Гомогенизатор для пищевых производств с кривошипно-шатунным механизмом

Kursach.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Новосибирский государственный технический университет
Кафедра проектирования технологических машин
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине:
«Проектирование оборудования пищевых производств»
на тему: «Исследование и разработка конструкции гомогенизатора»
Обозначение проекта
Факультет: Механико-технологический
Направление – 15.03.02 Технологические машины и оборудование (профиль: "Оборудование пищевых производств")
Руководитель проекта
TOC o "1-3" h z u Введение PAGEREF _Toc59026376 h 3
Технология PAGEREF _Toc59026377 h 5
Машинно-аппаратурная схема PAGEREF _Toc59026378 h 8
Обзор аналогов и выбор прототипа PAGEREF _Toc59026379 h 12
Кинематическая схема проектируемой машины PAGEREF _Toc59026380 h 20
Кинематический расчёт расчёт мощности выбор электродвигателя PAGEREF _Toc59026381 h 26
Заключение PAGEREF _Toc59026382 h 36
Список использованных источников PAGEREF _Toc59026383 h 38
Одной из основных задач стоящей перед пищевой промышленностью и пищевым машиностроением является созданием высокоэффективного технологического оборудования которое на основе использования прогрессивной технологии значительно повышает производительность труда сокращает негативное воздействие на окружающую среду и способствует экономии исходного сырья топливно-энергетических и материальных ресурсов.
В пищевой как и во многих других отраслях промышленности довольно распространены процессы гомогенизации и диспергирования. Гомогенизацией называется процесс измельчения жидких и пюреобразных пищевых продуктов за счет пропускания под большим давлением с высокой скоростью через узкие кольцевые щели.
Молочная промышленность является одной из важнейших отраслей агропромышленного комплекса по обеспечению населения продовольствием. Она представляет собой широко разветвленную сеть перерабатывающих предприятий и включает важнейшие отрасли: цельномолочное производство маслоделие сыроделие производство консервов сгущенных и сухих молочных продуктов мороженого заменителей цельного молока. Каждая из подотраслей имеет свои специфические особенности.
Мороженое – это сладкий замороженный продукт вырабатываемый из приготовляемых по специальным рецептам жидких смесей содержащих в определенных соотношениях составные части молока плодов ягод овощей сахарозу стабилизаторы в некоторых рецептурах – яичные продукты вкусовые и ароматические вещества [6].
Целью данного курсового проекта является проектирование гомогенизатора производительностью 5500 лч для дробления и равномерного распределения жировых шариков в смесях для мороженого.
Анализ технологического процесса и машинно-аппаратурной схемы производства мороженого;
Расчёт технологических параметров;
Выбор электродвигателя;
Кинематический расчёт.
Особенности технологических процессов осуществляемых оборудованием установленным на предприятии
Фризерование – основной процесс производства мороженого при осуществлении которого происходит частичное замораживание и насыщение смесей воздухом распределяемым в продукте в виде мельчайших пузырьков. В процессе фризерования смеси образуется структура мороженого которая окончательно формируется при последующей холодильной обработке продукта.
Структура мороженого определяется главным образом формой и размерами кристаллов льда. Чем они мельче и равномернее распределены в общей массе мороженого тем лучше его качество.
Во фризер должна поступать смесь температурой 2 6 °С. Температура мороженого при выходе из фризера в зависимости от состава смеси фасования и используемого фасовочного оборудования должна быть в пределах минус 35 5 °С.
В производстве закаленного мороженого продукт после фризерования подвергают дальнейшему замораживанию (закаливанию) стараясь по возможности приблизить температуру мороженого к температуре камеры хранения (минус 18 20 °С и ниже). Этот процесс следует проводить в максимально короткий срок чтобы не допустить существенного увеличения размеров кристаллов льда. Для закаливания фасованного мороженого (в брикетах стаканчиках и т.п.) в отечественной промышленности используют специальные скороморозильные аппараты.
Температура фасованного мороженого после закаливания в скороморозильных аппаратах должна быть не выше минус 10 °С. Перед помещением в камеру хранения мелкофасованное мороженое подвергают дозакаливанию в закалочных камерах или камерах хранения. Продолжительность дозакаливания мелкофасованного мороженого составляет от 24 до 36 ч.
Весовое мороженое фасуют в крупную тару с целью приготовления в дальнейшем порционного мороженого. Его используют также для приготовления коктейлей.
Мороженое непосредственно после фризера фасуют в ящики из картона с полиэтиленовыми вкладышами или в металлические гильзы. Температура его должна быть не выше минус 45 °С.
Используются ящики из гладкого коробочного картона марки Г из гофрированного картона марки Т и комбинированные – с отдельными деталями из коробчатого и гофрированного картона.мороженого в ящике не должна превышать 10 кг. Заполненный мороженым полиэтиленовый вкладыш запечатывают с помощью термосварки или полиэтиленовой лентой с липким слоем.
Фасованное мороженое выпускают порциями различной массы в пределах от 50 до 250 г и в более крупной упаковке массой до 2 кг. Мелкофасованное мороженое вырабатывают:
– в виде однослойных брикетов в глазури и без глазури с вафлями и без вафель упакованных в этикетки или пакетики;
– в виде однослойных и многослойных порций мороженого в форме близкой к цилиндру прямоугольному параллелепипеду усеченному конусу или усеченной пирамиде а также в виде различных фигур (фигурное мороженое) напоминающих по очертаниям гриб банан и других глазированных с палочкой и без палочки упакованных в этикетки пакетики или полиэтиленовую пленку;
– в бумажных стаканчиках с крышками из бумаги или полимерных материалов с бумажными этикетками в виде кружка в стаканчиках из полистирола с крышками в бумажных коробочках;
– в вафельных стаканчиках рожках трубочках и конусах упакованных в этикетку или пакетик а также без упаковки;
– в виде пирожных различной формы из пломбира оформленного кремом цукатами шоколадной глазурью и т.д.
К мороженому основных видов на молочной основе относят молочное сливочное и пломбир отличающиеся друг от друга по содержанию молочного жира а следовательно и содержанию сухих веществ. В состав этих видов мороженого входят молочные продукты сахар стабилизаторы. В качестве ароматизатора в мороженое добавляют ванилин или заменяющие его вещества.
Значительное расширение ассортимента мороженого достигается за счет введения в него различных вкусовых веществ а также покрытия порций глазурью. Наполнителями принято называть вкусовые вещества образующие со смесью или мороженым однородную массу. При несоблюдении этого условия вкусовые вещества называют добавками. К десертным добавкам относят ягоды орехи шоколад и другие а также специальные гарниры: шоколадный ореховый клубничный и другие которые добавляют к уже выработанному мороженому.
В рецептурах мороженого на молочной основе с наполнителями учитывают сухие вещества наполнителя жир яйца и заменяющих его яичных продуктов жир какао-порошка и тертого ореха при составлении рецептур не учитывается но он фактически увеличивает содержание жира в мороженом [7].
Машинно-аппаратурная схема
1 Машинно-аппаратурная схема линии по производству мороженого
МАС производства мороженого представлена на рисунке 1.
Рис. 1 – Машинно-аппаратурная схема линии производства мороженого
2 Стадии технологического процесса
Производство мороженого включает в себя следующие стадии:
– приемка молока и оценка его качества;
– очистка молока охлаждение и резервирование;
– приготовление смеси (дозирование и смешение отдельных видов сырья);
– фильтрование смеси;
– пастеризация смеси;
– дозакаливание мороженого [7].
3 Характеристика комплексов оборудования
Начальные стадии технологического процесса производства мороженого выполняются при помощи комплексов оборудования для приема охлаждения переработки хранения и транспортирования сырья. Приемку сырья осуществляют при помощи весов (молокосчетчиков) сепараторов-молокоочистителей пластинчатых охладителей фильтров и вспомогательного оборудования.
Ведущий комплекс линии состоит из подогревателей сепараторов-сливкоотделителей гомогенизаторов пастеризаторов охладителей и емкостей для хранения полуфабрикатов.
Завершающий комплекс оборудования линии обеспечивает фасование закаливание и хранение готовой продукции. Он содержит фасовочно-упаковочные машины и оборудование морозильных камер для готовой продукции.
4 Устройство и принцип действия линии
Цельное молоко поступает в автоцистерне и перекачивается насосом 4 на весы 5 где его взвешивают и с помощью насоса 6 направляют в вертикальный резервуар 7 где оно сохраняется при температуре не выше 6 °С.
Сгущенное молоко также поступает на предприятие в автоцистерне и перекачивается насосом 1 в специальный резервуар 2. Сгущенное молоко хранится при температуре от 0 до 20 °С и относительной влажности воздуха не выше 85 % не более одного месяца со дня выработки. Монолит масла перед внесением в смесь расплавляют на маслоплавителе 3. Компоненты смешивают в смесительной ванне 8 в определенной последовательности при температуре 35 45 °С. Сначала заливают жидкие продукты и вводят сгущенное молоко. Затем вносят сухие продукты – добавки стабилизаторы и т.д. Подогрев производится острым паром через барботер. Давление греющего пара 008 МПа. Для удаления из смеси нерастворившихся комков сырья и возможных механических примесей ее фильтруют используя для этого цилиндрический фильтр 9. Насосом 10 смесь подается в пароводяной пастеризатор 11 со змеевиковой мешалкой. Давление рабочего пара 03 МПа. Температура пастеризации 86 °С. Время пастеризации 5 мин. Пастеризация предназначена для уничтожения в смеси болезнетворных бактерий и снижения микрофлоры. Из пастеризатора смесь под давлением 02 025 МПа подается в фильтр 12. Затем смесь обрабатывают в гомогенизаторе 13 для раздробления жировых шариков с целью улучшения структуры мороженого. Гомогенизация смеси препятствует отстаиванию жира и образованию комочков масла при фризеровании. Смесь гомогенизируется при температуре близкой к температуре пастеризации при этом не допускается охлаждение смеси. Размер жировых шариков не должен превышать 2 мкм. После гомогенизации смесь охлаждается до температуры минус 4 °С на оросительном охладителе 14 открытого типа с целью создания неблагоприятных условий для жизнедеятельности и развития микроорганизмов которые могут попасть в смесь после пастеризации. Смесь охлаждают холодной водой затем рассолом с температурой минус 5 7 °С. Рабочее давление воды и рассола 120 200 кПа. Продукт и хладоноситель движутся противотоком. При более низкой температуре рассола происходит загустение смеси и намерзание на поверхность охладителя.
Смесь для приготовления мороженого после охлаждения направляют насосом 15 с специальные теплоизолированные резервуары 16. Выдержка является обязательной стадией технологического процесса: она необходима для повышения вязкости смеси. Смесь выдерживают при температуре 2 6 °С не более 24 часов. Фризерование осуществляется в фризерах 17 в которые смесь поступает с температурой 2 6 °С.
Фризерование заканчивают при достижении температуры смеси минус 45 6 °С при этом в лед превращается 45 50 % всей влаги содержащейся в продукте. Одновременно с охлаждением смеси во фризере происходит ее взбивание – насыщение воздухом который распределяется в виде пузырьков. При этом желательно получить более мелкие воздушные пузырьки и равномерно их распределить по объему продукта. После фризерования смесь продукта поступает в дозатор фасовочной машины 18 в которой происходит деление смеси на порции и упаковка их в брикеты. Для последующего хранения и защиты брикетов мороженого от механических воздействий их подвергают закаливанию то есть выдерживают при температуре минус 28 35 °С в скороморозильном аппарате 19. После закаливания продукт является полностью готовым и может поступать на реализацию [7].
