Проведение исследования смесительной машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одна из важнейших технологических операций при производстве хлеба - замес теста. В процессе замеса из муки, воды, соли и других ингредиентов образуется тесто, однородное во всем объеме.

Замес теста в тестомесильной машине осуществляется в течение 1 - 20 мин в результате тщательного перемешивания компонентов и механической их проработки, существенно влияющей на структуру и свойства теста, интенсивность его созревания и качество готового продукта. В результате замеса создается определенная структура теста.

Хлебное тесто сразу же после замеса представляет собой гетерогенную систему, состоящую из жидкой фазы, представленной гидротированной белковой частью муки и свободной влагой, твердой фазы (крахмальные зерна и частички оболочек зерна) и газообразной фазы (пузырьки воздуха, механически захваченного при замесе теста).

В хлебопекарной промышленности на различных этапах технологического процесса широко применяются смесительные машины. Процесс перемешивания может осуществляться с различной интенсивностью, частотой воздействия рабочего органа и длительностью в зависимости от конструкции смесителя и свойств обрабатываемых компонентов. При замесе приводятся в контакт все компоненты теста, и чем интенсивнее замес, тем быстрее тесто достигает оптимальных свойств. Интенсификация рабочих процессов в смесительных камерах способствует значительному сокращению процесса брожения и повышению качества готовых изделий.

Объектом, рассматриваемым в данном курсовом проекте, является смесительная машина «ШМЖ», может применяться для смешивания и приготовления различных кондитерских масс: жидких, твердых (сыпучих), пластичных.

Целью настоящего курсового проекта является всестороннее изучение смесительной машины «ШМЖ». Для этого выполняется чертеж общего вида данной машины в трех проекциях.



1. Состояние вопроса и патентный поиск

1.1 Теоретические основы процесса

Оборудование для смешивания предназначено дня получения однородных смесей двух или нескольких компонентов, обеспечения однородной консистенции при хранении, а также ускорения тепло- и массообмена в процессе производства продуктов.

Смешивание осуществляется сжатым воздухом или паром; во вращающемся резервуаре смесителя; быстро вращающимися рабочими органами (лопасти, винты, ножи, шнеки); пропусканием массы под давлением через сопла и щели; ультразвуком или гидродинамическим эффектом и др.

Для смесителя конфигурацию и форму лопастей выбирают, учитывая состояние перемешиваемой массы, ее объем, толщину слоя, производительность, соотношение смешиваемых компонентов, степень однородности, способ загрузки и выгрузки продукта, требования технологии.

Эффективность смешивания оценивают таким показателем, как однородность полученной смеси, а для количественной оценки используют коэффициент неоднородности. Практически однородной считается смесь, в которой содержание компонентов в любом ее объеме не отличается от заданного содержания для всей смеси.

На эффективность смешивания влияют плотность исходных компонентов, гранулометрический состав (форма, размеры, дисперсионное распределение по степени крупности для неоднородных компонентов) частиц компонентов смеси, влажность компонентов, состояние поверхности частиц, силы трения и адгезии поверхностей частиц и т.д.

Для определения степени однородности полученной смеси выделяют один основной компонент, а остальные объединяют в другой условный компонент. При этом полагают, что если основной компонент смеси распределен равномерно, то и все остальные компоненты также распределены удовлетворительно.

Анализ показывает, что смешивание условно состоит из трех элементарных процессов:

- конвективное смешивание - это перемещение групп частиц из одного объема смеси в другой внедрением и скольжением слоев;

- диффузионное смешивание - это постепенное перемещение частиц различных компонентов через вновь образованные границы их раздела;

- сегрегация - это сосредоточение близких по форме, массе и размерам частиц в разных местах смесителя.

Если разделить по времени смешивание на три интервала, то в первом преобладает конвективное смешивание, во втором - диффузионное, в третьем - сегрегация. Первые два процесса способствуют равномерному распределению частиц в смеси, последний препятствует этому. Поэтому целесообразно заканчивать процесс в конце второго интервала смешивания.

Режим замеса теста зависит от свойств муки, рецептуры, технологических особенностей ассортимента и конструкции тестомесильной машины. При замесе происходит насыщение теста воздухом. При этом белки муки интенсивно поглощают влагу, их нерастворимые в воде фракции - глютенин и глиадин - образуют клейковину. При образовании клейковинного скелета теста возникают поперечные связи между смежными цепями белков. Эти связи упрочняют структуру теста и снижают его липкость.

