегменты 9, которые одновременно являются соединительными звеньями ме-

жду корпусами. К сегментам крепится амортизирующий материал, например ткань,

служащая декой 10. Нижний

край

материала не закреплен и свободно свисает для

лучшего

гашения скорости ударяющихся о него семян. Привод вала 5 осуществля-

ется клиноременной передачей от электродвигателя, шарнирно закрепленного на

корпусе

Внутри

цилиндрических корпусов 7, 2 и 8 находится питатель в виде установлен-

ных по оси на различной высоте конусов 77, 72 и 13, разделяющих поток семян

рав-

номерно

по окружности, и механизм регулирования точки попадания семян на лопат-

ки

диска,

состоящего из четырех подвижных секторов 14 (см. рис. 10.54) с сужающи-

мися конусными

пазами

15, которыми через рычажную систему 16 осуществляется

изменение точки попадания семян на лопатки

диска.

Регулируют

механизм вращени-

ем

рукоятки

Нижняя секция рушки состоит из корпуса 8, внутри которого на трех шаровых

опорах установлен подвижный ситовой корпус 18 сит 19 и 20, и вала 27, который

получает

вращение от вала 5 через гибкий элемент - пружину 22. На нижнем конце

вала 27 на шлицах закреплены эксцентриковые диски 23, перестановкой которых

устанавливается нужная амплитуда колебаний сит.

На сите 20 установлено дополнительное устройство для отделения

лузги

от ядер

семян, состоящее из ограничительного кольца и отсекателя 24. К нижней части кор-

пуса 8 присоединен разделитель 25, отводящий разделенные

фракции

от рушки.

Семена, поступающие через патрубок 4, попадают сквозь конусные

пазы

секторов 14 на лопатки 7.

После

удара о лопатки семена отскакивают на тканевую

деку,

где происходит гашение скорости обрушенных семян о ткань. Обрушенная и

отраженная

вниз

от деки масса по конусу 13 поступает на верхнее сито 19.

Недо-

руш,

двигаясь по поверхности сита, попадает во внутренний отсек разделителя 25 и

возвращается на повторную загрузку. Основная масса рушанки поступает на второе

сито

20 и, двигаясь по нему, с помощью отсекателя 24 разделяется на

лузгу

ядра,

которые через соответствующие отсеки разделителя 25 поступают в отход и

аспира-

тор,

а вся масличная пыль и мелко разрушенные

ядра,

попавшие сквозь сито на дно

корпуса 8, подаются на дальнейшую переработку.

Глава

Оборудование

для

разборки

растительного

животного

сырья

237

iiv

Рис.

10.54.

Устройство

для

обрушивания

подсолнечных

семян

Устройство для

обрушивания

подсолнечных

семян

отличается

тем, что

пита-

тель

выполнен

виде

конусов

механизма

регулирования

точки

попадания

семян

на

лопатки

диска,

дека

выполнена

из

амортизирующего

материала,

дополнительно

установлен

ситовый

корпус

на

шаровых

опорах

устройством

для

отделения

лузги

от

ядер

семян.

* *

В этой главе наиболее важными являются следующие моменты.

1. Знание механизма удаления покрова с растительного и животного сырья

позволяет правильно выбрать способы его очистки и разделки.

2. Комплексное рассмотрение оборудования, имеющего одно и то же функ-

циональное назначение, но предназначенное для сырья разных видов, дает воз-

можность систематизировать знания в области процессов очистки пищевого

сырья от наружного покрова и разделки, что создает научную основу для разра-

ботки новых технологий.

3. Анализ факторов, влияющих на производительность машин для очистки

исходного сырья от наружного покрова и разделки, позволяет определить ос-

новные направления повышения эффективности работы оборудования.

238

Часть

II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых

сред

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что Вы понимаете под процессом очистки?

Какие способы очистки растительного и животного сырья от наружного покрова Вы знаете?

3. В чем состоит механизм каждого способа очистки растительного и животного сырья от наруж-

ного

покрова?

4. Как классифицируется оборудование для очистки растительного и животного сырья от наруж-

ного

покрова?

5. Как оценивается технологическая эффективность очистки в обоечных машинах?

6. Какие факторы влияют на производительность обоечных и щеточных машин?

7. В чем заключается принцип действия шелушильных и шлифовальных машин?

8. Каково устройство бичевых машин и

каков

их принцип работы?

9. Каково устройство гребнеотделительных машин и

каков

их принцип работы?

10. Как рассчитать производительность гребнеотделительных машин?

11.*От

каких

факторов зависит производительность картофелечистки

КНА-600М?

12.

Каково устройство машин для отделения шелухи и плодоножек? Принцип их работы.

13.

Как классифицируются протирочные машины?

14. Какие требования предъявляются к разделочным машинам?

15. Какие факторы влияют на производительность и эффективность работы протирочных машин?

16. Какие виды машин применяют для снятия шкур животных?

17. Как рассчитать производительность машин для снятия шкур животных?

18. Какие факторы влияют на

технологическую

эффективность машин для снятия оперения птиц?

19.

Как обрабатывают

тушки

птицы

для

того,

чтобы

ослабить

удерживаемость оперения

коже тушек птицы?

20. Каковы особенности эксплуатации и обслуживания машин для снятия оперения птиц?

УПРАЖНЕНИЯ

Предложите

в виде эскизов Ваши решения инженерных задач, связанных с развитием конструкций:

обоечных и щеточных машин;

машин для шелушения и шлифования зерновых

культур;

бичерушки;

гребнеотделителей;

машин для очистки картофеля и корнеплодов;

машин для отделения шелухи и плодоножек;

протирочных машин;

установки для снятия шкур животных;

машины для снятия оперения с птиц;

машины для снятия чешуи с рыбы;

разделочных машин.

Эти

решения должны предполагать совершенствование и модернизацию оборудования. Они на-

правлены на:

повышение производительности;

повышение качества продукции;

улучшение

условий

труда

рабочего

точки зрения эргономики, техники безопасности и охраны труда;

экономию времени на санитарное обслуживание оборудования;

экономию времени на техническое обслуживание оборудования;

экономию энергоресурсов;

экономию конструкционных материалов;

повышение технологичности конструкции с точки зрения изготовления и ремонта;

улучшение дизайна оборудования;

снижение себестоимости продукции другими, кроме перечисленных выше, путями.

Вместе

с этими, преимущественно машиноведческими, аспектами рассмотрите возможность раз-

вития конструкций машин и аппаратов с точки зрения повышения качества самих технологических про-

цессов,

которые реализуются этим оборудованием. Речь идет об увеличении точности, устойчивости,

надежности, управляемости и стабильности технологических процессов, а

также

о снижении их чувст-

вительности

к возмущающим факторам окружающей среды.

По

результатам Вашей работы сделайте заключение о том, в какой мере Ваши предложения повы-

шают готовность машин и аппаратов к эффективной автоматизации данных технологических процессов.

Важнейшая задача цивилизации

научить человека мыслить.

ЭДИСОН

ТОМАС

АЛВА

(1847-1931),

американский

электротехник,

изобретатель

Глава

ОБОРУДОВАНИЕ

ДЛЯ

ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

ПИЩЕВЫХ

СРЕД

Измельчение - процесс механического воздействия на продукт рабочими орга-

нами, который приводит к преодолению сил взаимного сцепления и увеличению

поверхности твердых материалов.

пищевой промышленности измельчение применяют для увеличения поверхности

твердых материалов с целью повышения скорости биохимических и диффузионных

процессов при переработке фруктов, овощей и т. д., а

также

в процессах переработки

пищевых отходов. Измельчение широко используют в мукомольном, мясном, свеклоса-

харном, спиртовом, пивоваренном, консервном и других производствах.

Тому, кто

не

постиг науки добра,

всякая иная наука приносит лишь вред.

МОНТЕНЬ МИШЕЛЬ

де

(1533-1592),

французский

философ и

писатель

11.1

НАУЧНОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ПРОЦЕССА

ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

ПИЩЕВЫХ

СРЕД

Измельчение

материалов осуществляют путем

раздавливания

(рис. 11.1, а), рас-

калывания (рис.

11.1,6),

истирания (рис. 11.1, в) и удара (рис. 11.1, г).

При

измельчении обычно имеют место несколько сопутствующих видов из-

мельчения.

Например, истирание сопровождается раздавливанием, раскалыванием,

измельчением

при ударе. При истирании материалов образуется

большое

количест-

во пыли и в ряде случает имеет место переизмельчение, что иногда недопустимо.

Выбор

метода измельчения

зависит

от крупности и прочности кусков измельчаемых

материалов. Прочные и хрупкие материалы измельчают раздавливанием и ударом,

прочные и

вязкие

—

раздавливанием,

вязкие

материалы средней прочности - истира-

нием, ударом и раскалыванием.

Процессы

измельчения разделяются на дробление (крупное, среднее и

мелкое),

из-

мельчение

(тонкое и очень тонкое) и резание. Резание применяют, когда требуется

не только уменьшить размер кусков, но и придать им определенную форму. Изрезанию

подвергаются овощи и фрукты,

конфетная

и тестовая масса, мясо и другие продукты.

Результат

измельчения характеризуется степенью измельчения, равной отноше-

нию среднего характерного

размера

D куска материала до измельчения к среднему

характерному размеру d куска

после

измельчения

= D/d.

Измельчение

осуществляется под действием внешних сил, преодолевающих силы

взаимного сцепления

частиц

материала. При дроблении куски твердого материала

сначала подвергаются объемной деформации, а затем разрушаются по ослабленным

дефектами (макро- и микротрещинами), сечениям с образованием новых поверхно-

стей.

Куски продукта дробления ослаблены трещинами значительно меньше исход-

240

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

'ШШ.

а)

б)

в)

Рис.

11.1

Способы измельчения продуктов:

а -

раздавливанием;

6 -

раскалыванием;

в -

истиранием;

г -

ударом

ных.

Поэтому с увеличением степени измельчения возрастает расход энергии на

измельчение.

Согласно

гипотезе П.А. Ребиндера,

затраты

энергии А

(Н-м)

на измельчение ка-

кого-либо

продукта для получения конечного продукта, состоящего из частиц опре-

деленной

дисперсности, могут быть выражены формулой

К +

/2е)тп

ASa,

где

К - энергия, расходуемая на процессы деформации и образования продуктов

износа рабочих органов измельчающей машины, Н-м; а

- разрушающее напряже-

ние измельчаемого материала, Н/м

; V - объем измельчаемого материала, м

; Е -

модуль

упругости измельчаемого материала, Н/м

; т

- число циклов деформаций

частиц измельчаемого материала; к

- энергия на образование 1 м

новой поверхно-

сти для данного материала, Н/м; AS = St - S„ - вновь образованная поверхность (Sh

- соответственно общая поверхность материала

после

и до измельчения), м ; а -

безразмерный коэффициент, характеризующий для машины данной конструкции

процесс образования новой поверхности:

)

=i",

здесь п

—

показатель степени, зависящий от условий измельчения.

Коэффициент

полезного

действия процесса измельчения определяется выражением

П.,

ASa

/\к

+ (т

/2Е)

ASa\

Анализ

этих уравнений показывает, что для уменьшения энергозатрат следует

стремиться к уменьшению упругих деформаций рабочих органов дробилок и повы-

шению их износостойкости, к уменьшению числа циклов деформаций (т

) частиц

измельчаемого

материала и к снижению разрушающих напряжений измельчаемого

продукта.

Разрушение твердых зерен злаков происходит в результате сочетания деформа-

ций

сжатия

и сдвига. Причем преобладание

того

или иного типа деформации зави-

сит от отношения скоростей вальцов и взаимного расположения несимметричных

рифлей на поверхности вальцов. Измельчение зерна и промежуточных продуктов в

вальцовых станках осуществляется в клиновидном пространстве, образованном ци-