Обзор аналогов и выбор прототипа
В гомогенизаторах измельчение происходит в результате течения продукта под большим давлением через узкие кольцевые щели.
Схемы конструкций гомогенизирующих головок используемых в различных типах гомогенизаторов приведены на рисунке 2.
Рис. 2 – Схемы конструкций гомогенизирующих головок:
а – головка с обыкновенным клапаном; б – клапан с отражательными стенками; в – клапан с наклонными и концентричными нарезами в горизонтальной плоскости; г – клапан с наклонными и концентричными нарезами в наклонной плоскости; д – сферический клапан; е – резьбовой клапан с продольной прорезью.
Наибольшее распространение получили клапанные гомогенизаторы основными узлами которых являются насос высокого давления и гомогенизирующая головка.
По типу гомогенизирующей головки гомогенизаторы можно подразделить на одно- двух- и многоступенчатые. На практике применяют только одно- и двухступенчатые так как многоступенчатые не оправдывают себя поскольку приводят к громоздкости конструкции неудобству в эксплуатации и незначительному улучшению эффекта гомогенизации по сравнению с двухступенчатыми [5].
Гомогенизатор А1-ОГ2М (рисунок 3) предназначен для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах с температурой от 45 до 85°C и кинематической вязкостью не более 33х10-6 м2с.
Рис. 3 – Гомогенизатор А1-ОГ2М-5:
– станина с приводом; 2 – кривошипно-шатунный механизм; 3 – плунжерный блок; 4 – гомогенизирующая головка; 5 – манометрическая головка; 6 – предохранительный клапан; 7 – ограждение; 8 – крышка; 9 – клеммная коробка; 10 – опоры; 11 – электрооборудование
По принципу действия гомогенизатор представляет собой трехплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующей головкой. Все рабочие элементы аппарата приводятся в действие электродвигателем с помощью клиноременной передачи. В процессе гомогенизации продукт с большой скоростью и под высоким давлением проходит через гомогенизирующую головку которая представляет собой две ступени – зазоры между притертым клапаном и седлом которые соединены каналом. Размеры зазоров регулируются давлением гомогенизатора с помощью вращения винтов. На первой ступени обычно устанавливается давление гомогенизации для конкретного продукта на втором – рабочее давление.
Все рабочие элементы аппарата (плунжерный блок гомогенизирующая головка контактирующие с продутом поверхности) выполнены из высококачественной нержавеющей стали корпус и другие детали – из тонколистовой нержавеющей стали [4].
Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГ2М-5 приведена в таблице 1.
Гомогенизатор К5-ОГА-10 (рисунок 4) предназначен для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах а также в смесях для мороженого.
Рис. 4 – Гомогенизатор К5-ОГА-10
Он представляет собой пятиплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующей головкой. Он состоит из станины 1 с приводом кривошипно-шатунного механизма 5 с системами смазки и охлаждения плунжерного блока 14 с гомогенизирующей 13 и манометрической 12 головками и предохранительным клапаном. Внутри плунжерного блока 14 имеется плунжер 15 соединенный с ползуном 11. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя 17 через ведущий 20 и ведомый 21 шкивы и клиноременную передачу. Внутри станины 1 шарнирно закреплена плита 18 положение которой регулируется винтами 2. Станина установлена на шести варьируемых по высоте опорах 19.
Кривошипно-шатунный механизм 5 состоит из литого чугунного корпуса коленчатого вала 7 установленного на двух роликоподшипниках шатунов 8 с крышками 6 и вкладышами 9 ползунов 11 шарнирно соединенных с шатунами 8 при помощи пальцев 10 стаканов и уплотнений. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной. В задней стенке корпуса смонтированы указатель уровня масла 4 и сливная пробка 3. В корпусе представляющем собой резервуар с наклонным дном размещены кривошипно-шатунный механизм 5 система охлаждения масляный сетчатый фильтр и маслонасос 22.
Гомогенизатор имеет принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса. Охлаждение масла проводится водопроводной водой посредством змеевика 16 охлаждающего устройства уложенного на дне корпуса а плунжеры охлаждаются водопроводной водой попадающей на них через отверстия в трубе. В системе охлаждения установлено реле протока предназначенное для контроля за протеканием воды.
Регулированием давления пружины на клапан достигается оптимальный режим гомогенизации для различных продуктов [5].
Техническая характеристика гомогенизатора К5-ОГА-10 приведена в таблице 1.
Гомогенизатор А1-ОГ2-С (рисунок 5) предназначен для механической обработки вязких молочных продуктов типа сливочных плавленых и пластических сыров для придания однородности продукту с целью улучшения его качества.
Рис. 5 – Гомогенизатор А1-ОГ2-С
Гомогенизатор представляет собой горизонтально расположенный трехплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующим устройством 8.
Привод насоса осуществляется от электродвигателя 4 с помощью клиноременной передачи ведомого 15 и ведущего 16 шкивов. Гомогенизатор состоит из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма 1 привода плунжерного блока 9 гомогенизирующего устройства 8 предохранительного клапана 7 бункера кожуха станины 13.
Кривошипно-шатунный механизм 1 включает литой чугунный корпус коленчатый вал 14 установленный на двух роликоподшипниках шатуны 12 с крышками 2 и вкладышами ползуны 10 шарнирно соединенные с шатунами 12 пальцами 11 стаканы и уплотнение. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной.
В задней стенке корпуса установлены указатель уровня масла и сливная пробка. Смазка трущихся деталей проводится разбрызгиванием масла. Корпус кривошипно-шатунного механизма закрыт крышкой в которой имеется горловина с фильтрующей сеткой для залива масла. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя 4 который установлен на качающейся подмоторной плите 3 укрепленной на корпусе кривошипно-шатунного механизма 1. Натяжение клиновых ремней обеспечивается с помощью натяжных винтов 5.
Кривошипно-шатунный механизм крепится при помощи шпилек к станине 13 которая представляет собой сварную конструкцию облицованную листовой сталью. На станине имеется съемная крышка 17 предназначенная для ограждения вращающихся и перемещающихся механизмов. В нижней части станины 13 установлена клеммная коробка 18.
Станина устанавливается на четырех регулируемых по высоте опорах 19. К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок 9 который предназначен для всасывания продукта из бункера и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующее устройство 8. Плунжерный блок 9 состоит из блока плунжеров 6 полых цилиндрических стаканов с отверстиями в стенках. Всасывающие клапаны и уплотнения отсутствуют в рабочие камеры плунжерного блока продукт непосредственно из бункера засасывается через полые цилиндрические стаканы.
Уплотнение плунжеров учитывая малую текучесть расплавленной сырной массы достигается путем точного изготовления с небольшими допусками сопряженных поверхностей плунжеров и отверстий стаканов.
К плунжерному блоку при помощи шпилек крепится гомогенизирующее устройство предназначенное для осуществления гомогенизации продукта за счет прохода его с большой скоростью под высоким давлением через щель между клапаном и седлом.
Гомогенизирующее устройство 8 состоит из корпуса прокладок нагнетательных клапанов седел клапанов пружин гомогенизирующего клапана с седлом стакана рукоятки.
Для контроля давления гомогенизации служит манометр который крепится к торцу корпуса гомогенизирующего устройства. Сверху на гомогенизирующем устройстве расположен предохранительный клапан 7 предназначенный для ограничения повышения давления выше заданного. Он состоит из стакана фланца клапана седла клапана пружины нажимного винта и колпака. Предохранительный клапан регулируется на рабочее давление гомогенизации с помощью винта.
Продукт подлежащий гомогенизации подается в бункер гомогенизатора представляющий собой сварную емкость из нержавеющей стали.
При возвратно-поступательном перемещении плунжеров в рабочей полости плунжерного блока создается разрежение и продукт из бункера засасывается в рабочую полость а затем плунжеры выталкивают продукт в гомогенизирующее устройство где он под давлением 20 МПа с большой скоростью проходит через кольцевой зазор образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седлом. При этом продукт становится более однородным. Из гомогенизирующего устройства через патрубок он направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку. На гомогенизаторе установлен амперметр с помощью которого контролируются показания манометра [5].
Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГ2-С приведена в таблице 1.
Таблица 1 – Техническая характеристика гомогенизаторов
Производительность лч
Рабочее давление МПа
Температура продукта поступающего на
Установленная мощность электродвигателя кВт
Частота вращения электродвигателя мин-1
Частота вращения коленчатого вала мин-1
Число ступеней гомогенизации
Габаритные размеры мм
Наибольшей технической производительностью характеризовался гомогенизатор марки А1-ОГ2М-5 со значением 5000 лч в то время как наименьшей - гомогенизатор А1-ОГ2-С - 500 лч. Гомогенизаторы с конкретной производительностью подбирается под существующие мощности молокоперерабатывающих заводов.
Параметр габаритности характеризует отношение размеров аппарата к его производительности. Гомогенизаторы марок А1-ОГ2М-5 А1-ОГ2-С согласно проведенных расчетов имели самую низкую габаритность. Относительно большими размерами отличается гомогенизатор К5-ОГА-10.
Исходя из представленной классификации самые лучшие характеристики имеет гомогенизатор А1-ОГ2М-5. Выберем его за прототип при выполнении данного расчётно-графического задания.
Кинематическая схема проектируемой машины
По принципу действия гомогенизатор представляет собой трех плунжерный насос высокого давления с гомогенизирующей головкой.
Кинематическая схема разрабатываемого гомогенизатора приведена на рисунке 8.
Рис. 8 – Кинематическая схема гомогенизатора
Вращение к валу кривошипно-шатунного механизма передайся от электродвигателя при помощи клиноременной передачи.
Сливки должны подаваться во всасывающий канал под давлением от 005 до 008 МПа. Из всасывающего канала продукт через клапаны поступает в нагнетательный канал откуда под давлением до 20 МПа нагнетается в двухступенчатую гомогенизирующую головку и с большой скоростью проходит через кольцевые зазоры образующиеся между притертыми поверхностями гомогенизирующих клапанов и седел. Из гомогенизирующей головки продукт направляется по трубопроводу и ёмкость на дальнейшую обработку.
Давление гомогенизации продукта регулируется сжатием пружин I и II ступеней гомогенизирующей головки [4].
Назначение и техническая характеристика
Гомогенизатор А1-ОГ2М-5 предназначен для механической обработки молока и жидких молочных продуктов при температуре от 45°С до 85°С и кинематической вязкостью не более 50х10-6 м2с с целью дробления и равномерного распределения в продукте жировых шариков.
Необходимость внедрение гомогенизатора А1-ОГ2М-5 заключается в том чтобы облегчить труд человека механическое воздействие на исходное сырье гомогенизация. Данное оборудование играет большую роль в производстве мороженого после обработки продукта предотвращается отстаивание жира получаются качественные кисломолочные продукты с улучшенной консистенцией и вкусовыми свойствами повышается его усвояемость организмом человека [1].
Технические данные гомогенизатора представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 -Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГ2М
Наименование показателей
Производительность дм3ч не менее
Давление гомогенизации МПа не более
Число двойных ходов плунжеров в мин. не более
мощность привода кВт
Частота вращения коленвалас-1
Мощность маслонасоса кВт
Количество плунжеров шт.
Число ступеней гомогенизации шт.