Различают три стадии замеса:

- смешивание сухих и жидких компонентов теста -- должно проводиться как можно быстрее;

- замес - сопровождается диффузией влаги мучнистых частиц, набуханием белков. Водорастворимые фракции муки переходят в раствор. При набухании большую часть влаги забирают белковые вещества: глютенин и глиадин. Набухшие белки образуют гель. На скорость замеса оказывают влияние свойства муки, степень измельчения крахмальных зерен, температура и рецептурные добавки. При поглощении влаги белки сильно увеличиваются в объеме, создавая клейковинный скелет. Замес требует значительных энергозатрат на привод тестомесильной машины вследствие возрастания усилия сдвига теста и может протекать при невысоких скоростях перемешивания;

- пластификация - сопровождается структурными изменениями крахмальных зерен и образованием клейковинной решетки, смазывающей крахмальные зерна. При этом крахмальные зерна частично измельчаются и обволакиваются белковыми пленками. Спиралевидные молекулы полипептидов раскалываются и разрыхляют структуру белков, при этом возникают клейковинные пленки. Эти соединения образуются у полипептидов за счет водородных и гидрофобных связей. Пластификация требует усиленного механического воздействия, так как происходит разрушение молекул клейковины, а также выравнивание структуры теста и ее измельчение.

В различных отраслях пищевой промышленности возникает необходимость в перемешивании жидких продуктов: для смешивания двух или нескольких жидкостей, сохранения определенного технологического состояния эмульсий и суспензий, растворения или равномерного распределения твердых продуктов в жидкости, интенсификации тепловых процессов или химических реакций, получения или поддержания определенной температуры или консистенции жидкостей и т. д.

Смешивание пищевых продуктов осуществляется в смесителях следующих типов: шнековых, лопастных, барабанных, пневматических (сжатым воздухом) и комбинированных.

Перемешивающие аппараты классифицируются (рис. 1):

по назначению: для смешивания, растворения, темперирования и т.д.;

- по расположению аппарата: вертикальные, горизонтальные, наклонные, специальные,

- по характеру обработки рабочей среды: смешивание одновременно во всем объеме, в части объема и пленочное смешивание;

- по характеру движения жидкости в аппарате: радиальное, осевое, тангенциальное и смешанное;

- по принципу действия: механические, пневматические, эжекторные, циркуляционные и специальные;

- по отношению к тепловым процессам: со стеночной поверхностью теплообмена, с погружной поверхностью теплообмена и без использования тепловых процессов.

Рисунок 1 - Классификация смесительных машин

Для тонкого измельчения и перемешивания мясного сырья используют куттер-мешалку. Кусковые вязкие и вязкопластичные продукты (муку, мясо, мясной фарш, творожно-сырковую массу) перемешивают шнеками, лопастями в барабанных и других смесителях. Жидкие продукты (молоко, сливки, сметана и др.) перемешивают в емкостях лопастными, пропеллерными и турбинными мешалками.[1]



1.2 Обзор существующих конструкций машин

Для приготовления рецептурных смесей, эмульсий, кремов, растворов и других кондитерских масс применяются смешивающие и взбивальные машины.

Смешивающие машины позволяют получить однородную массу, состоящую из нескольких компонентов, которые могут находиться в различном агрегатном состоянии. Компоненты могут быть жидкими и твердыми (сыпучими). В случае необходимости рецептурные смеси насыщаются воздухом - взбиваются с помощью взбивальных машин.

Перемешивание и взбивание происходит принудительно вследствие подвода к обрабатываемой массе извне механической энергии.

В зависимости от структурно-механических свойств исходных и конечного продуктов применяемое оборудование подразделяется на машины периодического и непрерывного действия, по конструктивным признакам -- на лопастные, пропеллерные, турбинные, роторные машины.

Оборудование периодического действия

Перемешивающие, месильные и взбивальные машины периодического действия имеют горизонтальный, вертикальный или совершающий сложное движение рабочий орган. Рабочим органом обычно служат один или два вала с фигурными лопастями, обеспечивающими максимальный эффект перемешивания.

Месильная машина с горизонтальным валом. Машина (рис. 2) состоит из следующих основных узлов: станины, емкости с месильным валом и крышкой, механизма поворота емкости и привода.

В металлической корытообразной емкости 3 расположен горизонтальный вал 16 с месильными лопастями 15. Емкость 3 снабжена рубашкой 1, позволяющей нагревать или охлаждать внутренние стенки емкости в зависимости от вида смеси и частоты вращения вала месильных лопастей. Внутри рубашки может циркулировать холодная или теплая (до 60° С) вода. Снаружи рубашка снабжена изоляцией 2. Емкость 3 закрыта неподвижной крышкой 8. Месильные лопасти 15 выполняются сварными и крепятся на валу 16, вращающемся в подшипниках качения, корпуса 17 которых монтируются на стойках 18, установленных на станине машины 20.

