Застосування вібраційних змішувачів у харчовій промисловості

Размещено на http://www.allbest.ru/

Луцький національний технічний університет

ЗАСТОСУВАННЯ ВІБРАЦІЙНИХ ЗМІШУВАЧІВ У ХАРЧОВІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

В.П. Полівода - ст. гр. ІПВм-21

Анотація

віброзмішувач суміш технологічний змішування

В статті розглянуто будову і принцип роботи віброзмішувача, який дає можливість при завантаженні різної кількості сировини у бункер регулювати резонансний режим роботи для забезпечення необхідної якості технологічного процесу змішування за мінімальних енерговитрат на привод.

Постановка проблеми

Економіка України переживає планову кризу, а також наслідки локдауну під час карантину, асоційованого з пандемією SARS2-Covid19. В таких умовах змінюється рівень реалізації промислових товарів та послуг, рівень споживання продовольчих і непродовольчих товарів та структура їх споживання. На споживчому ринку особливий інтерес становлять основні товари споживчого кошика - м'ясні, молочні, бакалійні товари і товари першої необхідності. Для підвищення інтенсивності переробки харчової продукції і зменшення кінцевої ціни на вироби, потрібно впроваджувати високотехнологічне, універсальне обладнання та передові технології.

Приготування сумішей із різними фізико-механічними властивостями є невід'ємною складовою багатьох сучасних технологічних процесів у харчовій промисловості. Багатокомпонентність та різноманітність сировини харчових і переробних виробництв, складність реалізації процесу її обробки, високі вимоги до поживних якостей продукції обумовлюють труднощі вибору ефективного переробного обладнання. Подальший розвиток та універсалізація технологічного використання обладнання вимагає реалізації механічних та тепломасообмінних процесів у різних за фазовим станом середовищах в умовах застосування інтенсифікуючої дії розроблених енергозберігаючих вібраційних приводів. Універсальність вібрації полягає в тому, що вона є найбільш ефективним загальним засобом керування динамічним станом оброблюваної сировини при здійсненні різноманітних технологічних завдань у різних дисперсних системах. Зниження сил внутрішнього тертя та ефективної в'язкості технологічних мас при вібраційному впливі обумовлює доцільність здійснювати процеси перемішування у всьому об'ємі робочої ємності.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Провідне положення у світі в галузі теоретичних досліджень та практичної реалізації вібраційних ефектів займають вітчизняні вібротехнологи та конструктори, сконцентровані у наукових осередках Дніпропетровського національного університету (м. Дніпропетровськ), Національної гірничої академії (НГА м. Дніпропетровськ), Харківського національного технічного університету сільського господарства (ХНТУСГ), Національного університету „Львівська Політехніка”, Національного університету харчових технологій (НУХТ, м. Київ), Полтавського національного технічного університету (ПНТУ), Національного аграрного університету (м. Київ), Вінницького державного аграрного університету (м. Вінниця) [1].

Серед обладнання для змішування існує безліч машин, що мають певні переваги та недоліки. На цей час розроблена значна кількість вібраційних змішувачів для приготування кормів, харчових сумішей, медичних препаратів, будівельних і порошкових матеріалів та ін. [2]. У більшості технологічних процесів використовуються вібраційні змішувачі як з обертовими робочими органами - лопатевими, шнековими, рамковими, - так і без них. Експериментально встановлено, що за значення коефіцієнта режиму вібрації k = [2, 5...3] створюються умови, коли сумарні енерговитрати на привод такого змішувача мінімальні, а це відповідає режиму безвідривного підкидання часток досліджуваних матеріалів. Дослідження якісних характеристик процесу змішування, проведені в такому режимі роботи змішувача, доводять необхідність комбінованої дії вібраційного поля та обертового робочого органу і показують, що лише за таких умов можливо досягти значення неоднорідності суміші в межах 3 % при тривалості процесу 80...120 с з мінімальними витратами енергії [2].

Формулювання цілей статті

На основі вище викладеного можна відзначити актуальність даної теми, щодо застосування вібраційних змішувачів у виробництві харчових продуктів. Вдосконалення структурної моделі віброзмішувача, котрий при завантаженні сировиною контейнера для змішування дає можливість регулювати резонансний режим роботи і при цьому матиме можливість реалізувати задані параметри вібраційного поля (стабільний коефіцієнт режиму вібрації або коефіцієнт перевантаження) для забезпечення необхідної якості технологічного процесу змішування за мінімальних енерговитрат на привод.

Виклад основного матеріалу

Для вдосконалення структурної моделі за основу взято одноваловий вібраційний змішувач як найкращий серед свого класу вібромашин [3]. На рис. 1 показана структурна схема запропонованого вдосконаленого одновалового віброзмішувача.

Вібраційний змішувач рис. 1 складається з: віброзбуджувача 1, пружної підвіски 2, корпусу змішувача 3, еластичного ущільнення 4, підшипникових вузлів 5, валу 6, лопатей 7, еластичної муфти 8, електродвигуна 9, люків для завантаження компонентів і вивантаження суміші 10, 11, нерухомої рами 12.

Станина змішувача виготовлена із сталі. Деталі її з'єднані між собою зварюванням.

Рисунок 1 Схема вібраційного змішувача

Робочими органами вібраційного змішувача є лопаті та віброзбуджувач. Вал віброзбуджувача кріпиться на контейнері за допомогою підшипникових вузлів. Вал електродвигуна і вібраційний вал з'єднані між собою еластичною муфтою за допомогою шпонкового з'єднання. Амплітуда коливань контейнера регулюється розведенням дебалансів на кут від 0 до 180°.

Лопатевий вал кріпиться на рамі за допомогою підшипникових вузлів, що встановлені на кронштейнах. Вал редуктора і лопатевий вал з'єднані між собою фланцевою муфтою, яка кріпиться на валах за допомогою шпонкового з'єднання. На валу розміщені 4 пари робочих лопатей. Лопаті кріпляться до валу за допомогою втулки, яка фіксується болтом із контргайкою. Із контейнером лопатевий вал кріпиться за допомогою еластичного ущільнення, яке не передає коливань на підшипникові опори.

Контейнер встановлений на 4 пружинах, що прикріплені до рами. Вони гасять коливання контейнера і рама не вібрує. Компоненти суміші завантажуються через люк, а вивантажуються через випускний люк і лоток.

Впливаючи вібраційною дією на робочу поверхню, можна збільшити рухливість часток суміші. За рахунок обертання валу з лопатями, створюється більший тиск на матеріал, що робить процес змішування більш ефективним і менш енергозатратним ніж без використання цього елемента конструкції, а саме - валу з лопатями.

Вібраційний змішувач приводиться в дію від двох електродвигунів. Електродвигун АИР63А4У3 потужністю 1,0 кВт і частотою обертання 1000 об/хв. через еластичну муфту передає крутний момент дебалансовому валу. Дебалансовий вал обертається у підшипниках 306 ГОСТ 8338-75, які закріплені на контейнері. Величину амплітуди коливання контейнера регулюють змінюючи кут розведення дебалансів віброзбуджувача від 0⁰ до 1800. Контейнер встановлений на 4 пружинах, які кріпляться до рами і тому коливання на раму не передаються. Лопатевий вал обертається двигуном АИРС80А4УА потужністю 0,8 кВт і частотою обертання 1500 об/хв через черв'ячний редуктор Ч-125 ГОСТ 27701-88 та фланцеву муфту.

Перевага вдосконаленої конструкції змішувача полягає в тому, що при роботі змішувача лопатевий вал не коливається, що значно розвантажує підшипникові опори, підвищує їх довговічність і надійність, крім того зменшується коливна маса змішувача, що мінімізує витрати енергії.

Висновки

Поєднання рухів робочої камери (вібраційного) та обертового руху лопатевого валу, які можуть реалізовуватися незалежно один від одного в одній конструктивній схемі значно розширює технологічні можливості змішувача.

Вдосконалено конструкцію віброзмішувача, що може мати широке використання на виробництві в різних галузях промисловості: у перемішуванні сипких матеріалів (комбікорм, пекарські суміші, білково- вітамінні добавки, премікси), пластичних (шоколадно-помадні та ін.), пружно-пластичних (фарш та ін.) мас.

Перелік джерел посилання

1. Паламарчук І. П. Аналіз математичної моделі вібровідцентрового змішувача для виготовлення сухих молочних сумішей / І. П. Паламарчук, В. П. Янович, Ю. А. Полєвода, В. В. Брянський // Збірник наукових праць Вінницького державного аграрного університету. 2010. № 4. С. 5-12.

2. Цуркан О. В. Розробка та дослідження енергоощадного вібраційного змішувача для внесення преміксів в комбікорми: дис.... канд. техн. наук: 08.01.01 / Цуркан Олег Васильович. Харків. 2004. 155 с.

3. Пат. 49491 Україна, МПК51 В 01 F 11/00. Вібраційний змішувач / Цуркан О. В., Павленко В. С., Кесарчук І. М. № u201207325 ; заявл. 14.12.09; опубл. 26.04.10, Бюл. № 8.

Размещено на Allbest.ru