Габаритные размеры мм не более
Устройство и принцип действия
Гомогенизатор А1-ОГ2М представляют собой многоплунжерные насосы высокого давления с гомогенизирующей головкой. Гомогенизаторы состоят из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном станины с приводом. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи. А1-ОГ2М имеет принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса что увеличивает теплоотдачу. Охлаждение масла у этих гомогенизаторов производится водопроводной водой посредством змеевика охлаждающего устройства уложенного на дне корпуса а плунжеры охлаждаются водопроводной водой попадающей на них через отверстия в трубе. В системе охлаждения установлено реле протока предназначенное для контроля за протеканием воды. В состав принудительной системы смазки входят сетчатый фильтр маслонасос с индивидуальным приводом распределительная коробка предохранительный клапан и манометр для контроля давления в масляной системе.
К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок который предназначен для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. Плунжерный блок включает в себя блок плунжеры манжетные уплотнения нижние верхние и передние крышки гайки всасывающие и нагнетательные клапаны седла клапанов прокладки втулки пружины фланец штуцер и фильтр который устанавливается во всасывающем канале блока. К торцовой плоскости плунжерного блока крепится гомогенизирующая головка предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет прохода его под высоким давлением через щель между клапаном и седлом клапана в каждой ступени.
Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки аналогичной конструкции соединенные вместе и связанные каналом позволяющим продукту переходить последовательно от первой ступени ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки состоит из корпуса клапана седла клапана и нажимного устройства включающего стакан шток пружину и нажимной винт с рукояткой.
Регулировка давления гомогенизации производится вращением винтов. При установлении режима гомогенизации продукта на первой ступени устанавливают 34 необходимого давления гомогенизации а затем на второй ступени вращением нажимного винта повышают давление до рабочего.
На верхней плоскости плунжерного блока крепится манометрическая головка которая предназначена для осуществления контроля давления гомогенизации т.е. давления на нагнетательном коллекторе плунжерного блока. Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство дающее возможность эффективно уменьшить амплитуду колебания стрелки манометра. Манометрическая головка состоит из корпуса иглы уплотнения гайки поджимающей уплотнение шайбы и манометра с мембранным разделителем. К торцовой плоскости плунжерного блока со стороны противоположной креплению гомогенизирующей головки крепится предохранительный клапан который предотвращает повышение давления гомогенизации выше номинального.
Предохранительный клапан состоит из винта контргайки пяты пружины клапана и седла клапана. На максимальное давление гомогенизации предохранительный клапан настраивается вращением нажимного винта который передает усилие нажатия на клапан посредством пружины.
Станина представляет собой сварную конструкцию из швеллеров обшитых листовой сталью. На верхней плоскости станины устанавливается кривошипно-шатунный механизм. Внутри станины на двух кронштейнах шарнирно крепится плита на которой устанавливается электродвигатель. С другой стороны плита поддерживается винтами регулирующими натяжение клиновых ремней.
Станина А1-ОГ2М устанавливается на четырех. Боковые окна станины закрываются съемными крышками. Верхняя часть станины закрыта кожухом предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы.
Молоко или молочный продукт подается при помощи насоса во всасывающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующую головку и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седла. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта
3565545228В дальнейшем продукт из гомогенизирующей головки направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку или хранение.
Рисунок 1.1 - Гомогенизатор марки А1-ОГ2М
- Станина с приводом 2 - Кривошипно-шатунный механизм 3 - Плунжерный блок 4 - Гомогенизирующая головка 5 - Манометрическая головка 6 - Предохранительный клапан 7 - Ограждение 8 - Крышка 9 - Клеммная коробка 10 - Опоры 11 - Щит управления.
Кинематический расчёт расчёт мощности выбор электродвигателя
1 Технологический расчёт
Производительность гомогенизатора (м3с) вычисляют по формуле 2 с. 19:
M=0125d2·S··Z·φ (2.1)
где d = 0108 м - диаметр плунжерам;
S = 006 м – ход плунжерам;
=585 – угловая скорость коленчатого вала радс;
Z = 3 – число плунжеров
φ=09 – коэффициент заполнения рабочего объёма.
М= 0125 01082006585 3 09=0001382 м3с
Средний диаметр жировых шариков после гомогенизации (в мкм) определяют по формуле 2 с. 19:
где Р – давление гомогенизации МПа. Р=20МПа
Повышение температуры продукта после клапанной гомогенизации (в °С) по формуле 2 с. 19
где N = 37000 - потребляемая гомогенизатором мощность Вт;
=075 – механический КПД гомогенизатора
М = 0001382 – производительность гомогенизатора м3с;
ρ = 1032 – плотность продукта кгм3;
с = 4003– удельная теплоёмкость продука Дж(кг·К).
t=370000750001382·1032 ·4003=49 °С
Потребляемая гомогенизатором мощность (в Вт) определяется по формуле 2 с. 19
где М = 0001382 - производительность гомогенизатора в м3с;
= 075 – механический КПД гомогенизатора;
P = 20106– давление гомогенизации Па.
N=0001382 ·20 106075=37000 Вт
2 Кинематический расчёт
Кинематическая схема привода гомогенизатора представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Кинематическая схема привода гомогенизатора
Передаточное число клиноременной передачи определяют по формуле 6 с. 36
где n1 = 167 – скорость вращения ведущего вала передачи с-1;
n2 = 585 – скорость вращения ведомого вала с-1.
Вращающий момент на валу электродвигателя определяем по формуле 6 с. 120:
где Р = 37000 – мощность электродвигателя Вт;
T1=30370003141000=353.5 Нм
3 Прочностной расчет
Диаметр меньшего шкива определяем по формуле 6 с. 130 мм:
где T1 = 3535 - вращающий момент Н·мм.
d13÷4335351000=212÷283 мм
По стандартному ряду [6 с. 120] выбираем диаметр шкива d1= 250 мм.
По таблице 7.7 [6 с. 131] принимаем ремень типа В с lp=19 W=22 Т0=135 А=230 Lp=1800-10000 L=59 масса одного метра 03 кг.
Диаметр большего шкива определяем по формуле 6 с. 130 мм:
где = 001 – для передач с регулируемым натяжением ремня;
d2=250·2851-001=7054 мм
Принимаем d2=710 мм [6 с. 120].
Передаточное отношение (уточнённое) определяем по формуле 9 с. 120:
Межосевое расстояние определяем по формуле 6 с. 130 мм в интервале:
amin=055·d1+d2+T0 (2.11)
amin=055·250+710+135=5415 мм
amax=250+710=960 мм
Длина ремня определяется по формуле 9 с. 121:
L=2a+05·d1+d2+(d2-d1)24a (2.13)
где а = 800 мм – межосевое расстояние мм:
L=2·800+05·314·250+710+(710-250)24·800==31733 мм
Принимаем стандартную длину ремня L=3150 мм 6 с. 131.
Уточнённое межосевое расстояние находим по формуле 6 с. 131:
а=025·[Lp-w+Lp-w)2-2·y (2.14)
где Lp=3150 - расчётная длина ремня м;
w=05··(d1-d2) (2.15)
w=05·314·710-250=7222
y= (710-250)2=211600
а=025·[3150-7222+3150-7222)2-2·211600=1192 мм
Угол обхвата меньшего шкива вычисляется по формуле 6 с. 130:
α1°=180-57·d2-d1a (2.17)
α1°=180-57·710-2501192=158°
Число ремней определяем по формуле 6 с. 135:
Z=P·CpP0·CL·Cα·Cz (2.18)
где С L=097 – коэффициент учитывающий влияние длины ремня;
Р0=967 – мощность допускаемая для передачи одним ремнём кВт;
СР = 12– коэффициент режима работы;
Cα = 095– коэффициент угла обхвата;
Cz= 090 – коэффициент учитывающий число ремней в передаче.
Z=37·12967·097·095·090=553=6 ремней
Натяжение ветвей ремня по формуле 6 с. 138 Н:
F0=850·P·Cp·CLZ··Cα+·2 (2.19)
где - окружная скорость движения ремня мс;
=03 – коэффициент учитывающий центробежную силу (Н·с2)м2 при сечении В
=n··D60=314·1000·025060=1308 мс
Тогда сила F0 будет равна:
F0=850·37·12·0976·1308·095+03·13082=5423 Н
Сила действующая на вал определяется по формуле 6 с. 136 Н;
FB=2·F0·z·sinα12 (2.21)
FB=2·5423·6·sin1582=6388 Н
Силы действующие в ременной передаче по формуле 6 с. 136 Н:
Ft=3710001308=28288 Н
натяжение ведущей ветви:
F1=5423+05282886= 778 Н
натяжение ведомой ветви:
F2=5423-05282886=3066 Н
Напряжение от силы F1 определяется по формуле 6 с. 136
=F0A+Ft2ZA МПа (2.25)
=5423230+2828826230=338 МПа
Напряжение изгиба в ремне определяется по формуле 6 с. 136:
где Еи= 80 Нмм2 – модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней
Напряжение от центробежных сил определяется по формуле 6 с. 136:
где ρ=1300кгмм3-плотность материала клинового ремня
=13001308210-6=022 МПа
Определяем максимальные растягивающие напряжения в сечении ремня:
max=338+432+022=792 МПар=10 МПа
Таким образом условие прочности выполнено.
4 Расчет удельной нагрузки на основание
Гомогенизатор устанавливается на четырёх ножках-опорах диаметром 200 мм.гомогенизатора 1400 кг нормативное давление на грунт Rн=250 кПа. Принимаем коэффициент динамичности α=06; удельный вес бетона γ = 20 кНм3
Определяем нагрузку на основание гомогенизатора А1-ОГ2М.
Gм=14009811000=1373 кН
Площадь одной опоры (ножки):
f=314·020024=00314 м2
Общая площадь четырёх опор:
F= 00314 · 4 = 01256 м2
Удельная нагрузка на основание [7 c. 13]:
P=GMα·F кПа RH=250 кПа (2.31)
P=137306·01256=1822 кПа RH=250 кПа
Это означает что пол выдержит нагрузку от веса гомогенизатора.
5 Выбор электродвигателя
Изначально в исходном гомогенизаторе А1-ОГ2М-5 применялся электродвигатель А225М6 мощностью 370 кВт номинальной частотой вращения 980 обмин (рисунок 6) который может быть использован для привода вентиляционного оборудования насосов компрессорных установок станков эскалаторов и многих других машин. Двигатель А225М6 предназначен для работы от трехфазной сети 380660В и соответствует классу энергоэффективности IE1. 3-х фазный электродвигатель А225М6 является аналогом следующих марок электродвигателей: 4АМ 225М6 АДМ 225М6 5АИ 225М6 5А 225М6 4А 225М6. Предназначен для эксплуатации по ГОСТ 15150-69 для эксплуатации в районах с умеренным климатом в условиях определяемых эксплуатацией в крытых помещениях без регулирования температурных условий с естественной вентиляцией при температуре от - 45 до + 40 градусов по Цельсию [8].
Рис. 6 – Электродвигатели
После усовершенствования гомогенизатора и как следствие увеличения потребляемой мощности до Nжел = 4075 кВт делаем выбор в пользу более мощного двигателя А250S6 мощностью 450 кВт номинальной частотой вращения 1000 обмин (рисунок 67).
Рис. 7 – Электродвигатель общепромышленного односкоростного трехфазного асинхронного переменного тока с короткозамкнутым ротором АИР 250S6
Двигатели унифицированной серии АИР являются самыми распространёнными в промышленности за счет простоты конструкции и выгодной стоимости при высокой надежности в эксплуатации.
