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

Подождите немного. Документ загружается.

Глава

14 Оборудование для смешивания

пищевых сред

451

Люди,

которым всегда некогда, обыкновенно

ничего

не

делают.

ЛИХТЕНБЕРГ

ГЕОРГ КРИСТОФ

(1742-1799),

немецкий

писатель,

литературный

театральный

критик,

ученый-

физик

14.3

МЕШАЛКИ

ДЛЯ

ЖИДКИХ

ПИЩЕВЫХ

СРЕД

Наиболее

распространенным видом механических перемешивающих

аппаратов

являются аналогичные по устройству и принципу действия реакторы МЗС-316 и

МЗС-210.

Реакторы МЗС-210 и МЗС-316 (рис. 14.5) предназначены для перемешивания

вязких и жидких пищевых продуктов из нескольких компонентов.

Перемешивание продукта осуществляется мешалкой 4, состоящей из вертикаль-

ного

вала с укрепленными на нем лопастями. В нижней части корпуса 5 имеются

два патрубка для спуска конденсата и выгрузки готового продукта. Над реактором

смонтирован привод, включающий электродвигатель 1 и редуктор 2. Для санитар-

ной обработки верхней части имеется

крышка

Технические

характеристики реакторов представлены в табл. 14.1.

нвИг)

Рис.

14.5

Реактор

МЗС-316

452

Часть

II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Таблица 14.1

Техническая характеристика реакторов МЗС-210

МЗС-316

Показатели

МЗС-210

МЗС-316

Рабочая емкость, л

920 500

Поверхность

нагрева,

4 2,2

Рабочее давление, МПа:

паровой

камере

0,4 0,3

в корпусе

0,07

Частота

вращения

мешалки, мин"

Установленная мощность, кВт

2,8

1,7

Габаритные

размеры,

мм

1500x1418x2506

1300x1240x1960

Масса, кг

1320

740

Ванна

нормализации ВН-600 (рис. 14.6) предназначена для нормализации по

жирности высокожирных сливок.

Ванна представляет собой двухстенный цилиндрический вертикальный сосуд с

наклонным дном, снабженный лопастной мешалкой 7. Герметичная емкость между

внутренней ванной и рубашкой 3 заполняется теплоносителем в тех случаях, когда

по

технологическому процессу необходимо подогреть продукт. В качестве теплоно-

сителя

может использоваться

либо

горячая вода,

либо

пар, который вводится в

предварительно заполненную водой емкость. Для выхода воздуха и слива конденса-

та емкость снабжена переливной трубой.

Ванна устанавливается на трех регулируемых по высоте ножках. Крышка 2 ван-

ны,

выполненная в виде усеченного конуса, состоит из двух частей, соединенных

между

собой с помощью шарнирных петель. Одна часть крышки откидная, а другая

прикреплена к верхней поверхности ванны. На неподвижной части крышки 2 имеется

Рис. 14.6

Ванна

нормализации

ВН-600

Глава

14 Оборудование для смешивания

пищевых сред

453

люк

для подачи продукта в ванну и установлен конечный выключатель, который

служит

для обесточивания электродвигателя привода 4 мешалки при открывании

крышки. Рамная лопастная мешалка, ось вращения которой расположена перпенди-

кулярно

наклонному дну ваниы, надевается сверху на коническую шейку вала ме-

шалки и крепится специальной гайкой.

Привод 4 вала мешалки расположен в нижней части ванны на наклонном днище.

От

электродвигателя вращение через

упругую

муфту передается на червячный ре-

дуктор.

Тихоходный вал редуктора соединен с помощью жесткой муфты с валом

мешалки. Нижнее расположение привода мешалки полностью исключает попадание

масла из редуктора в продукт и уменьшает высоту ванны.

Наклон

лопастей рамной мешалки и наклонное расположение ее оси вращения

обеспечивает эффективное перемешивание продукта.

Для

контроля температуры продукта в нижней части ванны имеется штуцер для

присоединения

датчика

температуры.

Техническая характеристика ванны нормализации ВН-600

Рабочая

емкость,

л 600

Объем обогревающего

пространства,

0,08

Давление

пара,

МПа 0,06

Частота

вращения

мешалки,

с"

5,7

Установленная

мощность, кВт 1,1

Габаритные

размеры,

мм

1210x1350

Масса, кг 351

Инженерные расчеты. При конструировании перемешивающих устройств оп-

ределяют

производительность, длительность процесса перемешивания, потребляе-

мую

энергию и мощность электродвигателей, проводят

также

прочностные и конст-

руктивные расчеты отдельных

узлов

и элементов.

Уровень

жидкости в спокойном состоянии h (м)

h =

V/(i*

где

V - объем жидкости, м

; R

- радиус

аппарата,

м.

Предельная

угловая скорость вращения лопасти

(рад/с),

при которой жид-

кость в емкости размерами R

и Н, м, налитая до уровня h, не выплеснулась через

край

емкости.

Условие

невыплескивания жидкости из

аппарата

ориентировочно оп-

ределяют

по эмпирической формуле

<(2/R

„\lg(H-h).

Предельная

угловая скорость вращения лопасти

со„.

(рад/с),

которую она может

иметь для

того,

чтобы ее верхний

край

не оказался выше уровня перемешиваемой жид-

кости.

Условие

необнажения лопасти мешалки ориентировочно определяют по формуле

,<(2/R

„\]g(H-h).

Предельная

угловая скорость вращения лопасти ю

(рад/с)

при которой будет вы-

полнено

условие необнажения дна

аппарата,

определяется по эмпирической формуле

454

Часть II Машины

аппараты-преобразователи

пищевых сред

Зная

ю„в,

Щчл

со

выбираем

С0р

об

(рад/с).

Максимальная высота жидкости

аппа-

рате

max

(м) (рис. 14.7)

h + \p

pa6

/4g).

Рис.

14.7

Схема

расчету скорости

лопастной мешалки

Тогда

высота

аппарата

(м)

Ках

где

Л"

некоторый

запас

высоты,

м.

Минимальная высота жидкости

аппа-

рате

min

(м),

при

которой процесс будет

протекать нормально,

равна

Kin =

-{<»

an/

g)-

Для

того чтобы верхний

край

лопасти

не

оказался выше уровня воронки

вра-

щающейся жидкости, нижний уровень

min

воронки

центре должен быть выше

плоскости

верхнего

края

лопасти

(рис. 14.7)

Kin

•

Крутящий момент

на

валу лопасти

(Н-м)

pa6

/A)(R"

-rU,

где

с -

коэффициент сопротивления, величина которого зависит

от

формы

скоро-

сти тела, вязкости жидкости

и т. п.; р -

плотность перемешиваемой жидкости, кг/м

;

h„

высота лопасти,

м; R

и г

соответственно радиусы вращения наружного

внутреннего

краев

лопасти,

(рис.

14.7).

Мощность,

потребная

на

вращение

лопасти

(кВт)

Ма

раб

•

Следует

учесть,

что

найденная мощность потребна только

на

вращение одной

лопасти.

Для того чтобы определить мощность привода вала лопастной мешалки,

следует

учесть общий КПД привода

пр

количество лопастей

z и

принять некоторый

запас

мощности. Поэтому мощность электродвигателя привода вала лопастной

ме-

шалки

(кВт)

равна

=Nzk

/ц

пр

где

z -

количество лопастей

на

валу, шт.;

г\„

общий КПД привода;

коэффици-

ент

запаса

мощности.

Производительность смешивающих устройств

(кг/с)

определяют

по

сле-

дующим

формулам:

для барабанного

смесителя

Глава

14 Оборудование для смешивания

пищевых сред

455

Ур/[(т

/п) + х

+х

где

V-объем барабана, занимаемый продуктом, м

; р - плотность продукта, кг/м

;

т„

число

перемещений продукта в«барабане; п - частота вращения барабана, с"

; х

- время

загрузки барабана, с;

- время разгрузки барабана, с;

для

мешалок

для жидких пищевых продуктов

т/{т

+т„ +тД

где

т - масса загруженного в емкость продукта, кг; т„ - время работы барабана, с.

Длительность

перемешивания

т„

(с) для смешивания жидких и тестообразных

продуктов определяют по формуле

т„

= 3600С/и

"',

где

С - постоянный коэффициент, зависящий от вида процесса, определяемый экс-

периментально;

и - частота вращения лопастей, с"

; а - коэффициент, учитывающий

наличие элементов турбулизации (а = 1, при отсутствии таких элементов а = 2,5);

П\ —

параметр, зависящий от вида и состояния перемешиваемой массы, определяе-

мый экспериментально.

Давление

сжатого воздуха Р

(Па)

для перемешивания жидких продуктов в емко-

сти находят по формуле

= pgHr\,

где

р - плотность перемешиваемого продукта, кг/м

; g

—

ускорение свободного

падения, м/с

; Н - высота столба жидкости, м; х\ - коэффициент потерь напора

(Л

= 1,2...2,0).

Расход

сжатого воздуха Q

(м /с) на перемешивание жидких продуктов

S/60,

где

- удельный расход воздуха, с (g

= 0,4... 1,0); S- открытая поверхность емкости, м

Мощность,

необходимую для привода перемешивающих устройств N

(кВт),

рассчитывают следующим образом:

для

мешалок

пропеллерного типа *

o,oi^

°'

;

для лопастной горизонтальной

= 0,03SK

d*n

phZ;

для лопастной вертикальной

0,03SK

- d* )n

phZ ,

где

К - экспериментальный коэффициент (К = 1,0...2,0); d, d

, d

- диаметр ме-

шалки, лопасти, наружный и внутренний, м; р - динамическая вязкость жидкости, Пас;

К\ - коэффициент, зависящий от соотношения размеров в лопасти; h - высота лопа-

сти,

м; Z- число лопастей; п - частота вращения мешалки, мин

-1

456

Часть

II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Коэффициент К\ выбирают в соответствии со следующими значениями:

r/h 1 2 4 10 18

К,

1,10 1,15 1,19 1,29 1,40

При

подборе электродвигателя для мешалок мощность его принимают с запасом

на 50 %

больше

расчетной.

Не надо чистить воздух и воду, гораздо важнее

их не загрязнять.

НЕСМЕЯНОВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

(1899-1980),

русский

химик,

академик

АН СССР

14.4

МЕСИЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ВЫСОКОВЯЗКИХ ПИЩЕВЫХ

СРЕД

Для

замеса теста применяют различные типы тестомесильных машин, которые в

зависимости от

вида

муки, рецептурного состава и особенностей ассортимента ока-

зывают различное механическое воздействие на тесто.

Тестомесильные машины периодического

действия

«Стандарт»

Т1-ХТ2А

(рис.

14.8) применяются на хлебозаводах малой и средней мощности и предназначе-

ны для замеса опары и теста из пшеничной и ржаной муки в подкатных дежах вме-

стимостью

330 л.

Машина

«Стандарт»

состоит из станины 7 (рис.

14.8),

закрепленной на фунда-

ментной

плите 2. Внутри станины расположен приводной электродвигатель 3, а сна-

ружи - червячный вал 5, служащий для вращения подкатной дежи 10. Она смонтиро-

вана

на трехколесной каретке 7, которая накатывается на фундаментную плиту и за-

крепляется на ней с помощью упора и специального фиксатора 8. При этом имеющий-

ся на деже зубчатый венец 9 входит в зацепление с червячным валом 5. Дежа

закрыва-

ется крышкой 6. Сверху на станине расположен червячный редуктор 13, приводимый в

движение от электродвигателя через клиноременную передачу 77 и фрикционную

муфту

72. Месильный рычаг 4 на нижнем конце имеет лопасть, которая и осуществля-

ет замес теста в деже. Верхний конец месильного рычага с помощью подшипника

шарнирно соединен с колесом червячного редуктора и благодаря промежуточной ша-

ровой

опоре совершает поступательное круговое движение. Аналогичное движение

совершает и месильная лопасть. Во время работы машины месильная лопасть в ниж-

нем

положении проходит плотно возле днища дежи, а в верхнем выходит за плоскость

обреза

нижней кромки дежи. При этом в начале замеса происходит интенсивное рас-

пыление

муки. Перемешивание и замес происходят не на всей траектории движения

месильной

лопасти, а лишь на 20 %, что существенно снижает КПД машины. Замес

осуществляется

при постоянной частоте вращения

месильного

рычага (и = 23,5

мин"

поэтому

на машине невозможно обеспечить различную интенсивность замеса на от-

дельных

стадиях процесса. Поскольку на хлебозаводах в настоящее время эксплуати-

руется

большое

число таких машин, следует обратить внимание на возможность ре-

конструкции месильной лопасти и приводной части машины с целью интенсификации

замеса. Модернизация машин

«Стандарт»,

проводимая в течение нескольких лет, не

коснулась

изменения самого принципа замеса, а заключалась в совершенствовании

конструкции отдельных

узлов

и улучшении их эксплуатационной надежности.

Техническая

характеристика тестомесильной машины

«Стандарт»

приведена в

табл.

14.2.

Глава

14 Оборудование для смешивания

пищевых сред

457

1689

Рис. 14.8 Тестомесильная

машина

«Стандарт»

Таблица 14.2

Техническая характеристика тестомесильных машин

Показатель

«Стандарт»

Т1-ХТ2А

Вместимость дежи, л

330 330

Длительность

замеса,

мин 10

6...10

Число

качании

месильного

рычага,

об/мин

23,5 24,2

Мощность

электродвигателя, кВт 4,5

Частота

вращения

дежи, об/мин

5,9 6,46

Масса

машины

без дежи, кг

553 662

Тестомесильная

машина

Т1-ХТ2А

(рис. 14.9) отличается от тестомесильной

машины

«Стандарт»

тем, что вместо червячного привода дежи с помощью червяч-

ного

венца осуществляется привод плиты, на которой закрепляется дежа. При раз-

работке конструкции достигнуто улучшение санитарных условий работы, некоторое

уменьшение

массы дежи и удешевление ее изготовления, повышена надежность.

