Выскребенец А.С. Технологическое оборудование пищевых производств. Курс лекций - файл n1.doc

Выскребенец А.С. Технологическое оборудование пищевых производств. Курс лекций
скачать (4843 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc4843kb.05.06.2012 08:58скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ



северо-кавказский горно-металлургический институт

(государственный технологический университет)

_________________________________________

Кафедра технологических машин и оборудования


«Технологическое оборудование пищевых производств»
Курс лекций


Часть - 8 семестр

Часть - 9 семестр

Составил д.т.н.

профессор А.С. Выскребенец

Владикавказ 2009 г

Содержание

стр.

Введение 3


1.0. Вводная часть 3

1.1 Основные термины и определения курса 3

1.2 Основные параметры характеризующие работу машины 3

1.3. Материалы машиностроения 5

2.0. Классификация технологического оборудования пищевых предприятий 6

3.0. Технологическое оборудование для производства солода и пива 8

3.1. Технологическая схема производства пива 9

4.0. Воздушный сепаратор РЗ – БАБ 11

5.0. Сепаратор А1 БИС-12 13

6.0. Аппараты для мойки и замачивания зерна 14

7.0. Солодорастительные аппараты 16

8.0. Сушка солода 18

9.0. Технологическое оборудование производства пива 19


9.1. Варочный аппарат 19

9.2. Расчёт мощности привода 20

10.0. Фильтрационный аппарат ВФЧ 21

11.0. Хмелеотборный аппарат Б 7 – ВХА 23

12.0. Аппарат для брожения пива 24

13.0. Производство спирта и его ратификация 25

13.1. Аппараты с непрерывным осахариванием и вакуумным охлаждением 27

14.0. Фильтры 28

15.0. Аппарат для приготовления квасного сусла 31

16.0. Сепараторы 34

17.0. Аппараты для получения сахарного сиропа и колера 43

17.1. Перегонные аппараты для получения ароматных спиртов 45

18.0. Сатуратор автоматический 47

19.0. Инспекционные машины 50

20.0. Бутыломоечная машина 52

21.0. Захватные устройства 58

22.0. Фасовочные устройства 60

23.0. Укупорочные машины 68

24.0. Этикетировочная машина 71

25.0. Гомогенизатор 79

26.0. Резервуар для хранения молока 83

27.0. Хлебопекарная промышленность 84

28.0. Аппарат для заварного теста 84

29.0. Автомукомер 85

30.0. Жирорастопитель 87

31.0. Тестомесильная машина 88

32.0. Тестоделительная машина 92

33.0. Шнековый макаронный пресс 94

34.0. Кондитерская промышленность 102

34.1. Сироповарочная установка 102

35.0. Помадосбивальная машина 104

36.0. Начиночный вакуум-аппарат 105

37.0. Карамелеобкаточная машина 108




8 семестр

Л е к ц и я 1




Введение



В нашей стране создано крупное холодильное хозяйство. Вместимость холодильников достигает 6,5 млн. т. В сельском хозяйстве и торговле используют более 3 тыс. холодильников.

Для сохранения продукции сельского хозяйства и пищевой промышленности необходимо ввести в действие новые холодильники, оснащенные современным холодильным оборудованием, что, свою очередь, потребует большого числа специалистов по эксплуатации холодильно-компрессорных машин и установок.

Холодильная техника достигла современного уровня, пройдя длительный путь развития. В середине 19 века У. Кулен создал первый лабораторный аппарат для получения искусственного холода, но только во второй половине 19 века машинное охлаждение приобретает промышленную основу и начинает применяться при заготовке и транспортировании скоропортящихся продуктов. Первая холодильная установка для замораживания мяса была построена в Сиднее (Австралия) в 1861 г. В 1876 г. впервые на судне рефрижераторе с искусственным машинным охлаждением была осуществлена перевозка мяса. Первые стационарные холодильники были построены в Бостоне и Лондоне в 1881 г. В России впервые был применен в 1888 г. на рыбных промыслах в Астрахани, и в том же году на Волге начала эксплуатироваться рефрижераторная баржа с воздушной холодильной машиной, положившая начало развитию отечественного рефрижераторного водного транспорта. В 1889 г. были построены холодильные установки на пивоваренных заводах и кондитерских фабриках, а в 1895 г. в Белгороде построен первый заготовительный яично-птичный холодильник вместимостью 250 т.