Асинхронные электродвигатели АИР благодаря простоте конструкции отсутствию подвижных контактов высокой ремонтопригодности невысокой цене по сравнению с другими электрическими двигателями применяются практически во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.
Используются для привода различных машин и оборудования работа которых имеет беспрерывный характер. Применяются в таких установках как насосы вентиляторы компрессоры конвейеры станки и пр. [8]
В настоящее время невозможно уже представить себе получение большого числа продуктов без операции обработки в гомогенизаторе высокого давления. Перечень такого рода продуктов весьма обширный и включает в себя такие продукты как молоко фруктовые соки кремы т.е. различные эмульсии и дисперсии. Этот перечень постоянно пополняется новыми областями применения гомогенизаторов и новыми продуктами.
Гомогенизация является важной составляющей технологического процесса производства молочных продуктов. После гомогенизации количество диспергированных частиц увеличивается примерно в 200 500 раз а их суммарная поверхность – в 6 8 раз. Гомогенизация не только изменяет дисперсность белковых компонентов продукта но и влияет на физико-химические свойства продукта (плотность вязкость однородность состава и др.).
Гомогенизатор надёжен и достаточно прост в обслуживании эксплуатации и ремонте. Так как это оборудование специализированное то к работе на нём допускается персонал предварительно прошедший специальный курс обучения.
Наибольшее распространение получили клапанные гомогенизаторы основными узлами которых являются насос высокого давления и гомогенизирующая головка. Гомогенизаторы этого типа служат для обработки молока и сливок с целью предотвращения их расслаивания при хранении.
В ходе выполнения курсового проекта был спроектирован гомогенизатор производительностью 5500 лч для дробления и равномерного распределения жировых шариков в смесях для мороженого.
Рассмотрена технологическая линия производства мороженого теоретические основы производства мороженого и проведен анализ современного оборудования и технологии его изготовления. Изучена характеристика сырья готового продукта и методы их технохимического контроля.
В качестве прототипа выбран гомогенизатор для молока А1-ОГ2М-5 представляющий собой мощный высокопроизводительный прибор обеспечивающий однородную консистенцию продукта как непосредственно после выработки так и после хранения.
Проведены инженерные расчёты технологических параметров гомогенизатора и мощности гомогенизатора.
Выбран электродвигатель необходимый для работы разрабатываемого гомогенизатора приведена кинематическая схема гомогенизатора.
Список использованных источников
Гомогенизаторы для молока и молочных продуктов: монография А.И. Удовкин И.В. Назаров Т.Н. Толстоухова. – Зерноград: АЧИИ ФГБОУ ВО Донской ГАУ 2016. – 187 с.
Антонюк А.А. Методические указания для выполнения курсовых проектов для учащихся средних специальных сельскохозяйственных учреждений образования.-Пн: ПГКММП 2003
Анцыпович И.С. Попенко Л.Я. Охрана окружающей среды на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Агропромиздат.1986
Душин И.Ф. Санитарно-технические устройства предприятий мясной и молочной промышленности - М.: Лёгкая и пищевая промышленность 1981
Красов Б.В. Эксплуатация ремонт и наладка технологического оборудования молочной промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность 1981.
Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин - М.: Машиностроение 1987
Методические рекомендации к выполнению разделов курсового и дипломного проекта «Расчёт и составление графика ППР» разработал Каллаур В.Л. - Пн.: ПГАТК 2016
Техническая паспортная документация.

Chertezh.cdw

1-электродвигатель; 2-клиноременная передача;
-кривошипно-шатунный механизм; 4-блок плунжерный;
-головка гомогенизирующая.
Кинематическая схема

Spetsifikatsia A1OG2M.docx

Кривошипно-шатунный механизм
Гомогенизирующая головка
Манометрическая головка
Предохранительный клапан

ВО.cdw

Технічна характеристика
Призначення: Гомогенізатор призначений для
дріблення і рівномірного розподілення жирових
шариків молочних продуктів.
Продуктивність лгод не менше 5000
Максимальний робочий тиск гомогенізації
Частота обертання колінчастого валу
Температура продукту що надходить на
Споживаюча елетроенергія кВт
Кількість ступенів гомогенізації
Габаритні розміри мм:
Машину встановити на бетонному полі без
фундамента. При встановленні за допомогою ре-
гулюючих опор забезпечити положення гомогені-
затора з відхиленням від горизонталі не більше
мм на довжині 1000мм.
Електрошкаф встановити в зручному для обслу-
говування місці на відстані не менше 15м від
Болти заземлення машини і електрошкафа
з'єднати з цеховою магістраллю заземлення.
Металорукав з електроприводом від шкафа до
машини закріпити на висоті не менше 20м від
поверхні пола і приєднати до неї.
Після складання на механізм приводу встановити
захисний кожух прокрутити машину без наван-
таження на протязі 30хв і здійснити регулювання.
* Розмір уточнити при монтажі.

Otchyot.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра проектирования технологических машин
Производственная практика: практика по получению
(наименование практики в соответствии с учебным планом)
профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности
Направление подготовки: 15.03.02 Технологические машины и оборудование
профиль: Оборудование пищевых производств
Студент Бурова К. В.
Факультет Механико-технологический .
Руководитель от НГТУ Мартынова Т. Г.
«отлично» «хорошо» «удовлетворительно» «неуд.»
Цели и задачи предприятия 3
Требования техники безопасности и экологические требования на предприятии и их соблюдение на производстве ..4
2 Экологическая часть 7
Перечень технологического оборудования . 9
1 Машинно-аппаратурная схема линии по производству мороженого ..9
2 Стадии технологического процесса 9
3 Характеристика комплексов оборудования .10
4 Устройство и принцип действия линии 10
Особенности технологических процессов осуществляемых оборудованием установленным на предприятии ..13
Устройство и принцип действия технологической машины (аппарата станка агрегата) эксплуатируемой на предприятии ..16
1 Техническая часть 16
1.1 Назначение и техническая характеристика 16
1.2 Устройство и принцип действия 17
1.3 Инструкция по монтажу 21
1.4 Инструкция по эксплуатации 23
1.5 Инструкция по ремонту 27
1.6 Описание системы планово-предупредительных ремонтов 30
2 Расчётная часть 32
2.1 Технологический расчёт 32
2.2 Кинематический расчёт 33
2.3 Прочностной расчёт 34
2.4 Расчёт удельной нагрузки на основание.. 38
Список использованных источников 42
Цели и задачи предприятия
Одной из основных задач стоящей перед пищевой промышленностью и пищевым машиностроением является созданием высокоэффективного технологического оборудования которое на основе использования прогрессивной технологии значительно повышает производительность труда сокращает негативное воздействие на окружающую среду и способствует экономии исходного сырья топливно-энергетических и материальных ресурсов.
В пищевой как и во многих других отраслях промышленности довольно распространены процессы гомогенизации и диспергирования. Гомогенизацией называется процесс измельчения жидких и пюреобразных пищевых продуктов за счет пропускания под большим давлением с высокой скоростью через узкие кольцевые щели.
Молочная промышленность является одной из важнейших отраслей агропромышленного комплекса по обеспечению населения продовольствием. Она представляет собой широко разветвленную сеть перерабатывающих предприятий и включает важнейшие отрасли: цельномолочное производство маслоделие сыроделие производство консервов сгущенных и сухих молочных продуктов мороженого заменителей цельного молока. Каждая из подотраслей имеет свои специфические особенности.
Мороженое – это сладкий замороженный продукт вырабатываемый из приготовляемых по специальным рецептам жидких смесей содержащих в определенных соотношениях составные части молока плодов ягод овощей сахарозу стабилизаторы в некоторых рецептурах – яичные продукты вкусовые и ароматические вещества.
Требования техники безопасности и экологические требования на предприятии и их соблюдение на производстве
Охрана труда - это система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических технических гигиенических и организационных мероприятий обеспечивающих безопасность сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.
Охрана труда и здоровье трудящихся на производстве когда особое внимание уделяется человеческому фактору становится наиважнейшей задачей.
С целью предотвращения пожара при производстве монтажных и пусконаладочных работ необходимо выполнять правила пожарной безопасности. Гомогенизаторы работающие при высоком давлении относятся к машинам с повышенной опасностью поэтому к их монтажу эксплуатации ремонту и наладке предъявляют повышенные требования.
Ответственность за соблюдение пожарной безопасности при работах выполняемых пусконаладочными организациями возлагается на руководителей этих организаций.
Должностные лица ответственные за противопожарное состояние объектов обязаны: знать и точно выполнять правила пожарной безопасности осуществлять контроль за их соблюдением; обеспечивать наличие в соответствии с установленными нормами исправное содержание и постоянную готовность имеющихся средств пожаротушения; проверять противопожарное состояние строящихся зданий ; при возникновении пожара немедленно сообщать в пожарную часть о возгорании и принимать меры по ликвидации пожара. К обслуживанию установки допускается персонал прошедший инструктаж по охране труда.
Нельзя работать без исправного манометра оставлять работающий гомогенизатор без присмотра работать со снятыми ограждениями. При появлении повышенного шума и посторонних стуков запрещается производить разборку ремонт и наладку до полной остановки машины. При регулировке предохранительного клапана нельзя становиться против регулирующей гайки а при работе гомогенизатора — против плунжеров и I ступени гомогенизирующей головки.
Перед пуском гомогенизатора следует проверять все резьбовые соединения плунжерного блока. Давление гомогенизации не должно превышать предела указанного красной чертой на шкале манометра в противном случае гомогенизатор останавливают.
Электросварочные работы в холодильных камерах проводят после освобождения их от сгораемых материалов и нанесения покровных слоев.
В наиболее пожароопасных местах а также при большом объеме сварочных работ выставляют противопожарные посты после окончания сварочных работ тщательно проверяют рабочие места нижележащие этажи и площадки с целью обнаружения скрытых очагов возгорания. Для организации тушения пожара разрабатывают расписание постов схему эвакуации людей и вывешивают их видном месте.
Если безопасность выполнения работы обусловлена определёнными нормами то они должны быть указаны в инструкции (величина зазора расстояния и т.п.).
Проверка инструкций на соответствие требованиям действующих государственных стандартов санитарных норм и правил должна проводиться не реже одного раза в 5 лет.
Проверка инструкций для работников по профессиям или по видам работ связанным с повышенной опасностью должна проводиться не реже одного раза в 3 года.
Если в течение срока действия инструкции условия труда работников на предприятии не изменились то приказом работодателя действие инструкции продлевается на следующий год о чём делается запись на первой странице инструкции (штамп "Пересмотрено" дата и подпись лица ответственного за пересмотр инструкции).
Выдача инструкций руководителям подразделений организации производится службой охраны труда с регистрацией в журнале учёта выдачи инструкций.
У руководителя подразделения организации должен постоянно храниться комплект действующих в подразделении инструкций для работников всех профессий и по всем видам работ.
Инструкции работникам могут быть выданы на руки под расписку в личной карточке инструктажа для изучения при первичном инструктаже либо вывешены на рабочих местах или участках либо храниться в ином месте доступном для работников.
Электродвигатели гомогенизаторы и пусковая аппаратура должны быть тщательно заземлены.
Во время эксплуатации должны быть защитные кожухи.
Запрещается проводить ремонт смазку чистку и мойку на ходу машины.
Исправность предохранительного клапана и его регулирование на максимально- допустимое рабочее давление нужно обязательно проверять каждый раз перед работой.
