Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств

Над цилиндром  установлен бункер для приема кукурузной крупы. Кукурузная крупа из бункера  машины через регулируемую заслонку поступает в приемное отверстие  цилиндра, где происходит прессование  продукта и нагрев до температуры 145 °С.

В результате воздействия тепла, влаги и давления крупа превращается в пластическую массу, которая выдавливается шнеком через отверстия матрицы. При  выходе из отверстий матрицы масса  под действием пара, образующегося  из перегретой влаги, вспучивается, образуя  пористую хрустящую жилу. Механизм резки делит выходящие жилы на палочки, которые уносятся конвейером.

Порция крупы (1,5... 2,0 кг при температуре в цилиндре 80... 145 °С) приготовляется за 30...60 мин  до пуска машины.

Режим нагрева  цилиндра подбирается для каждой машины индивидуально в зависимости  от сорта, помола, влажности крупы  и степени износа.

      Машина Б8-КХ-ЗП (рис.) предназначена для производства палочек из кукурузной крупы посредством ее тепловой и механической обработки с последующей фасовкой на других автоматах.

 

Рис. Машина Б8-КХ-ЗП

 

Машина состоит  из станины 1, формующего механизма 2, механизма 5 отрезки палочек по длине, ворошителя 3 кукурузной крупы, блока электронагревателей 4.

Формующий механизм состоит из охватываемого шнека  с правой нарезкой, шнековой втулки с левой нарезкой, матрицы с  двенадцатью отверстиями диаметром 3 мм, обоймы с четырьмя отрезными  ножами, приводимой во вращение через  цепную и клиноременную передачи от электродвигателя.

Ворошитель  представляет собой корпус, внутри которого вращается вал с лопастями, перемешивающий поступающую из бункера  крупу.

Блок электронагревателей  предназначен для нагрева рабочей  зоны машины в период пуска и автоматического  под держания постоянной температуры  от 160 до 180 °С. Во избежание перегрева  машины в зоне загрузки предусматривается  принудительное водяное циркуляционное охлаждение корпуса формующего механизма  с подключением к сети водоснабжения.

Схемой машины предусмотрено ручное управление электроприводами шнека и ножа, а также ручное и автоматическое управление блоком нагревателей.

Перед пуском машины производится нагрев рабочей  зоны формующего механизма в течение 30...35 мин до 160... 180 °С с помощью  блока электронагревателей. За 25.. .30 мин до пуска машины готовится  первая порция крупы влажностью 20.. .21 %. Подготовленная крупа по специальному лотку вручную засыпается небольшим  потоком в отверстие зоны загрузки при включенной машине. После выхода палочек из формующей матрицы  открывается заслонка, и в машину поступает крупа влажностью 13... 14 %.

Нагрев продукта в момент запуска происходит за счет теплопередачи, а в дальнейшем —  за счет тепла, образующегося в результате трения между продуктом, шнеком и  шнековой втулкой. Выпрессованная полужидкая масса за счет перепада давления при  выходе из отверстия формующей матрицы  взрывается с диаметра 3 мм до диаметра 8... 12 мм.

     Экструдер МФБ-1 (рис.) состоит из плиты 15, станины 1 с кронштейном 12, электродвигателя 14, червячного редуктора 13, корпуса 4 со шнеком 3 и формующей матрицей 2, головки 7 с парой конических шестерен 8 и загрузочной воронки 5 со спиралью 11.

 

Рис. Шнековый экструдер МФБ-1

 

Внутри головки 7 находятся горизонтальный вал 9 с  конической шестерней и приводной  звездочкой 10, вертикальный вал 6 с конической шестерней и спиралью. Спираль 11 подает конфетную массу в корпус 4 и непрерывно перемешивает ее в  загрузочной воронке 5. Шнек 3 выпрессовывает массу через формующие каналы матрицы 2 в виде пяти бесконечных  жгутов, которые после предварительного охлаждения разрезаются на конфеты.

