Технологическая линия производства печенья с разработкой печи

ротационный печь печенье сырье



Таблица 3. Технические данные печи

Габариты:	2480х3300х2317 мм
Вес нетто:	2900 кг
Тепловая мощность:	120 кВт
Электрическая мощность:	120-131 kW

Технико-экономическое обоснование и выбор варианта.

В наши дни производство хлеба приняло широкие промышленные масштабы. Большие хлебозаводы и маленькие пекарни в погоне за новыми идеями и технологиями. В поиске шагов для возрождения прежних традиций выпечки хлеба и хлебобулочных изделий, пекари обратили свое внимание на современное хлебопекарное оборудование.

Печи хлебопекарные ротационные, предназначены для выпечки широкого ассортимента кондитерских и хлебобулочных изделий.

В печи реализована классическая, хорошо зарекомендовавшая себя, схема конвекции воздуха. Вентилятор теплового блока засасывает воздух из пекарной камеры печи, поток воздуха под напором проходит через тепловой блок, где подвергается нагреву и по воздуховоду подается обратно в пекарную камеру.

В пекарной камере тепло горячего воздуха передается тестовым заготовкам, расположенным на вращающейся стеллажной тележке. Такая технология позволяет уменьшить время выпечки для различных изделий на 10-20%.

Ротационные печи -- современные печи, выпечка в которых производится за счет конвекции воздуха и вращения закатной тележки. Имеют хорошую равномерность пропекания изделий. Минимизация ручного труда в процессе выпечки дает возможность сэкономить время и деньги. Все печи имеют электронное программное управление режимами выпечки.

Ротационная печь использует для приготовления сразу две функции: конвекция и ротация. То есть, ротационные печи не только равномерно распределяют воздух по камере, но и вращают саму продукцию.

Ротационные печи известны с 1958 года. Они успешно эксплуатируются хлебопеками и кондитерами во всем мире. Разработчики печей неустанно работают над их усовершенствованием, постоянно расширяют модельный ряд выпускаемых ротационных печей с площадью пода от 7 до 28 м2.

Универсальность ротационных печей является решающим фактором при выборе печи в наше время, возможность выпекания на одной печи большого ассортимента готовой продукции хлебобулочных и мучных кондитерских изделий имеет большое значение для предприятия.

Как в средних пекарнях, где используются преимущественно ротационные печи, так и на крупных промышленных хлебозаводах, где ротационные печи в ряде случаев начинают заменять тоннельные печи (при условии выпечки 5 и более наименований изделий), вопрос снижения расходов, связанных с эксплуатацией данного вида печей, становится все более актуальным.

Ротационные печи позволяют во-первых: сократить затраты на производство.

Расход тепловой энергии на этапе выпекания обусловлен физическими законами хлебопечения. Естественно, в определенной мере его можно снизить благодаря выбору ротационной печи определенной конструкции.

Расходы на энергию при обогреве печи всегда связаны с качеством изоляции и с потерями теплоты. Поэтому следует обратить внимание на печь, которая сконструирована как самонесущая, т.е. без используемой рамы.

Во-вторых: качественная термоизоляция печи.

Сегодня уже почти все производители используют в термоизоляции печи минеральную негигроскопичную вату.

Необходимо также использовать вату, прессованную в рогожу или же пластины, и укладывать вату в несколько перекрывающихся слоев, что гарантирует отсутствие потерь, а также препятствует «оседанию» материала. В печах используются только самые современные термоизоляционные материалы.

В-третьих: упрощенная транспортировка и установка (поставка в разобранном виде).

Для хлебопеков важным фактором при выборе печи является время выпечки.

Для выпечки одного и того же изделия в разных печах необходимо разное время выпечка, чем оно меньше, тем лучше. Наибольшее влияние на время выпечки имеет процесс конвекции, а также контроль и автоматическое регулирование этого процесса.

При выборе подходящей ротационной печи одним из определяющих факторов является использование различных систем управления потоком воздуха и его температурой в технологическом процессе. Минимальная скорость подачи воздуха важна для равномерной выпечки тестовых заготовок. Высокая скорость подачи воздуха приводит к «высушиванию» выпекаемых продуктов -- «закалу».

Слабый контроль и управление режимом конвекции в ротационных печах других производителей приводит к нестабильности качества изделий, большому проценту брака, а также к тому, что недостаток работы печи необходимо корректировать применением дорогостоящих улучшителей и пищевых добавок, которые только увеличивают себестоимость изделий.

Аналогичная ситуация обстоит и с издержками на ремонт.

Обычно расходы на приобретение печи по низкой цене выравниваются после 3 - 4 лет эксплуатации с расходами на печь более высокой стоимости, за счет увеличения расходов на устранение неполадок и на техническое обслуживание.

Недорогую по цене печь целесообразно использовать только там, где есть для этого обоснованный довод (например, печь для дополнительного производства, которую используют только несколько часов в день).

