БУДОВА ЕО ГР 34-ТЕХ ТЕМА6

 

Тема 6. Обладнання для механічної переробки сировини і напівфабрикатів з’єднанням

Змішувачі – це машини або апарати , призначенні для проведення процесу змішування матеріалів. Під процесом змішування прийнято розуміти такий механічний процес, в результаті якого вихідні окремі компоненти після рівномірного розділення кожного з них в змішувальному об’ємі утворюють однорідну суміш. У склад сумішей може входити різна кількість компонентів, співвідношення  яких змінюється у широкому діапазоні і в деяких випадках  може складати .

Оцінка якості суміші. У процесі змішування змішування в робочому об’ємі  змішувача відбувається взаємне перміщення частинок різних компонентів, що знаходяться до премішування окремо або в неодномідному розмішаному стані. В результаті переміщення їх в  робочому об’ємі змішувальної машини. У цих умовах співвідношення компонентів в мікрообємах суміші є величина випадкова, тому більша частина відомих методів оцінки якості суміші ґрунтується на способах статичного аналізу. Для спрощення розрахунків всі суміші умовно приймають двокомпонентними, що складаються з так званого ключового компонента і умовного , який об’єднує всі складові компоненти суміші. Ключовим компонентом завжди вибирають такий, який або легко піддається аналізу, або розподілення його в суміші є особливо важливим за технічними вимогами.

Змішувальні машини класифікують за наступними ознаками:

-        за фізичним станом перемішувально середовища – змішувачі для сипких матеріалів, паст та тістомісильні машини;

-        за способом дії – змішувачі періодичної та безперервної дії;

-        за природою силового впливу на частинки матеріалу – гравітаційні, відцентрові та пневматичні змішувачі;

-        за механізмом перемішування частинок – циркуляційні, обємного та дифузійного змішування.

Обладнання призначене для отримання однорідних харчових сумішей, розчинів, емульсій, що складаються з двох або більше компонентів. Перемішування може протікати довільно або примусово внаслідок підведення до системи ззовні механічної енергії.

У харчовій промисловості в переважній більшості застосовуються машини та апарати з механічним перемішуванням. Перемішуванню піддаються продукти, що знаходяться в однаковому або різному агрегатному (фазовому) стані: твердому, рідкому і газоподібному.

Для перемішування сипучих і рідких харчових продуктів і введення в них у разі потреби газової фази застосовуються змішуючі (змішувачі), перемішують (мішалки) і вибивальні машини та апарати різного конструктивного виконання. Залежно від структурно-механічних властивостей вихідних і кінцевих продуктів ці машини та апарати можна класифікувати: за принципом дії ‒ на періодичні та безперервно діючі; по кріпленню камери ‒ зі стаціонарної та нестаціонарної; по конструкції робочого органу ‒ на шнекові, лопатеві, роторні, якірні, пропелерні, турбінні, барабанні, пальцеві та ін. Для перемішування харчових продуктів, що знаходяться в однаковому або різному фазовому стані, можуть застосовуватися змішувачі з ідентичними робочими органами.

 

Мішалки

Для отримання рідких однорідних сумішей і мас, інтенсифікації перемішування і розчинення застосовуються мішалки різних типів, вибір яких залежить від в'язкості перемішуваної рідини .

Мішалки в найбільш загальному випадку можна розділити на швидкохідні і тихохідні. До швидкохідним відносяться пропелерні і турбінні мішалки різних типів, а також спеціальні типи мішалок, наприклад дискові, лопатеві та ін.

Залежно від форми лопаток (лопатей) і способу їх установки ці мішалки можуть створювати радіальний, осьовий і радіально-осьової потоки рідини . Радіальний потік створюють турбінні мішалки закритого типу, а також відкриті турбінні мішалки з прямими вигнутими лопатками. Осьової потік можуть забезпечувати пропелерні і шнекові мішалки з дифузором. Проміжний радіально-осьової потік створюють турбінні мішалки з лопатками, встановленими з нахилом до площини обертання мішалки.