       Двухшнековый экструдер поточных линий ШФК (рис.) отличается от экструдера МФБ-1 наличием двух горизонтальных шнеков, находящихся в самостоятельных камерах. Шнеки нагнетают массу в общую предматричную камеру 3. Масса выходит через шесть или восемь формующих каналов. Частота вращения спирали в загрузочной воронке 2 изменяется бесступенчатой рукояткой 1. Нагнетающие шнеки имеют постоянную частоту вращения. При переходе с формования жгутов круглого сечения на прямоугольные шнеки заменяют.

 

Рис. Шнековый экструдер ШФК

 

В шнековых экструдерах скорости выхода жгутов через формующие каналы неодинаковы. Для выравнивания скоростей увеличивают  длину средних формующих каналов  по сравнению с крайними, устанавливают  дополнительные сопротивления перед  средними каналами или в самих  каналах либо устанавливают более  высокую температуру стенок крайних  формующих каналов. Добиться полного  равенства скоростей во всех каналах  весьма трудно.

      Экструдер ШВФ-22 (рис.) предназначен для выдавливания конфетной массы при производстве пралиновых конфет.

 

Рис. Экструдер ШВФ-22

 

Он имеет  в предматричной камере перегородки, образующие секции у каждого выходного  отверстия. Это выравнивает скорости у выдавливаемых жгутов. Бункер 1 укреплен на корпусе питателя 2 с  расположенными в нем рифлеными  валками 3. В корпусе нагнетателя 4 вращаются нагнетающие шестеренные  роторы 5, выполненные из набора шестерен. Предматричная камера 7 имеет вертикальные формующие каналы 8. В нижней части  корпуса нагнетателя и предматричной  камеры имеются вертикальные перегородки 6, которые делят корпус и камеру на отдельные секции.

Бункер, корпус нагнетателя и нагнетатель, а  также предматричная камера имеют  рубашки для обогрева.

Конфетная масса  вытягивается из бункера рифлеными  валками 3 и равномерно подается по всей длине шестеренных роторов 5. Они нагнетают массу в предматричную  камеру 7 и из нее через формующие  каналы 8 выдавливаются жгуты 9 пралиновой массы.

       Экструзионные продукты, получаемые на пищевых экструдерах: пельмени,

кукурузная  палочка, подушечки и трубочки с начинкой, хрустящие хлебцы и соломка, фигурные сухие завтраки, хлопья кукурузные и из других злаков, быстрозавариваемые каши, детское питание, фигурные чипсы, экструзионные сухарики, мелкий шарик из риса, кукурузы, гречи, пшеницы, для наполнения и обсыпки шоколадных изделий, мороженого и других кондитерских изделий, пищевые отруби, продукты переработки отходов животноводства: модифицированный крахмал, реагент на основе крахмала применяемый в нефте- и газодобыче, строительные крахмалсодержащие смеси, основы для клеев.

      Комбикормовая промышленность: полножирная соя, зерновые экструдаты,  корма для кошек, собак, домашних грызунов, крупного рогатого скота, корма для промысловых и аквариумных рыб.

      Производство твердого биотоплива. Одним из наиболее популярных методов получения топливных брикетов является использование специальных экструдеров. Процесс предствляет собой прессование шнеком отходов (шелухи подсолнечника, гречихи и т. п.) и мелко измельченных отходов древесины (опилок) под высоким давлением при нагревании от 250 до 350 С°. Получаемые топливные брикеты не включают в себя никаких связующих веществ, кроме одного натурального — лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. Температура, присутствующая при прессовании, способствует оплавлению поверхности брикетов, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки брикета.

    Применение экструзионной технологии.

Химическая  промышленность.

    В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придание 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.

 

 

Экструдер в линии по производству пластикового плинтуса.

 

Алюминиевые детали, полученные методом экструзии.

 

     Экструдер одношнековый ШТАК-80М:

ШТАК-80М —  единственный одношнековый российский экструдер максимально приближенный по технологическим возможностям к  двушнековым машинам, позволяющий  получать качественный продукт сложных  эструзионных технологий. Две зоны охлаждения корпуса, возможность подачи питьевой воды внутрь экструзионной  зоны позволяют точно поддерживать технологические режимы и добиваться отличного качества продукта, а при  производстве кукурузной палочки и  пищевых отрубей вообще отказаться от предварительного увлажнения смеси. Эти машины отличаются хорошей управляемостью, простотой сборки и разборки, высокой ремонтопригодностью, удобством обслуживания. В штатном режиме ШТАК-80М обслуживает один оператор. К 2007 г. 27 машин работает на предприятиях России, Украины, Беларуси, Казахстана, Молдавии, Латвии, Эстонии по производству соевого текстурата, подушечек и батончиков с начинкой, хлебцев, кормов для животных, пищевых отрубей. Увеличен ресурс быстро изнашивающихся частей (шнеки, рабочий корпус) по сравнению с другими одношнековыми экструдерами более чем в 2,5 раза. Выход на технологический режим — 5 минут. Простая и надежная конструкция опорного узла с применением самоустанавливающихся импортных подшипников позволяет обеспечить его работу без ремонта более 10 000 часов. Минимальное отношение стоимости к производительности позволяет выделить ШТАК-80М, как лидера среди одношнековых экструдеров по технико-экономическим показателям. Износостойкость шнеков (на выходе продукта) 2000 часов, корпуса 4000 часов при работе на муке. Современная модификация обладает улучшенными характеристиками загрузочной зоны, что позволяет эффективно применять ШТАК-80М при производстве бысторозавариваемых каш, набухающей муки, основы для клея, крахмалсодержащего реагента, модифицированного крахмала, строительных крахмалсодержащих смесей.

     Технические характеристики ШТАК-80М:

Диаметр шнека, мм 80

Относительная длина экструзионной зоны 15

Мощность  главного привода, кВт 45

Установленная мощность, кВт 48 (max)

Количество  зон охлаждения 2

Производительность  на штатной матрице (100% провар), кг/час 220

Рабочее давление перед матрицей, МПа (кг/см2) 10-15 (100-150)

Расход воды на охлаждение при штатной работе, л/час 60-80

Габариты, мм 

длина          2800

ширина 650

высота 2700

Вес экструдера, кг 1000

Степень защиты оболочек электроагрегатов экструдера IP54 

ЗИП — выходные шнеки, манжеты опорного узла

 

        Двухшнековый экструдер в производстве ДПК.

В отличие  от одношнековых машин в корпусе  двухшнековых экструдеров параллельно  располагаются два шнека. По характеру  расположения и направлению вращения шнеков различают двухшнековые экструдеры с зацепляющимися и незацепляющимися шнеками; с однонаправленным и разнонаправленным  вращением шнеков. Определяющими  параметрами, также как и в  случае одношнековых экструдеров, являются диаметр шнеков D и отношение длины  шнека L к его диаметру (L/D)

       Конструкция двухшнекового экструдера:

Практически любой двухшнековый экструдер состаит  из корпуса (1), шнеков (2) и (2а), блока  упорных подшипников (5) и (5а) с фрикционными косозубыми шестернями (4) и (4а), редуктора (7), соединенного с ведомым шнеком при помощи цепной передачи (6). Привод экструдера осуществляется от регулируемого  электродвигателя (8). Перерабатываемый материал поступает в экструдер  через загрузочный бункер (3). Готовый  пластикт экструдируется через гранулирующую  или профилирующую экструзионную  головку (9).

 

      Двухнековые экструдеры со шнеками противоположного (встречного) вращения (counter-rotating extruder):

 В экструдерах  такого типа шнеки, вращаясь  навстречу друг другу, работают  подобно вальцам. Они перетирают  материал в межшнековом зазоре  и транспортируют его к экструзионной  головке. Если шнеки входят  в полное зацепление, то винтовой  канал одного из них перекрывается  гребнями второго, в этом случае  величина противотока материала  минимальна. Кроме того, при зацепляющихся  шнеках не образуется застойных  зон расплава материала, а шнеки  самоочищаются в процессе экструзии.  В таких экструдерах смесительный  эффект минимален, но исключительно  точна объемная дозировка расплава.

Данный тип  экструдеров используется при переработке  нетермостойких, чувствительных к напряжению сдвига материалов. Все профили ПВХ  производятся, в основном, на экструдерах  этого типа. В производстве изделий  из древесно-полимерного композита - ДПК – применение таких экструдеров  оправдано только при работе по двухступенчатой  технологии, т.е. производство изделий  ДПК из гранулы древесно-полимерного  композита.