Вал 16 с месильными лопастями приводится во вращение от четырехскоростного электродвигателя 14. От этого электродвигателя через четырехручьевую клиноременную передачу 13 движение передается цилиндрическому редуктору 25 с двусторонним выходным валом 24. Каждый выход вала муфтой 23 связан с промежуточным валом 22, вращающимся в подшипниках качения, установленных в корпусах 21. От четырехрядной цепной передачи 19 получает вращение месильный вал 16. Компоненты для замеса подаются через горловину 6 и патрубок 7 в определенной последовательности.

Рисунок 2 - Месильная машина с горизонтальным валом

Для выхода воздуха, вытесняемого из емкости загружаемым продуктом, неподвижная крышка 8 снабжена патрубком 5, на который надевается рукавный фильтр. Для наблюдения за процессом замеса на крышке имеется люк 4, который может быть использован также для дозирования компонентов, входящих в рецептуру в незначительных количествах.

Для контроля температуры воды в рубашке на стенке емкости установлен манометрический показывающий термометр.

Частота вращения вала 16 при замесе меняется автоматически, продолжительность работы его на каждом режиме заранее устанавливают на пульте управления.

По окончании замеса включается электродвигатель 12 механизма поворота емкости. Через специальный червячный редуктор 11 и передачу гайка -- винт выдвигается шток 10, связанный с торцовой стенкой емкости шарниром 9, и емкость 3 поворачивается против часовой стрелки вокруг оси месильного вала на 90°.

По окончании поворота электродвигатель 12 выключают с помощью концевых выключателей, установленных на станине. Рецептурная смесь выгружается в подкатную дежу при вращении вала месильных лопастей с малой частотой в направлении, противоположном вращению вала при замесе.

Вместимость машины 600 л. Частота вращения месильного вала 10, 15, 20, 30 об/мин, продолжительность опрокидывания емкости 30 с.

Взбивальная машина с горизонтальным валом. Машина предназначена для смешивания компонентов и насыщения рецептурных смесей воздухом при приготовлении кондитерских масс для производства пастилы, мармелада, взбивных корпусов конфет («Птичье молоко», «Стратосфера» и пр.).

Машина (рис. 3) состоит из корпуса 5, смонтированного на станине 1 и мешалки 9.



Рисунок 3 - Взбивальная машина с горизонтальным валом

На валу мешалки укреплены 6 пар лопастей, имеющих Т-образную форму, и крайние лопасти Г-образной формы, очищающие торцовые стенки корпуса машины.

Вал мешалки пропущен через сальники торцовых стенок корпуса и вращается в подшипниках, установленных на кронштейнах 7. Между подшипниками на валу мешалки находится шкив 6 ременной передачи, через которую вращение передается от электродвигателя (N = 2,2 кВт, п=1440 об/мин), а вал получает частоту вращения 210 об/мин. Корпус машины выполнен из нержавеющей стали и снабжен крышкой 4.

Для установки открывающейся части крышки в нужном положении служит рукоятка 2, собачка которой попадает во впадину зубчатого сектора 3. В глухой части крышки имеется патрубок, который присоединен к вытяжному воздуховоду для удаления сернистого газа -- оксида серы (IV), выделяющегося из яблочного пюре при взбивании смеси. В нижней части корпуса смонтировано разгрузочное устройство 8. Вместимость взбивальной машины 0,7 м3, продолжительность взбивания 20--25 мин. Габаритные размеры машины (в мм): 1700х650х1200; масса 225 кг.

Взбивальная машина М5-ШСА. Машина (рис. 4) предназначена для насыщения рецептурных смесей воздухом при приготовлении взбивных начинок, кремов и т. п.

Рисунок 4 - Взбивальная машина М5-ШСА

Рабочий орган машины - взбивальный вал с венчиком - совершает сложное движение. Машина М5-ШСА состоит из станины 20, привода, взбивателя, бачка с тележкой. Тележка 1 с бачком 3, в котором находятся компоненты рецептурной смеси, подкатывается к подставке 19, установленной на станине 20, и фиксируется зажимом 18. Зафиксированный на подставке бачок поднимают и опускают, вращая рукоятку механизма 16, от которого вращательное движение передается через ремень 15 червячной паре 14. В червячном колесе пары, расположенном горизонтально, имеется центральное отверстие, в котором закреплен винт 17. Вращением винта перемещают подставку 19 в вертикальном направлении.