Перед включением электродвигателя необходимо подать воду на охлаждение плунжеров.
Останавливать машину необходимо только после разжатия до отказа пружины гомогенизирующей головки. При несоблюдении этого требования диафрагмы манометров выходят из строя.
После работы блок цилиндра промывают на ходу машины пропуская через него сначала теплую затем горячую воду до тех пор пока вода не будет выходить чистой. После этого разбирают гомогенизирующую часть и хорошо промывают в горячей воде сушат и собирают блок. [3]
2 Экологическая часть
Предприятия молочной промышленности являются источником интенсивного загрязнения атмосферы водоемов и почвы. Запланированное строительство новых предприятий и увеличение производственной мощности действующих привели к росту объема и усложнению состава промышленных выбросов в окружающую среду.
Попадающие в биосферу промышленные загрязнения классифицируют на механические химические физические и биологические.
Основными источниками загрязнения воздушного бассейна в молочной промышленности являются: производство сухого молока и молочных продуктов; производство казеина; отделение мойки тары и оборудования; сыродельный цех.
На предприятиях молочной промышленности концентрация органических веществ в сточных водах в основном обусловлено потерями сырья и молочной продукции в технологическом процессе. Сточные воды после мойки оборудования и помещений также содержат значительное количество органических загрязнителей и относятся к производственным загрязненным сточным водам которые также должны подвергаться очистке.
Составной частью санитарно-химических систем каждого предприятия является комплекс канализационных сетей санитарных и инженерных сооружений для сбора и отведения из территории предприятия загрязненных отработанных вод включающих очистку сточных вод и извлечение из них ценных веществ и примесей а также обеззараживание и обезвреживание.
Так при цеховой очистке сточных вод на предприятиях в молочной промышленности извлекаются плавающие и взвешенные вещества а также растворенные и коллоидные органические соединения.
Далее происходит механическая очистка сточных вод. Для этого применяют различные очистные сооружения: решетки сетки перфорированные самоочищающиеся желоба грязеотстойники дезинфекторы гидроциклоны отстойники.
Для задержания грубых примесей обычно применяют решетки с прорезом 16мм. Песок и битое стекло задерживается песколовушками. Для очистки сточных вод от жиров частиц творога пленок молока широко применяют отстойники и осветлители-перегниватели в которых происходит сбраживание выпавшего осадка.
Кроме этого производится и биологическая очистка - это аэробная очистка которая проводится в естественных условиях на палях орошения а в искусственных условиях- на специальных очистных сооружениях - биофильтрах аэротенках.
На полях фильтрации сточные воды очищаются почвенными микроорганизмами при фильтрации воды через слой почвы. Паля орошения- это специально подготовленные участки которые используют для очистки сточных вод и выращивания сельскохозяйственных культур.
В биологических фильтрах очистка сточных вод происходит в биологической пленке которая образуется на поверхности неподвижно закрепленной в фильтре насадки. Для насадки или фильтрующей загрузки используют керамические кольца различной конструкции: щебень тальку фильтрующие блоки из полимерных материалов. Биофильтр представляет собой резервуар имеющий сплошные водонепроницаемые стенки и двойное дно. В биофильтре предусмотрено искусственная и естественная подача воздуха. [4]
Перечень технологического оборудования
1 Машинно-аппаратурная схема линии по производству мороженого
МАС производства мороженого представлена на рисунке 1.
Рис. 1 – Машинно-аппаратурная схема линии производства мороженого
2 Стадии технологического процесса
Производство мороженого включает в себя следующие стадии:
– приемка молока и оценка его качества;
– очистка молока охлаждение и резервирование;
– приготовление смеси (дозирование и смешение отдельных видов сырья);
– фильтрование смеси;
– пастеризация смеси;
– дозакаливание мороженого [7].
3 Характеристика комплексов оборудования
Начальные стадии технологического процесса производства мороженого выполняются при помощи комплексов оборудования для приема охлаждения переработки хранения и транспортирования сырья. Приемку сырья осуществляют при помощи весов (молокосчетчиков) сепараторов-молокоочистителей пластинчатых охладителей фильтров и вспомогательного оборудования.
Ведущий комплекс линии состоит из подогревателей сепараторов-сливкоотделителей гомогенизаторов пастеризаторов охладителей и емкостей для хранения полуфабрикатов.
Завершающий комплекс оборудования линии обеспечивает фасование закаливание и хранение готовой продукции. Он содержит фасовочно-упаковочные машины и оборудование морозильных камер для готовой продукции.
4 Устройство и принцип действия линии
Цельное молоко поступает в автоцистерне и перекачивается насосом 4 на весы 5 где его взвешивают и с помощью насоса 6 направляют в вертикальный резервуар 7 где оно сохраняется при температуре не выше 6 °С.
Сгущенное молоко также поступает на предприятие в автоцистерне и перекачивается насосом 1 в специальный резервуар 2. Сгущенное молоко хранится при температуре от 0 до 20 °С и относительной влажности воздуха не выше 85 % не более одного месяца со дня выработки. Монолит масла перед внесением в смесь расплавляют на маслоплавителе 3. Компоненты смешивают в смесительной ванне 8 в определенной последовательности при температуре 35 45 °С. Сначала заливают жидкие продукты и вводят сгущенное молоко. Затем вносят сухие продукты – добавки стабилизаторы и т.д. Подогрев производится острым паром через барботер. Давление греющего пара 008 МПа. Для удаления из смеси нерастворившихся комков сырья и возможных механических примесей ее фильтруют используя для этого цилиндрический фильтр 9. Насосом 10 смесь подается в пароводяной пастеризатор 11 со змеевиковой мешалкой. Давление рабочего пара 03 МПа. Температура пастеризации 86 °С. Время пастеризации 5 мин. Пастеризация предназначена для уничтожения в смеси болезнетворных бактерий и снижения микрофлоры. Из пастеризатора смесь под давлением 02 025 МПа подается в фильтр 12. Затем смесь обрабатывают в гомогенизаторе 13 для раздробления жировых шариков с целью улучшения структуры мороженого. Гомогенизация смеси препятствует отстаиванию жира и образованию комочков масла при фризеровании. Смесь гомогенизируется при температуре близкой к температуре пастеризации при этом не допускается охлаждение смеси. Размер жировых шариков не должен превышать 2 мкм. После гомогенизации смесь охлаждается до температуры минус 4 °С на оросительном охладителе 14 открытого типа с целью создания неблагоприятных условий для жизнедеятельности и развития микроорганизмов которые могут попасть в смесь после пастеризации. Смесь охлаждают холодной водой затем рассолом с температурой минус 5 7 °С. Рабочее давление воды и рассола 120 200 кПа. Продукт и хладоноситель движутся противотоком. При более низкой температуре рассола происходит загустение смеси и намерзание на поверхность охладителя.
Смесь для приготовления мороженого после охлаждения направляют насосом 15 с специальные теплоизолированные резервуары 16. Выдержка является обязательной стадией технологического процесса: она необходима для повышения вязкости смеси. Смесь выдерживают при температуре 2 6 °С не более 24 часов. Фризерование осуществляется в фризерах 17 в которые смесь поступает с температурой 2 6 °С.
Фризерование заканчивают при достижении температуры смеси минус 45 6 °С при этом в лед превращается 45 50 % всей влаги содержащейся в продукте. Одновременно с охлаждением смеси во фризере происходит ее взбивание – насыщение воздухом который распределяется в виде пузырьков. При этом желательно получить более мелкие воздушные пузырьки и равномерно их распределить по объему продукта. После фризерования смесь продукта поступает в дозатор фасовочной машины 18 в которой происходит деление смеси на порции и упаковка их в брикеты. Для последующего хранения и защиты брикетов мороженого от механических воздействий их подвергают закаливанию то есть выдерживают при температуре минус 28 35 °С в скороморозильном аппарате 19. После закаливания продукт является полностью готовым и может поступать на реализацию [7].
Особенности технологических процессов осуществляемых оборудованием установленным на предприятии
Фризерование – основной процесс производства мороженого при осуществлении которого происходит частичное замораживание и насыщение смесей воздухом распределяемым в продукте в виде мельчайших пузырьков. В процессе фризерования смеси образуется структура мороженого которая окончательно формируется при последующей холодильной обработке продукта.
Структура мороженого определяется главным образом формой и размерами кристаллов льда. Чем они мельче и равномернее распределены в общей массе мороженого тем лучше его качество.
Во фризер должна поступать смесь температурой 2 6 °С. Температура мороженого при выходе из фризера в зависимости от состава смеси фасования и используемого фасовочного оборудования должна быть в пределах минус 35 5 °С.
В производстве закаленного мороженого продукт после фризерования подвергают дальнейшему замораживанию (закаливанию) стараясь по возможности приблизить температуру мороженого к температуре камеры хранения (минус 18 20 °С и ниже). Этот процесс следует проводить в максимально короткий срок чтобы не допустить существенного увеличения размеров кристаллов льда. Для закаливания фасованного мороженого (в брикетах стаканчиках и т.п.) в отечественной промышленности используют специальные скороморозильные аппараты.
Температура фасованного мороженого после закаливания в скороморозильных аппаратах должна быть не выше минус 10 °С. Перед помещением в камеру хранения мелкофасованное мороженое подвергают дозакаливанию в закалочных камерах или камерах хранения. Продолжительность дозакаливания мелкофасованного мороженого составляет от 24 до 36 ч.
Весовое мороженое фасуют в крупную тару с целью приготовления в дальнейшем порционного мороженого. Его используют также для приготовления коктейлей.
Мороженое непосредственно после фризера фасуют в ящики из картона с полиэтиленовыми вкладышами или в металлические гильзы. Температура его должна быть не выше минус 45 °С.
Используются ящики из гладкого коробочного картона марки Г из гофрированного картона марки Т и комбинированные – с отдельными деталями из коробчатого и гофрированного картона.мороженого в ящике не должна превышать 10 кг. Заполненный мороженым полиэтиленовый вкладыш запечатывают с помощью термосварки или полиэтиленовой лентой с липким слоем.
Фасованное мороженое выпускают порциями различной массы в пределах от 50 до 250 г и в более крупной упаковке массой до 2 кг. Мелкофасованное мороженое вырабатывают:
– в виде однослойных брикетов в глазури и без глазури с вафлями и без вафель упакованных в этикетки или пакетики;
– в виде однослойных и многослойных порций мороженого в форме близкой к цилиндру прямоугольному параллелепипеду усеченному конусу или усеченной пирамиде а также в виде различных фигур (фигурное мороженое) напоминающих по очертаниям гриб банан и других глазированных с палочкой и без палочки упакованных в этикетки пакетики или полиэтиленовую пленку;
– в бумажных стаканчиках с крышками из бумаги или полимерных материалов с бумажными этикетками в виде кружка в стаканчиках из полистирола с крышками в бумажных коробочках;
– в вафельных стаканчиках рожках трубочках и конусах упакованных в этикетку или пакетик а также без упаковки;
– в виде пирожных различной формы из пломбира оформленного кремом цукатами шоколадной глазурью и т.д.
К мороженому основных видов на молочной основе относят молочное сливочное и пломбир отличающиеся друг от друга по содержанию молочного жира а следовательно и содержанию сухих веществ. В состав этих видов мороженого входят молочные продукты сахар стабилизаторы. В качестве ароматизатора в мороженое добавляют ванилин или заменяющие его вещества.
Значительное расширение ассортимента мороженого достигается за счет введения в него различных вкусовых веществ а также покрытия порций глазурью. Наполнителями принято называть вкусовые вещества образующие со смесью или мороженым однородную массу. При несоблюдении этого условия вкусовые вещества называют добавками. К десертным добавкам относят ягоды орехи шоколад и другие а также специальные гарниры: шоколадный ореховый клубничный и другие которые добавляют к уже выработанному мороженому.
В рецептурах мороженого на молочной основе с наполнителями учитывают сухие вещества наполнителя жир яйца и заменяющих его яичных продуктов жир какао-порошка и тертого ореха при составлении рецептур не учитывается но он фактически увеличивает содержание жира в мороженом [7].
Устройство и принцип действия технологической машины (аппарата станка агрегата) эксплуатируемой на предприятии
1.1 Назначение и техническая характеристика
Гомогенизатор А1-ОГ2М-5 предназначен для механической обработки молока и жидких молочных продуктов при температуре от 45°С до 85°С и кинематической вязкостью не более 50х10-6 м2с с целью дробления и равномерного распределения в продукте жировых шариков.
Необходимость внедрение гомогенизатора А1-ОГ2М-5 заключается в том чтобы облегчить труд человека механическое воздействие на исходное сырье гомогенизация. Данное оборудование играет большую роль в производстве мороженого после обработки продукта предотвращается отстаивание жира получаются качественные кисломолочные продукты с улучшенной консистенцией и вкусовыми свойствами повышается его усвояемость организмом человека [1].
Технические данные гомогенизатора представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 -Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГ2М
Наименование показателей
Производительность дм3ч не менее
Давление гомогенизации МПа не более
Число двойных ходов плунжеров в мин. не более
мощность привода кВт
Частота вращения коленвалас-1
Мощность маслонасоса кВт
Количество плунжеров шт.
Число ступеней гомогенизации шт.
Габаритные размеры мм не более
1.2 Устройство и принцип действия
Гомогенизатор А1-ОГ2М представляют собой многоплунжерные насосы высокого давления с гомогенизирующей головкой. Гомогенизаторы состоят из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном станины с приводом. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи. А1-ОГ2М имеет принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса что увеличивает теплоотдачу. Охлаждение масла у этих гомогенизаторов производится водопроводной водой посредством змеевика охлаждающего устройства уложенного на дне корпуса а плунжеры охлаждаются водопроводной водой попадающей на них через отверстия в трубе. В системе охлаждения установлено реле протока предназначенное для контроля за протеканием воды. В состав принудительной системы смазки входят сетчатый фильтр маслонасос с индивидуальным приводом распределительная коробка предохранительный клапан и манометр для контроля давления в масляной системе.
К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок который предназначен для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. Плунжерный блок включает в себя блок плунжеры манжетные уплотнения нижние верхние и передние крышки гайки всасывающие и нагнетательные клапаны седла клапанов прокладки втулки пружины фланец штуцер и фильтр который устанавливается во всасывающем канале блока. К торцовой плоскости плунжерного блока крепится гомогенизирующая головка предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет прохода его под высоким давлением через щель между клапаном и седлом клапана в каждой ступени.
Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки аналогичной конструкции соединенные вместе и связанные каналом позволяющим продукту переходить последовательно от первой ступени ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки состоит из корпуса клапана седла клапана и нажимного устройства включающего стакан шток пружину и нажимной винт с рукояткой.
Регулировка давления гомогенизации производится вращением винтов. При установлении режима гомогенизации продукта на первой ступени устанавливают 34 необходимого давления гомогенизации а затем на второй ступени вращением нажимного винта повышают давление до рабочего.
На верхней плоскости плунжерного блока крепится манометрическая головка которая предназначена для осуществления контроля давления гомогенизации т.е. давления на нагнетательном коллекторе плунжерного блока. Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство дающее возможность эффективно уменьшить амплитуду колебания стрелки манометра. Манометрическая головка состоит из корпуса иглы уплотнения гайки поджимающей уплотнение шайбы и манометра с мембранным разделителем. К торцовой плоскости плунжерного блока со стороны противоположной креплению гомогенизирующей головки крепится предохранительный клапан который предотвращает повышение давления гомогенизации выше номинального.
Предохранительный клапан состоит из винта контргайки пяты пружины клапана и седла клапана. На максимальное давление гомогенизации предохранительный клапан настраивается вращением нажимного винта который передает усилие нажатия на клапан посредством пружины.
Станина представляет собой сварную конструкцию из швеллеров обшитых листовой сталью. На верхней плоскости станины устанавливается кривошипно-шатунный механизм. Внутри станины на двух кронштейнах шарнирно крепится плита на которой устанавливается электродвигатель. С другой стороны плита поддерживается винтами регулирующими натяжение клиновых ремней.
Станина А1-ОГ2М устанавливается на четырех. Боковые окна станины закрываются съемными крышками. Верхняя часть станины закрыта кожухом предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы.
Молоко или молочный продукт подается при помощи насоса во всасывающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующую головку и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седла. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта
3565545228В дальнейшем продукт из гомогенизирующей головки направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку или хранение.
Рисунок 1.1 - Гомогенизатор марки А1-ОГ2М
- Станина с приводом 2 - Кривошипно-шатунный механизм 3 - Плунжерный блок 4 - Гомогенизирующая головка 5 - Манометрическая головка 6 - Предохранительный клапан 7 - Ограждение 8 - Крышка 9 - Клеммная коробка 10 - Опоры 11 - Щит управления.
Принцип работы гомогенизатора
Пищевой продукт по трубопроводу поступает при помощи насоса во всасывающий канал. Из рабочей полости блока продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующие головки I и II ступеней и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седлом. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта. Далее гомогенизированный продукт через патрубок направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку или хранение. Давление гомогенизации продукта создается нажатием пружины и регулируется при помощи рукоятки. Контроль давления гомогенизации осуществляется манометрической головкой. Возможно изготовление не стандартного оборудования под конкретную задачу заказчика. Запчасти поставляются ко всему перечню оборудования оригинальные в кратчайшие сроки.
Гомогенизатор представляет собой трехплунжерный насос. Каждый из трех плунжеров совершая возвратно-поступательное движение всасывает жидкость из приемного канала закрытого всасывающим клапаном и нагнетает ее через нагнетательный клапан в гомогенизирующую головку под давлением 20 25 МПа.
Гомогенизирующая головка является наиболее важной и специфической частью гомогенизатора. Она представляет собой стальной корпус в котором находится цилиндрический центрируемый клапан. Под давлением жидкости клапан поднимается образуя кольцевую щель через которую жидкость проходит с большой скоростью и затем выводится через штуцер из гомогенизатора. Регулированием давления пружины на клапан достигается оптимальный режим гомогенизации для различных продуктов.
Внутри станины шарнирно закреплена плита положение которой регулируется винтами. На плите установлен электродвигатель 1 приводящий в движение кривошипно-шатунный механизм 3 через клиноременную передачу. В корпусе 2 представляющем собой резервуар с наклонным дном размещены кривошипно-шатунный механизм 3 система охлаждения и масляный сетчатый фильтр. Система охлаждения предназначена для подвода холодной воды к плунжерам. Она включает в себя змеевик уложенный на дне корпуса 2 перфорированную трубку над плунжерами и патрубки для подвода и отвода воды. Система смазки служит для подачи масла к шейкам коленчатого вала для уменьшения трения.
1.3 Инструкция по монтажу
Гомогенизаторы являются машинами непрерывного действия работа которых основана на принципе дробления жировых шариков с последующим равномерным распределением их в обрабатываемом продукте.
По конструкции гомогенизатор представляет собой горизонтально расположенный трехплунжерный насос высокого давления. Плунжеры приводятся в действие от электродвигателя через клиноременную передачу и кривошипно-шатунный механизм.
Давление гомогенизации контролируют специальным манометром установленным на манометрической головке. Манометр рассчитан на давление 250 кгссм2 и имеет герметически закрытую трубку заполненную трансформаторным маслом. Гомогенизаторы поставляют в собранном виде в деревянной упаковке. В зависимости от проектного решения их устанавливают на фундаменте или на чистом полу. Выверку установки производят в продольном и поперечном направлениях по уровню устанавливаемому на обработанных поверхностях станины. После выверки и закрепления гомогенизатора на фундаменте монтируют трубопроводы для воды и продукта. Подводящий патрубок на котором обязательно устанавливают сетчатый фильтр с размерами ячеек не более 1 мм2 можно устанавливать как с правой так и с левой стороны блока цилиндров соответственно подключая трубопровод для молока который независимо от способа его подачи - самотеком или насосом - монтируют с уклоном в сторону гомогенизатора.
Наладка гомогенизаторов
Индивидуальное испытание гомогенизатора вхолостую производят со снятыми гомогенизирующей и манометрической головками. Сначала в течение 1 ч опробуют электродвигатель при снятых клиновых ремнях. При этом проверяют также направление вращения вала электродвигателя который если смотреть со стороны шкива должен вращаться по часовой стрелке (направление вращения электродвигателя указывают стрелкой на ограждении клиноременной передачи). После опробования электродвигателя проверяют надежность крепления всех узлов регулируют натяжение клиновых ремней и промывают масляную ванну. Для этого в масляную ванну заливают до середины уровня маслоуказателя керосин и включают электродвигатель на 3-4 мин. После этого керосин сливают через спускную пробку заливают в масляную ванну смазочное масло индустриальное 45 или 50 и снова включают электродвигатель на 5-6 мин. Масло смешавшееся с остатками керосина сливают через спускную пробку и вновь заливают свежее масло до середины уровня по маслоуказателю. После этого проверяют набивку сальников уплотняющих плунжеры в блоке цилиндров. В случае необходимости замены сальников следует пользоваться хлопчатобумажной пропитанной сальниковой набивкой сквозного плетения со стороной квадрата 8x8 мм типа ХБП После проведенных подготовительных работ включают подачу воды для охлаждения плунжеров и испытывают гомогенизатор вхолостую в течение 1 ч. Для проведения испытаний под нагрузкой манометрическую и гомогенизирующую головки необходимо предварительно тщательно вымыть теплой водой. Во время разборки гомогенизирующей головки следует для выемки всасывающих и нагнетательных клапанов пользоваться специальными щипцами имеющимися в комплекте инструмента поставляемого с гомогенизатором. После сборки и установки на блок цилиндров манометрической и гомогенизирующей головок в последней выворачивают регулирующий винт до полного ослабления пружины гомогенизирующего клапана а регулирующий винт манометрической головки выворачивают наполовину.
Под нагрузкой гомогенизатор испытывают на теплой воде подаваемой по шлангу или по смонтированному трубопроводу. После включения электродвигателя регулирующий винт на гомогенизирующей головке начинают постепенно вворачивать наблюдая одновременно за давлением по манометру. При доведении давления до 125 МПа винт оставляют в отрегулированном положении. Одновременно с повышением давления гомогенизации посредством регулирующего винта на манометре добиваются чтобы колебания стрелки манометра были в пределах не более ±15 МПа. Гомогенизатор под нагрузкой испытывают в течение 15-20 мин. Как при испытании вхолостую так и под нагрузкой гомогенизатор должен работать без заметного дрожания и посторонних стуков. Нагрев трущихся частей должен быть не выше 60 °С. Давление гомогенизации должно быть устойчивым без резких колебаний.
1.4 Инструкция по эксплуатации
Регулировку гомогенизатора производят следующим образом: усилие прижатия гомогенизирующего клапана к его седлу регулируют нажимным винтом пружины устанавливая необходимое давление гомогенизации; минимальное колебание стрелки манометра в процессе его работы регулируют иглой.