Станина 2 тестомесильной машины

Т1-ХТ2А

с приводным устройством 3, ме-

сильной

лопастью 4, маховиком 5 смонтирована на фундаментной плите 1. Дежа

имеет откидную крышку 6. В фундаментной плите смонтированы два червячных

редуктора. На выходном валу редуктора 8 насажен поворотный стол 9, на котором

имеются

направляющие 11 для дежи, стойка и фиксатор с педалью 10, упорный

кронштейн 7. При работе дежу накатывают на поворотный

стол,

центрируют и

фик-

сируют

с помощью защелки. Затем закрывают крышку, загружают дежу и включают

привод. По окончании замеса крышку поднимают. При этом выключается фрикци-

онная муфта на валу привода месильного органа и затормаживается ее привод, а

стол

с дежой продолжает вращаться до тех пор, пока специальный упор на плите

не коснется конечного выключателя, который отключает электродвигатель. При

этом

дежа останавливается в положении, удобном для откатывания.

Ьк. 624

Глава

14 Оборудование для смешивания

пищевых сред

459

помощью ножной педали освобождают фиксатор и откатывают дежу. Повысить

интенсивность замеса можно за счет изменения конфигурации месильной лопасти,

например в виде спирали, Ф- или Г-образного рычага, и реконструкции привода.

Тех-

ническая характеристика тестомесильной машины

Т1-ХТ2А

приведена в табл. 14.2.

Тестомесильная машина

ТМ-63М

(рис. 14.10) предназначена для замеса спе-

циального

крутого теста для бараночных и некоторых мучных кондитерских изде-

лий.

Относится к тихоходным машинам с двумя Z-образными лопастями, которые

при замесе периодически подвергают усиленному механическому воздействию от-

дельные

порции теста.

Тестомесильная

машина

ТМ-63М

состоит из месильной камеры 7, выполненной

в виде соединенных двух полуцилиндрических днищ с наращенными крайними

стенками. На торцовых стенках месильной камеры в

цапфах

закреплены подшипни-

ки месильных лопастей 6.

Подшипник передней месильной лопасти опирается через корпус и цапфу на

станину 2 тестомесильной машины. Цапфы второго вала свободно опираются на

станину. Сверху месильная

камера

закрыта

крышкой 3 с откидной дверкой 5. В пер-

вой вмонтированы патрубки 4 для загрузки муки и жидких компонентов. Привод

валов месильных лопастей осуществляется от электродвигателя 13 с помощью кли-

ноременной 12, цепной 10 и зубчатых передач 8 и 9.

По

окончании замеса привод отключают и включают механизм поворота дежи.

Тесто

под действием собственного веса выгружается в тестоспуск или на транспор-

тер.

Для разгрузки дежи путем опрокидывания служит система механизмов, вклю-

чающая поводок 14, ходовую гайку с пальцем 16, винт 15, клиноременную передачу 11

и электродвигатель 1.

Рабочий

процесс характеризуется однотипностью воздействия на всех трех ста-

диях замеса. По этой причине хуже всего обстоит

дело

с организацией смешивания,

т. е. первой стадии замеса, которая накладывается по времени на вторую стадию и

удлиняет

замес. Не совсем удобна выгрузка теста и зачистка от него месильной ем-

кости. В конструктивном отношении применение открытых цепных и зубчатых пе-

редач на тестомесильной машине

также

нельзя признать удачным.

Машина

РЗ-ХТИ-3

(рис. 14.11) предназначена для интенсивного замеса пше-

ничного

теста с переменным режимом замеса, который обеспечивается путем при-

менения трехскоростного электродвигателя. Машина имеет стационарную корыто-

образную

месильную емкость, которая при разгрузке поворачивается вокруг гори-

зонтальной

оси.

Техническая характеристика тестомесильной машины

ТМ-63М

Производительность,

кг/ч 90Q

Продолжительность

замеса, мин до 10... 12

Установленная мощность электродвигателей, кВт 5,1

Частота вращения месильного органа, мин

Масса

одного замеса, кг 150

Габаритные размеры, мм 1520x850x1550

Масса,

кг 800