Технологический расчет тестоприготовительной машины

Содержание

 

Введение

1. Анализ современного хлебопекарного оборудования

1.1 Анализ современного оборудования предназначенного для решения поставленной технологической задачи

1.2 Классификация тестоприготовительных машин

2. Описание и модернизация тестоприготовительного агрегата

2.1 Описание конструкции

2.2 Правила эксплуатации

2.3 Описание технологических средств пищевой среды

2.4 Патентная проработка проекта

3. Описание разработанного объекта

4. Расчетная часть

4.1 Расчет мощности, необходимой для привода

4.1.1 Определение мощности привода

4.2 Расчет мощности привода, затрачиваемой на перемещение лопастей машины

4.3 Расчет мощности привода, затрачиваемой на изменение структуры продукта

4.4 Расчет производительности

4.5 Расчет сальникового узла

5. Применение ЭВМ и САПР

6. Сведения о монтаже, эксплуатации и ремонте оборудования

6.1 Порядок и сроки проведения ппр и наладки оборудования

6.2 Монтаж, ремонт и эксплуатация машины

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Производство хлеба - древнейшая отрасль пищевой промышленности. Общие принципы современной технологии хлебопечения были созданы в Древнем Египте 5.6 тыс. лет назад. Окончательное рождение замечательного продукта, называемого хлебом, было связано с соединением в единый процесс трех великих технологий древности: выращивание пшеницы хорошего качества, применение жерновов при помоле и использование дрожжей для брожения теста. В дальнейшем эта технология получила распространение в Древней Греции и Римской империи.

Издавна у славян существовал обычай: люди, преломившие хлеб, становятся друзьями на всю жизнь. Хлеб - посол мира и дружбы между народами, остается им и ныне. Изменяется жизнь, переоцениваются ценности, а хлеб-батюшка, хлеб-кормилец остается самой большой ценностью. С хлебом провожали на фронт. С хлебом встречали вернувшихся с войны. Хлебом поминали тех, кто уже никогда не вернется. У каждого свой хлеб. Каждый по-своему помнит, воспринимает и ценит его. Но есть для всех без исключения одно общее: хлеб - это жизнь. Наш народ хлебосолен. Хлеб, калиной перевитый, на праздничном столе всегда стоит на почетном месте. Дорогих гостей встречают хлебом-солью. Однако не каждый гость знает, что каравай нужно разломить, самому отведать и людям раздать, как велит обычай. Не каждый знает, что, принимая хлеб соль на рушнике, хлеб следует поцеловать. Как же научить уважать хлеб? О хлебе, об отношении к нему следует говорить, писать, чтобы дети наши не росли невеждами, чтобы для них, как и для нас, отцов и матерей, со словами Родина, Дружба, Мир, Отец, Мать рядом стояло слово Хлеб. Любви и уважению к хлебу нужно учить с детства, прививать эту любовь и в семье, и в детском саду, и в школе. Нравственное отношение к хлебу - отношение бережное. А у нас нередко наблюдаешь картину, которая болью отзывается в сердце: брошенный хлеб, растоптанный в грязи ломоть, булочки в мусоросборнике. Это свидетельство безнравственного поступка. Следует помнить о том, что хлеб на нашем столе появляется благодаря нелегкому труду людей 120 профессий.

По количеству предприятий, объему и значимости продукции, стоимости основных производственных фондов хлебопекарная промышленность является одной из ведущих отраслей пищевой промышленности России. Однако в настоящее время по оценкам специалистов только 20.35% хлебопекарных предприятий соответствуют современному техническому уровню. Свыше 30% активной части основных производственных фондов имеют возраст от 10 до 20 лет, степень механизации труда не превышает 40%.

Развитие технической базы хлебопекарной и макаронной отрасли должно быть направлено на [1]:

рациональное сочетание специализированной и универсальной техники для выработки массовых и специальных сортов, новых видов продукции;

значительное повышение эксплуатационной надежности и ремонтопригодности машин и аппаратов;

создание технологического оборудовании для небольших пекарен;

оснащение линий, отдельных участков и машин компьютерной и микропроцессорной техникой.

В соответствии с Федеральной целевой программой стабилизации и развития агропромышленного комплекса научно-техническая политика и области хлебопечения должна быть направлена прежде всего на снижение затрат материальных, энергетических и других видов ресурсов; создание, производство и использование новых видов сырья, в том числе нетрадиционного; повышение производительности труда.

Особое внимание должно уделяться разработке новых технологий и оборудования, уменьшению расхода электроэнергии и материальных ресурсов, снижению доли ручного труда и металлоемкости конструкций. Решение этих задач возможно лишь на основе глубоких знаний технологических процессов и существующего оборудования.

Целью данной курсовой работы является модернизация конструкции хлебопекарной печи для обеспечения заданных параметров производительности.

1. Анализ современного хлебопекарного оборудования

1.1 Анализ современного оборудования предназначенного для решения поставленной технологической задачи

Технология производства хлеба складывается из ряда процессов. Основными этапами технологического процесса является:

)        прием и хранение муки на хлебозаводе;

2)      приготовление теста;

)        разделка теста;

)        выпечка продукции;

)        охлаждение и хранение хлеба в экспедиции.

Хлебопекарная промышленность относится к ведущим отраслям АПК. Производственная база хлебопекарной промышленности РФ включает в себя около 1500 предприятий большой, средней и малой мощности и свыше 10000 пекарен и обеспечивает ежегодную выработку около 20 млн. тонн продукции, в том числе около 12,5 млн. тонн вырабатывается на крупных хлебозаводах.

Современный хлебозавод является высокомеханизированным предприятием. В настоящее время практически решены проблемы механизации производственных процессов, начиная от приемки сырья и кончая погрузкой хлеба в автомашины.

На многих хлебозаводах смонтированы установки бестарного приема и хранения жира, дрожжевого молока, соли и сахарного сиропа, молочной сыворотки.

