Оборудование для подготовки сырья к переработке
Разнообразное сырье, необходимое для производства кондитерских изделий, подвергается предварительной обработке. Обработка заключается в очистке сыпучего сырья (сахара, муки, орехов, какао-бобов и пр.) от примесей; мойке и протирке фруктов и ягод; фильтрации жидких полуфабрикатов; измельчении некоторых видов сырья для придания ему новых свойств и интенсификации производственных процессов. Прошедшее предварительную обработку сырье дозируется для получения различных рецептурных кондитерских смесей.
Оборудование для просеивания
Просеивание сыпучего сырья является основной операцией подготовки сырья к переработке. При этом от сырья отделяются ферромагнитные и другие примеси. Кроме того, просеивание муки сопровождается разрыхлением и аэрацией, что способствует улучшению качества продукции.
Во всех просеивателях сырье движется по поверхности сита. Мелкие частицы, которые проходят сквозь отверстия сита, называются проходом, а крупные частицы, которые остаются на поверхности сита и сходят с него, называются сходом.
Для просеивания муки и сахара-песка применяются сита из металлической сетки, сотканной из отожженной стальной проволоки с низким содержанием углерода (0,06—0,2 %). Сетки различаются по номерам. Номер сита определяется размером (в мм) стороны его отверстия в свету. Для просеивания пшеничной муки применяются сита с номерами от 1 до 1,7; для сахара-песка не более 3.
Для просеивания применяются машины с плоскими и барабанными ситами. Машины с плоскими ситами имеют возвратнопоступательное или вибрационное движение сит. Машины с барабанными ситами бывают с вращающимися или неподвижными ситами цилиндрической или призматической формы.
При очистке орехов, жирсодержащих семян и какао-бобов процесс просеивания через сито комбинируется с воздушной сепарацией, которая позволяет разделять одинаковые по размерам, но различающиеся аэродинамическими свойствами частицы.
К просеивателям с плоскими ситами, совершающими круговое движение, относится просеиватель А1-ХКМ, с цилиндрическими (барабанными)—пирамидальный бурат ПБ-1,5 и «Пионер», к воздушно-ситовым (сортировочно-очистительным)—машина К-549 и др.
Рис 1.1. Просеиватель А1-ХКМ
Просеиватель А1-ХКМ. Машина состоит из ситового шкафа 7, привода и вибратора (рис. 1.1). Ситовый шкаф приводится в движение от электродвигателя (N=1,1 кВт, п = 1000 об/мин) через клиноременную передачу. При вращении кривошипного вала 14 шкаф 7, опираю
щийся на упругие опоры 12, совершает круговые колебания в горизонтальной плоскости. Кривошипный вал установлен в корпусе на подшипниках. Вал разъемный, состоит из двух частей, скрепленных между собой балансиром 4. На верхнем конце кривошипного вала на шпонке установлена втулка со сферическим роликовым подшипником. Корпус подшипника прикреплен болтами к днищу шкафа. Балансир закрыт ограждением, сблокированным с приводом машины конечными выключателями.
В шкафу на направляющих уголках установлены три ситовые рамки 11 с поддонами 9. Ситовая Рис. 1.1. Просеиватель А1-ХКМ рамка разделена перегородками на восемь секций, в каждой из которых имеется по два резиновых шарика 10 для очистки сит. К шкафу с торцов с помощью шарнирных замков прикреплены дверцы 8 с перепускными каналами и патрубками для выпуска просеянного сырья и отходов.
Рама 1 служит опорным устройством машины. Внутри нее помещен электродвигатель 15. Приемный патрубок 6 прикреплен к бункеру или патрубку и соединен со шкафом тканевым рукавом 5.
Просеянная мука или сахар-песок из шкафа через рукав 3 поступает в магнитный уловитель 2 для очистки от ферромагнитных примесей. Уловитель представляет собой прямоугольный корпус, внутри которого на магнитодержателе закреплены два ряда постоянных магнитов. Магнитодержатель с магнитами можно вынимать из корпуса для периодической очистки.
Для сбора отходов предназначен ящик 16. Он соединен тканевым рукавом 13 с выпускным патрубком шкафа. Все тканевые рукава крепятся к патрубкам резиновыми кольцами или шнуром. г-*
Мука или сахар-песок из бункера или желоба через приемный патрубок и рукав поступает в шкаф, где последовательно просеивается на трех ситовых рамках. Затем с поддонов через боковые каналы сырье попадает на днище шкафа, откуда подается в магнитный уловитель, а из него роторным питателем, шнеком или самотеком направляется на производство. Отходы с ситовых рам из ящика периодически удаляются вручную.
Приемный патрубок имеет штуцер для подсоединения просеивателя к аспирационной сети предприятия.
Преимущества просеивателя А1-ХКМ по сравнению с другими заключаются в следующем: высокая производительность, небольшие габаритные размеры и потребляемая мощность, удобство в обслуживании, низкий уровень шума и вибрации. Производительность просеивателя А1-ХКМ до 5 т/ч, частота вращения вала 250 об/мин, радиус траектории круговых колебаний 20 мм. Габаритные размеры (в мм): 1275x735x2385. Масса машины не более 450 кг.
Пирамидальный бурат ПБ-1,5. Бурат (рис. 1.2) выполнен в виде ситового пятигранного барабана, укрепленного спицами на горизонтальном валу 6 в подшипниках качения 3.
Рис. 1.2. Пирамидальный бурат ПБ-1,5
Грани барабана представляют собой съемные рамки, на которые натянуты плоские сита. Рамки установлены и укреплены на каркасе барабана 8 с помощью спиц 10. Вал 6 и отводящий шнек 13 приводятся во вращение от электродвигателя (N = 0,5 кВт, п = 1400 об/мин) через червячный редуктор, цепные передачи и звездочки 1 и 2.
Просеиваемый продукт поступает через входной бункер 4 и коротким шнеком 5 перемещается внутрь барабана 8, который вращается с частотой 40—60 об/мин. Просеянный продукт, рассекаясь на два потока щитком 11, проходит мимо полюсов магнита 12 и очищается от ферропримесей. Очищенный продукт поступает в отводящий шнек 13 и через выпускное отверстие 14 направляется в производные цехи. Сход (примеси), перемещаясь вдоль барабана, поступает по каналу 7 в сборник.
Магниты помещены в коробках, которые с помощью шарниров можно поворачивать на 90° для очистки. Магниты очищают не реже трех раз в смену. Барабан и все элементы бурата помещены в металлический корпус 9.
Производительность бурата 1,5—3 т/ч, габаритные размеры (в мм): 2900X855X1810.
Просеиватель «Пионер-ПП». Просеиватель (рис. 1.3) состоит из загрузочного бункера с крышкой и предохранительной решеткой, вертикального шнека, ситового барабана, магнитного уловителя и приводного механизма.
Приемное отверстие загрузочного бункера 22 закрывается крышкой 21. На дне бункера вращаются две спиральные лопасти 2, направляющие продукт через отверстие в корпус вертикального шнека 4, расположенного в металлической трубе.
Шнек при вращении поднимает продукт и подает в просеивающее устройство.
Просеивающее устройство состоит из цилиндрического сита 8 с круглыми отверстиями (для задержания крупных примесей), вращающихся вертикальных лопастей 9 с наклонными лопатками 10 и внешней ситовой рамки 7, образующей со сплошным металлическим листом 15 ситовый барабан. Лопасти 9 приварены к конусу 11, полукруглая съемная ситовая рамка 7 прикреплена к корпусу машины. Снаружи ситовая рамка закрывается металлическим кожухом.
Магнитный уловитель снабжен постоянными магнитами 6, полюсы которых обращены вниз и находятся на близком расстоянии от поверхности наклонной плоскости. Магнитные дуги намагничиваются без извлечения их из аппарата; для этого дуги снабжены постоянными катушками, в которые подводится электрический ток.
Привод состоит из двухручьевой клиноременной передачи 12 и электродвигателя 14 (N=1 кВт, n = 1 ООО об/мин), укрепленного на кронштейне в вертикальном положении. Спиральные лопасти 2 получают вращение от вала шнека 4 через цилиндрические шестерни 3 и 1. На корпусе просеивателя установлены кнопки 16 «Пуск» и «Стоп» и магнитный пускатель 19.
Продукт засыпают в бункер, где он перемешивается спиральными лопастями; затем продукт шнеком 4 поднимается в ситовый барабан, где происходит двойное просеивание: сначала через сито с круглыми отверстиями, затем через внешнее сито, на которое продукт, захваченный вращающимися лопастями, отбрасывается центробежной силой. Просеянный продукт направляется под полюсы магнитов и далее высыпается в течку 5.