Преимуществами ротационной печи являются :

· высокая производительность и компактность;

· непрерывность производства, низкое потребление энергии;

· гибкая регулировка режимов выпекания (возможность задания в программе любых режимов выпекания, которые поддерживаются автоматически по заданной программе);

· стабильность поддержания технологических режимов;

· программа для сообщения с компьютером (Мондиалком);

· интерфейс для чтения / записи данных;

· невысокие затраты денег и времени на установку и транспортировку;

· усиленный генератор пара;

Можно выделить некоторые недостатки ротационной печи:

· печь пригодна в основном лишь для загрузки единообразных изделий;

· слабая поджаристость корочки основания изделий при выпечке.

Данная серия печей работает на электроэнергии, снабжена вращающейся тележкой и принудительной конвекцией.

Состоит из одной камеры. Серия PLUS предназначена для выпечки на листах и в формах. Максимальная температура выпечки: 300°C.

МондиалФорни имеет более чем 60-летний опыт производства печей, что гарантирует их надежность, безопасность и высокое качество выпечки.

Серия PLUS соответствует следующим европейским нормативам:

* Директива по машиностроению 98/37/ЕЭС

* Директива по низкому напряжению 2006/95/ЕЭС

* Директива по электромагнитной совместимости

89/336/ЕЭС (92/31/ЕЭС - 93/68/ЕЭС)

* Правила (ЕС) № 1935/2004 Европейского Парламентаи Совета от 27 октября 2004 касательно материаловоборудования, предназначенных для использования в контакте с пищевыми продуктами.

Проектно-конструкторская часть.

Описание конструкции и принцип функционирования печи

Рис. 9 Ротационная печь камерного типа

Представлена духовка конвекции, куда закатывается тележка(1), с установленными на ней подносами (поддонами) с выпекаемым продуктом. Тележка подвешена на крюк и вращается вокруг своей оси посредством электромеханической системы (5) размещенной в потолке духовки. Поддержку осуществляет прохождение горячего воздуха, теплообменником (2) или электронагревательными трубками ТЭНами (3).Циркулирует воздух посредством вентилятора(4) который передается в теплообменник, затем в пекарную камеру через регулируемые вертикальные жалюзи помещенные в основании печи и направляется к тележке.

На противоположной стороне, другая заслонка поглощает воздух посредством вентилятора (4), который повторяет круговорот потока.

Держащий полку крюк установлен в пекарной камере на конце вала вращения ротационной системы-электропривода(5)

Для тяжелых тележек приспособлена электромеханическая система для автоматического подъема (6) расположенная под ротационной системой.

Также духовка может быть оснащена вращающейся платформой. Помещенная в полу печки, она поддерживается ротационной системой (5) через стержни растяжения.

Принцип работы печи.

Ротационная печь камерного типа предназначена для выпечки батонов и мелкоштучных изделий на металлических листах, установленных на контейнере. Для освещения пекарной камеры предусмотрена осветительная лампа, которая управляется панелью управления.

Работа ротационной печи осуществляется следующим образом. На панели управления согласно технологическому режиму задаются необходимые температура и время выпечки, а также время подачи воды на пароувлажнительный каскад.

Закрываются двери печи и заслонка вытяжного вентилятора. Включаются автоматические выключатели, и через ящик управления подается напряжение в силовую сеть, с помощью кнопочного выключателя подается напряжение на цепи управления, при этом должны включиться сигнальная лампа, рециркуляционный вентилятор и механизм вращения контейнера.

По достижении заданной температуры внутри пекарной камеры открывается дверь печи, и на платформу вручную закатывается контейнер с заготовками теста. Контейнер фиксируется на платформе.

По окончании заданного времени выпечки изделий автоматически подается звуковой сигнал (звонок), который снимается кнопочным выключателем.

Отключаются электронагреватели. Открывается заслонка, включается привод вытяжного вентилятора. Открывается дверь печи, контейнер с готовой продукцией выкатывается, а на платформу печи закатывается новый.

Дверь печи закрывается, вытяжной вентилятор выключается кнопочным выключателем, и цикл повторяется.

В ротационной печи обогрев пекарной камеры обеспечивают ТЭНы, горячий воздух с которых сдувается вентилятором (конвекция). Пекарная камера печи рассчитана на загрузку одной стеллажной тележки, которая располагается либо на платформе (платформенное крепление), либо подвешиваться на крюк (крюковое крепление). В продолжение всего процесса выпечки тележка совершает вращательные движения - это ротация.

Печь снабжена встроенным, автономным, парогенератором который обеспечивает подачу пара в пекарную камеру во время выпечки.

Такая конструкция печи крайне удобна простой загрузкой и выгрузкой продукции, одни и те же тележки могут использоваться как в печи, так в расстойных шкафах или для транспортировки хлеба внутри производственного цеха.

Конструкция печи.

Передняя сторона печи: сделана из нержавеющей стали AISI 304 (7) и состоит из: двух опорных колонн, дверцы камеры выпекания и вытяжки осевого типа для отвода пара. панель управления (9) приспособленной слева ручкой, навеса, и толстой изолированной двери с прозрачным окном. Внутри, дверь оборудована защитной ручкой.

Пекарная камера:

Камера выполнена из нержавеющей стали AISI 430, восьмиугольной формы для лучшего размещения тележки, что гарантирует воздухораспределение и подвергается легкой очистке.

Регулировка равномерности подачи тепла осуществляется системой заслонок, что позволяет получить равномерное распределение тепла по всей тележке.

Поток воздуха для выпекания идёт снизу вверх и обеспечивает идеальное выпекание и приятный аромат продукции. Пол печи плоский, что удобно при уборке. Рампа доступа из нержавеющей стали AISI 304 выполнена с лёгким наклоном. Пол - оборудованный скатом - позволяет легкую погрузку тележки. Освещение дает хорошее виденье продукта.



Рис. 10 Внутренняя конструкция печи

Внешний каркас полностью нержавеющая сталь, большой размер, оборудованный паровым пылесосом (12), чтобы соответствовать всем выпекающим требованиям. Паровой демпфер (13) автоматически управляется с помощью пульта управления (9).

Паровой генератор размещается сзади пекарной камеры, и обладает большой паровой способностью. Пар может производиться или автоматически, или вручную, панелью управления посредством соленоидного клапана открытие (8) размещенного на духовке.

Электронагревательная система: электрический тип (3), состоя из бронированной батареи нагревательного элемента, чтобы, гарантировать высокую тепловую производительность. Мощность нагревательного элемента - разделена и имеет двухэтапную дифференцированную активацию, чтобы гарантировать регулярное выполнение регулярные рабочие характеристики печи.

Обшивка выполнена из металлических листов (11), предварительно окрашенных эпоксидными смолами высокой прочности. Изоляционные панели с толстой прослойкой равномерно уплотненной минеральной ваты обеспечивают надёжную теплоизоляцию.

Пульт управления и электрическая система: состоит из пульта управления (9) расположенный с левого края печи и коробки (10) снабженным необходимым электрооборудование, которое установлено на одной стороне духовки согласно инсталляционным требованиям.

Дверь полностью изолированная, сделана из цельных листов, снабжена одним смотровым окном с двойным (модель BASIC) или двумя окнами с тройным стеклом (модель PLUS).

Уплотнение двери из пружинящих нержавеющих пластин гарантирует плотное закрывание в течение продолжительного времени. В серийных печах дверь открывается направо. Подшипники уменьшают трение при движении двери, что гарантирует лёгкость в эксплуатации и сохранность во времени.

Генератор пара:(C) выполнен из стальных профилей большой толщины, каскадный канал для воды, легкодоступный для чистки и техобслуживания, расположен в задней части печи.

Подача воды в генератор пара осуществляется при помощи максимально безопасного бронзового клапана с электроприводом.

Система вращения и Блок вращения тележки (D) состоит из редуктора и предварительно тарированного ограничителя крутящего момента. Стандартная система подъема - это крюк, на который тележка закатывается вручную.

ТЭНы (в электрической версии) разделены на группы, что позволяет во время выпечки поддерживать температуру, используя только 50 % от установленной мощности.



Рис.11 Электрический пульт управления печи и электрическая инсталляция системы

Описание:

1.установленный стеной автоматический дифференциальный выключатель; 2. питание кабеля (в заботе клиента); 3. автоматическая коробка; 4. питание кабеля; 5. пульт управления; 6. кабель распределительного щита; 7. запасная кнопка безопасности кабеля; 8. кабель питания коробки А; 9. кабель закрывания двери; 10. кабель света духовки; 11. кабель выключателя тележки; 12. моторный кабель; 13. кабель двигателя тележки; 14. соленоидный кабель. 15. кабель двигателя вентилятора; 16. кабель контроля энергетической коробки; 17. температурный кабель термопары; 18. исследование защитного термостата; 19. нагревательные элементы, подающие кабель4(для духовок, оборудованных автоматическим подьемом): 21. питание кабеля коробки C; 22. подъем двигателя; 25. управляйте кабелем для парового автоматического открытия разгрузочной заслонки; 23. ограничьте выключатель; 24. ограничьте выключатель ВНИЗ и система быстрого удаления пара



Удаление пара из камеры выпекания происходит следующим образом:

автоматическое открытие разгрузочного клапана(A) (предусмотрен во всех серийных моделях).

Существуют два режима открытия клапана:

-ручной, при помощи нажатия соответствующей кнопки на панели управления.

-автоматический, путём программирования определённого рецепта.

Вытяжка воздуха за пределы печи при помощи зоны низкого давления, которую создаёт вентилятор внутри камеры выпекания (B) удаление пара (C) через специальный канал (под давлением) внутри печи (D) удаление пара через специальную соединительную трубу (E) и соответствующий дымоход (F) быстрое удаление пара из камеры печи улучшает просушку продукции уменьшение оседания парового конденсата на наружных поверхностях печи, благодаря тому, что пар из камеры выходит непосредственно в систему вентиляции через внутренний канал в печи запрограммированное управление клапана удаления пара.

Рис.12 Схема удаления пара



Рис. 13 Парогенератор

Паровой генератор (см. рисунок),состоит из труб гидросистемы (1 и 2), панелей 3, 4 и 6, нагнетательной стены 7 и нагнетательного прохода 8. Водяной фильтр, размещен на гидравлической системе выше печи (9)

Муфта подъема тележки - скользящий шарнир, размещенный на приспособленном двигателе поднимающегося механизма, пружины “A” нажимают между дисками муфты “B” колесо передачи “C”.В случае скольжения (тележка не поднимается), должна быть улучшена сила сжатия пружин “A”: завинчивается гайка “F”. Муфта никогда не должна полностью запираться.

Рис. 14 Муфта подъема тележки



Инструкции по эксплуатации печи.

Обслуживание системы монтажа должно быть выполнено компетентным техническим персоналом. Для хорошей работы печи и гарантирования условий безопасности выполняются следующая очистка и техническое обслуживание:

Еженедельно очищать внешний каркас печи; очищать смотровые окна; очищать тележки и противни.

Каждые два месяца очищать водный фильтр; смазывать ротационное устройство и муфту подъема тележки используя высокотемпературный смазочный материал; смазывать спираль дверного замка.

Каждые шесть месяцев (выполняется компетентным персоналом) проверяется изоляция гидросистемы так же как эффективность водного соленоидного клапана; очищается паровой генератор и гидросистема; проверяется эффективность и зажим муфты вращения тележки; проверяется эффективность муфты подъёма тележки; проверяется эффективность системы монтажа (кабели, двигатели, электрические как реле обратного тока, чрезвычайная кнопка, дифференциальный автоматический выключатель) проверяется эффективность термостата безопасности; проверяется эффективность пульта управления так же как температурные наблюдения; проверяется паровая вытяжная труба.

Все обслуживание и услуги по уборке должны только быть сделаны после того как духовка была отключена от сети, водяные часы были закрыты.

Смотровые окна

Очищаются смотровые окна по крайней мере один раз в неделю.. Двери должны быть очищены, используя (30-40°C) теплую воду и моющее средство, чтобы удалить все следы смазочного материала и загрязнений.

Внешний каркас печи.

Для чистки внешнего каркаса печи из нержавеющей стали, используется аэрозоль для нержавеющей стали, который очищает и полирует поверхность. Один раз в неделю должен бытьочищен внешний каркас печи.

Пекарная камера.

Для очистки пекарной камеры используют продукты, которые подходили бы для удаления накипи с поверхности нержавеющей стали, подходящими для пищевого оборудования и которые не являются огнеопасным. Полоскание производится влажной и сухой тканью. Операция должна быть выполнена, по крайней мере, один раз в неделю.

4. Расчетная часть

Теплотехнический расчет ротационной печи.

Исходные данные для расчета

Коэффициент заполнения барабана ;

Коэффициент заполнения приемной насадки ;

Коэффициент заполнения периферийной насадки ;

Коэффициент заполнения секторной насадки ;

Коэффициент заполнения основной винтовой насадки ;

Длина барабана м;

Длина приемно-винтовой насадки м;

Длина лопастной периферийной насадки м;

Длина основной винтовой насадки м;

Длина секторной насадки м;

Число опорных роликов ;

Угловая скорость вращения барабана ;

Насыпная масса;

Масса барабана ;

Угол расставки роликов ;

Равномерно-распределенная нагрузка ;

Внутренний диаметр барабана м;

Наружный диаметр барабана м;

Наружный диаметр бандажа м;

Диаметр опорного ролика м;

Диаметр цапфы опорного ролика ;

Напряжение срезов материала болтов крепления кронштейнов роликов;

Коэффициент сил трения ;

Модуль Юнга .

Технологический расчет.

Производительность - основной технико-экономический показатель технологического оборудования. Формула для производительности ротационных печей имеет вид:

П= m*np, [кг/ч] (1)

П=l*34=34кг/ч

где np - частота вращения рабочего вала,об/мин;

m -количество рабочих позиций,1.

np = nэ / iобщ , [об/мин] (2)

np=68/2=34об/мин

где nэ - частота вращения вала электродвигателя

nэ =Uобщ * iобщ, [об/мин] (3)

nэ = 34*2=68об/мин

где iобщ - общее передаточное число всей трансмиссии,

iобщ = iцилиндр. = 2,0.

При выборе электродвигателя для такого режима необходимо знать мощность, потребляемую механизмом. Если эта мощность неизвестна, ее определяют теоретическими расчетами или расчетами по эмпирическим формулам с использованием коэффициентов, полученных из многочисленных опытов.

При известной мощности механизма мощность электродвигателя выбирается по каталогу с учетом КПД промежуточной передачи.

Расчетная мощность электродвигателя:

Nэл.= N1/?п, [кВт] (4)

Nэл.= 1,5/0,95 = 1,5 кВт

где N1 - мощность, потребляемая механизмом1,5 кВт;

?п - КПД передачи 0,95.

Номинальная мощность электродвигателя, принятого по каталогу, должна быть равна или несколько больше расчетной.

Рис.15 Кинематическая схема ротационного устройства печи.



Тепловой расчет.

В основе теплового расчета лежит определение расхода тепла для проведения данной технологической операции - выпечки затяжного печенья.

Тепловой баланс пекарной камеры электрической печи сопротивления представляется в следующем виде:

Qпк = П(q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 + q7 + q8) / 3,6 ,[кВт] (5)

Qпк = 34(371 + 92,1 + 184 + 56,2 + 56 + 2,75 + 44,79)/ 3,6 = 7,6 кВт

где Qпк - расход теплоты, кВт;

П - производительность печи, кг/ч;

q1 + q2 + … + q8 - составляющие члены теплового баланса, кДж/кг.

Тепловой баланс пекарной камеры составляют на 1 кг горячего печенья (в момент его выхода из пекарной камеры), поэтому уравнение теплового баланса пекарной камеры имеет вид:

Qпк = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 + q7 + q8, [кВт] (6)

Qпк = 371 + 92,1 + 184 + 56,2 + 56 + 2,75 + 44,79 = 806,84 кВт

где Qпк - количество теплоты, переданное в пекарную камеру на выпечку 1 кг готовой продукции, кДж/кг;

q1 - теоретический расход теплоты на выпечку 1 кг продукции, кДж/кг;

q2 - расчет теплоты на испарение воды и перегрев пара, поступающих в пекарную камеру на увлажнение тестовых заготовок и среды, кДж/кг;

q3 - расход теплоты на нагрев вентиляционного воздуха, кДж/кг;

q4 - расход теплоты на нагрев транспортных устройств, кДж/кг;

q5 - расход теплоты наружными поверхностями стенок пекарной камеры, кДж/кг;

q6 - расход теплоты через нижнюю стенку пекарной камеры, кДж/кг;

q7 - расход теплоты излучением через посадочные и разгрузочные отверстия, кДж/кг;

q8 - расход теплоты на аккумуляцию элементами печного агрегата, кДж/кг.

Теоретический расход теплоты на выпечку 1 кг продукции, кДж/кг:

q1=Wисп(iп-iв)+cкgк(tк-tм)+(gсмcк+Wxcв)(tм-tм),[кДж/кг] (7)

q1 = 0,06(2790-125,5)+0,15*1,68(150-30)+(0,425*1,68+0,425*4,187)*(98-30)=371 кДж/кг

где Wисп - количество испаренной влаги из тестовой заготовки во время выпечки - упек, отнесенной к массе горячего печенья 0,06 кг/кг;

iв - энтальпия воды при температуре теста 125,5кДж/кг;

iп - энтальпия перегретого пара при температуре камерной смеси в пределах 180...250°С и атм. давлении;

gк - содержание корки в 1 кг горячего печенья, кг/кг;

cк и cx - удельная теплоемкость сухого вещества и соответственно корки и печенья = 1,47 кДж/(кг?К);

tк и tт - соответственно средняя температура массы корки горячего печенья и теста 150,30 °С;

gсм - содержание сухого вещества в печенье 0,425 кг/кг;

Wx - содержание влаги в 1 кг горячего печенья в момент его выхода из пекарной камеры 0,425кг/кг;

cв - удельная теплоемкость воды при температуре теста 4,187 кДж/(кг?К);

tм - средняя температура мякиша печенья 98°С.

Расход теплоты на испарение воды и перегрев пара, поступающих в пекарную камеру на увлажнение тестовых заготовок и среды, кДж/кг:

q2 = Dn(iпп - iн) , [ кДж/кг] (8)



где Dn - массовая доля насыщенного пара, поступившего в пекарную камеру на увлажнение 0,150кг/кг;

iн - энтальпия насыщенного пара перед пароувлажнительным устройством 2360 кДж/кг;

iп - энтальпия перегретого пара при температуре камерной смеси в пределах 180...250°С и атм. давлении 2970 кДж/кг;

Расход теплоты на нагрев вентиляционного воздуха, кДж/кг:

q3 = cp (Wисп + Dn/ dпк - dв) (tпк - tк), [ кДж/кг] (9)

q3 = 1(0,06+0,15/ 0,270-0,012)(250-25) = 184,кДж/кг

где cp - удельная теплоемкость воздуха 1 кДж/кг;

dпк - влагосодержание горячего влажного воздуха в сечении посадочного окна на выходе из пекарной камеры 0,270 кг/кг;

dв - влагосодержание воздуха 0,012 кг/кг;

tпк - температура пекарной камеры 250 °С.

Расход теплоты на нагрев транспортных устройств, кДж/кг

q4 = gмфcм(tф'' - tф') , [кДж/кг] (10)

q4= 1,11*0,46(140-30) = 56,2, кДж/кг

где gмф - масса металла форм, приходящаяся на 1 кгзатяжного печенья, кг/кг;

cм - удельная теплоемкость стали, кДж/(кг?К);

tф'' - температура формы при выходе из печи, °С;

tф' - температура формы при входе в пекарную камеру, °С;

Расход теплоты наружными поверхностями стенок пекарной камеры, кДж/кг:

q5 = 3,6*Qос / П , [кДж/кг] (11)

q5= 3,6*5,3/34 = 56,кДж/кг

где Qос - потеря теплоты в окружающую среду, кВт;

П - производительность печи, кг/ч;

Qос=?к*fп (tп-tв)+c0*?n*fп[(0.01tп)^4-(0.01tв)^4] ,[ кВт] (12)

Qос= 2,6*6(40-25)+5,67*0,9(0,01*40)4-(0,01*25)4 = 5,3 кВт

где ?к - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности к воздуху,

fп - площадь поверхности наружных стенок пекарной камеры, м2;

tп - температура наружной поверхности стенки, К;

tв - температура окружающего воздуха в цехе, К;

c0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела 5,67 кВт/(м2?К4);

?n - коэффициент теплового излучения наружных поверхностей стен (?n = 0,9);

?к = Nu ? ?в / h, [Вт/( м2 /°С)] (13)

?к = 225*0,0269/2,3=2,6,Вт/( м2 /°С)

Nu = C(Gr*Pr)n (14)

Nu= 0,135(4,65*109)0,33 = 225

где Nu - число Нуссельта;

?в - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м?К);

h - высота боковой стенки пекарной камеры, м;

П = 60nлnфgx / ? (15)

П= 60*1*7*4*0,5/25=34

где nл - количество рабочих тележек;

nф - количество противней с печеньем на тележке;

nз - количество тестовых заготовок, укладываемых по ширине противня;

gx - масса одного печенья, кг;

? - продолжительность выпечки, мин;

Расход теплоты через нижнюю стенку пекарной камеры, кДж/кг:

q6 = 3,6Qнс / П ,[ кДж/кг] (16)

q6= 3,6*7,17/34 = 2,75, кДж/кг

где Qнс - потеря теплоты пекарной камеры через нижнюю стенку печи, кВт;

Qнс = (?и / ?)fнс(tст - tпол) ,[ кВт] (17)

Qнс = (0,046/0,6)2,36(80-40) = 7,17,кВт

где ?и - коэффициент теплопроводности изоляционного материала 0.046 кВт/(м?К);

? - толщина стенки, м;

fнс - площадь поверхности нижней стенки 2,36 м2;

tст - температура стенки со стороны передней камеры 80 К;

tпол - температура пола40 К;

q7=c0*?0*f0*?[(0,01*tпк)^4-(0,01*tст)^4]/П, [ кДж/кг] (18)

q7= 5,67*1*1,05*1(0,01*200)4-(0,01*25)4/34 = 44,79,кДж/кг

где ?0 = 1 - коэффициент теплового излучения отверстия;

f0 - площадь посадочного или выгрузочного отверстия 1,05 м2;

? - угловой коэффициент;

tпк - температура пекарной камеры (излучающей среды)200 К;

tст - температура стен в печном зале 25(равна температуре воздуха), К;

? - время, в течение которого открыты посадочные и выгрузочные отверстия 60 с;

q8 = 0,

Установленная мощность печи Pуст (кВт) определяется по величине расхода теплоты Qпк с учетом коэффициента запаса мощности К.

Pуст = QпкK ,[кВт] (19)

Pуст = 7,6*1,4=12,6,кВт

где Qпк - расход тепла пекарной камеры, кВт; К - коэффициент запаса прочности печи (K = 1,3...1,6)

Энергетический расчет

Количество ТЕНов в пекарной камере nн зависит от установленной мощности печи, выбранной мощности одного ТЭНа и определяется соотношением:

nн= Pуст / Pн ,[ кВт] (1)

nн = 16,6/2,5 = 7,кВт

где Pн - мощность одного нагревателя 2,5 кВт.

Рабочая температура нагревателя:

tн =tкон+100°С,[ °С] (2)

tн =800+100=900,°С

По справочнику [1] выбираем сплав нихром Х15Н60, для которого рекомендуемая рабочая температура = 950°С.

В проектируемой печи может быть использован ленточный электронагреватель.По номограмме в справочнике [1] согласно формуле (160)удельная поверхностная мощность реального нагревателя:

W=?*Wид ,[кВт/м2] (3)

W = 0,51*30,5=15,5 , кВт/м2

где ?-поправочный коэффициент(табл. 42) в справочнике [1].

Поскольку питание печи производится трехфазным током с линейным напряжением Uс=380 В, то мощность, приходящаяся на одну фазу составит:

Рф=Р?/3,[кВт]

Рф=12,6/3=4, кВт

По номограммев справочнике

Находим, что этим исходным параметрам удовлетворяет ленточный нагреватель с сечением ленты d=2*5?25, длиной l=58м.

Определение необходимой мощности привода.

1. Площадь поперечного сечения барабана аппарата, занятая материалом, м2, определяется по формуле:

[м2] (1)

где D - внутренний диаметр футеровки;

- коэффициент заполнения барабана.

(2)

2. Масса материала, находящаяся внутри барабана аппарата, кг, определяется по формуле:



[кг (3)

где длина барабана, м;

насыпная масса материала, кг/м3.

кг (4)

3. Момент трения качения бандажей по роликам и от трения в подшипниках качения, Н•м, определяется по формуле:

[Н/м] (5)

где масса корпуса аппарата с закрепленными на нем деталями, кг;

наружный диаметр бандажа, м;

диаметр опорного ролика, м; ;

коэффициент трения между бандажом и роликами; ;

коэффициент трения в подшипниках качения; ;

диаметр цапфы оси опорного ролика, м, ;

угол между вертикальной осью сечения барабана и осью опорного ролика; .

4. Момент от действия силы тяжести материала, находящегося в барабане аппарата, Н•м, определяется по формуле:

[Н*м] (6)

где отношение заданной насыпной массы материала кг/м3к;



(7)

момент от действия силы тяжести материала, приходящегося на 1 метр длинны барабана при насыпной массе материала , определяется по номограмме

На рисунке 16;

Рис.16 Номограмма для определения момента от действия силы тяжести материала

отношение заданной длины барабана в метрах к 1 метру, определяется:

С ,[м]; (8)

,

5. Суммарный момент, Н•м, определяется по формуле:

[Н/м] (9)

.

6. Расчетная мощность привода, кВт, определяется по формуле:

,[кВт] (10)

где угловая скорость барабана, рад/с;

коэффициент учитывающий перекосы при монтаже, неточности сборки и т. п., принимается ;

коэффициент полезного действия привода, принимается .

(11)

7.Установочная мощность привода,кВт,определяется по формуле:

Nуст[кВт] (12)

где коэффициент снижения мощности электродвигателя;

(13)

коэффициент, учитывающий конструктивное исполнение электродвигателя, выбираем по таблице 5.1, для электродвигателя в исполнении защищенном;

коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды; при температуре 400С .

.

Nуст.

Таблица 4. Угловая скорость вала

Угловая скорость вала электрдвигателя, рад/с, (об/мин)	Для электродвигателя в исполнении
	В1 защищенном	В1 закрытом
157 (1500)	1,0	1,1
105 (1000)	1,0	1,15
78,5 (750)	1,05	1,2

Расчет элементов на прочность.

1. Изгибающий момент барабанов с бандажами, Н•м, определяется по формуле:

Мизг (1)

где длина барабана;

нагрузка, Н:

,[Н] (2)

где масса материала.

;

Мизг.

2. Возникающее в стенках барабана напряжение, Н/м2, определяется по формуле:

[Н/м2] (3)



где изгибающий момент барабана с бандажами, Н•м;

толщина стенки барабан, м, определяется по формуле:

(4)

м;

.

3. Реакция опорного ролика, Н, определяется по формуле:

[Н] (5)

где коэффициент неравномерности распределения нагрузки между роликами, , принимаем ;

число роликов;

угол расстановки роликов.

.

4. Величина момента, изгибающего бандаж, Н•м, определяется по формуле:

Мизг (6)

где внутренний радиус бандажа (равен наружному радиусу барабана);

(7)



коэффициент, величина которого зависит от способа крепления бандажа, для жесткого крепления ;

.

Напряжение, возникающее от момента изгибающего бандаж, Н/м2, определяется по формуле:

[Н/м2] (8)

где толщина бандажа, м;

м (9)

При взаимном нажатии двух цилиндров, радиусы нормальных сечений которых RБиRР с параллельными образующими при равномерно распределенной нагрузке q площадка контакта может иметь форму прямоугольника. Ширина (в метрах) последнего может быть определена по формуле:

[м] (10)

где , . ( 11) ,(12)

м.

5. Ширина бандажа, определяется по формуле:

[м] (13)

где q - равномерно-распределенная нагрузка, Н/м2, принимаем равным

.

6. Наибольшее напряжение сжатия действующее в точках оси площади контакта, Н/м2, определяется по формуле:

(14)

; (15)

(16)

(17)

7. Наибольшее касательное напряжение в опасной точке, МПа, определяется по формуле:

(18)

Применяя энергетическую теорию прочности, можно получить эквивалентные, напряжения в опасной точке.

(19)

8. Сила, прижимающая кронштейн опорного ролика к основанию, Н, определяется по формуле:

. (20)

9. Сила, действующая на ролик по горизонтали и стремящаяся срезать болты, крепящие кронштейн к основанию, Н, определяется по формуле:

. (21)

10. Пренебрегая силой затяжки болтов, найдем горизонтальную силу, которую воспринимают болты крепления кронштейнов, Н, по формуле:

[Н] (22)

где сила трения, принимаем равным 0,2.

.

11. Диаметр внутренней резьбы болта крепления кронштейна из условия среза, м, определяется по формуле:

[м]

где допускаемое напряжение среза для материала болта, .

.

Подбор болтов кронштейна, двигателя и редуктора.

1. Подбор болта кронштейна

Подбираем номинальный диаметр резьбы болта [2, с. 467], исходя из найденного значения диаметра внутренней резьбы болта крепления кронштейна и из условия среза.

Принимаем номинальный диаметр резьбы болта кронштейна Шаг резьбы болта . Внутренний диаметр резьбы

2. Подбор двигателя

Исходя из установочной мощности двигателя,, подбираем [1,], двигатель , мощностью , синхронной частотой вращения , и угловой скоростью вращения вала ротора

Определяем необходимое передаточное отношение редуктора.

Общее передаточное отношение с двигателя на барабан.

где угловая скорость вращения вала двигателя;

угловая скорость вращения барабана.

.

Необходимо учесть, что в конструкции привода имеется открытая зубчатая передача, с передаточным отношением, . Номинальный вращающий момент .

- передаточное отношение, которое должен обеспечить редуктор.

- вращающий момент, который должен выдавать редуктор на выходном валу.

3. Подбор муфт

Исходя из рассчитанных параметров вращающего момента на входном валу, выбираем муфты упругие втулочно-пальцевые по ГОСТ 21424-93, рассчитанные на максимальный вращающий момент равный 500 Нм, допускающая угловое смещение осей соединяемых валов до 1° и радиальное смещение от 0,5 до 1,2 мм.

Данный тип муфты соединят двигатель и редуктор, редуктор и исполнительный механизм. При установке редуктора и электородвигателя на общей раме допускаемая несоосность валов сравнительно невелика, поэтому от таких муфт не требуется высоких компенсирующих свойств. Т. к. эта муфта соединяет сравнительно быстроходные валы, то в целях уменьшения пусковых и других динамических нагрузок она обладает малым моментом инерции и упругими свойствами. Муфты применяют с резиновыми упругими элементами таблица 9.5 [3, с. 426].

Эти муфты отличает: небольшие габаритные размеры, простота монтажа без осевых смещений соединяемых валов, способность компенсировать радиальные и угловые смещения валов за счет взаимных перемещений деталей муфты и наличия зазоров.

5. Охрана труда и техника безопасности

Правила техники безопасности при работе с ротационной печью.

Правила техники безопасности при работе с ротационной печью были разработаны с учетом всех требований работы с электроприборами, а так же с учетом специфики работы в условиях лаборатории. Для того чтобы соблюсти все правила техники безопасности при работе печью необходимо провести подготовительные работы по её установке. Подготовка ротационной печи к работе проходит следующим образом. Печь извлекают из упаковки и устанавливается на ровную, устойчивую поверхность. Снимается с двери транспортировочный фиксатор. Ротационную печь желательно поместить в вытяжной шкаф. Вытяжной шкаф не даст летучим продуктам работы печи распространяться по помещению и отравлять воздух. После того как печь установлена необходимо проверить, чтобы выключатель «Сеть» был в положении "выключено". Подсоединить заземление. После монтажа заземления можно подключать сетевой кабель к сети переменного тока с напряжением 220 Вт. Модели ротационных печей не укомплектовываются сетевой вилкой. Подразумевается, что ротационная печь будет подключаться непосредственно к внешнему автоматическому выключателю или силовому шкафу. Допускается подключение печи в сеть посредством вилки и розетки. После подключения можно приступать к работе, предварительно ознакомившись с правилами техники безопасности при работе с ротационной печью.

Правила техники безопасности при работе с ротационной печью включают в себя следующие требования:

-к работе с печью допускаются только лица прошедшие инструктаж по технике безопасности при работе с электроприборами;

-ротационную печь включается только в сеть с заземлением;

-печь не должна оставаться без присмотра;

-проводить работы с не исправными тигелями, т.е. с наличием трещин, сколов;

-нельзя ставить в горячую печь опоки, тигли или другие емкости при возможности разбрызгивания или вскипания содержимого;

-при работе с ротационными печами необходимо использовать специальные средства защиты (щиток, средства защиты рук, специальная одежда).

При выполнении данных правил техники безопасности при работе с ротационной печью, печь прослужит долго, а специалисты обслуживающие её будут в безопасности и проживут долго.



Заключение

Выпечка мучных кулинарных изделий - сложный технологический процесс. При выпечке протекают тепло массообменные, коллоидные, биохимические и физико-химические процессы. Все эти процессы происходят при интенсивном прогревании теста - изделия.

В работе рассмотрены вопросы выбора ротационной печи для выпечки песочного печенья. Каждый производитель песочного печенья сталкивается с проблемой выбора оборудования, и каждый раз при этом необходимо решить, по каким критериям производить выбор. В дальнейшем данные расчеты позволяют применять в производственных условиях улучшение технологических режимов, повышать производительность оборудования и улучшать качество продукции; даст возможность разрабатывать более рациональные технологические схемы и типы оборудования при проектировании новых производств, правильно оценить результаты научных исследований в лабораторных условиях и реализовать их в производительности на практике.



Список используемой литературы

1. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.А. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. - М., 2001.- 841 с..

2. Вельтищев В.Н., Калошин Ю.А. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. ЧастьI. Учебное пособие..-М.,МГУТУ,2004 .- 53 с.

3. Володарский А.В.,А.А.Михелев,М.Н.Сигал. "Промышленные печи хлебопекарного и кондитерского производств": - 2-е изд., перераб. и доп. - М.:Агропромиздат,1986. - 125 с.

4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин.Курсовое проектирование: Учеб. Пособие для машиностроит. Спец техникумов._2-е изд.,-Высш.шк.,1990.- 399с.

5. Мастрюков Б.С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей. Т. 2. Расчеты металлургических печей. -- М., «Металлургия», 1978. -- 272 с.

6. Михелев А.А.и др. Расчет и проектирование печей хлебопекарного производства - М.: -Пищ. Пром-сть,1979.-362с.

7. Павлов К.Ф. Название: Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.: М-1987 .- 576с.

8. «Оборудование хлебопекарной промышленности» Каталог МНИЦ «Агросистемаш», 1976 - 2009 гг.

Размещено на Allbest.ur

...