Электродвигатель (N = 2,1 кВт) машины установлен на кронштейне 11, который может перемещаться вращением штурвала 13, с винтом 12, что позволяет регулировать натяжение ремня 9 вариатора 10 и изменять частоту вращения взбивателя 2. От вариатора 10 движение передается промежуточному горизонтальному валу 8, зубчатой конической паре 7 и вертикальному валу 6, снабженному поводком 5, от которого приводится в движение взбиватель 2, закрепленный в шарнире 4. Вследствие этого взбиватель 2 описывает при работе машины коническую поверхность, обрабатывая весь объем бачка 3. Рабочий объем бачка 115 л, частота вращения вала взбивателя 220-- 280 об/мин. Габаритные размеры (в мм): 1040x960x1585; масса машины 730 кг.

Оборудование непрерывного действия

Перемешивающие, месильные и взбивальные машины непрерывного действия, применяемые на кондитерских фабриках, по расположению оси рабочего органа делятся на горизонтальные и вертикальные, а по конструкции перемешивающего органа -- на лопастные, дисковые и роторные.

Для уменьшения продолжительности замеса и улучшения качества смеси применяют вибросмешивание. Особенность вибросмесительных машин заключается в том, что в них при поступательном движении источника колебаний по круговой или эллипсоидальной траектории частицы смеси, непосредственно соприкасающиеся с источником колебаний, периодически получают ударный импульс, который передается соседним слоям, в результате чего по смеси проходят волны и происходит интенсивное перемешивание.

Лопастный смеситель непрерывного действия. Он предназначен для смешивания компонентов при приготовлении шоколадных и конфетных рецептурных смесей.

Смеситель (рис. 5) имеет корпус, состоящий из верхней 5 и нижней 11 частей.

Нижняя часть корпуса крепится к станине 12, верхняя прикреплена на петлях 13 к нижней и закрывается откидными болтами с барашковыми гайками 14. Компоненты рецептурной смеси подаются дозаторами в патрубок 3.

Внутри корпуса вращаются в противоположных направлениях два параллельных вала 4 с секторными лопастями 6. Лопасти смешивают компоненты и транспортируют смесь к выходному отверстию. Готовая масса выходит через патрубок, сечение которого может изменяться при помощи шиберной заслонки 8 со штурвалом 9. Этим регулируется степень наполнения смесителя, а следовательно, длительность и интенсивность перемешивания массы.

Рисунок 5 - Лопастной смеситель непрерывного действия

Смеситель снабжен водяной рубашкой 10 для поддержания необходимой температуры массы. Благодаря развитой поверхности смешивающих лопастей, относительно малому объему массы, а также подогреву массы в смесителе происходит равномерное смешивание компонентов.

Один вал смесителя получает вращение от привода через цепную передачу, второй вал -- от первого через зубчатую передачу 2. Верхняя часть корпуса имеет смотровые люки 7. Над люками смесителя устанавливаются дозаторы для подачи необходимых компонентов.

Производительность лопастного смесителя 400 кг/ч, частота вращения лопастных валов 21 об/мин. Габаритные размеры смесителя (в мм): 2000x440x1310.

Вибросмеситель. Вибросмеситель предназначен для высококачественного перемешивания и приготовления различных кондитерских масс, в частности вафельного теста и начинки.

Вибросмеситель (рис. 6, а) представляет собой камеру 7, соединенную пластинами 8 с противовесом 11. Камеры, пластины и противовес образуют жесткую коробчатую конструкцию, в середине которой расположен динамический (инерционный) вибратор 10. Дебаланс выполнен в виде двухопорного неуравновешенного вала, вращающегося в роликовых сферических подшипниках. На валу посажены диски с противовесами.

Вся система установлена на упругих пружинных опорах 9 которые обеспечивают под действием центробежных сил, возникающих при вращении дебалапса, возможность поступательного перемещения конструкции по замкнутой круговой или эллипсоидальной траектории в плоскости, перпендикулярной оси вибратора. Частота колебаний конструкции равна частоте вращения вала вибратора.

Упругие опоры из спиральных пружин обеспечивают снижение вибрации станины 12 до наименьших значений. Внутри корпуса в противоположных направлениях вращаются два лопастных вала, приводимых в движение от электродвигателя 2 (N=1 кВт, n = 960 об/мин) через редуктор 3. Дебалансный вибратор работает от электродвигателя 1 (N = 2,8 кВт, n = 1410 об/мин).

Крутящий момент на вибратор и лопастные валы передается гибкими соединительными муфтами 4, представляющими собой резинотканевый шланг, зажатый с двух концов хомутами.

Жидкие компоненты поступают через патрубок 5, сыпучие-- через патрубок 6.