Большое значение имеет внедрение более совершенных способов приготовления теста. Особенностью таких способов является уменьшение продолжительности брожения теста, что позволяет снизить затраты сухих веществ муки, сократить потребность в емкостях для брожения, снизить энергоемкость оборудования. Интенсификация процесса брожения теста достигается за счет увеличения дозировки прессованных дрожжей, применения инстантных дрожжей, повышения механической обработки теста при замесе.

В настоящее время около 60% всего хлеба вырабатывается на комплексно-механизированных линиях. Это линии для производства формового хлеба, круглого хлеба, батонов. Важную роль в механизации процессов на поточных линиях играют манипуляторы: делительно-посадочные автоматы, ленточные и другие. На передовых производствах один человек обслуживает 2-3 линии. В основном производстве уровень механизации труда составляет примерно 80% производительности труда 65,5 тонн на человека.

Хлеб - одна из важнейших составных частей рациона питания человека, обеспечивающая около 30%, его физиологической потребности в пищевых веществах, белках и энергии.

Создание ассортимента хлебных изделий ведется по двум направлениям:

.        моделирование рационального питания ассортимента хлебной продукции для отдельных регионов с учетом их климатических, демографических и других особенностей;

2.      разработка разнообразного ассортимента изделий для профилактического и лечебного питания.

Решение проблемы сбалансированного питания населения, имеющее государственное значение, возможно лишь при условии разработки и внедрения в производство технологий, с помощью которых будут реализованы:

.        обеспечение безопасности сельскохозяйственного и продовольственного сырья, пищевой продукции;

2.      снижения уровня заболеваемости детей из-за неполноценного питания и загрязнения окружающей среды;

тестоприготовительный агрегат ремонт монтаж

3.      уменьшение продовольственной и сырьевой зависимости России от зарубежных стран;

4.      экологически чистые продукты питания нового поколения массового и профилактического назначения с учетом гигиенических требований;

.        принципиально новые технологии, основанные на использовании нетрадиционных методов, способствующих ускорению процесса;

.        научные основы создания технологических процессов производства продуктов детского питания нового поколения.

Одно из важнейших направлений повышения эффективности производства и улучшения качества продукции хлебопекарной промышленности - создание рациональной структуры предприятия отрасли, механизация и автоматизация производственных процессов на базе новейших технологий. Также важна разработка современных технологий упаковки и автоматизированных приборов для контроля свойств сырья.

 

1.2 Классификация тестоприготовительных машин

Тестоприготовительный агрегат - это комплекс машин и аппаратов, предназначенных для дозирования компонентов, замеса и брожения тестовых полуфабрикатов. Состав оборудования, входящего в этот комплекс, и его компоновка определяются выбранной схемой тестоприготовления.

Брожение является наиболее продолжительным этапом производства хлеба и сопровождается рядом физических, биохимических и других изменений. В результате полуфабрикат приобретает определенную структуру, в нем накапливаются ароматические, вкусовые и другие вещества.

При безопарном тестоприготовлении брожение обычно длится от 2 до 4 ч. При опарном способе сначала замешивают опару, т.е. расходуют часть компонентов (около 50% муки, воду и дрожжи), дают ей выбродить 3-4,5 ч, а затем на опаре замешивают оставшуюся часть муки, положенные по рецептуре добавки и сбраживают в течение 1-1,5 ч.

Безопарный способ применяют при приготовлении теста из пшеничной муки высшего и 1 сортов, изделия из которой характеризуются низкой кислотностью.

Опарный способ тестоведения характеризуется большей общей продолжительностью брожения, поэтому в тесте накапливается больше ароматических и вкусовых веществ, более глубокой обработке подвергаются составные части муки, что приводит к повышению эластичности мякиша и лучшему сохранению его свежести. Поэтому, хотя опарный способ требует больше технологического оборудования, большинство тестоприготовительных аппаратов основано на двухфазной схеме тестоведения.

Готовое тесто должно иметь необходимые для данного сорта кислотность и физические свойства: упругость, формоудерживающую и газоудерживающую способность, которые обеспечили бы при расстойке максимальный объем заготовок. К моменту созревания в тесте должно быть накоплено определенное количество продуктов спиртового и кислотного брожения, определяющих вкус и аромат получаемых изделий.

По способу приготовления теста агрегаты делятся на периодические (порционного брожения), непрерывные (поточного брожения) и комбинированные. В зависимости от схемы тестоведения их можно подразделить на однофазные (безопарные) и многофазные (опарные).

По способу управления рабочими процессами агрегаты классифицируются как агрегаты с ручным или автоматическим управлением.

В зависимости от структуры рабочего цикла тестомесильные машины делят на машины периодического и непрерывного действия Первые могут иметь стационарные месильные емкости (дежи) или сменные (подкатные дежи). Дежи бывают неподвижными, со свободным или принудительным вращением.

По интенсивности воздействия рабочих органов на обрабатываемую массу месильные машины делятся на три группы: тихоходные с усиленной механической проработкой и интенсивные. При этом величина удельной энергии, расходуемой на замес, возрастает от 2-4 до 25-40 Дж/г.

В зависимости от траектории месильных органов выделяют тестомесильные машины с простым, вращательным, планетарным и пространственным движением. По расположению оси механического органа различают машины с горизонтальной, наклонной и вертикальной осями.

По виду приготавливаемых полуфабрикатов известны машины для замеса густых опар и теста влажностью 30-50%, для приготовления жидких опар, заквасок и питательных смесей влажностью 60-70%.

По количеству конструктивно выделенных месильных камер, обеспечивающих необходимую обработку полуфабриката на разных стадиях замеса, различают одно-, двух- и трехкамерные тестосмесители.

В зависимости от используемой системы управления тестомесильные машины бывают с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением.

Тестоприготовительные агрегаты полностью механизируют процесс приготовления теста, значительно облегчают труд рабочих и обеспечивают поточность производства. В агрегатах периодического действия замес тестовых полуфабрикатов производится порциями или непрерывно, а их брожение осуществляется в отдельных сосудах, периодически поворачиваемых вокруг своей оси (бункерные агрегаты), перемещаемых на жестком, кольцевом роликовом конвейере (кольцевые агрегаты) или на цепном двухконтурном конвейере (цепные агрегаты).

Агрегаты порционного тестоприготовления дают возможность вырабатывать более широкий ассортимент продукции.

2. Описание и модернизация тестоприготовительного агрегата

2.1 Описание конструкции

Тестомесильная машина предназначается для замеса закваски и теста.

Техническая характеристика тестомесильной машины

Вместимость дежи, л	600
Частота вращения, с-1
месильной лопасти	0,8 (50)
дежи	0,28 (17)
Мощность электродвигателя привода,	кВт
месильной лопасти	2,8
механизма выпуска клапана	0,25
Габариты,	мм
Длина	1728
Ширина	1788
Высота	1610
высота при открытом люке	2166
Масса, кг	1410

Конструкция и работа. Тестомесильная машина состоит из дежи 11, месильной лопасти 10, станины 12 и приводных механизмов. Дежа 11 опирается дном на два упорных шарикоподшипника 1 специальной конструкции, которые установлены в корпусе, закрепленном на нижней пелите станины 12. Установленные упорные подшипники при работе месильной машины воспринимают радиальные и осевые усилия возможность перемещения дежи 11 как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.

Месильная лопасть 10 имеет Ф-образную форму и соединена с нижним концом вала червячного редуктора 4 посредством лобовой муфты с шипом и втулкой. Шип передает лопасти крутящий момент вертикального вала, втулка - Же осуществляет центровку вала и лопасти и удерживает последнюю от опускания вниз и упора в дно дежи. Вертикальный вал месильной лопасти 10 получает вращение от электродвигателя 7 посредством клиноременной передачи - 5 и червячного редуктора 4 (i_р=1: 18,5). Червячная шестерня установлена непосредственно на вертикальном валу месильной лопасти 10. Корпус червячного редуктора 4 имеет водяное охлаждение. Вертикальный вал месильной лопасти и червячный вал редуктора вращаются в подшипниках качения.

Сверху дежа закрыта крышкой 20, имеющей продольный паз, перекрываемый планкой. После удаления планки можно снять крышку, не разбирая вертикального вала и месильной лопасти. Тесто из дежи выгружается через вентральное отверстие в днище дежи 11, закрываемое дисковым клапаном 13. Фиксация крайних положений дискового клапана 13 производится автоматически при помощи двух концевых выключателей, разрывающих цепь соответствующей включающей катушки магнитного пускателя.

При замесе теста в дежу машины насосом подастся разжиженная закваска из соответствующих дозаторов, мука и вода. Месильная лопасть 10 получает вращение от электродвигателя 7 при помощи клиноременной передачи 5 и червячный редуктор 4. Замес происходит в результате непрерывного вращения в деже, заполненной тестом, эксцентрично расположенного месильного органа - лопасти 10. Сама дежа получает непрерывное вращение в результате сопротивления теста перемещению месильной лопасти, расположенной эксцентрично по отношению к оси вращения дежи.

После окончания замеса открывается дисковый клапан 13 при помощи электродвигателя 17, через клиноременную передачу 16, зубчатую цилиндрическую передачу 15 и червячную передачу 14. Тесто при помощи вращающейся месильной лопасти 10 выгружается через центральное отверстие в днище дежи и поступает в порожнюю секцию тестового бункера. Через 2-3 мин тесто полностью выгрузится из дежи, дисковый поворотный¹ клапан 13 закроется и далее цикл повторяется вновь.

Тестомесильная машина для замеса закваски работает таким же образом, как и машина для замеса теста, с той лишь разницей, что кроме разжиженной закваски в нее добавляются из дозаторов мука и вода.

Пуск и регулировка. Перед пуском машины необходимо открыть откидывающуюся крышку 18 и убедиться в отсутствии посторонних предметов внутри дежи 11, в чистоте ее внутренних полостей и месильной лопасти 10. Если внутри дежи 11 осталось засохшее тесто, то ее следует тщательно очистить и промыть теплой водой, при этом дисковый клапан 13 должен полностью перекрывать центральное отверстие в днище дежи.

При отсутствии герметизации на червячном секторе механизма привода дискового клапана 13 сдвигают винт-упор таким образом, чтобы в момент нахождения дискового клапана заподлицо с днищем дежи 11 происходило отжатие конечного выключателя, что характеризуется щелчком, и происходило обесточивание привода электродвигателя 17. Затем вручную за шкив клиноременной передачи 5 прокручивают привод месильной лопасти 10. Лопасть должна вращаться легко, равномерно, без стуков и биений. Для исключения образования "мертвых зон" внутри дежи 10, которые могут являться причиной непромеса теста, следует щупом определить зазор между днищем дежи 11 и нижней торцевой поверхностью месильной лопасти 10. Зазор должен быть в пределах 4-5 мм.

При ручном прокручивании привода месильной лопасти 10 обращают внимание, чтобы не было пробуксовывания клиноременной передачи 5. В противном случае производят ее натяжение. Для этого ослабляют крепежные болты электродвигателя 7 и с помощью регулировочного болта его смещают в пазах верхней плиты 8 так, чтобы прогиб на холостой ветви клинового ремня составлял 10-15 мм. В этом положении электродвигатель закрепляют с помощью крепежных болтов.

Для исключения сильного распыла муки из дежи 11 в момент замеса следят, чтобы неподвижная крышка 20 была соосна оси вращения дежи 11 и зазор между ними был не больше 3-6 мм. При необходимости зазор регулируют с помощью растяжек 19, удлиняя (или укорачивая) их в теле верхней плиты 8.

В червячный редуктор 4 заливают машинное масло, в подшипниковые узлы набивают смазку, а в водяную рубашку редуктора 4 заливают холодную воду до верхнего уровня на смотровом стекле. Проверяют наличие и надежность крепления ограждения 6, привода механизма поворота дискового клапана 13, затем включают в работу машину кратковременным нажатием на кнопку "Пуск" привода месильной лопасти 10. Лопасть должна вращаться против часовой стрелки, если смотреть на тестомесильную машину сверху. При обратном вращении необходимо поменять местами любые два подводящих электропровода на клеммной коробке электродвигателя 7.

Убедившись в исправном состоянии привода месильной лопасти 10, проверяют работу механизма поворота дискового клапана. Нажимают на вторую кнопку "Пуск-Стоп" и убеждаются, что клапан открывается и фиксируется в крайних положениях. При этом загораются лампочки на щите управления. Закончив проверку работы всех узлов тестомесильной машины, переходят к ее эксплуатации.

Техническое обслуживание. Во время работы машины необходимо следить за качеством промеса теста (закваски). Периодически контролируют точность дозирования муки и жидких компонентов и при необходимости производят соответствующую их настройку. Периодически проверяют надежность крепления электродвигателей 7 и 17, червячного редуктора 4 к станине и в случае необходимости подтягивают болты и гайки. Следят, чтобы месильная лопасть 10 вращалась плавно, без рывков, заеданий и задиров. Трущиеся поверхности машины хорошо смазывают и к ним обеспечивают регулярную подачу смазки.

Следят, чтобы температура в подшипниковых узлах и в редукторе 4 не превышала 60° С и масло не вытекало из картера редуктора, а вода - из водяной рубашки. Следят за уровнем масла, при необходимости доливают масло в картер червячного редуктора 4.

Тщательно проверяют наличие заземления. Крепление проводки заземления должно быть прочным, а место под заземляющие болты - зачищено. Снятие узлов машины не должно нарушать цепи заземления. В качестве заземляющих проводников допускается использование нулевых проводников питающей сети, а также стальных труб и металлорукавов электропроводок. Заземляющие проводники машины должны быть присоединены к существующему контуру заземления. Категорически запрещается производить чистку узлов и деталей машины на ходу, работать со снятыми ограждениями, оставлять инструменты и другие посторонние предметы в непосредственной близости от рабочих органов машины.

При переходе с одного сорта теста на другой или перед длительной остановкой машины ее рабочие части, соприкасавшиеся с тестом, очищают от остатков теста и промывают теплой водой. Периодически, но не реже одного раза в смену, наружные части машины (крышки, дежу, червячный редуктор) очищают сметками от пыли и грязи, скребками от остатков теста и промывают теплой водой. Один раз в неделю необходимо проводить осмотр механической и электрической частей машины, при этом особое внимание обращают на состояние трущихся поверхностей.

Регулярно проводят смазку рабочих органов и узлов машины, что является важным условием ее правильной эксплуатации, предотвращающей преждевременный выход машины из строя. Не реже одного раза в месяц проводят профилактический осмотр машины с целью своевременного обнаружения неисправностей и их немедленного устранения. При остановке машины на длительное время или на время ремонта, а также на время проверки электрооборудования машину следует отключить от электросети. В случаях появления неожиданных шумов, стуков привод машины необходимо немедленно выключить, вызвать слесаря для установления и устранения повреждений. Если неисправность обнаружена в электрооборудовании, то следует вызвать электромонтера.

 

2.2 Правила эксплуатации

К работе допускаются лица, знакомые с ее устройством и правилами эксплуатации.

Ежедневно перед началом работы проверяют техническое и санитарное состояние: наличие защитного заземления, легкость открывания дверей, отсутствие посторонних предметов в рабочих камерах.

Затем устанавливают лимб терморегулятора на необходимую температуру, включают шкаф к электросети и с помощью пакетных переключателей включают рабочие камеры на сильный нагрев. При этом загораются сигнальные лампы. Как только камеры прогреются до заданной температуры, сигнальные лампы гаснут, свидетельствуя о готовности к работе. Осторожно открывают дверки и устанавливают противни. После пакетные переключатели переводят на слабый или сильный нагрев в зависимости от требований технологии приготовления. При переводе шкафа на более низкую температуру нагрева выключают тэны и дают шкафу остыть до необходимой температуры. После этого переводят лимб терморегулятора на более низкую степень нагрева и включают тэны.

В процессе не разрешается оставлять включенный шкаф неразгруженным и без присмотра. Загрузку и выгрузку противней производить осторожно, чтобы не получить ожогов. Не допускается проливать жидкость на подовые листы, так как это может послужить причиной ожогов и отказа оборудования. Если шкафы работают с частичной загрузкой, то включают только тэны загружаемых секций.

По окончании работы ручки пакетных переключателей и датчиков-реле температуры ставят в положение "0", выключают общий прибор включения. Противни выгружают с помощью крюков.

После охлаждения корпуса шкафа наружные поверхности протирают мягкой влажной тканью, а затем вытирают насухо. Хромированные детали протирают мягкой тканью.

Степень защиты оболочки шкафа от проникновения воды и возможность соприкосновения с токоведущими элементами, которые остаются под напряжением в выключенном состоянии небольшая. Поэтому нельзя проливать жидкость во время санитарной обработки шкафов. Категорически запрещается мыть шкаф струей воды, поливая его из шлангов или каких-либо емкостей.

Перед ремонтом, уборкой или осмотром шкаф отсоединяют от электросети, выключив для этого пусковую аппаратуру на распределительном щите. Включают шкаф под напряжение только после тщательной проверки всех соединений и проводов и удаления со всех деталей антикоррозионный смазки.

При замыкании электропроводки на корпус шкаф немедленно отключают от сети и включают вновь только после устранения всех неисправностей.

При длительной остановке шкафа все наружные неокрашенные детали смазывают техническим вазелином. Не разрешается включать шкафы при напряжении сети, превышающем номинальное более чем на 5%.

 

2.3 Описание технологических средств пищевой среды

Технологические среды пищевых производств по составу и свойствам можно условно разделить на органические и неорганические. К органическим средам относятся органические углеродосодержащие соединения растительного и животного происхождения. К неорганическим - химически активные водные растворы неорганических кислот, щелочей, солей и др.

Сильными коррозионноактивными средами являются среды хлебопекарного производства, к которым относятся солевые растворы, жидкие дрожжи и заторы для их приготовления, ржаное тесто, опара, тесто из пшеничной муки и некоторые полуфабрикаты. Продуктами брожения заквасок, теста и полуфабрикатов хлебопекарного производства являются: этиловый спирт, углекислый газ, различные органические кислоты, главным образом молочная и уксусная, некоторые альдегиды и сложные эфиры. Кислотность может изменяться в пределах рН = 6,0-4,2.

Среды свеклоперерабатывающего отделения сахарного производства, как правило, нейтральные или слабокислые (рН = 6-7, Т = 14-45°С): прудовая и речная вода с различным содержанием твердых веществ (0,005-30 г/л) и растворенных солей, диффузионный сок с содержанием 15% -ного водного раствора сахара и несахаров. В число несахаров входит до 5 % азотистых и безазотистых соединений.

Среды сокоочистительного отделения сахарного производства по составу более разнообразны и обладают повышенной щелочностью (рН = 8-14, Т = 65-96°С). Они содержат известковое молоко, дефекованный и сатурированный соки с содержанием различного количества гидроксида кальция, углекислого кальция, оксида кремния и других взвешенных частиц, обладающих достаточно высокими абразивными свойствами.

Среды продуктового отделения - слабощелочные (рН = 8-9) с содержанием большого количества сахаров (25-65 %). Эти среды можно условно разделить на две группы: утфели (продукты кристаллизации) и аффинационные массы, содержащие до 40-70 % сахара, патоки и большое количество несахаров.

Технологические среды винодельческого производства весьма агрессивны к углеродистым сталям. Агрессивность различных сортов вин определяется содержанием в них сахаров и спирта, которое значительно колеблется в зависимости от сорта вина. Так, например, столовые (сухие) вина не содержат сахаров, а только 9-14 об. % спирта, крепленые вина содержат 8-10 % сахаров и 16-20 об. % спирта, сладкие десертные вина - 8-20 % сахаров и более 13 об. % спирта, столовые полусладкие вина - 3-7 % сахаров и 7-12 об. % спирта.

Среды спиртового производства являются коррозионноактивными, так как могут содержать сухие вещества, несброженный сахар, органические кислоты, сложные эфиры, сивушные масла, альдегиды и др. К этим средам можно отнести бражку (зерновую, паточную, тростниковую), спирт-ректификат, спирт-сырец, барду (зерновую, тростниковую, ацетонобутиловую), а также водку и различные ликеры.

К средам кондитерского производства относятся сахарные и карамельные сиропы с добавками лимонной и молочной кислот, патоки, фруктово-ягодные подварки, сульфитированное пюре и начинки, а также большое количество пищевых эссенций и красителей, которые способствуют коррозии материалов.

Специфические условия пищевых производств: коррозионноактивные пищевые среды, моющие и дезинфицирующие растворы, повышенная температура, высокая скорость истечения рабочих сред, значительные перепады давления, - определяют особые требования к выбору материалов при конструировании технологического оборудования.

 

2.4 Патентная проработка проекта

Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1253560 А1

Тестоприготовительная машина, содержащая дозатор, корытообразную емкость и размещенный в ней вдоль оси центральный вал с лопатками, отличающаяся тем, что с целью интенсификации замеса и повышения производительности, в корытообразной емкости параллельно центральному валу и на равных расстояниях от его оси размещены с возможностью планетарного движения вокруг последней дополнительные три вала, на которых также установлены лопатки.

Изобретение относится к кондитерской промышленности, в частности к месильным машинам непрерывного действия.

Цель изобретения - интенсификация замеса и повышение производительности.

Выполнение рабочего органа в виде валов с лопатками, установленных с возможностью планетарного движения позволит интенсифицировать процессы смешивания компонентов, набухания клейковины и обминки за счет создания в массе турбулентных потоков.

Интенсификация замеса ведет к сокращению его длительности, то есть повышению производительности.

3. Описание разработанного объекта

Тестоприготовительная машина состоит из дозатора, корытообразной емкости, центрального вала с лопатками, дополнительных валов с лопатками. На дополнительных валах закреплены шестерни, находящиеся в зацеплении с шестерней, которая закреплена на центральном валу.

Тестоприготовительная машина имеет загрузочную воронку, выпускное отверстие и привод. Между шестернями и корытообразной емкостью машина имеет круглую перегородку, которая с одной стороны представляет собой водило, жестко насаженное на центральный вал и прокладку для предотвращения попадания теста в приводной механизм. Лопатки на валах закреплены по винтовой линии.

Машина работает следующим образом: компоненты дозируются непрерывно через загрузочную воронку в корытообразную емкость, в которой полученная масса непрерывно перемещается и перемешивается и перемещается вдоль нее лопатками при вращении валов.

Привод передает движение от двигателя на центральный вал, с помощью которого вращаются шестерни. При вращении центрального вала дополнительные валы вращаются как вокруг центрального вала, так и вокруг собственной оси, то есть совершают планетарное движение, что гарантирует высококачественный интенсивный замес. Перегородка вращается вместе с дополнительными валами.

После интенсивного замеса масса выходит из выпускного отверстия, создавая при этом достаточное давление для движения массы по трубопроводу на дальнейшую обработку.

Повышение производительности обеспечивается тем, что при планетарном движении рабочих органов сокращается процесс смешивания компонентов.

4. Расчетная часть

4.1 Расчет мощности, необходимой для привода

Изучение всего процесса тестоприготовления в машине непрерывного действия и совокупности причин, влияющих на взбивание, показало, что потребная мощность для взбивания - величина переменная: минимальная в начальной стадии, при смешивании ингредиентов, она постепенно возрастает, достигая максимальной величины к концу процесса.

Составим баланс мощности на один цикл лопасти для упрощения расчета [9].

N = N₁ + N₂ + N₃ + N₄, (4.1)

где N - потребная мощность для взбивания, кВт;

N₁ - мощность привода, затрачиваемая на перемешивание массы, кВт;

N₂ - мощность привода, затрачиваемая на перемешивание лопастей машины, кВт;

N₃ - мощность привода, затрачиваемая на нагрев и соприкасающихся с ней металлических частей машины, кВт;

N₄ - мощность привода, затрачиваемая на изменение структуры, кВт.