До революции холодильное хозяйство в России развивалось крайне медленно .Кроме того, во время гражданской войны треть построенных ранее предприятий выбыла из строя, остальные находились в полуразрушенном состоянии. В 1925 г. завершается восстановление и реконструкция старых предприятий, намечается строительство новых холодильников. К началу 1941 г. холодильная вместимость по сравнению с дореволюционной увеличилось в 6,5 раз. Большой ущерб холодильному хозяйству был нанесен в годы ВОВ. Было разрушено 95 тыс. тонн холодильной вместимости, восстановление которой в основном было завершено к 1947 г. В послевоенные годы предприятия торговли и общественного питания стали интенсивно оснащаться мелкими холодильниками (шкафами, прилавками, витринами). Из года в год увеличивается выпуск бытовых холодильников. В 1950-1960 гг. вагоны-ледники заменяются рефрижераторными поездами и секциями с машинным охлаждением, создается рефрижераторный рыбопромысловый флот.

1.0. Вводная часть

Задача курса
Курс технологического оборудования предусматривает изучение современных форм организации производства. Изучение конструкции, технологических параметров и расчет механического оборудования. Классификация механического оборудования по функциональному и отраслевому признакам. Изучению инженерных задач пищевых производств и машинно-аппаратурные варианты их решения. Оборудования для подготовки сырья полуфабрикатов и основные производственные операции. Изучение технологического оборудования для переработки продуктов сырья и полуфабрикатов, технологического оборудования для взвешивания, дозирования, фасовки и упаковки готовой продукции, технологического оборудования для проведения тепло и массообмена:

- технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности;

- оборудование мол заводов, хладокомбинатов, хлебозаводов и мясокомбинатов;

- технологическое оборудование для производства солода;

- технологическое оборудование для производства пива;

- технологическое оборудование для производства спирта;

- технологическое оборудование для производства ликеро-водочных изделий;

- технологическое оборудование для производства хлебопекарных дрожжей;

- технологическое оборудование для производства хлебного кваса;

- технологическое оборудование для производства газированных безалкогольных напитков;

- технологическое оборудование для производства жидкого диоксида углерода;

- технологическое оборудование для подготовки посуды, фасовки и оформления готовой продукции.

1.1. Основные термины и определения курса



Машина - искусственное соединение деталей и узлов, которые совершают движение по заранее заданным траекториям и направлены для совершения работы или преобразования одного вида энергии в другой.

Работа - способность преодолевать силы вредного сопротивления. В любой машине действует пять сил:

- движущая сила;

- сила веса;

- сила инерции;

- силы вредного сопротивления;

- силы полезного сопротивления;

Сила - мера взаимодействия двух тел.

Ньютон - сила, которая действует на тело массой 1 кг и сообщает ускорение 1м/с.

Масса - мера инертности тела.

1.2 Основные параметры характеризующие работу машины



- Производительность

- Мощность

- КПД

Производительность - количество продукта за единицу времени. Различают весовую производительность и объемную, переход от весовой к объемной и наоборот производится через объемную (насыпную) массу = кг/см.

Мощность - работа выполняемая за единицу времени /Вт/.

КПД - отношение полезной мощности или работы к затраченной, КПД<1.

Любая машина содержит три структурных элемента:

Д - двигатель, характеризуется:

N - мощность;

g - координата выходного звена, ее первая производная скорость V.

С - механическая система преобразующая простое движение двигателя в сложное движение рабочих органов.

Р П - рабочий процесс.

Крутящий момент (момент) - произведение силы на плечо /Нм/.

М = N/n


Тормоз на механической системе устанавливаем на том валу, на котором меньше крутящий момент.

Основы расчета деталей машин на механическую прочность



Основные формулы:

 = P/F; (Па) (1)

 = M/W; /Па/ (2)

[]= P/F = M/W д разр (3)

Первая формула используется если деталь работает на растяжение, сжатие.

F - сила; Р - площадь поперечного сечения.

Вторая формула применяется если деталь работает на кручение, изгиб.

М - момент;

W момент сопротивления.

б - временное сопротивление на разрыв

[] = б/n (4)

- коэффициент запаса прочности; правильность его выбора и расчет это искусство инженера механика.

Для чугунных деталей в формуле (4) ставим предел текучести для стальных деталей предел прочности.

1.3. Материалы машиностроения



Сталь - расплав железа и углерода с содержанием углерода до 2 % .

Стали классифицируются по двум признакам:

1. По химическому составу стали делятся на:

- углеродистые

- легированные

2. По способу выплавки стали бывают:

- полученные в электропечах, маркировка ( Э )

- полученные в мартеновских печах, маркировка ( М )

- полученные в бессимеровских печах

3. По качеству, качество определяется по наличию вредных примесей фтора и серы, в зависимости от их количества стали бывают:

- стали углеродистые обыкновенного качества; поставляются тремя группами А, Б, В;

А - группа гарантирующая механические свойства,

Б - группа гарантирующая химический состав,

В - группа гарантирующая механические свойства и химический состав.

(в маркировке стали цифра показывает порядковый номер, с его увеличением увеличивается содержание углерода)

- стали углеродистые качественные, цифра показывает содержание углерода в сотых долях процента, в случае если сталь легированная, качественная, то соответственно: буквами и цифрами показывают содержание легирующих элементов в процентах.

4. По степени раскисления. Раскислением называется процесс удаления кислорода из расплавленной стали.

- кипящие / кп /

- полуспокойные / пс /

- спокойные / сп /

5. По назначению

- стали особого качества

- конструкционные стали

- машиностроительные стали

- инструментальные стали и т.д.

Л е к ц и я 2




2.0. Классификация технологического

оборудования пищевых предприятий



Качество выпущенной продукции во многом определяется используемым технологическим оборудованием, его компоновкой, условиями производства, принципами и методами производства.

Каждый тип технологического оборудования включает:

- питательное устройство

- исполнительный механизм с рабочими органами

- приводной механизм

- устройство управления и регулирования

Оборудование классифицируют по следующим признакам:

- по характеру воздействия на продукт, исходный материал

- по структуре рабочего цикла

- по степени механизации

- по принципу сочетания в производственном потоке

- по функциональному признаку

По характеру воздействия на обрабатываемый продукт, технологические машины и оборудование бывают:

- машины для механической обработки

- машины для физико-химической, биохимической и тепловой обработки

- комплексы машин которые включают несколько видов обработки

По структуре рабочего цикла машины делятся на две группы:

- периодического действия

- непрерывного действия

По степени механизации:

- автоматы

- полуавтоматы

- не автоматы

По принципу сочетания в производственном потоке:

- отдельно стоящие машины и автоматы

- агрегаты и комплексы

- комбинированные виды оборудования

По функциональным признакам технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности делится:

1. Оборудование для подготовки сырья, переработки.

1.1 Оборудование для мойки и замачивания.

1.2 Оборудование для очистки и сортировки.

1.3 Оборудование для хранения и транспортировки.

2. Оборудование для механической переработки разделением.

2.1 Оборудование для дробления, измельчения.

2.2 Оборудование для выделения жидких гетерогенных суспензий, коллоидных растворов.

2.3 Оборудование для отделения жидких фракций.

3. Оборудование для механической обработки соединений.

3.1 Оборудование для перемешивания жидких, сыпучих, пастообразных продуктов (прессовое оборудование).

4. Оборудование для проведения тепло- и массообменных процессов.

4.1 Оборудование для проведения тепловых процессов.

4.2 Оборудование для проведения массообменных процессов.

4.3 Оборудование для сушки и обезвоживания.

4.4 Оборудование для разваривания и варки.

4.5 Оборудование для охлаждения и замораживания.

5. Оборудование для проведения микробиологических процессов.

5.1 Оборудование для солодоращения .

5.2 Оборудование для получения биомассы.

5.3 Оборудование для получения вторичных продуктов.

6. Оборудование для выполнения финишных операций.

6.1 Оборудование для санитарной обработки тары.

6.2 Оборудование для дозирования и упаковки.

6.3 Инспекция и этикирование.

6.4 Машины для извлечения тары и укладки их в ящики.

Л ек ц и я 3




3.0. Технологическое оборудование для производства солода и пива



Приготовление солода - сложный комплекс процедур который включает:

- очистку

- сортировку

- замачивание

- ращение

- обработку свежепроросшего солода

Технологическая схема для производства солода



Рис. 1
В соответствии с типовой технологической схемой, ячмень как исходное сырье поступает в бункеры 1, распределители потока 2 направляют ячмень в бункер 3, далее материал подается в весоизмеритель 4 из него ячмень подается на первичную очистку в воздушно-ситовой сепаратор 5, очищенный материал взвешивают на весоизмерителе 6 и подают в силос 7, для проветривания ячмень подается в бункер 1, далее ячмень подается на вторичную очистку в воздушно-ситовой сепаратор 8, отделение ферромагнитных примесей происходит в ферромагнитном сепараторе 9, после магнитной очистки происходит отбор овсюга и куколя в триерах 10-11, далее в воздушно-ситовом сепараторе 12 происходит разделение зерна по классам (сортам) в нем происходит разделение зерна по крупности, первый и второй сорт ячменя подают в бункеры 13 отходы отправляют на приготовление корма скоту, распределитель потока 14 и питатель 15 подают очищенный ячмень для замачивания, предварительно ячмень отмывают от грязи и обрабатывают дезинфицирующими материалами в замочном чане 16 в который подается воздух и вода в следствии чего грязь и мелкие частицы всплывают и удаляются вместе с водой, далее раствор перекачивается в замочный чан 17 в нем влажность зерна должна достигать 41-42% далее раствор перекачивается в солодорастительный аппарат 18 (свежий солод напоминает запах огурцов, а проросший запах свежих яблок) проращивание проходит в течении 6-8 суток при этом зерно продувается воздухом, а влажность поддерживается 96-98% при температуре 12 С, при необходимости зерно орошается водой с температурой 12 С, температура зерна должна быть от 14 до 18 С, после чего проросшее зерно подается питателем 19 в аппарат подвяливания 20 далее зерно проходит процесс сушки при температуре 85 С в вертикальной сушилке 21 в течении 24-36 часов, сухой солод подается в росткоотбойную машину 22, далее ростки поступают в бункер 23, а сухой солод в бункер 24, после этого солод поступает в полировальную машину 25 и на склад готовой продукции, 26-отжарочный барабан для подготовки сырья к производству карамели.

Л е к ц и я 4

3.1. Технологическая схема производства пива



Рис. 2
Пиво игристый освежающий напиток, слегка с хмелевым запахом насыщен диоксидом углерода.

Очищенный солод измельчается в вальцовой дробилке 1. (Характерным конструктивным признаком мельницы является то обстоятельство что рабочие органы соприкасаются, в дробилке рабочие органы не соприкасаются. В вальцовой дробилке если вальцы разведены, имеют зазор, машина выполняет роль дробилки, если вальцы сведены то дробилка выполняет роль мельницы. Цель дробления измельчения - получение однородной крупы при сохранении шелухи.) Дробленый материал поступает для взвешивания на весы 2 и в бункер 3, затем на магнитный сепаратор 4 далее очищенный дробленый солод подается в заторный аппарат 5 (цилиндрическая емкость) в заторном аппарате происходит смешивание дробленой массы с водой при температуре 60 С за тем 40% массы перекачивается на первую отварку в заторный аппарат 6 там первоначально масса нагревается до температуры 70 С это температура осахаривания за тем масса доводится до кипения, при кипении крупные частицы развариваются, выделяется белковая масса, после чего раствор перекачивается в заторный аппарат 5 при смешивании растворов температура становится равной 70 С затор оставляют для осахаривания после чего часть раствора возвращают на вторую отварку в аппарат 6 при этом температура равна 80 С далее затор направляется на фильтрацию в аппарат 7 светлая часть раствора называемая суслом перекачивается в сусловарочный аппарат 8, куда добавляется хмель, сусло доводится до кипения, после варки хмельное сусло направляется в хмелеотделитель 9 где лепестки хмеля задерживаются, а раствор перекачивается в сборник горячего сусла 10 сусло далее подается в центробежный тарельчатый сепаратор 11 в котором происходит очистка от взвешенных частиц белка, из сепаратора 11 сусло поступает на охлаждение в теплообменник 12 где оно охлаждается до температуры 6 С, охлажденное сусло сливается в бродильный чан 13 куда добавляются дрожжи из емкости 14, первое брожение протекает при температуре около 10 С в течение 6-8 суток далее молодое пиво очищают от дрожжей и направляют в танк 15 для дображивания в течении 11-90 суток, далее под давлением диоксида углерода из танка 15 пиво подается в сепаратор 16 и в фильтр 17 где освобождается от дрожжей, микроорганизмов и других мелких частиц, отфильтрованное пиво подается в теплообменник 18 при необходимости насыщается диоксидом углерода в карбонизаторе 19 сливается в танк 20 и подается в отделение розлива.


Л е к ц и я 5
4.0. Воздушный сепаратор РЗ – БАБ

Рис. 3
Воздушный сепаратор предназначен для очищения злаковых культур от примесей по разности удельных весов.

Сепаратор состоит из приемной камеры прямоугольного сечения изготовленного из листов стали сварной конструкции на боковых стенках сепаратора, имеющих форму шахты, имеющие прозрачные окна, через окна ведется визуальный контроль за процессом сепарации, передняя стенка выполняется гладкой задняя стенка снабжена жалюзями 8 через которые воздух поступает в пневмосепарирующий канал 6 данный канал получается за счет подвесных стенок 5 которые соединяются между собой шарнирно за счет 5 и механизмов 4 и 9 изменяется сечение сепарирующего канала кроме того скорость воздуха регулируется шиберной заслонкой 2,подача зерна производится вибрационным лотковым питателем 11 производительность которого зависит от зазора между лотком и приемным камерой 12 данный зазор устанавливается регулирующим устройством 13 привод питателя осуществляется от вибратора 10.

Технические показатели РЗ - БАБ



Производительность, т/ч 10,5

Эффективность сепарации, % 65 - 75

Расход воздуха, м3/ч 4800

Частота колебаний лотка, кол/мин. 1420

Мощность двигателя, кВт 0.12

Размеры канала, мм

длина 1005

ширина 180

высота 1450

Масса, кг 270

Работа установки


Зерно поступает в камеру 12 за тем с помощью вибратора 11 создается небольшой слой зерна который препятствует подсосу воздуха. Воздух проходит под вибратором, пронизывает слой зерна с притоком смешивается воздух проходящий через жалюзи и увлекает легкие частицы по сепарирующему каналу вверх в аспирационную систему. Процесс сепарации регулируется устройствами 13, 9, 4, 2.

Зерновые сепараторы


Применяются для очистки зерна от примесей отличных от зерна геометрическими размерами и удельным весом. Различают воздушные сепараторы:

  1. По форме сеющего элемента

- с плоскими ситами;

- с цилиндрическими ситами;

2. По характеру движения сеющих элементов

- с плоскопараллельным движением;

- с круговым движением сеющих элементов по замкнутой эллиптической
траектории.

Сепараторы с цилиндрическими ситами бывают вибрационно-центробежными с вертикальным и горизонтальным рабочим пространством.

Производительность сепаратора зависит от ширины сита и не зависит от длины, а эффективность разделения зависит от длинны и не зависит от ширины.

Эффективность грохочения принято считать отношением количества минусового класса которое прошло через сеющий элемент к тому количеству материала которое должно было пройти.

5.0. Сепаратор А1 БИС-12




Рис. 4


  1. Подводящий патрубок, соединяющийся с сепаратором гибким элементом;

  2. Питатель, равномерно распределяет материал по всей ширине сита;

  3. Сито (3,4 шт.);

  4. Сито (3,4 шт.);

  5. Заслонка;

  6. Загрузочное устройство воздушного сепаратора;

  7. Регулятор потока воздуха;

  8. Сепарирующий канал;

  9. Бункер крупной фракции, выводится из аппарата;

  10. Вибропитатель;

  11. Приемный бункер;

  12. Бункер для отвода мелкой фракции;

  13. Вибрационный привод сепаратора, состоит из ЭД, КРП, и шкива с дебаллансом.

Техническая характеристика


Q 12 т/ч

число сит 4

размеры сит 1м1м

N 1.1 кВт

Расход воздуха 6000 м3

Габариты: 195025251510 шдв

Масса 1450 кг

Л е к ц и я 6




6.0. Аппараты для мойки и замачивания зерна



После очистки и сортировки зерно идет на мойку и замачивание. Для мойки применяются различные дезинфицирующие средства (гашеная известь, NaOH, каустическая сода Na2CO3, кислые добавки, Cl, известь и др.).

Замачивание зерна должно происходить при следующих условиях:

1 – оптимальная влажность,

2 – наличие кислорода,

3 – оптимальная температура.

Для активизации жизнедеятельности зерна помимо вышеперечисленных условий мы должны подавать через зерно определенное кол-во воздуха одновременно удаляя диоксид углерода.

Используется 3 способа замачивания:

- замачивание с продолжительными воздушными паузами;

- оросительное замачивание с воздушными паузами;

- воздушно-оросительное замачивание.
Моечный аппарат для зерна
Мойка зерна происходит за счет интенсивного движения жидкости и зерен в специальном турбулентном канале моечного устройства. Перемещение смеси идет шнеком или сжатым воздухом, который подается в нижнюю часть аппарата. Воздух диспергируется (измельчается на пузырьки) и подается в моечный канал. В целом аппарат служит для мойки зерна и насыщения его кислородом.


Рис. 5 Моечный аппарат Рис. 6 Замочный аппарат
Аппарат состоит из корпуса 4, цил-кон стального корпуса, моечного устройства 5, шнека с приводом 3, сливной коробки 2, через которую удаляется грязь. Вымытый материал удаляется через выпускное отверстие 1.

Замочный аппарат

Количество аппаратрв:

N = [(м + з)1/24]+1 (5)
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации