Глава 1 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ, ПРИЕМКИ И ХРАНЕНИЯ МОЛОКА

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГООБРАЗОВАНИЯ

БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.Я. ГОРИНА

Учебное пособие по дисциплине

Технологическое оборудование молочной отрасли

Для студентов направления 260200.62 – Продукты питания животного происхождения

Белгород, 2012

УДК 637.5.02

ББК 36.92

Т 38

Учебное пособие по дисциплине: технологическое оборудование Для студентов направления 260200.62 – Продукты питания животного происхождения

– Белгород. Изд-во БелГСХА, 2010.

Составители: доц., к.т.н. Н.П. Салаткова

ст.препод., Н.А. Жаворонко

Рецензент: к.с/х.н., доцент П.И. Афанасьев

Настоящее учебное пособие является руководством к изучению дисциплины «Технологические оборудование». Дисциплина читается в курсе подготовки специалиста в соответствии с требованиями ГОС ВПО по направлению 260200.62 – Продукты питания животного происхождения

В учебном пособии рассмотрены вопросы: устройства, особенностей эксплуатации, специфики современного оборудования и методики расчета рабочих механизмов с учетом технологических требований пепеработки молока и молочных продуктов;обучение студентов умению сочетать фундаментальную подготовку по общенаучным и общетехническим дисциплинам с конкретными знаниями в области технологического оборудования, иучение конструктивных форм рабочих органов, основ построения, типов и конструкций современного технологического оборудования; рациональной и безопасной эксплуатации технологического оборудования; изучение существующих и возможных путей интенсификации, механизации и автоматизации производственных процессов.

© Белгородская государственная сельскохозяйственная академия

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Переработка молочного и мясного сырья на пищевые, кормо­вые или технические продукты осуществляется с помощью соот­ветствующих технологических процессов, под которыми понима­ют воздействие на сырье с целью изменения или сохранения его структурно-механических, физико-химических, биохимических и других свойств.

Совокупность технологических процессов, обеспечивающих получение какого-либо продукта, составляет технологический по­ток. Все операции технологического потока можно подразделить на собственно технологические (все виды обработки и переработ­ки сырья, продуктов), транспортные (перемещение внутри маши­ны и от машины к машине) и контрольные (ветеринарно-санитарный, технохимический контроль).

По видам потоки разделяют на одно- и многолинейные, расхо­дящиеся, сходящиеся и совмещенные.

При однолинейных потоках из определенного вида сырья вы­рабатывают один вид однородной продукции. При многолиней­ных потоках производство продукции разделяют на несколько вспомогательных потоков. Расходящиеся потоки применяют там, где из одного вида сырья производят ряд конечных продуктов.

Если несколько потоков по обработке или переработке полу­фабрикатов сходятся для изготовления одного вида сложного про­дукта—это сходящийся поток. Примером совмещенного потока может быть консервное производство.

На предприятиях по переработке молока и мяса в технологи­ческие потоки входят традиционные для многих отраслей произ­водства механические и гидромеханические процессы (измельче­ние, дозирование, смешивание, разделение неоднородных и одно­родных жидкостей и т. п.), тепловые процессы (шпарка, варка, копчение, охлаждение, пастеризация, стерилизация и т. п.), а так­же целый ряд специфических операций (обездвиживание, убой, обескровливание, нутровка и т. п.).

Технологическое оборудование по характеру воздействия на продукт делят на аппараты и машины.

В аппаратах осуществляют тепло- и массообменные, физико-химические, биохимические и другие процессы, в результате которых изменяются физические и химические свойства обрабаты­ваемого продукта или изменяется его агрегатное состояние. Ха­рактерным признаком аппарата является наличие реакционного пространства или камеры. Для интенсификации процессов аппа­раты могут быть снабжены дополнительными механизмами. Кроме того, для работы аппаратов обычно обязательно наличие различных рабочих жидкостей (холодной и горячей воды), газа, пара, дыма, тепло- или хладагентов и т. д. Взаимодействие после­дних с обрабатываемым продуктом в аппарате может происхо­дить непосредственно или через разделяющую поверхность (стенку).