 

4.1.1 Определение мощности привода

Представим упрощенную модель машины, состоящую из емкости, в которой вращается вал с закрепленной на нем лопаткой с прямоугольной лопастью.

При вращении рабочего вала, на погруженные лопасти действуют силы сопротивления со стороны продукта. Эти силы действуют как вдоль самой оси - в осевом направлении, так и перпендикулярно ей - в радиальном направлении. При этом можно считать, что равнодействующие этих сил сопротивления находятся на расстоянии 1/3 от конца лопасти.

Рисунок 4.1 - Схема расчетная для определения сил сопротивления, действующих на лопасть

Осевая составляющая равнодействующей сил сопротивления определяется по формуле [15]

Р_о = F [r×ρ_o×tg² (45° + φ/2) + 2C×tg (45˚+φ/2)] × (sinα - μ cosα), (4.2)

где

F = 0,006 м²; - площадь лопасти, погруженной в продукт, м²;

r - радиус до точки приложения равнодействующей сил сопротивления, м;

φ = 45 ⁰ - угол внутреннего трения, град;

С = 5000 Па - удельное сцепление с материалом лопасти, Па;

α = 30 ⁰ - угол наклона лопасти к оси вращения, град;

μ = 1 - коэффициент трения о лопасть;

ρ_о = 1080 кг/м³ - плотность, кг/м³.

Радиус до точки приложения равнодействующей сил сопротивления определяется из соотношения:

r = R₁ + 2/3b, (4.3)

где R₁ = 0,1 м - расстояние от оси вала до лопасти, м;

b = 0,63 м - высота лопасти, м,

r = 0,1 = 2/3×0,63 = 0,52 м.

Тогда по формуле (4.2) имеем:

P_о = 0,006× [0,52×1080×tg² (45 + 45/2) + 2×5000×tg (45 + 45/2)] × (sin30° -

×cos30°) = 165,5 (0,5 + 0,9) = - 66,2 Н.

Радиальная составляющая равнодействующей сил сопротивления, вычисляется по формуле:

P_p = F [r×ρ_o×tg² (45 + φ/2) + 2c×tg (45 + φ/2)] × (cosα + μ sinα), (4.4)

P_p = 165,5 (0,9 + 1×0,5) = 231,7 Н.

Необходимая мощность на перемешивании может быть определена следующим образом:

N₁ = ∑ [ (P_oV_o + P_pV_p) ×K] / (1000×η), (4.5)

где V_o - осевая скорость движения точки преломления равнодействующей сил сопротивления, действующих на лопасть, м/с;

V_o = V_p×cosα × sinα, (4.6)

где

V_p - окружная скорость движения точки преломления равнодействующей сил сопротивления, действующих на лопасть, м/с,

V_p = r²×n/30, (4.7)

где n = 56,3 мин^-1 - число оборотов месильной лопасти в минуту, мин^-1;

К = 11 - число лопастей на одном валу машины;

η = 0,85 - коэффициент полезного действия привода.

V_p = (0,52) ²×56,3/30 = 0,5 м/с,_o = 0,5cos30° sin30° = 0,2 м/с.

Тогда по формуле (3.5) мощность привода, затрачиваемая на перемешивание будет равна:

N₁ = ∑ (-66,2×0,2 + 231,7×0,5) ×11/ (1000×0,85) = 1,3 кВт.

 

4.2 Расчет мощности привода, затрачиваемой на перемещение лопастей машины

Работа, расходуемая на вращение месильных лопаток, может быть определена следующим образом:

A₂ = (2/3) K×b×σ×ρ_o×π²n² (R₂³ - R₁³), (4.8)

где σ = 0,01 м - толщина лопасти лопатки, м;

R₂ = 0,16 м - радиус вращения лопасти, м.

А₂ = (2/3) ×11×0,063×0,01×1080×3,14²×56,3² (0,16³ - 0,1³) = 482,8 Дж/об.

Работа, расходуемая на нагрев за один оборот одной месильной лопасти:

А₃ = (t₁ - t₂) / [n×τ (m_m×c_m + m_ж×с_ж), (4.9)

где t₁ = 30 ⁰С - температура массы в конце замеса, ˚С;

t₂ = 25 ⁰С - температура массы в начале смешивания, ˚С;

m_m - масса продукта, находящаяся в месильной емкости, кг;

с_m = 2500 Дж/ (кг×К) - средняя теплоемкость опары, при температуре 30 ºС, Дж/ (кг×К);

с_ж = 500 Дж/ (кг×К) - средняя теплоемкость нержавеющей стали Дж/ (кг×К);

t = 0,5 с - длительность замеса, с.

Определим массу продукта, находящегося в месильной емкости. Общий объем месильного корыта V_к = 0,27 м³. Принимаем полезный объем корыта, равный V_n = 0,8V_к, V_р = 0,22 м³.

При плотности продукта ρ_о = 1080 кг/м³ масса составит m_m = 235 кг.

Тогда работа на нагрев, определяемая:

А₃ = (30 - 20) / (56,3×1800) (235×2500 - 100×500) = 26,5 Дж/об.

Определим расход энергии за один цикл месильного органа на 1 кг продукта по составляющим А₂ и А₃

А_{n (2,3)} = τ₃n/∑A_2,3m_m (4.10)

А_{n (2,3)} = 1800×56,3/ (482,8 + 26,5) ×235 = 0,85 Дж/кг.

По величине расхода энергии рассчитываем мощность привода на перемещение лопастей машины и нагрев продукта:

N_2,3 = A _(2,3) /η. (4.11)

N_2,3 = 0,85/0,85 = 1 кВт.

 

4.3 Расчет мощности привода, затрачиваемой на изменение структуры продукта

Поскольку структурные изменения в массе опары зависят от интенсивности замеса и пропорциональны работе перемешивания, то примем мощность, затрачиваемую на изменение структуры равной 0,1N₁. Эта величина составит N₄ = 0,13 кВт.

Тогда по формуле (3.1) определяем общую мощность, необходимую для привода взбивальной машины.

N = 1,3 + 1,0 + 0,13 = 2,43 кВт.

Фактически на заводской машине установлен двигатель мощностью 4 кВт. Такой запас мощности установлен потому, что в конструкции машины имеется второй вал.

 

4.4 Расчет производительности

Производительность машины непрерывного действия, может быть определена по следующей формуле:

П = φ×ρ_о (π×D²) / (4×60) Sn, (4.12)

где φ = 0,2 - коэффициент подачи, зависимый от конструкции лопаток и их расположения на валу;

ρ_о = 0,32 м - наружный диаметр лопаток, м;

S = 0,155 м - шаг лопаток, м;

n = 56,3 мин^-1 - число оборотов лопаток, мин^-1.

Тогда имеем:

П = 0,2×1080 (3,14×0,32²) / (4×60×0,115×56,3) = 18,7 кг/мин.

Часовая производительность машины составит П_ч = 1122 кг/ч.

 

4.5 Расчет сальникового узла

Определение основных [17] геометрических параметров для конструирования сальникового узла осуществляется на основании данных практики эксплуатации с учетом факторов, оказывающих влияние на работу движущихся частей.

Сменным элементом в конструкции сальникового узла является сальниковое кольцо из тонкошерстного войлока ГОСТ 288-72*.

Ширина сальникового кольца определяется из условия

S_k = 2,1, (4.13)

где d = 50 мм - диаметр тестомесильного вала, мм,

S_k = 2,1 = 15 мм.

Тогда внутренний диаметр корпуса сальникового узла будет равен:

Д_{вн. корп. с. у.} = d+2×S_k, (4.14)

Д_{вн. корп. с. у.} = 50+2×15 = 80 мм.

Первоначальная толщина сальникового кольца выбирается по ГОСТ 288-72* исходя из Д_{вн. корп. с. у} = 80 мм, h_o = 20мм. Толщина кольца в рабочем состоянии определяется так:

h = K_y×h_o, (4.15)

где K_y = 0,9 - коэффициент усадки,

h = 0,9×20 = 18 мм.

Глубина расточки корпуса сальникового узла с учетом обеспечения направления нажимной втулки (грундбуксы)

H_k = h +S_k, (4.16), H_k = 18 + 15= 33 мм.

Высота грундбуксы выбирается из параметрического ряда исходя из особенностей конструирования h_р = 45 мм.

Посадочный диаметр грундбуксы определяется:

D_r = d + 2S_k, (4.17)

D_r = 50 + 2×15 = 80 мм.

Диаметр резьбы крышки гайки определяется по формуле:

d_р = , (4.18)

где P_r = 0,8×10⁶ Па - давление герметизации, Па;

[σ] = 0,1×10⁶ Па - допустимое напряжение, Па

d_p =  = 100 мм.

Для обеспечения герметичности сальникового узла усилие затяга, с которым крышка-гайка должна действовать на грундбуксу, должно составлять:

F₃ = [π (D² - d²) P_r/4] , (4.19)

где k = 0,6 - коэффициент бокового давления;

f = 0,014 - коэффициент статического трения сальникового кольца о вал и корпус;

е - основание натурального логарифма,

F₃ = [3,14 (0,08² - 0,05²) 0,8×10⁶ /4] ×е^{2×0,6×0,014/0,015} =751 Н.

Сила трения между сальниковым кольцом и вращающимся валом:

F_тр = [ (πd×fк_ин×P_r×S_k) / (2kf)] ( - 1), (4.20)

где f_кин = 0,02 - коэффициент кинематического трения между сальниковым кольцом и валом.

F_тр = [ (3,14×0,05×0,02×0,8×10⁵×0,015) / (2*0,014*0,6)] (е^{2×0,6×0,014×0,018/0,015} - 1) = 4,6 Н.

Момент трения в сальниковом уплотнении определяется по формуле:

М_тр = F_трd/2, (4.21)

М_тр = 4,6×0,05/2 = 0,12 Н×м.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в сальниковом узле:

N_c = M_тр×ω (4.22)

где ω - угловая частота вращения месильного вала, рад/с,

ω = πn/30, (4.23)

ω = 3,14×56,3/30 = 5,9 рад/с.

Тогда по формуле (3.22) мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в сальниковом узле, составит:

N_с = 0,12×5,9 = 0,7 Вт.

Детальное изображение сальникового узла изображено в графической части проекта.

В связи с этим в данном курсовом проекте представлен расчет шпонки на ЭВМ. Для его осуществления необходимо рассчитать значение входных параметров, которые необходимо загрузить в программу ЭВМ.

Для инженерных расчетов используются пакеты прикладных программ, одной из которых является система АРМ Win Machine, Win Joint/

Общая схема проектирования и расчета включает следующие шаги:

·        задание геометрии детали;

·        размещение действующих нагрузок;

·        ввод исходных данных;

·        выполнение проектного расчета;

·        просмотр результатов расчета.

Результаты расчета приведены в Приложении А.

В результате проведенного проверочного расчета шпонки мы убедились в ее работоспособности, так как условие прочности выполняется с необходимым запасом [Приложение А].

6. Сведения о монтаже, эксплуатации и ремонте оборудования

6.1 Порядок и сроки проведения ппр и наладки оборудования

1. Для поддержания и восстановления работоспособности оборудования осуществляется его профилактическое обслуживание, заключающееся в систематическом уходе, чистке, смазке, регулировке и ремонте с восстановлением и заменой изношенных деталей.

2. Система ППР осуществляется по плану через установленные периоды.

3. Задачи ППР следующие:

·   обеспечение уровня качества продукции;

·   продолжительное поддержание оборудования в рабочем состоянии;

·   рациональная организация ремонта при минимальном простое оборудования во время ремонта;

·   усовершенствование организации и методов ремонта.