Устройство месильной камеры вибросмесителя показано на рис. 6, б. На двух валах с горизонтальной осью вращения (ведущем 2 и ведомом 1) под углом к оси вала расположены лопасти 6. Благодаря этому компоненты перемешиваются и продвигаются в месильной камере 7 к выходному отверстию 8. Для того чтобы при эксплуатации машины смазка из подшипникового узла 3 не попадала в камеру, между ними установлены сальники 5. Плотное соединение между сальником и вращающимся валом обеспечивается нажимной втулкой 4.

При эксплуатации вибросмесителей, меняя взаимное расположение грузов дебалансного вибратора, можно изменять амплитуду колебаний от 0,2 до 5 мм в зависимости от вязкости получаемой смеси (для более вязких смесей нужна большая амплитуда).

Рисунок 6 - Вибросмеситель непрерывного действия

Коэффициент заполнения камеры должен быть в пределах 0,7--0,88. Производительность вибросмесителя -- до 650 кг/ч, частота вращения лопастных валов 180 об/мин. Габаритные размеры вибросмесителя (в мм): 2400х480х1200.

Дисковый центробежный смеситель-эмульсатор. Для приготовления стойких эмульсий и смесей, насыщения их воздухом при интенсификации процесса смешивания применяют непрерывно действующие скоростные дисковые смесители с горизонтальной осью вращения вала. Дисковый смеситель-эмульсатор применяется для взбивания эмульсий в тех случаях, когда в рецептурной смеси используется сахарная пудра, а также для разжижения (снижения вязкости) шоколадных масс.



Рисунок 7 -Дисковый центробежный смеситель-эмульсатор

Дисковый центробежный смеситель-эмульсатор (рис. 7) состоит из корпуса 5, в котором на горизонтальном консольном валу 7 вращаются два взбивальных диска 4 и 2 с радиальными ребрами. Рецептурная смесь из воронки 6 поступает в центральную часть первого диска 4 и центробежной силой отбрасывается на стенки корпуса 5. Затем смесь проходит через центральное отверстие неподвижного диска 3 и подхватывается вторым диском 2, который опять отбрасывает ее на стенки корпуса. В торец неподвижного диска запрессованы пальцы, а в радиальных ребрах диска 2 соответственно имеются вырезы. При ударе частиц о пальцы происходит гомогенизация и стабилизация рецептурной смеси, которая выходит через центральное отверстие крышки эмульсатора 1.

Щель между валом 7 и отверстием в корпусе 5 герметизируется уплотнением 8, для периодического поджима которого служит втулка-фланец 9. Приводной вал вращается в двух конических упорных подшипниках, установленных в корпусе 10, который вместе с эмульсатором крепится на постаменте 11. Пробка 12 предназначена для спуска смеси при остановке эмульсатора. Производительность эмульсатора до 500 кг/ч, частота вращения дисков 1400 об/мин.

Роторный центробежный смеситель-эмульсатор. Предназначен для непрерывного взбивания рецептурных смесей путем интенсивного перемешивания и применяется в станциях для приготовления жидкого теста, взбивания зефирной массы и т. д. Он состоит из корпуса с водяной рубашкой, взбивальных неподвижных статоров и взбивального ротора, установленного на горизонтальном валу.

Ротор 7 (рис. 8) жестко закреплен на горизонтальном валу 2, получающем вращение от шкива 1. Жидкая смесь и воздух поступают соответственно через патрубки 4 и 3 в камеру 5, а затем в пространство между ротором 7 и двумя неподвижными статорами 9, укрепленными на стенках 8 взбивальной камеры.

Рисунок 8 - Роторный центробежный смеситель-эмульсатор

На внутренней стороне каждого статора имеются зубья, расположенные концентрическими рядами. Между зубьями статоров расположены зубья ротора. Размеры зубьев выбраны такими, что образуется кольцевой канал извилистой формы шириной 1 мм.

Ротор и статоры изготовлены из бронзы, внутренняя поверхность камеры -- из нержавеющей стали. Насыщенная воздухом смесь выходит через отверстие 10. На выходе из взбивальной камеры установлен регулятор давления, который поддерживает в ней постоянное избыточное давление 0,05--0,09 МПа.

Для регулирования и стабилизации температуры смеси взбивальная камера 5 снабжена водяной рубашкой 11, состоящей из двух секций, в каждой из которых имеются соответственно патрубки 12 для подвода и патрубки 6 для отвода воды. Производительность роторного смесителя 75--600 кг/ч, частота вращения ротора 280--700 об/мин в зависимости от назначения смесителя. смесительный машина электродвигатель привод

Гомогенизатор. Гомогенизатор предназначен для получения стойких мелкодисперсных эмульсий непрерывным способом и состоит из корпуса, в котором вращается вертикальный вал с укрепленной на нем крыльчаткой. Через отверстие 3 (рис. 9) в корпус 6 подаются вода и концентрированная эмульсия в соотношении 10:1. Внутри корпуса 6 вращается вал 4, снабженный фигурной лопастной крыльчаткой 5. Интенсивному перемешиванию способствует наличие выступов 7, приваренных к коническому днищу 8. Вертикальный вал 4 получает вращение от электродвигателя 1 (N = 0,28 кВт, n = 1410 об/мин) через клиноременную передачу 2. Корпус 6 выполнен из органического стекла, что позволяет наблюдать за процессом смешивания. Готовая эмульсия выводится через отверстие 9. Производительность гомогенизатора до 11 л/мин, частота вращения вертикального вала 950 об/мин.[3]

Изобретение относится к устройствам для перемешивания многокомпонентных сыпучих и жидких материалов, взбивания кондитерских масс в производствах с периодическим и непрерывным режимами работы.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, интенсификация процессов перемешивания многокомпонентных сыпучих и жидких материалов, взбивания кондитерских масс в производствах с периодическим и непрерывным режимами работы.



Рисунок 9 - Гомогенизатор

1.3 Патентный поиск

Смеситель (патент на изобретение № 2534797, МПК В01F7/18).

Рисунок 10 - Смеситель

Смеситель (рис. 10) содержит цилиндрическую емкость 1 с крышкой 2, перемешивающее устройство, выполненное в виде вращающейся гибкой U-образной лопасти, изготовленной из трех одинаковых пар прутков 3, 4, радиально и симметрично установленных на жестком каркасе по высоте на трех уровнях и в плане повернутых друг относительно друга на угол 90 градусов. Каркас состоит из двух полых коаксиальных вертикальных цилиндров 5, 6. Внешний цилиндр 5 является валом привода вращения, который включает двигатель вращательного движения 7, ведущую коническую шестерню 8 и ведомую коническую шестерню 9. Внутренний цилиндр 6 является барабаном устройства для регулирования радиальной длины прутков и представляет собой зубчатое колесо, которое находится в зацеплении с зубчатыми рейками, изготовленными на прутках 3, 4. Цилиндр 6 насажен на поворотный вал 10, который с помощью маховичка 11 можно поворачивать вокруг вертикальной оси по движению или против движения стрелки часов, посредством этого удлиняя или укорачивая радиальный размер U-образных прутков. В случае использования цилиндрической емкости высотой, значительно большей ее диаметра, например, для приготовления (взбивания) кондитерских масс могут быть применены до 20 пар U-образных прутков, которые устанавливаются на разных уровнях и смещаются в плане друг относительно друга на угол от 10 до 90 градусов. Штуцера 12 и 13 предназначены для загрузки и выгрузки материалов.

Смеситель работает следующим образом.

Перед началом работы смесителя с помощью маховичка 11, поворотного вала 10, зубчатой передачи барабана 6 и прутков 3, 4 последние смещаются на минимально возможное расстояние к оси смесителя. Затем через штуцер 12 производят загрузку подлежащих смешению сыпучих материалов в емкость 1 и включают привод вращения. По мере усреднения смеси, постепенно поворачивая маховичок 11, производят радиальное перемещение каждого из прутков 3, 4 от центра на периферию до максимально возможного или необходимого размера. По окончании процесса перемешивания смесь выгружается из смесителя через штуцер 13.

В случае использования смесителя для производств с непрерывным режимом работы конфигурация и размеры U-образных лопастей устанавливаются в рациональных пределах до начала непрерывной подачи материалов в емкость.

Предлагаемая конструкция смесителя по сравнению с известными устройствами обеспечивает качественное перемешивание плотных многокомпонентных сыпучих и жидких материалов путем помещения в емкость регулируемого пространственного органа перемешивающего устройства по объему внешней его конфигурации, соизмеримому с объемом самой емкости. Это обусловлено использованием новых и рациональной компоновкой известных конструктивных элементов.

Машина для замешивания и перемешивания (патент на изобретение № 19757311 МКП А21С1/02).

Изобретение относится к устройствам для замешивания и перемешивания теста, пищевых продуктов и т.п. материалов. Во вращающуюся вокруг вертикальной оси дежу заходит по крайней мере один рабочий орган, также вращающийся вокруг вертикальной оси. В днище дежи входит запирающее устройство, которое для выгрузки замешанного содержимого перемещается вертикально в промежуточное положение, а затем поворачивается вокруг горизонтальной оси внутри дежи в положение выгрузки. Возможность поворота запирающего устройства для выгрузки внутри дежи позволяет ускорить выгрузку содержимого дежи после его замеса благодаря тому, что запирающее устройство, остающееся после поворота в деже, выполняет помимо прочего функцию направляющего органа. Это же предохраняет детали устройства, контактирующие с содержимым дежи, от загрязнения и повреждения в процессе выгрузки.

Представленная на рисунке 11 машина для замешивания и перемешивания теста, пищевых продуктов и пр. содержит установленную при помощи подшипника 7 на шасси 6 дежу 1, поворачивающуюся вокруг вертикальной оси вращения 2 при помощи приводного двигателя 3, угловой передачи 4 и фрикционного колеса 5. В дежу 1, закрывающуюся сверху крышкой 8, входит по меньшей мере один рабочий орган 9, расположенный поворотно вокруг оси вращения 2'. Как правило, используются два одинаковых или отличающихся друг от друга рабочих органа 9, расположенных на расстоянии один возле другого на дуге вокруг оси 2 дежи. Рабочие органы 9 приводятся в движение от приводного двигателя 10, который, согласно представленному примеру исполнения, через ременную передачу 11 и редуктор 12 приводит в движение расположенный в коробке 13 ведущий вал.

Рисунок 11 - Машина для замешивания и перемешивания

На дне дежи 1 находится коаксиальное донное отверстие 14, закрывающееся при помощи запирающего устройства 15. Это запирающее устройство 15 в закрытом положении (рис .11) заходит сужающимся внизу в виде конуса краем 16 в конусное гнездо 17 в днище дежи и находится с дежей 1 в уплотняющем и одновременно поводковом сцеплении. Следовательно, запирающее устройство 15 вращается вместе с дежей в одном направлении без отдельного привода.

В верхней части запирающее устройство 15 выполнено в виде коаксиального, входящего в рабочее пространство 18 дежи ротационно-симметричного направляющего органа 19, имеющего конфигурацию на участке, граничащем с наружным краем 16 запирающего устройства 15, соответствующую контуру рабочего участка рабочего органа 9. В приводимом примере исполнения рабочий орган 9 выполнен в форме спирали, но рабочие органы могут быть выполнены также в L-образной, U-образной или иной подходящей форме.

К направляющему органу 19 примыкает отходящий кверху коаксиальный управляющий шток 20, который проходит через поворачивающийся вокруг горизонтальной оси качания S подшипник 21, а на верхнем конце шток находится в кинематическом соединении с поворотным приводом 22, например цилиндром, работающим под давлением.

Запирающее устройство 15 опирается через подшипник 21 вместе с приводом поворота 22 на головную часть машины 23, на которой также размещены рабочие органы 9 и приводные средства к ним 10, 11, 12, 13. Эта головная часть машины 23 перемещается при помощи подъемного цилиндра 24 вдоль не представленных детально вертикальных направляющих вверх и вниз, а именно: между нижним рабочим положением (рис .11), в котором запирающее устройство 15 находится в закрытом положении, и верхним положением чистки и обслуживания, в котором запирающее устройство 15 находится поверх верхнего края дежи 1. В этом положении рабочие органы и запирающее устройство 15 полностью доступны для чистки и обслуживания, так как при подъеме головной части машины 23 поднимается также крышка 8 дежи.



2. Описание конструкции и принципа действия машины

Смесительная машина ШМЖ. Эта машина многоцелевого назначения, может применяться для смешивания и приготовления различных кондитерских масс: жидких, твердых (сыпучих), пластичных. Перемешивающими (рабочими) органами в машине ШМЖ являются две месильные лопасти 7-образной формы.

Машина (рис. 12) состоит из станины 20, поворотной емкости 13 с крышкой, двух месильных лопастей 11, главного привода для вращения лопастей и вспомогательного привода для поворота емкости при разгрузке. Поворотная емкость 13 имеет обогревательную рубашку, снабженную штуцером 14 для присоединения паропровода, сливным 1 и воздушным 9 кранами.

В боковых стенках емкости 13 сделаны отверстия с сальниковыми уплотнениями, через которые проходят два вала 8 с лопастями 11. Эти валы вращаются в подшипниках скольжения, закрепленных на боковых стенках емкости, и соединены между собой парой зубчатых колес 15. Опоры вала одной из лопастей смонтированы в дополнительной паре подшипников скольжения 7, которые крепятся к стойкам станины, и в них происходит поворот емкости 13 при разгрузке.

Емкость 13 закрывается крышкой 12, соединенной с горизонтальной осью 10 при помощи шарниров 16, укрепленных на кронштейнах 17, и снабженной пружинным прижимным устройством. На передней стенке емкости предусмотрен разгрузочный лоток 22. Привод для вращения лопастей состоит из электродвигателя 2 (N = 7,5 кВт, n = 970 об/мин), редуктора 19, цепной передачи 18 и зубчатых колес 15. Лопасти вращаются в противоположных направлениях, что способствует более интенсивному перемешиванию компонентов.



Рисунок 12 - Смесительная машина ШМЖ

Во избежание поломки машины при перегрузке лопастей звездочка цепной передачи 18 соединяется с втулкой, жестко закрепленной на валу с помощью предохранительного штифта. При перегрузке лопастей этот штифт срезается.

Поворот емкости осуществляется от электродвигателя 3 (N = 0,6 кВт, n = 1350 об/мин) через редуктор 4, цепную передачу 5, червяк 21 и секторное червячное колесо 6, которое жестко соединено с емкостью через корпус подшипника 7 и системы электроблокировки. При включении электродвигателя 3 червячное колесо 6 поворачивается на 120° вместе с емкостью. После поворота емкости до требуемого угла срабатывает конечный выключатель и электродвигатель 3 отключается.

По окончании разгрузки снова включают электродвигатель 3, изменив направление вращения его ротора. При возвращении емкости в исходное положение срабатывает второй конечный выключатель, останавливающий электродвигатель 3,

Электрическая схема управления смесительной машиной позволяет изменять направление вращения вала электродвигателя 3. При повороте емкости отключается электродвигатель 2.

Паропровод смесительной машины оборудован предохранительным клапаном, манометром и запорным вентилем.

Производительность машины ШМЖ до 500 кг/ч, вместимость 0,25 м3, частота вращения лопастей 36 об/мин, допустимое давление греющего пара -- до 0,4 МПа. Габаритные размеры машины (в мм): 1690х1070х1330; масса 1362 кг.

В кондитерской промышленности применяют смешивающие машины с двумя месильными лопастями 7-образной формы и полезной вместимостью от 0,05 до 0,45 м3.[2]



3. Расчётная часть

3.1 Расчет производительности

Производительность смесительной машины периодического действия П, кг/с:

,

где V - вместимость месильной камеры, м3 (V = 0,45 м3);

- плотность конфетной массы, кг/м3 ( = 1300 кг/м3);

- коэффициент заполнения месильной камеры (K = 0,6);

- длительность дозировки сырья, замеса и разгрузки

месильной камеры, мин (длительность дозировки сырья 3 мин,

длительность смешивания 15 мин, длительность разгрузки

смесителя 5 мин, = 23 мин).

,

Производительность машины смесительной периодического действия ШМЖ равна 915,6 кг/ч.

3.2 Энергетический расчет

Мощность электродвигателя привода смесительной машины периодического действия Nдв, кВт:



,

где N1 - мощность, необходимая для вращения рабочего органа при замесе теста, кВт;

- КПД привода ().

Для определения общего кпд привода используем формулу:

где з1=0,97 - КПД цилиндрического редуктора по таблице 1.5;[4]

з2=0,93 - КПД цепной передачи по таблице 1.5;[4]

з3=0,95 - КПД зубчатой передачи по таблице 1.5;[4]

зп.п - кпд пары подшипников. Принимаем зп.п = 0,99 по таблице 1.5. [4];

При подстановки числовых значений в формулу получим:

где щ1 - угловая скорость месильного органа, рад/с;

R - радиус вращения центра лопасти, м,

g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.

,

где n1 - частота оборотов, об/мин.



При подстановке найдем мощность электродвигателя:

На основании полученных при вычислении значений требуемой мощности Nдв= 3,0 (кВт) и частоты вращения электродвигателя nдв = 1000 (об/мин) принимаем по приложению П1 [5] электродвигатель имеющий обозначение: 4А112МА6УЗ.

Данный электродвигатель имеет следующую техническую характеристику, приведенную в приложении П1 [5]:

Мощность электродвигателя Nдв = 3,0 кВт

Синхронная частота вращения nс =1000 об/мин

Коэффициент скольжения s = 4,7 %

Геометрические параметры двигателя выбираем по приложению П2 [5].



Список использованных источников

1. Хромеенков, В.М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик / В.М. Хромеенков. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 496 с.

2. Рензяев, О.П. Технологическое оборудование предприятий хлебопекарной промышленности / В.М. Рензяев. - Учебное пособие.: Кемерово, 2002. - 164 с.

3. Сурков, В.Д. Технологическое оборудование предприятий пищевой промышленности / В.Д. Сурков, Н.Н. Липатов, Ю.П. Золотин. - Пищепромиздат, 1985. - 380 с.

4. Шейнблит, А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов / А.Е. Шейнблит. - М.: Высш. шк., 1991. - 432с.

5. Чернавский, С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин. - М.: Машиностроение, 1988. - 416 с.

Размещено на Allbest.ru

...