Крупные примеси, остающиеся при первом просеивании внутри цилиндрического сита, поднимаются шнеком на поверхность конуса 11\ отсюда они центробежной силой сбрасываются через отверстие 13 в сборник для примесей. Мелкие примеси, задержанные внешним ситом, поднимаются наклонными лопатками 10 и выбрасываются в тот же сборник для примесей.
Для безопасной работы обслуживающего персонала в просеивателе «Пионер» предусмотрена электроблокировка: при снятии предохранительной решетки 20 через рычаг 18 срабатывает конечный выключатель 17. Он разрывает электрическую цепь управления электродвигателем, и просеиватель останавливается.
Производительность просеивателя «Пионер-ПП» 1,25— 1,5 т/ч. Габаритные размеры (в мм): 1150X735X1960. Масса машины 281 кг.
Производительность просеивателей с возвратно-поступательным движением сит принимается из расчета, что через 1 м2 сита проходит 8 т/ч очищаемого продукта.
Потребная мощность для вращения приводного вала может быть определена по эмпирической формуле (в кВт)
N = Кn3г2 (Gс + Gм) 10-3/53430, (1.1)
где К — опытный коэффициент (K=2-2,5); n — частота вращения кривошипа, об/мин; г — радиус кривошипа, м; Gc— вес качающихся частей сита (обычно еще добавляется 2/3 веса шатуна), Н; Gм — вес слоя продукта на сите (в Н), который может быть подсчитан по формуле
Gм =Fhpg.
где F — площадь сита, м2; h — высота слоя продукта, м; р — насыпная плотность продукта, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2.
Потребная мощность (в кВт) электродвигателя для привода бурата с вращающимся цилиндрическим ситом составляет
N = (N1+N2)/ƞ,
где N1 — мощность, затрачиваемая на преодоление трения в подшипниках вала, кВт; N2 — мощность, затрачиваемая на подъем продукта на высоту, соответствующую углу поворота барабана, кВт; ƞ — КПД механических передач (ƞ = 0,5-0,7).
Мощность (в кВт), затрачиваемая на преодоление трения в подшипниках, определяется по формуле
N1 = Тʋ/1000,
где ʋ — окружная скорость шейки вала, м/с; Т — сила трения на поверхности шейки вала, Н.
Окружная скорость шейки вала подсчитывается как
ʋ = ԥdn/60,
где (d — диаметр шейки вала, м; п — частота вращения вала, об/мин..
Сила трения (в Н)
Т=f(Gб + Gп),
где f— коэффициент трения скольжения в подшипниках (f = 0,15—0,20); Gб и Gn — вес барабана и продукта (в Н), который оказывает давление на подшипники.
Подставляя эти значения, получим формулу (в кВт)
N1 = (Gб + Gn)f1ԥdn*10-з/60. (1.2)
Для просеивателей с цилиндрическим барабаном высота Н подъема центра тяжести продукта примерно равна 0,3R, где R — радиус цилиндра.
Работа (в Дж), затраченная на подъем слоя, определится как произведение его веса и пройденного пути
А = Gn-0,ЗR.
При угле поворота цилиндра α = 45° эта работа совершается за 1/8 часть оборота, или за время t = 60/8n с.
Тогда работа, совершенная в 1 с, составит (в Вт)
W = А/t = Gn-0,3R.8n/60 = GnRn/25
или (в кВт)
N2 = W/1000 = GnRn/(25-1000) = GmRn*10-з/25. (1.3)
Оборудование для десульфитации, протирки и мойки
Для подготовки к переработке фруктово-ягодного сырья применяются шпарители, протирочные и моечные машины.
Шпарители служат для размягчения тканей плодового сырья и удаления сернистого газа — оксида серы (IV), находящегося в сырье в виде консерванта (десульфитадии). Шпарители конструктивно выполняются в виде одного или двух корытообразных сосудов с расположенными в них шнеками. Протирочные машины служат для измельчения и протирки плодовых и ягодных пульп, а также для профилактической протирки готового пюре. При мойке ягод, изюма и т. п. от них отделяют землю, песок, органические загрязнения. Примеси отделяются центрифугированием загрязненной воды или выделяются в осадок.
Шнековый шпаритель непрерывного действия. Шпаритель (рис. 1.4) состоит из двух желобов 6 и 10 со шнеками 5. Желоба установлены на станине 9, один под другим, герметично
закрыты крышками и соединены между собой патрубком 7. Верхний желоб имеет загрузочный люк 2, нижний — разгрузочный патрубок 11, заканчивающийся шлюзовым затвором 12.
Внутри желобов расположены патрубки 3, соединенные с паропроводом 1. Полые валы 4 шнеков имеют отверстия и также
подсоединены к паропроводу. Шнеки приводятся во вращение от электродвигателя (N=3 кВт) через редуктор 8, цепную и клиноременную передачи, а также через пару цилиндрических зубчатых передач.
Плодовое сырье непрерывно загружают в люк. Верхний шнек перемещает сырье к перегрузочному патрубку 7, откуда оно попадает в нижний желоб и нижним шнеком транспортируется к разгрузочному патрубку 11.
Рис. 1.5. Протирочная машина КПУ-М
В процессе движения по желобам сырье в течение 10— I;> мин обрабатывается паром, который подается под давлением до 0,4 МПа из паропровода
и полые валы шнеков и в патрубки 3. Производительность тискового шпарителя непрерывного действия равна 1000 кг/я. Частота вращения шнека около 2 об/мин. Габаритные размеры шпарителя (в мм): 2500X485X 1630.
Шнековый шпаритель перед пуском прокручивается без продукта. Проверяется наличие смазки в редукторе,
зубчатых и цепных передачах, исправность работы шлюзового роторного затвора. Постепенно открывая паровой
вентиль, проверяют, не забиты ли продуктом отверстия в полом валу и паровых патрубках. Во время работы следят за герметичностью соединений (крышек, фланцев и пр.) во избежание попадания сернистого газа в атмосферу цеха.
Протирочная машина КПУ-М. Машина (рис. 1.5) состоит из корпуса 4, внутри которого расположен неподвижный сетчатый барабан 7, и приводного вала 5, установленных на станине 13. Корпус снабжен загрузочным бункером 1, бункером 11 для сбора протертой массы и лотком 9 для удаления отходов.
Сетчатый барабан 7 выполнен в виде цилиндрического сита из перфорированной листовой коррозиестойкой стали, которое помещено в жесткий каркас из полосовой стали и закрыто сверху съемным кожухом, препятствующим разбрызгиванию продукта. Вал 5 приводится от электродвигателя 10 через клиноременную передачу 8.
На приводном валу 5 расположен шнек 2, подающий продукт из загрузочного бункера 1 внутрь сетчатого барабана 7. При этом продукт проходит через измельчающие лопасти 3, а затем протирается через сетку двумя билами 6 и через бункер 11 поступает в накопительный бак 12. Все детали, соприкасающиеся с обрабатываемым сырьем, изготовлены из меди или
коррозиестойкой стали и бронзы. Производительность машины до 6000 кг/ч, частота вращения приводного вала 450— 700 об/мин, установленная мощность 3,5—4,5 кВт. Габаритные размеры (в мм): 1940ХІ130ХІ015. Масса машины 270 кг.
Изюмомоечная машина. Машина (рис. 1.6) состоит из корпуса, укрепленного на станине, гофрированного наклонного спуска, сетчатого барабана и лопастного вала с приводом. Изюм загружается через решетку в воронку 4 с дном, представляющим собой гофрированный спуск 5. Через патрубок 3 в воронку подается вода. Имеющиеся в изюме камешки задерживаются на гофрированном спуске, оборудованном магнитным уловителем. Из спуска через отверстие 7 изюм попадает в сетчатый барабан 6, внутри которого от электродвигателя 9 (N=1 кВт, д = 930 об/мин) вращается вал 8. На валу расположены винтовая спираль и Т-образные лопатки, перемешивающие и перемещающие изюм и воду вдоль барабана. Очищенный изюм отводится через патрубок 2.
Загрязненная вода собирается в баке /, осадок из него отводится по спуску 10.
Производительность изюмомоечной машины — 75 кг/ч, расход воды до 2 м3/ч. Габаритные размеры (в мм): 1850Х750Х Х1050. Масса машины 125 кг.