В систему ППР оборудования входят следующие виды ремонта:

I вид - технический уход и текущий ремонт

II вид - капитальный ремонт

III вид - средний ремонт

Технический уход и текущий ремонт оборудования включает в себя периодический осмотр оборудования без его разборки; устранение мелких неполадок и дефектов; выявление как при осмотрах, так и в период работы машины, их чистку и смазку.

Текущий ремонт производится на месте установки оборудования силами ремонтного персонала наладочной службы.

Средний ремонт имеет цель частичной разборки основных узлов до следующего ремонта.

Капитальный ремонт производится в срок, предусмотренный графиком ремонта на рабочем месте или РМЗ.

 

6.2 Монтаж, ремонт и эксплуатация машины

Машина непрерывного действия смонтирована на специальном фундаменте. Для эффективной работы машины необходимо следить за тем, чтобы болты крепления к фундаменту были всегда прочно закреплены. Все составные части машины должны быть очищены. Рабочие органы при переходе с одного сорта теста на другой или после остановки машины очищают от остатков теста, промывают водой и смазывают растительным маслом.

Перед пуском в эксплуатацию необходимо смазать все трущиеся поверхности и залить в реактор масло до контрольной риски на щите. При подключении мотор-редуктора необходимо проверить вращение месильных органов по направлению. Затем машину кратковременно прокручиваются и в случае ее нормальной работы ставят на обкатку без нагрузки в течение 2…3 ч. Перед пуском необходимо проверить работу автоблокировки. Если при подъеме крышки корыта привод машины не остановился, то нажимают на кнопку "Стоп". Микропереключатель блокировочного устройства поднимают вверх до тех пор, пока он своим роликом не упрется в упор крышки. В этом положении его стопорят гайками. Затем вновь пускают машину и убеждаются, срабатывает ли при открывании крышки автоблокировка.

При общем наблюдении за машиной необходимо периодически контролировать режим работы, проверять и подтягивать все сальниковые уплотнения. Технический осмотр следует проводить не реже одного раза в два месяца.

Перед сдачей смены необходимо тщательно очистить мешальное корыто и лопатки опары.

Необходимо периодически проверять затяжку крепежных деталей и подтягивать болты и гайки.

В процессе работы регулярно проверяются уплотнения подшипников мешального вала, необходимо следить за тем, чтобы тесто не попадало в них, т.к. это вызывает быстрый износ подшипников.

При появлении шума, ударов, стука машину сразу нужно отключить и выяснить причины этих явлений, устранить их [14].

Необходимо смазывать машину в соответствии с таблицей 6.1 смазки.

Таблица 6.1 - Таблица смазки

Наименование объекта смазки	Наименование смазочных материалов и номер стандарта	Количество точек смазки	Способ нанесения смазочного материала (норма расхода), г	Периодичность проверки и замены смазки
Подшипники привода	Солидол УС-2 ГОСТ 1033-79	1	Набивка (20)	Один раз в месяц
Венцы зубчатых колес	То же	4	Набивка (100)	Один раз в неделю
Подшипники паразитного зубчатого колеса	То же	1	Набивка (20)	Один раз в месяц
Подшипники месильных валов	То же	4	Набивка (20)	Один раз в год
Подшипники валов ворошителя и турникета	То же	4	Шприцем (10)	Один раз в неделю

Заключение

При производстве изделий важное значение отводится процессам тестоприготовления, от которых напрямую зависит качество готовой продукции.

В процессе выполнения курсового проекта на основании проведенного литературного обзора определены тенденции развития современной техники по тестоприготовлению.

С целью интенсификации процесса и сокращения его продолжительности проведена модернизация волчка,

Были проведены расчеты, подтверждающие надежность и работоспособность модернизированной машины.

Список использованной литературы

1.       Журнал Хлебопекарная и кондитерская промышленность. - 2007. - № 1 - 12.

2.      А. С.1736384 А 21 с 1/00. Взбивальная машина/А.Т. Лисовенко и др. - №4783331/13; Заявлено 17.01.90; Опубл. 30.05.92, Бюл № 20

.        Ауэрман Л.Я. Технология кондитерского производства. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 2007. - 416с.

.        А. с.1405 763 А 21 с 5/04. Способ стабилизации массы изделий / А.М. Гавриленков, Э.В. Виноградова, А.В. Хорошев. - № 4087830/23 - 13; Заявлено 09.07.86; Опубл.30.06.88, Бюл. № 24.

.        Михелев А.А., Расчет и проектирование печей хлебопекарного и кондитерского производств. (Цунович Н. М.) - М: Пищевая промышленность, 2008-487 с.

.        Методические указания к выполнению экономической части дипломного проекта для студентов специальностей 170500, 170600, 210300/Воронеж. технол. академия; Сост.А.И. Хорев, В.М. Самойлов, В.П. Соколов Воронеж, 2004. - 24 с.

.        Никитин В.С., Бурашников Ю.М. Охрана труда на предприятиях пищевой промышленности - М.: Агропромиздат, 2009 - 350 с.

.        Лисовенко А.Т. Технологическое оборудование хлебозаводов и пути его совершенствования. - М. Легкая и пищевая промышленность, 2007. - 208 с.

.        Михелев А.А. Справочник по хлебопекарному производству, Т.1 Оборудование и тепловое хозяйство. - М.: Пищевая промышленность, 2002. - 544 с.

.        Сигал м.Н. Оборудование предприятий хлебопекарной промышленности (Володарский А.В., Тропп В. Д.). - М.: Агропромиздат, 1985 - 296 с.

.        Васин В.М. Электрический привод. - М.: Высш. шк., 2008 - 231 с.

.        Кацман М.М. Электрические машины и электропривод автоматических устройств. - М.: Высш. шк., 2007. - 335 с.

.        Чернин И.М. Расчеты деталей машин: Справочное пособие (Кузьмин А.В., Ицкович Г. М.). - Минск: Высш. школа, 2008. - 472 с.

.        Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. Т.2 - М.: Машиностроение, 2008 - 559 с.

Приложения

Приложение А

 

Результаты расчета шпоночного соединения на ЭВМ