Учитывая что после гомогенизации продукта образуются скопления раздробленных жировых шариков с целью предотвращения их слипания по выходе из аппарата применяют двухступенчатую и даже трехступенчатую гомогенизацию. При двухступенчатой гомогенизации продукт последовательно проходит сначала через щель образованную клапаном и седлом клапана первой ступени а затем — второй. При этом давление гомогенизации во второй ступени составляем 03 ч-05% от давления в первой. Отечественной промышленностью в настоящее время выпускаются гомогенизаторы для молока четырех типов.
Во время работы гомогенизатора периодически подтягивают гайки или меняют набивку или меняют набивку чтобы не было подтёков в сальниках плунжеров. Периодически проверяют количество масла в масляной ванне. Следят за количеством воды подаваемой для охлаждения и смывания плунжеров. При ухудшении качества гомогенизации молока проверяют плотность прилегания гомогенизирующего клапана к его седлу и при необходимости притирают их к поверхности.
При остановке машины на продолжительное время (по окончании смены) тщательно моют детали соприкасающиеся с пищевым продуктом. Сначала промывают блок цилиндров на ходу (без разборки машины). Для этого через машину пропускают горячую воду до тех пор пока не будет выходить чистая вода. Затем отвинчивают и разбирают гомогенизирующую часть машины. Все снятые детали тщательно промывают горячей водой и сушат на деревянной решетке. При кратковременной остановке можно ограничиться промывкой машины на ходу.
Во время работы машины под нагрузкой необходимо следить за нагревом трущихся частей. При чрезмерном нагреве шатунов ползунов и подшипников необходимо остановить машину и установить причину его. В случае длительной работы при высоком давлении (на верхнем пределе) необходимо в каждой смене останавливать машину на 30—40 мин для промывки и охлаждения блока цилиндра.
Принудительная смазка шеек коленчатого вала пальцев шатунов и шарикоподшипников обеспечивается движением шатунов в масля-пой ванне и работой масляного насоса. Для смазки можно использовать масло индустриальное 45 или 50. Совершенно недопустима заливка ванны веретенным или трансформаторным маслом. Высота уровня масла должна соответствовать маслоуказателю который расположен на задней стенке станины.
При эксплуатации гомогенизаторов перед пуском необходимо тщательно осмотреть машину и убедиться в полной исправности рабочих органов; нельзя чистить и смазывать машину во время работы; манометр можно отвинчивать только тогда когда избыточное давление равно нулю; станина машины и пусковая аппаратура должны быть заземлены. Чтобы не забыть подать воду на плунжеры (это может привести к их заклиниванию) у пускового устройства электродвигателя гомогенизатора рекомендуется поместить табличку с напоминающей надписью: «Включи воду!»
При подготовке гомогенизатора к пуску по маслоуказателю проверяют уровень масла в картере и при необходимости доливают. Перед пуском гомогенизаторов снабженных змеевиком из картера сливают конденсат для чего слегка отвертывают сливную пробку а при появлении масла завертывают. Масло легче воды поэтому конденсат отстаивается в нижней части картера»
Затем подают воду для охлаждения плунжеров и масла (при налички системы охлаждения масла). Вода должна равномерно без разбрызгивания поступать на каждый плунжер. У гомогенизаторов большой производительности реле протока регулируют в зависимости от расхода воды. Регулирующими винтами отпускают пружины на обеих ступенях гомогенизирующей головки с тем чтобы пуск происходил при нулевом давлении и осматривают подводящий и отводящий трубопроводы для продукта проверяя плотность соединений.
При пуске включают автоматический выключатель на щите управления и электродвигатель. При этом шкивы должны вращаться против часовой стрелки если смотреть со стороны привода. При наличии централизованной системы смазки насос должен обеспечивать устойчивое давление масла в пределах003—015 МПа.
Перед подачей продукта плунжерный блок дезинфицируют горячей водой при температуре 80° С в течение 10—15 мин.
Продукт подают во всасывающий канал плунжерного блока самотеком или насосом через сетчатый фильтр. Первые порции продукта прошедшие через гомогенизатор при ослабленных пружинах гомогенизирующей головки возвращают во всасывающую линию. Для вывода гомогенизатора на рабочий режим регулирующим винтом Г ступени гомогенизирующей головки постепенно поднимают давление до величины равной 75% рабочего давления. Одновременно иглой манометрической головки регулируют колебания стрелки манометра в пределах ±1 МПа; при чрезмерных колебаниях стрелки их устраняют вращением иглы. Затем регулирующим винтом II ступени доводят давление до рабочего. При этом следят за показаниями манометра и амперметра. Доступ продукта к мембране манометра проверяют путем снижения давления гомогенизации регулирующим винтом одной из ступеней и последующим доведением давления до рабочего.
В процессе работы гомогенизатора следят за показаниями манометра и амперметра характером шума температурой нагрева деталей кривопшпно-шатунного механизма которая не должна превышать 80°С чтобы не было
просачивания масла через уплотнения штоков ползунов продукта через сальники плунжеров течи его через прокладки крышек плунжерного блока а также в соединениях трубопроводов для продукта и арматуры. При наличии системы централизованной смазки следят за температурой уровнем и давлением масла в ней. При снижении давления продукта до нуля из-за прекращения подачи продукта полностью ослабляют пружины на обеих ступенях гомогенизирующей головки после чего снова выводят машину на рабочий режим. Для нормальной работы гомогенизатора необходимо чтобы количество подаваемого продукта соответствовало производительности машины. При резких колебаниях стрелки манометра появлении постороннего шума стуков а также течи продукта или масла гомогенизатор следует немедленно остановить.
При остановке гомогенизатора прекращают подачу продукта пропускают по пути продукта горячую воду до ее полного осветления отпускают пружины на I и II ступенях гомогенизирующей головки отпускают иглу манометрической головки и после падения давления до нуля выключают электродвигатель и прекращают подачу охлаждающей воды на плунжеры и в змеевик (при его наличии).
Мойка гомогенизатора
Горячую воду через гомогенизатор пропускают в течение 10—15 мин затем в течение 30—40 мин промывают 1 — 15%-ным щелочным раствором температурой 75 — 80° С и ополаскивают теплой (40—50° С) водой до полного исчезновения следов щелочного раствора. Нельзя при мойке применять растворы кислот которые приводят в негодность детали плунжерного блока.
Периодически разбирают обе ступени гомогенизирующей головки открывают крышки плунжерного блока из которого вынимают пружины нагнетательные и всасывающие клапаны после чего все детали соприкасавшиеся с продуктом моют в хлорном растворе. [5]
1.5 Инструкция по ремонту
Отключить электродвигатель от сети отсоединить трубопроводы смывной воды и молока. Снять ограждения. Слить масло из картера. Произвести общую разборку гомогенизатора: снять клиновые ремни ведомый и ведущий шкивы электродвигатель блок цилиндров с гомогенизирующей и манометрической головками масло-указатель крышки шатуна с вкладышами крышки коленвала демонтировать коленвал снять ползуна с шатуном в сборе. Вынуть старые сальники прокладки и набивку.
Тщательно очистить и промыть картер станины и калибровать резьбовые отверстия. Изготовить и ввернуть в корпус шпильки. Установить фильтр. Разобрать на детали блок цилиндров промыть их и определить износ. Калибровать резьбовые отверстия корпуса блока цилиндров. Зенковать по седла под всасывающий и нагнетательный клапаны. Клапаны притереть по седлам.
Собрать винт с ручкой на корпусе блока и застопорить. Притереть сферическую поверхность с двух сторон гомогенизирующего клапана и по седлу клапана. Изготовить комплект прокладок и отрезать по размеру сальниковую набивку. Собрать блок цилиндров без манометрической головки. Промыть манометрическое устройство.
Установить мембранный разделитель с манометрической головкой и закрепить. Разобрать шатун в сборе на детали промыть их и определить износ. Подобрать вкладыш шатуны и коленвал по порядковому номеру. Изготовить специальные штифты шатунные болты и шайбы.
Собрать шатуны вкладыши с коленвалом с проверкой на касание по каждому колену. Пришабрить вкладыши. Разобрать и промыть. В шатуны запрессовать втулки просверлить отверстия для смазки. Калибровать резьбовые отверстия в салазках привода. Изготовить и подогнать по шкивам и валам шпонки. Заменить крепеж привода. Установить шкив на вал электромотора. Перед общей сборкой все детали промыть и смазать трущиеся части.
Установить 2 кольца роликоподшипников на шейки коленвала. Изготовить комплект прокладок. Установить фланцы с прокладками и закрепить их болтами.
Собрать 3 ползуна с шатунами и установить их в 3 отверстия фланцев. Установить коленвал с заменой манжеты и закрепить крышки вала. Установить крышки шатуна с вкладышами; обжать шатунные болты и отрегулировать вращение коленвала. Установить на коленвал шкив и закрепить. Закрепить на салазках электродвигатель со шкивом. Установить 6 клиновых ремней и отрегулировать их натяжение. Установить масло-указатель.
Установить собранный блок на опорную площадку станины отрегулировать его положение. Зафиксировать колпачковые гайки. Установить и закрепить манометрическое устройство.
Подсоединить смывное устройство и молочные трубопроводы. Залить в картер масло до маслоуказателя. Испытать гомогенизатор на холостом ходу и под нагрузкой с устранением выявленных дефектов.
Основные неисправности гомогенизатора и способы их устранения указаны в таблице 1.2.
Таблица 1.2 - Характерные неисправности гомогенизатора А1-ОГ2М
Клапаны или седла клапанов
Неплотен всасывающий
Подтянуть трубные соединения
заменить дефектные уплотнения
Забился предварительный
Снижение числа оборотов
вследствие проскальзывания
Подтянуть клиновидные ремни
Сильная вибрация манометра
Воздух в блоке цилиндров
Удалить воздух из цилиндров
Изношены рабочий конус
Притереть конус и седло
Рабочее седло в корпусе
Заменить уплотнительное кольцо
Недостаточный эффект
Отрегулировать гомогенизирующее устройство
Неправильно показывает манометр
Изношены рабочий конус и седло
Рабочее седло в корпусе не плотно
1.6 Описание системы планово-предупредительных ремонтов
Система ППР является основным руководящим и нормативным материалом для работников ремонтных и эксплуатационных служб осуществляющих планирование подготовку и проведение планово-предупредительного ремонта оборудования.
Применение системы ППР предупреждает прогрессирующий износ оборудования обеспечивает поддержание его в исправном состоянии создает необходимые предпосылки для наиболее эффективного использования оборудования.
Главной задачей планово-предупредительного ремонта является удлинение межремонтного срока службы оборудования снижение расходов на его ремонт повышение качества ремонта.
Система ППР состоит из следующих основных мероприятий: межремонтного обслуживания профилактических осмотров и ремонтов оборудования на основе применения современной технологии ремонта обеспечивающей высокое качество и долговечность восстанавливаемых деталей и узлов; организация и снабжение предприятия запасными деталями и узлами и хранения и учета; разработки нормативно-трудовой документации; разработки нормативов трудоемкости ремонта простоев оборудования в ремонте расхода материала и деталей при ремонте норм запаса деталей.
Межремонтное обслуживание является повседневной работой профилактического характера и включает наблюдение за выполнением правил технической эксплуатации оборудования. Межремонтное обслуживание выполняется во время перерывов в работе без нарушения режимов производства и осуществляется дежурным слесарем.
Просмотр оборудования- работа профилактического характера выполняется по плану через определенный промежуток времени осмотр проводят с целью проверки состояния оборудования устранения мелких неисправностей и выяснения объема работ подлежащих выполнению при плановом ремонте. Результаты осмотра заносятся в журнал.
Текущий ремонт- ремонт во время которого устраняют неисправности с заменой или восстановление отдельных составных частей а также выполняют регулировочные работы.
Средний ремонт заключается в восстановлении эксплуатационных характеристик оборудования путем ремонта или замены только изношенных или поврежденных составных частей.
Капитальный ремонт заключается в полной разборке и дефектации машины в замене или ремонте всех изношенных узлов и деталей в том числе и базовых. При капитальном ремонте размеры допусков и посадок доводят до соответствия с техническими условиями. [8]
2.1 Технологический расчёт
Производительность гомогенизатора (м3с) вычисляют по формуле 2 с. 19:
M=0125d2·S··Z·φ (2.1)
где d = 0108 м - диаметр плунжерам;
S = 006 м – ход плунжерам;
=585 – угловая скорость коленчатого вала радс;
Z = 3 – число плунжеров
φ=09 – коэффициент заполнения рабочего объёма.
М= 0125 01082006585 3 09=0001382 м3с
Средний диаметр жировых шариков после гомогенизации (в мкм) определяют по формуле 2 с. 19:
где Р – давление гомогенизации МПа. Р=20МПа
Повышение температуры продукта после клапанной гомогенизации (в °С) по формуле 2 с. 19
где N = 37000 - потребляемая гомогенизатором мощность Вт;
=075 – механический КПД гомогенизатора
М = 0001382 – производительность гомогенизатора м3с;
ρ = 1032 – плотность продукта кгм3;
с = 4003– удельная теплоёмкость продука Дж(кг·К).
t=370000750001382·1032 ·4003=49 °С
Потребляемая гомогенизатором мощность (в Вт) определяется по формуле 2 с. 19
где М = 0001382 - производительность гомогенизатора в м3с;
= 075 – механический КПД гомогенизатора;
P = 20106– давление гомогенизации Па.
N=0001382 ·20 106075=37000 Вт
2.2 Кинематический расчёт
Кинематическая схема привода гомогенизатора представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Кинематическая схема привода гомогенизатора
Передаточное число клиноременной передачи определяют по формуле 6 с. 36
где n1 = 167 – скорость вращения ведущего вала передачи с-1;
n2 = 585 – скорость вращения ведомого вала с-1.
Вращающий момент на валу электродвигателя определяем по формуле 6 с. 120:
где Р = 37000 – мощность электродвигателя Вт;
T1=30370003141000=353.5 Нм
2.3 Прочностной расчет
Диаметр меньшего шкива определяем по формуле 6 с. 130 мм:
где T1 = 3535 - вращающий момент Н·мм.
d13÷4335351000=212÷283 мм
По стандартному ряду [6 с. 120] выбираем диаметр шкива d1= 250 мм.
По таблице 7.7 [6 с. 131] принимаем ремень типа В с lp=19 W=22 Т0=135 А=230 Lp=1800-10000 L=59 масса одного метра 03 кг.
Диаметр большего шкива определяем по формуле 6 с. 130 мм:
где = 001 – для передач с регулируемым натяжением ремня;
d2=250·2851-001=7054 мм
Принимаем d2=710 мм [6 с. 120].
Передаточное отношение (уточнённое) определяем по формуле 9 с. 120:
Межосевое расстояние определяем по формуле 6 с. 130 мм в интервале:
amin=055·d1+d2+T0 (2.11)
amin=055·250+710+135=5415 мм
amax=250+710=960 мм
Длина ремня определяется по формуле 9 с. 121:
L=2a+05·d1+d2+(d2-d1)24a (2.13)
где а = 800 мм – межосевое расстояние мм:
L=2·800+05·314·250+710+(710-250)24·800==31733 мм
Принимаем стандартную длину ремня L=3150 мм 6 с. 131.
Уточнённое межосевое расстояние находим по формуле 6 с. 131:
а=025·[Lp-w+Lp-w)2-2·y (2.14)
где Lp=3150 - расчётная длина ремня м;
w=05··(d1-d2) (2.15)
w=05·314·710-250=7222
y= (710-250)2=211600
а=025·[3150-7222+3150-7222)2-2·211600=1192 мм
Угол обхвата меньшего шкива вычисляется по формуле 6 с. 130:
α1°=180-57·d2-d1a (2.17)
α1°=180-57·710-2501192=158°
Число ремней определяем по формуле 6 с. 135:
Z=P·CpP0·CL·Cα·Cz (2.18)
где С L=097 – коэффициент учитывающий влияние длины ремня;
Р0=967 – мощность допускаемая для передачи одним ремнём кВт;
СР = 12– коэффициент режима работы;
Cα = 095– коэффициент угла обхвата;
Cz= 090 – коэффициент учитывающий число ремней в передаче.
Z=37·12967·097·095·090=553=6 ремней
Натяжение ветвей ремня по формуле 6 с. 138 Н:
F0=850·P·Cp·CLZ··Cα+·2 (2.19)
где - окружная скорость движения ремня мс;
=03 – коэффициент учитывающий центробежную силу (Н·с2)м2 при сечении В
=n··D60=314·1000·025060=1308 мс
Тогда сила F0 будет равна:
F0=850·37·12·0976·1308·095+03·13082=5423 Н
Сила действующая на вал определяется по формуле 6 с. 136 Н;
FB=2·F0·z·sinα12 (2.21)
FB=2·5423·6·sin1582=6388 Н
Силы действующие в ременной передаче по формуле 6 с. 136 Н:
Ft=3710001308=28288 Н
натяжение ведущей ветви:
F1=5423+05282886= 778 Н
натяжение ведомой ветви:
F2=5423-05282886=3066 Н
Напряжение от силы F1 определяется по формуле 6 с. 136
=F0A+Ft2ZA МПа (2.25)
=5423230+2828826230=338 МПа
Напряжение изгиба в ремне определяется по формуле 6 с. 136:
где Еи= 80 Нмм2 – модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней
Напряжение от центробежных сил определяется по формуле 6 с. 136:
где ρ=1300кгмм3-плотность материала клинового ремня
=13001308210-6=022 МПа
Определяем максимальные растягивающие напряжения в сечении ремня:
max=338+432+022=792 МПар=10 МПа
Таким образом условие прочности выполнено.
2.4 Расчет удельной нагрузки на основание
Гомогенизатор устанавливается на четырёх ножках-опорах диаметром 200 мм.гомогенизатора 1400 кг нормативное давление на грунт Rн=250 кПа. Принимаем коэффициент динамичности α=06; удельный вес бетона γ = 20 кНм3
Определяем нагрузку на основание гомогенизатора А1-ОГ2М.
Gм=14009811000=1373 кН
Площадь одной опоры (ножки):
f=314·020024=00314 м2
Общая площадь четырёх опор:
F= 00314 · 4 = 01256 м2
Удельная нагрузка на основание [7 c. 13]:
P=GMα·F кПа RH=250 кПа (2.31)
P=137306·01256=1822 кПа RH=250 кПа
Это означает что пол выдержит нагрузку от веса гомогенизатора.
В настоящее время невозможно уже представить себе получение большого числа продуктов без операции обработки в гомогенизаторе высокого давления. Перечень такого рода продуктов весьма обширный и включает в себя такие продукты как молоко фруктовые соки кремы т.е. различные эмульсии и дисперсии. Этот перечень постоянно пополняется новыми областями применения гомогенизаторов и новыми продуктами.
Гомогенизация является важной составляющей технологического процесса производства молочных продуктов. После гомогенизации количество диспергированных частиц увеличивается примерно в 200 500 раз а их суммарная поверхность – в 6 8 раз. Гомогенизация не только изменяет дисперсность белковых компонентов продукта но и влияет на физико-химические свойства продукта (плотность вязкость однородность состава и др.).
Гомогенизатор надёжен и достаточно прост в обслуживании эксплуатации и ремонте. Так как это оборудование специализированное то к работе на нём допускается персонал предварительно прошедший специальный курс обучения.
Наибольшее распространение получили клапанные гомогенизаторы основными узлами которых являются насос высокого давления и гомогенизирующая головка. Гомогенизаторы этого типа служат для обработки молока и сливок с целью предотвращения их расслаивания при хранении.
В ходе работы был рассчитан гомогенизатор для молока А1-ОГ2М-5 представляющий собой мощный высокопроизводительный прибор обеспечивающий однородную консистенцию продукта как непосредственно после выработки так и после хранения для дробления и равномерного распределения жировых шариков в смесях для мороженого.
Рассмотрена технологическая линия производства мороженого теоретические основы производства мороженого и проведен анализ современного оборудования и технологии его изготовления. Изучена характеристика сырья готового продукта и методы их технохимического контроля.
Список использованных источников
Гомогенизаторы для молока и молочных продуктов: монография А.И. Удовкин И.В. Назаров Т.Н. Толстоухова. – Зерноград: АЧИИ ФГБОУ ВО Донской ГАУ 2016. – 187 с.
Антонюк А.А. Методические указания для выполнения курсовых проектов для учащихся средних специальных сельскохозяйственных учреждений образования.-Пн: ПГКММП 2003
Анцыпович И.С. Попенко Л.Я. Охрана окружающей среды на предприятиях мясной и молочной промышленности. - М.: Агропромиздат.1986
Душин И.Ф. Санитарно-технические устройства предприятий мясной и молочной промышленности - М.: Лёгкая и пищевая промышленность 1981
Красов Б.В. Эксплуатация ремонт и наладка технологического оборудования молочной промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность 1981.
Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин - М.: Машиностроение 1987
Методические рекомендации к выполнению разделов курсового и дипломного проекта «Расчёт и составление графика ППР» разработал Каллаур В.Л. - Пн.: ПГАТК 2016
Техническая паспортная документация.

Sborka.cdw

Технические характеристики
Производительность не менее 5000 лч.
Максимальное давление гомогенизации 20(200) МПа (кгссм
Число двойных ходов толкателей в минуту не более 100.
Рабочая температура продукта на выходе не более 40
Кинематическая вязкость продукта не более 33х10-6 м
Технические требования
* Размер для справок.
Общие допуски по ГОСТ 30893.1:Н14h14+IT142
Резьбовые соединения собирать с применением
фиксатора на основе пищевого силикона
Гайка М5-6H.LF ГОСТ Р 50272-92
Шпилька М5-6gх70.58 ГОСТ 22042-72
Вновь разрабатыванемые детали
Ручка регулировочная
Толкатель гомогенизирующий
Прокладка фиксирующая
Головка гомогенизирующая

Gomogenizator A1-OG2M-5.cdw

Sborka.a3d

гомогенизатор V13.cdw

Техническая характеристика
Паспортная производительность
Рабочее давление гомогенизации МПа 20
Температура продукта поступающего
Потребляемая мощность
электродвигателя кВт 15
Технические требования
При изготовлении испытании и установке
руководствоваться ГОСТ 12.2.003-74
Оборудование производственное.
Общие требования безопасности
Во время работы осуществлять контроль
давления гомогенизации с помощью манометра
Материал аппарата - сталь Х18Н10Т
Чертеж гомогенизатора
Проект городского молочного завода
мощностью 80 тонн перерабатываемого
молока в смену с цехом стерилизованного