Особливістю підприємств харчової промисловості є необхідність щоденно переробляти харчові продукти, що потребують великої кількості високопродуктивного технологічного обладнання, складних потоково-механічних ліній, що значно ускладнює їх монтаж, експлуатацію, ремонт. Ефективність роботи підприємств та якість продукції залежить від технічного стану, технології, холодильного, котельного та електричного обладнання. Простої машини та апаратів через несправності, аварії та ремонти негативно впливають на кількісні та якісні показники продукту, що випускаються, призводять до браку, що знижує техніко-економічні показники роботи підприємства в цілому.

Однією з головних задач, яка стоїть перед харчовою промисловістю є створення високоефективного технологічного обладнання, яке на основі використання прогресивної технології значно підвищить продуктивність праці, скоротить негативний вплив на навколишнє середовище.

Відомо, що автоматичне виробництво показує собою комплексно конструкторсько-технологічну задачу виробництва нової техніки. Головне направлення у вирішенні цієї задачі - не заміна функцій людини при обслуговуванні машинних агрегатів, а розробка таких технологічних процесів, які взагалі неможливі при дії людини. Тому потреби автоматизації передбачають перехід від багатостадійних процесів із системою транспортування продуктів від одного апарата до іншого до одностадійного, від періодичних процесів до неперервних.

Ось чому перспективні рішення по автоматизації виробничих процесів повинні базуватися на рішенні неординарних технічних задач інженерами-механіками, що в свою чергу потребує їх прогресивних розробок.

картопляний ошпарювач машина апарат

1. Основні вимоги до проектованої машини і умов її експлуатації

1.1 Призначення машини та вихідні вимоги

1.1.1 Назва виробу і область застосування

Ошпарювач неперервної дії, названий в подальшому "ошпарювач" призначений для ошпарення водяною парою овочів для виготовлення різних харчових концентратів і сумішей.

1.1.2 Мета і призначення розробки

Ошпарювач розробляється з метою підвищення продуктивності праці, зниження трудозатрат, покращення умов праці.

1.1.3 Технічні вимоги

Основні технічні вимоги до ошпарювача полягають у наступному:

машина повинна забезпечувати якісне виконання технологічного процесу з виготовлення сушеної картоплі;

застосування нового ошпарювача для картоплі, повинно покращити умови застосування та підвищити продуктивність праці;

основні робочі органи повинні бути легко доступними і забезпечувати якісне очищення;

габаритні розміри, мм, не більше;

ь довжина - 6980;

ь ширина - 1400;

ь висота - 2000.

маса не більше 2600 кг;

машина повинна мати продуктивність біля 2500 кг/год;

ошпарювач повинен мати високі показники надійності і довговічності.

1.1.4 Вимоги безпеки

Вимоги безпеки до ошпарювала включають:

вивантаження ошпарювала із автотранспортного обладнання виконують, користуючись "схемою строповки".

до роботи на ошпарювачі не слід допускати, не ознайомлених з машиною та правилами техніки безпеки працівників.

Категорично забороняється:

- працювати на ошпарювачі при відсутньому або несправному заземлені;

- працювати на ошпарювачі при знятих огородженнях, кожухах, що закривають обертаючі елементи машини;

- проводити ремонт, регулювання і мащення механізмів, вузлів і деталей при включеному в електричну мережу обладнання;

- затяжку болтів, натяг пасів, регулювання механізмів проводити тільки при повній зупинці привода;

- забороняється працювати при появі сторонніх шумів до вияснення та усунення причини.

1.1.5 Естетичні та ергономічні вимоги

У ергономічному відношенні ошпарював повинен відповідати діючим "Єдиним вимогам по конструкції обладнання переробної і харчової промисловості з безпеки і гігієни праці".

Рівень шуму і вібрації в зоні постійного знаходження обслуговуючого персоналу не повинен перевищувати допустимих значень.

За своїми естетичними показниками (інформативність форми, композиційне вдосконалення, гармонійність форми) конструктивно-компоновочна схема машини відповідає існуючим тенденціям у формоутворенні машин подібного типу.

1.1.6 Вимоги до патентної чистоти

Ошпарювач неперервної дії повинен бути патентно-чистим у країнах СНД, а також у ведучих країнах Заходу: США, Франція, Німеччина, Болгарія, Чехія, Японія та ін.

Всі матеріали і комплектуючі вироби по найменуваннях і марках повинні відповідати закладеними в технічну документацію на машину вимогам і відповідати ДСТУ, та іншим нормативним документам на них.

1.1.7 Вимоги до складових частин виробу, сировини, експлуатаційних матеріалів

До сировини, складових частин виробу і експлуатаційних матеріалів висувають наступні вимоги:

- завантажувальний бункер повинен бути герметичним;

- рама машини повинна бути надійно звареною, перекоси не допускаються;

- раму виготовляють із стальних кутників та швелерів, а також із листів та стрічок;

- усі механізми приводу повинні мати захисні огородження, а пасова передача повинна бути захищена від пилу.

1.1.8 Умови експлуатації

Умови експлуатації машини повинні забезпечувати роботу машини із заданими технічними показниками.

Для перевірки правильності збирання і регулювання механізмів, а також для припрацювання поверхонь, які труться, зібрану машину необхідно обкатати. Перед обкаткою необхідно впевнитись у відсутності в машині сторонніх предметів, перевірити натяг пасів, затяжку болтів, гвинтів. При необхідності підтягнути. Особливу увагу слід звернути на тиск паропроводу. Обкатка на холостому ходу проводиться протягом 10-15 хв.

Під час роботи необхідно слідкувати за роботою усіх вузлів машини.

Після роботи необхідно провести очистку усіх вузлів машини.

1.1.9 Вимоги до маркування та упаковки

Складальні одиниці ошпарювача повинні розміщуватись так, щоб вони не були пошкоджені при транспортуванні.

Складальні одиниці, що легко пошкоджуються, транспортуються в упаковці підприємства-виробника. Технічна документація, що додається до машини повинна упаковуватись у водонепроникний матеріал і розміщена в ящику місця №1. На кожному упакованому місці вказується порядковий номер місця і марки машини. Маркування місця упаковки проводиться згідно стандарту.

1.1.10 Вимоги до транспортування і зберігання

Конструкція машини забезпечується можливістю транспортування її на бази або до споживачів в розібраному вигляді у напіввагонах або на платформах. Також конструкція машини забезпечує можливість доставки її до місць монтажу автотранспортом або транспортними причепами.

Завантаження повинно проводитись згідно схем завантаження, узгоджених з МШС України.

Способи і засоби завантаження, при яких можливе утворення вм'ятин та інших видів пошкоджень, а також забруднення обладнання не допускається.

Зберігається ошпарював у споживачів, згідно стандарту і правил, вказаних в технічному описі та інструкції по експлуатації.

1.2 Вихідні дані для проектування і розробки конструкції машини

1.2.1 Відомості про технологічні процеси

Дана машина призначена для ошпарення водяною парою овочів та фруктів для вироблення різних харчових концентратів і сумішей.

Ошпарення - короткочасна обробка продукту окропом або парою, перед його подальшою обробкою. При цьому на поверхні продуктів тваринного походження утворюється тонка захисна плівка, а в рослинних продуктах руйнуються речовини, які викликають гіркоту. Ошпарення використовують замість варіння, або ж для дезінфекції для харчових продуктів, які при тривалій тепловій обробці втрачають смак чи якісь корисні властивості (наприклад, вітаміни). Також ошпарюють продукти для того, щоб на поверхні продукту виникла захисна плівка, яка б зберегла його від втрати соків при подальшій обробці. Під дією високої температури в поверхневому шарі продукту руйнуються ферменти і припиняється їх дія. Це особливо важливо, коли треба зруйнувати окислювальні ферменти оксидази, що спричиняють потемніння поверхні обчищених овочів і фруктів, руйнування вітаміну С і ряд інших небажаних явищ. Результатом ошпарення є також часткова загибель мікроорганізмів на поверхні продуктів. Іноді ошпарення має й іншу мету полегшення механічного обчищання.

1.2.2 Властивості оброблюваного матеріалу

В бульбах в залежності від місця вирощування і сорту міститься 11-25% крохмалю, близько 2% - білка, 0,3% - жиру. Білок картоплі найбільш повноцінний із усіх рослинних. Він багатий на амінокислоти і відноситься до повноцінних. Із мінеральних речовин картопля найбільш багата на калій (568 мг на 100 г сирої маси) і фосфор (50 мг). У ній містяться солі кальцію, магнію, заліза, вітаміни С і групи В. У бульбах міститься до 3 мг% соланіну, тому їх не використовують у сирому вигляді - це може викликати отруєння. На світлі вміст соланіну збільшується до 20-40 мг, тому використовувати в їжу позеленілі бульби без чищення не можна. Відомо, що із картоплі можна приготувати більше 500 смачних страв. Її використовують у вареному, смаженому, тушкованому, печеному вигляді, а також, заморожують і використовують у переробній промисловості. Завдяки підвищеному вмісту калію картопля сприяє виведенню із організму людини води та хлористого натрію, тим самим покращує обмін речовин. Свіжий картопляний сік використовують як лікувальний засіб при виразці шлунка, гастритах, запорах і гіпертонії. Кашкою із бульб картоплі лікують екзему, опіки та інші захворювання шкіри. Нарізані шматочки із свіжої картоплі, прикладені до скронь, знімають головний біль. Водяну баню з вареної картоплі часто використовують для інгаляції носоглотки та горла. Запечену, несолону картоплю вживають при ниркових і серцево-судинних захворюваннях.