В машинах осуществляется механическое воздействие на про­дукт, в результате чего изменяются его геометрические и физико-механические показатели. Конструктивной особенностью машин является наличие движущихся исполнительных (рабочих) орга­нов. Форма, размеры, материал и характер перемещения этих ор­ганов зависят от их назначения. Привод исполнительных органов при их вращательном движении осуществляется от двигателя че­рез совокупность механических передач (зубчатых, червячных, цепных, ременных и т. д.). При возвратно-поступательном движе­нии используются гидро- или пневмопривод или электродвига­тель в сочетании с кривошипно-шатунным, кулачковым и други­ми механизмами. В качестве первичных двигателей в молочной и мясной отраслях чаще всего служат электродвигатели переменно­го и постоянного тока, реже — двигатели внутреннего сгорания.

В зависимости от характера работы машины и аппараты могут быть периодического, полунепрерывного и непрерывного дей­ствия.

В оборудовании первого типа продукт подвергается воздей­ствию в течение определенного времени, после которого он под­лежит выгрузке. В оборудовании полунепрерывного (циклическо­го) действия загрузка продукта и воздействие на него осуществля­ются непрерывно в течение всего рабочего цикла, а выгрузка про­исходит через определенные промежутки времени. В оборудова­нии непрерывного действия загрузка, обработка и выгрузка про­дукта выполняются одновременно.

В процессе работы на технологическом оборудовании проводят не только основные (измельчение, перемешивание, варка и т. д.), но и вспомогательные (загрузка, перемещение, контроль, выгруз­ка и т. п.) операции. В зависимости от соотношения этих опера­ций, а также участия человека в их выполнении различают обору­дование неавтоматического, полуавтоматического и автоматичес­кого действия. В неавтоматическом (простом) оборудовании вспо­могательные и часть основных операций выполняют вручную. В полуавтоматическом оборудовании вспомогательные операции не механизированы. В автоматах все основные и вспомогательные операции выполняются оборудованием без участия человека.

В зависимости от сочетания технологического оборудования в производственном потоке различают отдельные единицы (вы­полняют одну операцию), агрегаты (выполняют последовательно различные операции), комбинированное оборудование (выпол­няет законченный цикл операций) и поточные автоматические линии (выполняют все технологические операции в непрерыв­ном потоке).

Работа машин и аппаратов оценивается по техническим и тех­нологическим показателям, составляющим их техническую харак­теристику. К числу таких показателей обычно относят:

производительность, т. е. количество перерабатываемого сырья или изготовляемой продукции в единицу времени;

потребляемую мощность, выражаемую количеством пара, хладоносителя, электричества в единицу времени;

параметры электрической энергии (напряжение, частота, коли­чество фаз), пара (температура, давление) и хладоносителя (вид, температура);

параметры сырья и конечной продукции; параметры режима работы технологического оборудования и его отдельных элементов (давление, температура, частота враще­ния и др.);

габаритные размеры и массу технологического оборудования; условия эксплуатации (характеристика производственного по­мещения, температура и относительная влажность воздуха).

Первые два показателя являются наиболее важными, так как в определенной степени позволяют судить о техническом уровне оборудования и соответствии его мировым стандартам.

Расчетная производительность машины или аппарата — коли­чество (массовое, объемное, штучное) продукции, полученное в единицу времени, кг/ч (м³/ч; шт/ч):

где G_T — требуемое (вырабатываемое) количество продукции, кг (м³; шт.); к_п — ко­эффициент, учитывающий возможные потери продукции; т_в — время выдачи про­дукции, с; к_ъ — коэффициент, учитывающий возможные эксплуатационные поте­ри времени.

Для машин и аппаратов, рабочий процесс которых основан на перемещении продукта, скорость этого перемещения (м/с) харак­теризует их пропускную способность.

При обработке штучной продукции скорость определяют из выражения

где П_м —штучная производительность, шт/ч;l—расстояние между единицами

продукции, м; ф — коэффициент неравномерности поступления продуктов в тех­нологический поток; z — число параллельных рядов.

При обработке продукции, перемещаемой сплошным потоком,

определяют по формуле

где П_у — объемная производительность, м³/ч; ƒ—площадь поперечного сече­ния, м².

В случае ритмично-пульсирующего перемещения обрабатывае­мого продукта

где l₀ — длина пути за один такт, м; τ_п — продолжительность перемещения, с.

В тех случаях, когда производительность оборудования для пе­реработки молока и мяса определяется кинетикой рабочего про­цесса, можно воспользоваться эмпирическими зависимостями, представленными в приложении 1.

Одним из наиболее важных показателей работы машин и аппа­ратов пищевых производств являются удельные затраты электро­энергии на переработку сырья. Для определения этого показателя наряду с производительностью оборудования необходимо знать мощность его привода.

Единой методики определения мощности привода машин и ап­паратов не существует ввиду большого разнообразия их типов, а также технологических процессов и операций, осуществляемых с помощью оборудования, предназначенного для переработки раз­личного вида сырья, иногда значительно различающегося между собой по физико-механическим свойствам.

В приложении 2 приведены формулы и рекомендации для оп­ределения мощности привода основных типов машин и аппара­тов, применяемых для переработки молока и мяса. Следует иметь в виду, что в основе всех этих формул лежит общее положение, исходящее из самого определения мощности: при равномерном движении потребная мощность TV для его осуществления равна ра­боте А, совершенной в единицу времени, и рассчитывают ее как произведение силы и скорости:

где А — работа, Дж; т — время, с; Р — действующая сила, Н; S— пройденный путь, м; V —скорость, м/с.

Для вращения тела с постоянной скоростью мощность привода определяют по формуле

где М_вр — вращающий момент, Н • м; n— частота вращения вала, мин ^-1.

В некоторых случаях формула (В.5) может быть использована и для случая вращательного движения. Например, мощность, затра­чиваемую для преодоления силы трения в подшипнике скольже­ния, можно рассчитать как произведение силы трения Т в под­шипнике, возникающей от силы тяжести G вращающегося на валу тела, и окружной скорости цапфы вала:

N= ТV,

с учетом того, что

T=fG,

гдеf—коэффициент трения в подшипнике; G —сила тяжести, Н.

А окружная скорость цапфы равна

v = nDn/60,

где D — диаметр цапфы, м.

Мощность, затрачиваемая на преодоление силы трения в под­шипнике, равна

N =fGπDn/60 a 0,05fGDn.

Таким образом, если нагрузка в течение определенного време­ни (например, кинематического цикла) существенно не меняется, то, найдя ее и умножив на скорость рабочего органа, можно рас­считать мощность, необходимую для приведения в движение это­го рабочего органа. Эта мощность с учетом мощности, потребной на преодоление различных сопротивлений, позволяет определить мощность привода рабочего органа проектируемой машины.

Номинальную мощность электродвигателя N_эд (Вт) определяют с учетом КПД передачи мощности от вала рабочего органа к веду­щему валу машины в целом и КПД передач привода:

гдеN_ВР— мощность на валу рабочего органа, Вт; ή₁— КПД передачи мощности от вала рабочего органа к ведущему валу машины; ή₂ — КПД передачи мощности от ведущего вала машины к валу электродвигателя.

Остальные показатели технической характеристики машин и аппаратов отражают их эксплуатационные свойства, а также каче­ственные показатели сырья и готовой продукции.

Глава 1 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ, ПРИЕМКИ И ХРАНЕНИЯ МОЛОКА

На дальние расстояния молоко перевозят во флягах и различ­ных емкостях, называемых транспортными цистернами. Внутри предприятий молоко транспортируют по молокопроводам.

Для транспортирования молока по трубам и перемещения его через рабочие объемы технологического оборудования, не имею­щего собственных напорных устройств, применяют насосы раз­личного типа.

Учет поступающего на переработку молока и продукции, выра­батываемой молочными заводами, осуществляют с помощью мо­локомеров, счетчиков, расходомеров и весов.

Хранение молока на фермах перед его отправкой на перераба­тывающее предприятие, а также молока и молочных продуктов на самом предприятии осуществляется в емкостях специального на­значения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: