Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Новгородский  государственный университет имени  Ярослава Мудрого

Институт  сельского хозяйства и природных  ресурсов

 

Кафедра «Технология  переработки сельскохозяйственной продукции»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине: «Оборудование  и автоматизация перерабатывающих производств».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                       Выполнил студент:

                                                                                       Курс: 4 з/о

                                                                                       Факультет: ТПСП

                                                                                       Группа: 8491

                                                                                       Кудрявцева О.А.                 

                                                                                       Проверил преподаватель:

                                                                                       Глущенко Л.Ф.

 

 

 

 

 

 

 

 

Великий Новгород

2011

Содержание:

1. Экструдеры……………………………………………………………………..3

2. Сыродельные  цехи…………………………………………………………..24

3. Подобрать  оборудование и разработать компоновочный  чертеж участка: по выпуску  формовых сортов хлеба, мелкоштучных кондитерских изделий до 500кг в час………………………………………………………………………33

Введение…………………………………………………………………………33

3.1 Характеристика хлеба и мелкоштучных  кондитерских изделий ………...35

3.2 Схема производства пшеничного хлеба и технологические расчеты……36

3.3 Расчет технологического и вспомогательного оборудования……………46

3.4 Расчет рабочей силы………………………………………………………...48

3.5 Расчет площади участка…………………………………………………......49

3.6 Расчет расхода воды и электроэнергии…………………………………….50

3.7 План размещение оборудования в хлебопекарне………………………….51

3.8 Организация работы оборудования ..………………………………………52

3.9 Техники безопасности ………………………………………………………54

Заключение…………….………………………………………………………....56

Список литературы ……………………………………………………………...57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Экструдеры

      Экструдер – это шприц-машина, предназначенная для размягчения  (плавления) сырья и придания  ему нужной формы (профилирования) путем продавливания через головку  определенного сечения. 

      Экстру́зия (от позднелат. extrusio — выталкивание) — технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие. Обычно используется в производстве полимерных (резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей), ферритовых изделий (сердечники), а также в пищевой промышленности (макароны, лапша и тп.), путем продавливания расплава материала через формующее отверстие экструдера.

      Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, заключающийся в продавливании материала, обладающего высокой вязкостью в жидком состоянии, через формующий инструмент (экструзионную головку, фильеру), с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы. В промышленности переработки полимеров методом экструзии изготавливают различные погонажные изделия, такие, как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников- рассеиватели и т. д. Основным технологическим оборудованием для переработки полимеров в изделия методом экструзии являются одночервячные, многочервячные, поршневые и дисковые экструдеры.

 

 

Экструдер состоит  из: корпуса с нагревательными  элементами; рабочего органа (шнека (винт Архимеда), диска, поршня), размещённого в корпусе; узла загрузки перерабатываемого  материала; силового привода; системы  задания и поддержания температурного режима, других контрольно-измерительных  и регулирующих устройств. По типу основного  рабочего органа (органов) экструдеры подразделяют на одно-, двух- или многошнековые (червячные), дисковые, поршневые (плунжерные) и др. Двухшнековые экструдеры в  зависимости от конфигурации шнеков могут быть параллельными или  коническими. В зависимости от направления  вращения — с сонаправленным или  противонаправленным вращением  шнеков.

Виды экструзии:

      Холодная синяя экструзия — возможны только механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением и формованием этого продукта с образованием заданных форм.

     Теплая экструзия — сухие компоненты сырья смешиваются с определенным количеством воды и подают в экструдер, где наряду с механическим его подвергают еще и тепловому воздействию. Продукт нагревается извне. Получаемый экструдат отличается небольшой плотностью, незначительным увеличением в объёме, пластичностью, а также ячеистым строением. Иногда экструдату необходимо подсушивание.

      Горячая экструзия — процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях материала. Кроме того, может иметь место регулируемый подвод тепла как непосредственно к продукту, так и через наружные стенки экструдера. Массовая доля влаги в сырье при горячей экструзии составляет 10…20 %, а температура превышает 120 °C.

     Применение экструзионной технологии:

- Химическая промышленность. В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания необходимой формы исходному сырью. Химический состав конечного продукта при этом идентичен химическому составу исходного сырья, что позволяет добиваться стабильного качества продукта прибегая при этом к минимальному количеству настроек экструдера, этим объясняется относительная простота машин, работающих в химической промышленности. Методом экструзии в химической промышленности изготавливают различные погонажные изделия, такие как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д.

-  Пищевая промышленность. В пищевой промышленности метод экструзии применяется намного шире. В ходе процесса под действием значительных скоростей сдвига, высоких скоростей и давления, происходит переход механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях перерабатываемого сырья, например денатурация белка, клейстеризация и желатинизация крахмала, а также другие биохимические изменения.

 

Пищевой  экструдер Shtak-72

 

Экструдер состоит  из нескольких основных узлов —  корпуса, оснащенного нагревательными  элементами, рабочего органа (шнека, диска, поршня), размещенного в корпусе, узла загрузки перерабатываемого продукта, привода, системы задания и поддержания температурного режима и других контрольно-измерительных и регулирующих устройств.

 Наибольшее  распространение в промышленности  получили шнековые экструдеры. Захватывая  исходный продукт, шнек перемещает  его от загрузочного устройства  вдоль корпуса экструдера. При  этом продукт сжимается, разогревается,  пластифицируется и гомогенизируется. Давление в экструдере достигает  15... 100 МПа. По частоте вращения  шнека экструдеры подразделяют  на нормальные и быстроходные  с окружной скоростью соответственно  до 0,5 и 7 м/мин, а по конструктивному  исполнению — на стационарные  и с вращающимся корпусом, с  горизонтальным и вертикальным  расположением шнека.

       Существуют экструдеры со шнеками, осуществляющими не только вращательное, но и возвратно-поступательное движение. Для эффективной гомогенизации продукта на шнеках устанавливают дополнительные устройства — зубья, шлицы, диски, кулачки и др. В последнее время получают распространение планетарно-вальцовые экструдеры, у которых вокруг центрального рабочего органа (шпинделя) вращается несколько дополнительных шнеков (от 4 до 12). Принцип действия дискового экструдера основан на использовании возникающих в упруговязком материале напряжений, нормальных к сдвиговым. Основу конструкций такого экструдера составляют два плоскопараллельных диска, один из которых вращается, создавая сдвиговые и нормальные напряжения, а другой неподвижен. В центре неподвижного диска имеется отверстие, через которое выдавливается размеченный материал. Поршневой экструдер из-за низкой производительности используют ограниченно, в основном для изготовления труб и профилей из реактопластов.

     Конструкции экструдеров могут быть классифицированы также по геометрической форме, механическим, функциональным или термодинамическим характеристикам. Кроме того, экструдеры рекомендуется классифицировать по их физическим признакам, поскольку они оказывают влияние на химические структурные характеристики экструдированных продуктов. Особое значение имеют такие параметры, как уклон режущей кромки матрицы и количество тепловой энергии, образующейся в процессе экструдирования за счет механического преобразования энергии; температура во время ведения процесса; влажность экструдируемой массы.

     При переработке пищевых продуктов наибольшее распространение получили экструдеры со шнеками полного зацепления, вращающимися в одном направлении, когда вершины одного шнека взаимодействуют с впадинами другого.

В двухшнековых самоочищающихся экструдерах обеспечиваются более быстрый пуск шнека и  работа на повышенной скорости. В них  реже возникают подъемы давления, так как не происходит накопление продукта. В одношнековых экструдерах, вследствие того, что продукт может  оставаться в витках и накапливаться, создавая разрывы потока, подъемы  давления бывают чаще. В результате продукт из экструдера выпускается  неравномерно.

Однако предполагается, что в одношнековом экструдере износ  шнека концентрируется по наружной кромке к торцу его витков, и  это обеспечивает восстановление шнека.

Двухшнековый  экструдер более подвержен износу. Изнашиваются шнеки в местах загрузки и выгрузки продукта. В этой связи  свойства конечного продукта и эффективность  процесса экструдирования в большой  степени зависят от износа рабочих  органов машины при обработке  в двухшнековом экструдере. При использовании  двухшнекового экструдера не требуется  предварительной гидротермической обработки продукта, что упрощает производственный процесс. Гидролиз крахмала пшеничной муки протекает гораздо  эффективнее в двухшнековом экструдере, чем в одношнековом. В двухшнековом экструдере зоны пластификации и  повышения давления отделены друг от друга, что позволяет независимо осуществлять пластификацию и экструдирование продукта. Известно, что затраты, связанные с приобретением одношнековых экструдеров, ниже по сравнению с затратами на приобретение двухшнековых машин. Однако последние компенсируются меньшими эксплуатационными расходами. Высокие расходы по эксплуатации одношнековых машин связаны с длительными простоями при чистке, большими трудозатратами и объемом работ по обслуживанию.

Сравнение конструктивных и технологических достоинств одношнековых и двухшнековых экструдеров показывает значительное преимущество последних.

     Материал для матриц должен быть коррозионно-стойким, обладать антиадгезионными свойствами и высокой прочностью. Чтобы снизить прилипаемость формуемого продукта, отверстия полируют и хромируют. Широко применяют в настоящее время матрицы, состоящие из металлической обоймы и сменных вставок. Вставки представляют собой сменные гильзы с формующими отверстиями, изготовляются из пластмасс с сильно выраженными антиадгезионными свойствами.

Форма и размер предматричной камеры зависят от свойств перерабатываемого продукта, типа и размеров нагнетающего механизма  и должны способствовать выходу выпрессовываемой массы через каналы матрицы с  возможно более равномерной скоростью, а также препятствовать образованию  застойных зон. Формование экструзией имеет ряд преимуществ: непрерывность  осуществления процесса с высокой  скоростью, безотходность технологии и высокая культура производства.

Машина А1-КХП (рис.) предназначена для формования палочек из кукурузной крупы тепловой и механической обработкой.

 

Рис. Машина А1-КХП

 

Машина состоит  из станины 1, бункера 7, корпуса подшипника 9, цилиндра 3, механизма резки 4, вариатора, щита управления с нагревателями. Машина имеет два индивидуальных привода: для шнека и механизма резки.

На верхней  плите сварной станины установлен электродвигатель 8 привода шнека, соединенный  через муфту с быстроходным валом  редуктора 10. Последний, в свою очередь, с помощью муфты соединяется  с валом корпуса подшипника. В  литом корпусе подшипника установлен вал, вращающийся в радиальных подшипниках  качения. Для восприятия осевой нагрузки от формующего шнека в корпусе  установлен упорный шарикоподшипник.

К корпусу  подшипника фланцем крепится сварной  цилиндр с расположенным внутри него шнеком. С противоположной стороны  цилиндр закрыт матрицей. Температура  в рабочей зоне контролируется термопарами, введенными в зону через пробку 5. Для нагрева кукурузной массы  в передней части цилиндра укреплен блок электронагревателей 6.

У переднего  торца матрицы расположен механизм резки с вращающимися ножами, который  приводится в движение от отдельного электродвигателя через бесступенчатый вариатор. Электродвигатель и вариатор находятся внутри станины. Частота  вращения вариатора регулируется рукояткой 2, установленной в непосредственной близости от панели управления. Для удобства обслуживания механизм резки отводится в сторону.