Швидкохідні мішалки найчастіше працюють в апаратах з відбивають перегородками. Відсутність перегородок призводить до завихрінь рідини в апараті і утворення воронки. Кількість перегородок / зазвичай становить 2-6, найчастіше / = 4. Для великих апаратів діаметром більше 4 м рекомендується застосовувати більше число перегородок (/ '= 6).

і.

Рис. 20. Основні типи механічних мішалок:

1- однолопатева; 2 - багатолопатева; 3 - пропелерна; 4 - якірна;

5 - турбінна; 6 - рамна; 7 – шнекова

Лопатеві і рамні мішалки використовують для перемішування малов'язких рідин; пропелерні ‒ рідин помірної в'язкості; турбінні ‒ нев'язких і в'язких систем; якірні і шнекові ‒ високов'язких і пластичних систем.

Лопатеві мішалки

Перевагою лопатевих мішалок є простота їхньої будови. Проте вони не забезпечують інтенсивного перемішування в радіальному та осьовому напрямках. Якщо лопаті встановлено перпендикулярно до напрямку руху, то вони слабко утримують частинки суспензії в завислому стані, особливо якщо густина частинок значна, а в'язкість рідкого середовища невелика.

Пропелерні мішалки

Пропелерні мішалки виготовляють з двома або трьома лопатями (пропелерами). Пропелерні мішалки мають робочий орган у вигляді ґвинта (пропелера), насадженого на вертикальний або горизонтальний вал. Лопаті цих мішалок зігнуто по про­філю пропелера, тобто зі зміною кута нахилу по їх довжині (від 0° до 90° на кінці). Завдяки цьому частинки рідини відштовхуються гвин­том у багатьох напрямках, що забезпечує добре перемішування. Похиле розміщення гвинта дещо підвищує ефективність перемішування. Щоб надати осьового напрямку потоку рідини, створюваному пропе­лером, його часто розміщують у дифузорі - короткому циліндрі з розтрубом. Порівняно з лопатевими мішалками пропелерні ефективніші, але вони потребують більше енергії. У разі спрямування потоку рідини до дна посудини вони добре скаламучують осад з розміром частинок до 0,15 мм.

Якірні мішалки

Якірна мішалка використовується для перемішуван­ня густих і в'язких рідинних середовищ. Форма профілю лопастей якірних мішалок практично повторює профіль дна та стінок апарата, що обігрівається зовні. Обертаючись із частотою 50-60 об/хв на відстані 5-8 мм від стінки така лопать очищує стінки апарата від маси, що на них налипла. Якірні мішалки використовують, щоб запобігти місцевому перегріванню ріди­ни біля нагрівних стінок або осаду на дні посудини.

Турбінні мішалки

Турбінні мішалки  забезпечують добре перемішуван­ня в'язких рідин і суспензій. Робочим органом турбінних мішалок є турбінне колесо, що обертається на вертикальному чи горизонтальному валу. Принцип дії аналогічний роботі колеса відцентрового на­соса. Рідина входить у колесо по осі крізь центральний отвір і, діста­вши прискорення від лопатей, викидається з колеса в радіальному напрямку. Іноді обертове колесо встановлюють усередині нерухомо­го напрямного колеса з лопатями. Цим досягають плавної зміни на­прямку потоку рідині та зменшують гідравлічні витрати. Для кращо­го перемішування на вал мішалки насаджують дві турбінки. Частота обертання турбінних мішалок становить 200-2000 об/хв. Пропелерні та турбінні мішалки використовують на підприємствах громадського харчування для отримання коктейлів, кремів, мусів і т.д.

 

 

Змішувачі періодичної дії

Змішувачі періодичної дії можуть бути з одним або двома горизонтально розташованими простими або складними робочими органами; з робочими органами, що вчиняють складний рух, і роторними (вертикальними) робочими органами.

Шнекові змішувачі. Ці змішувачі, забезпечені стаціонарними ємностями, називаються усереднювача. Шнековий змішувач СП-1 представлений на рис. 21. Компоненти засипають у конічний корпус 4, всередині якого переміщається шнек 3, що здійснює складний рух: обертання навколо власної осі і геометричної осі конуса. Це досягається наявністю приводу 1 і водила 2, усередині якого встановлена ​​ланцюгова передача.

Технологічний процес відбувається таким чином. При обертанні шнека навколо своєї осі створюється циркуляційний замкнутий контур руху продукту всередині корпусу усереднювача: у зоні шнека продукт рухається вгору, а в решті частини бункера ‒ вниз. Продукт змішується за рахунок перерозподілу часток при їх русі вниз по бункеру. Планетарний рух шнека навколо осі бункера значно прискорює процес змішування компонентів, так як при цьому створюються зони обміну між продуктом, що знаходяться в міжвитковому просторі шнека, і решті продуктом в бункері. Витки шнека, піднявши продукт на деяку висоту, впроваджують його потім в основну масу продукту, що сприяє більш швидкому перерозподілу часток у всьому обсязі.

При експлуатації усереднювача час змішування,   залежить від властивостей компонентів, встановлюється експериментально при контрольних змішуваннях.

Рис. 21. Шнековий змішувач СП-1

 Змішувачі безперервної дії

Змішувачі безперервної дії можуть мати один або два горизонтально розташованих робочих органу, встановлених в стаціонарній камері, або обертову камеру, в якій процес перемішування здійснюється за рахунок перекочування перемішуються компонентів.

Машини зі стаціонарними камерами. Ці машини призначені для змішування сипучих і рідких компонентів і отримання пластичних сумішей з високим ступенем однорідності.

Місильна машина ШТ-1М призначена для замісу цукрового тіста у виробництві печива. Машина (рис. 22, а) має камери попереднього 3 і остаточного 10 змішування компонентів, розташовані у вертикальній площині, станину 13 і привід. У камерах знаходяться вали з лопатевими мішалками.

Камера попереднього змішування забезпечена завантажувальним патрубком 7для сипучих компонентів і штуцером для рідких. Камера 3 з'єднується з камерою 10 вертикальним з'єднувальним патрубком 4. Тісто виходить через щілину між кришкою 11 і камерою 10, ширина якої регулюється рукояткою 12 через систему важелів. Привід вала в камері 10 здійснюється через зубчасту пару 1, а вала в камері 3 через ланцюгову передачу 2. Для очищення камери забезпечені кришками 6, 5 і 9, в яких є вікна для контролю за ходом процесу. При відкриванні кришок електродвигун місильної машини вимикається відповідної автоблокуванням.

Корпус місильної камери 24 (рис 22, б) забезпечений водяною сорочкою 15, розділеної на дві зони, що дозволяє створювати різний температурний режим на початку і кінці замісу. Температура води в зонах контролюється термометрами.

Місильна машина встановлена ​​на двох стійках 14 і 22, закріплених на фундаментної плиті 16.

Привід валів здійснюється від електродвигуна 21 через редуктор 19, муфту 20, зубчасту пару 1 і ланцюгову передачу 2, забезпечену натяжна зірочкою 3.

Технологічний процес відбувається таким чином. В завантажувальний патрубок 9 надходить борошно, а через штуцер 11, з'єднаний з трубою 10, забезпеченою отворами, насосом-дозатором закачується емульсія. Емульсія складається з цукру, жиру, молока, солі, меланжу та інших компонентів. Усередині камери обертається вал 5, забезпечений лопатями 6. Стрічковий шнек 8 просуває компоненти всередину камери. Місильні лопаті б, виконані у вигляді секторів з листової дива, встановлені по гвинтовій лінії під кутом 35-45 ° до осі вала 5, кожна лопать по відношенню до попередньої розгорнута на кут 90 °. Така установка лопатей забезпечує одночасно з замісом просування тіста вздовж камери.

 

        Тістоподібної маса з камери попереднього змішування 7 по патрубку 4 надходить в місильну камеру 24. Спочатку суміш захоплюється витком шнека 23 місильного валу 17, а потім інтенсивно перемішується лопатями 18.

Замішане тісто виходить з місильної камери через отвір, прикривається кришкою 13. Кришка забезпечена рукояткою 12, якої змінюють перетин вихідного отвору і регулюють тим самим інтенсивність замісу тіста.

Продуктивність машини 800-1200 кг / год, частота обертання валу камери змішування 40,5 хв, вала місильної камери 12,0 хв, тривалість замісу 14-16 хв