Сорти картоплі Залежно від використання розрізняють чотири основні групи сортів: столові, технічні, кормові та універсальні.

Найпоширеніші в культурі столові сорти, бульби яких відзначаються найвищими смаковими якостями - мають ніжну м'якоть, не темніють, містять 12-16% крохмалю, багаті вітаміном С. Їх бульби здебільшого округлі або овальні, з поверхневим розміщенням вічок. Бульби технічних сортів характеризуються високим вмістом крохмалю - понад 18%. Кормова картопля переважає інші підвищеним вмістом білків (до 2-3%) та сухих речовин. Універсальні сорти за вмістом крохмалю і білків, смаковими якостями бульб займають проміжне місце між столовими й технічними сортами.

В Україні вирощують такі сорти: столові - Астерікс, Берегиня, Бородянська рожева, Водограй, Гарт, Віра, Карлена, Коруна, Кобза, Либідь, Поран, Молодіжна, Посвіт, Пролісок та ін.; технічно-столові - Воловецька, Древлянка, Зарево, Ласунак, Ікар, Темп та ін.

Фізико-хімічні властивості картоплі наведенні в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1

1.2.3 Аналіз конструкції машин-аналогів

Для ошпарення використовують машини періодичної і безперервної дії: бланшувачі, ошпарювачі, підігрівачі. Для їх роботи використовують атмосферний тиск або вакуум.

У бланшувачів періодичної дії робочим органом є двостінний котел, між стінками якого під тиском подається пара. Всередину котла заливають бланшувальну воду чи розчин, куди занурюють на певний час плоди або овочі в сітках.

Для обробки солодкого перцю, картоплі, яблук найчастіше використовують парові стрічкові бланшувачі, а зеленого горошку, моркви, картоплі - ковшові (ванна з ковшовою стрічкою). Над і під нею розміщені барботери, по яких подається пара (рис. 1.1). Зверху ванна накрита змінними кришками.

Бланшувачі типу БКП використовують для бланшування різаної продукції парою. Продукція конвеєром подається у камеру одночасно з парою. Напередодні та після бланшування її споліскують водою з душових пристроїв. Тривалість бланшування регулюють кількістю обертів барабана за 1 хв.

Рисунок 1.1 Бланшувальник ковшовий БК

1 - привод; 2 - тунель; 3 - водопровід; 4 паропровід; 5 - каркас; 6 кошовий конвеєр.

Серед підігрівачів безперервної дії найбільш поширені одно - і двотрубні, спіральні та пластинчасті. В однотрубних (кожухотрубних) нагрівачах

нагрівають подрібнену масу при виробництві пюре та соків. Односекційний трубний вакуум-підігрівач - це трубчастий багатоходовий теплообмінник, на виході якого температура готових продуктів (соків, томатопродукції) становить 90°С. Нормальна робота всіх підігрівачів забезпечується швидким проходженням продукції по трубах при постійному їх завантаженні Для виготовлення варення, джемів, повидла використовують вакуум-апарати та варильні котли різних конструкцій (рис. 1.2, 1.3).

Рисунок 1.2 - Вакуум апарат МЗС-320М: 1 - корпус; 2 - уловлювач; 3 - електродвигун; 4 - мішалка; 5 - штуцер; 6 - парова камера; 7 - розвантажувальний патрубок.

Стерилізація передбачає повне знищення у продукції високою температурою всіх видів живої мікрофлори. Ще в 60-х роках XIX ст. французький учений Луї Пастер науково обґрунтував технологію консервування і вказав життєдіяльність мікрофлори як причину псування харчових продуктів.

Рисунок 1.3 - Двотільний варильний котел: 1 - чаша; 2 - манометр; 3 - запобіжний клапан; 4 - штурвал; 5 - парова камера; 6 - краник.

Стерилізація в автоклаві дає змогу вести процес при температурі близько 120°С і тиску понад 100 кПа, внаслідок чого спори гинуть. Тривалість стерилізації залежить від виду продукту, місткості тари. Цілі плоди, пюреподібні та густі продукти повільніше нагріваються, ніж рідкі. Для кожного виду консервованої продукції розроблено режими обробки, які виражаються формулою

де а - тривалість, за яку продукт слід довести до температури стерилізації чи пастеризації; б - тривалість стерилізації чи пастеризації; в - тривалість охолодження продукту до 35 - 40°С; П - протитиск, t - температура стерилізації чи пастеризації.

2. Розрахунок основних параметрів машини, що проектується

2.1 Технологічний розрахунок