Макаронная ленточная сушилка СПК-4Г-45-П=10т/с
Министерство образования и науки РФ
Московский Государственный Университет
Технологий и Управления имени К.Г. Разумовского
Факультет «Технология пищевых производств»
Кафедра «Пищевые машины»
Допущен к защите: «___» _________
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Дисциплина: Технологическое оборудование отрасли (хлебопекарных и макаронных предприятий)
Тема: Макаронная ленточная сушилка СПК-4Г-45-П=10т/с
Спецзадание: с целью упрощения конструкции модернизировать привод ленточной сушилки.
3352 СПК 00 00 000*
Расчетно-пояснительная записка
Студент
Преподаватель Зуева Ю.В.
Шифр 0002
Специальность 2703
Москва 2012
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
- Обзор аналогичных устройств
- Технико-экономическое обоснование
- Описание разрабатываемой машины
- Расчетная часть
Технологический, энергетический и кинематический расчет
- Заключение
- Спецификация оборудования
Список используемой литературы
Введение
Исторически доказано, что родиной макаронных изделий является Италия. В средние века прессующие устройства (устройству этих агрегатов посвящена отдельная глава) приводились в действие посредством лошадиной силы или на водяных мельницах, а при появлении первых машин появились паровые агрегаты.
Годом зарождения макаронной отрасли в России считается 1797, когда была открытия первая макаронная фабрика в Одессе.
Макаронные изделия представляют собой продукты, отформованные из пшеничного теста в виде трубочек, нитей ленточек и фигурок и высушенные до влажности 13%. Они характеризуются хорошей сохраняемостью, транспортабельностью, быстротой и простотой приготовления из них пищи, а также высокой питательной ценностью и хорошей усвояемостью.
Макаронные изделия имеют ряд преимуществ перед наиболее распространенными продуктами питания. При хранении макаронные изделия не черствеют, как хлеб, и менее гигроскопичны по сравнению с сухарями, хорошо транспортируются и сохраняются (до года и более) без ухудшения вкусовых и питательных свойств. Макаронные изделия по пищевой ценности превосходят пшеничный хлеб, так как изготовляют их из пшеничной муки с максимальным содержанием белковых веществ. В них содержится 9 - 13% белков, 75 -79 усвояемых углеводов, 0,9 жиров, 0,6 % минеральных веществ и витамины В1, В2, РР и др. Калорийность макаронных изделий составляет 360 ккал/100 г. Усвояемость их организмом человека выше усвояемости крупы. Белки макаронных изделий усваиваются на 85 %, углеводы - на 98 % и жиры на 95 %. Из них можно быстро приготовить блюдо, так как продолжительность их варки равна 5 - 15 мин.
Основным сырье, применяем в макаронном производстве, является мука. ГОСТ 875—69 предусматривает использование в качестве основного сырья макаронного производства пшеничной муки высшего или I сортов. При этом изделия лучшего качества, имеющие янтарно-желтый или соломенно-желтый цвет, получаются из специальной макаронной муки высшего сорта (крупки), полученной размолом зерна твердой пшеницы или мягкой стекловидной пшеницы. Из макаронной муки I сорта (полукрупка твердой или "мягкой стекловидной пшеницы) получаются изделия с коричневатым оттенком большей или меньшей интенсивности. Хлебопекарная мука высшего или I сортов, полученная размолом зерна мягкой пшеницы, применяется при отсутствии макаронной муки. Макаронные изделия, полученные из хлебопекарной муки высшего сорта, имеют обычно светло-кремовый цвет, а из муки I сорта—темно-кремовый с серым оттенком.
По внешнему виду макаронная крупка отличается от хлебопекарной муки крупнотой частичек (как у манной крупы) с желтоватым оттенком.
- Обзор аналогичных устройств.
Сушилка СПК-4Г-90. Сушилка данной марки отличается от СПК- 4Г- 45 тем, что имеет большие рабочие площади конвейерных лент и производительность. Сушилка СПК-4Г-90 при такой же ширине лент (2000 мм), но за счет большей длины имеет суммарную рабочую поверхность 90 м2.
Основной недостаток паровых конвейерных сушилок - в них используется режим с повышающейся сушильной способностью воздуха. Так как поток продукта и поток сушильного воздуха направлены навстречу друг другу, более сухие изделия, находящиеся на лентах нижних транспортеров, высушиваются более сухим воздухом, чем сырые изделия на лентах верхних конвейеров, а также наблюдается эффект провисания транспортёрных лент.
Барабанные сушилки
Барабанная сушилка «Ромет» устанавливается в автоматизированной линии итальянской фирмы «Брайбанти». Барабанная сушилка «Ромет» (рис.1) представляет собой два сетчатых цилиндра диаметром 1600 и 2400 мм, вставленных один в другой.
Рис.1. Барабанная сушилка фирмы "Ромет":
а- схема; б — ячейки; 1 - перегородка; 2 - профиль; 3 – окно
Крепление цилиндров между собой осуществляется с помощью ободов и 24 поперечных стяжек. Для придания конструкции необходимой жесткости по наружному периметру барабана установлено шесть обручей со специальными зажимными устройствами.
Внутреннее пространство между цилиндрами разделено металлическими перегородками (рис.25, б) 1, а каждая секция по всей длине — специальными изогнутыми профилями 2 на отдельные ячейки с окнами 3 (50 ячеек). Такая
конструкция обеспечивает при вращении барабана пересыпание продукта в ячейках и постепенное его движение вдоль секции. За один оборот барабана изделия пересыпаются из одной ячейки в другую, за 50 оборотов барабана изделия проходят последовательно все ячейки одной секции.
Для обеспечения необходимых
технологических режимов
Регулировка количества свежего воздуха, забираемого в сушилку и выброс отработавшего осуществляются автоматически в заранее заданных соотношениях. Для этого в верхнем перекрытии над каждой сушилкой имеется по три отверстия для забора свежего воздуха, каждый из которых перекрывается шиберами при помощи системы тяг и редуктора. На всасывающем патрубке центробежного вентилятора также установлен шибер.
Продукт в первый сушильный барабан из вибрационного подсушивателя поступает по двум вибрирующим лоткам. Для этого в обшивке торцовой части сушильного туннеля предусмотрено два загрузочных окна размером 300х400. Концы вибрирующих лотков установлены на гибких вертикальных опорах на полу помещения. Передача продукта из одной сушилки в другую осуществляется с помощью перегрузочного устройства, которое имеет сборные вертикальный и наклонный лотки.
Оборудование для сушки длинных макаронных изделий
В зависимости от способа размещения изделий внутри сушилки оборудование для сушки длинных макарон можно разделить на три основные группы:
-первая объединяет
группу сушилок, где
-вторая группа сушилок
конвейерных цикличного
-третья группа конвейерных сушилок непрерывного действия представлена в автоматизированных линиях французской фирмы "Бассано". Здесь применен
комбинированный способ сушки макаронных изделий в предварительной сушилке — на рамках, в окончательной — в цилиндрических кассетах.
Шкафные сушилки
Шкафные сушилки представляют собой закрытый с трех сторон шкаф, имеющий канал для прохода воздуха и гнездо для установки сушильных кассет с продукцией. Открытая часть шкафа служит для загрузки и выгрузки продукции, а также для поступления и выброса воздуха.
Сушилка ВВП (рис.2). Представляет собой сушильную камеру 1, открытую с одной стороны для загрузки кассет 2. В её верхней части расположен кожух, в котором установлены реверсивный вентилятор 4 с электродвигателем 3 и коллектор 5 для направления воздуха в вертикальный канал 6. Внутри кожуха установлен осевой реверсивный вентилятор ЦАГИ № 7.
Каркас сушильной камеры изготовлен из деревянных брусков, обшит фанерой и стянут для прочности болтами. В камере устанавливается 156 двойных или 312 одинарных кассет. По ширине камера вмещает три ряда кассет, по высоте – 26; по длине двойных кассет вмещается два ряда, одинарных – четыре ряда. Рабочий объем сушильной камеры 2 м3. Крыльчатку вентилятора устанавливают в коллекторе обтекаемой формы, направляющем поток воздуха в вертикальный канал. Применение коллектора обеспечивает лучшие условия для работы вентилятора и способствует повышению его КПД.
Рис. 2 Сушилка ВВП:
1- сушильная камера; 2- кассеты; 3 - электродвигатель; 4 - вентилятор; 5 – коллектор, 6 - канал
Сушка макарон осуществляется при температуре 30-35оС и относительной влажности воздуха 60-70%. Кассеты с макаронами подаются от установки для резки и раскладки макарон или от разделочного стола на конвейере или в вагонетках в сушильное помещение и штабелируются в сушильной камере. Реверсивный вентилятор вращается в одну сторону, забирает воздух из цеха, направляя его через слой изделий. Затем следует кратковременная остановка
вентилятора и вновь его включение с вращением в обратную сторону, при этом направление воздушного потока противоположно первоначальному. Далее цикл повторяется.
Организация процесса реверсии воздушного потока в сушильной камере позволяет более равномерно высушить продукт по глубине и сечению шкафа. Общая продолжительность процесса сушки 14-16 ч. Кассеты с высушенными макаронами вынимают и транспортируют в фасовочное отделение, а шкафы вновь заполняют сырыми изделиями.
Сушилка 2ЦАГИ – 700 (рис.3). Представляет собой открытую с двух противоположных сторон сушильную камеру 3, разделенную по высоте на две секции полкой 1, в которых установлено по одному осевому реверсивному вентилятору ЦАГИ № 7 5 с электродвигателем.
Рис.3 Сушилка 2- ЦАГИ-700:
1- полка; 2- гнездо; 3 – сушильная камера; 4 -сетка; 5- вентилятор; 6- вагонетка с изделиями
С каждой открытой стороны шкафа имеются гнезда 2 для загрузки кассет.
Электродвигатели и вентиляторы с обеих сторон ограждены металлическими сетками 4, которые служат ограничителями для кассет при установке их в гнезда сушилок.
Каркас сушилки изготовляют из деревянных брусков и обшивают фанерой. Подставки для установки электродвигателей сварены из металлических уголков.
Сушилки могут использоваться как нестационарные, в этом случае к вентиляторной головке с каждой стороны ставят 1—2 подкатные вагонетки 6 с изделиями. В каждой вагонетке размещается 156 одинарных или 78 двойных кассет.
Сушилка 2ЦАГИ-700 отличается от ВВП повышенной скоростью воздуха на входе в изделия (4—5 м/с) и 1,5—1,8 м/с на выходе из них, благодаря наличию двух вентиляторов при почти одинаковом поперечном сечении гнезда. Повышенная скорость воздуха и меньшая площадь обдувки изделий каждым вентилятором обеспечивают более равномерное подсушивание изделий в слое, сокращают продолжительность сушки и соответственно увеличивают съём продукции с 1м 2 площади, занимаемой сушилкой.
Производительность сушилки 1,0-1,2 т/сут. при продолжительности процесса 12-14ч.
При работе сушилки необходимо следить, чтобы оба вентилятора вращались одновременно в одну сторону.
Для равномерного высушивания продукта с обеих сторон шкафа в данных сушилках также применяют реверсирование вентиляторов.
Сушилка "двусторонний диффузор"(рис.4) состоит из вентиляционной камеры 2 с односторонним или двусторонним (как показано на рисунке) "диффузором" и соответственно одной или двумя сушильными камерами. Вместо шкафов к вентиляционной установке можно подкатывать и крепить стяжками одну или две вагонетки 5.
В каждой вагонетке размещается 156 одинарных или 78 двойных кассет.
Реверсивный вентилятор 4 устанавливают в коллекторе 3. Электродвигатель вентилятора крепят на металлической сварной опоре 1.
Рис. 4 Сушилка "двусторонний диффузор":
1 - опора; 2 - вентиляционная камера: 3 - коллектор; 4 – вентилятор;
5- вагонетка с изделиями; 6 – сетка
С торцов коллектор закрывают
В "двустороннем диффузоре" сушильный воздух засасывается из помещения с одной или с другой стороны сушилки и проходит через макаронные трубки, расположенные в кассетах. Так же, как и в предыдущих сушилках, периодически производится реверсирование вращения вентиляторов.
Конструкция относительно
удлиненного диффузора
Режим работы сушилки аналогичен предыдущим.
Рис. Лотковые сушильные кассеты:
а - деревянная двойная, б - металлическая одинарная
В сушилках используют лотковые деревянные или металлические кассеты (рис.29). Размеры деревянных кассет (в мм ): одинарных — 225х365х70, двойных — 454х365х70; вместимость по сухим изделиям в зависимости от ассортимента соответственно 2 -2,5 и 4-5 кг. Металлические кассеты изготавливают из алюминиевых листов размером 225х364х68 мм, вместимость кассеты по сухим изделиям 2—2,5 кг.
Недостатком шкафных сушилок является то, что по чисто техническим причинам в самих сушилках невозможно регулировать параметры сушильного воздуха. Поэтому сушка в них осуществляется по режиму цеха без учета изменений структурно-механических свойств макарон в процессе сушки. Эксплуатация таких сушилок требует значительных затрат ручного труда. Многие операции — транспортировка кассет с изделиями в сушильном помещении и обратно, загрузка и разгрузка сушильных шкафов — выполняют вручную.
Поэтому на макаронных предприятиях, где имеется возможность, шкафные сушилки заменяют другим, более современным оборудованием.
Конвейерные сушилки
Особенность таких сушилок состоит в том, что кассеты с полуфабрикатом устанавливают в стопки на цепные конвейеры, которые при движении проходят вдоль вентиляционных установок. Для обеспечения необходимых температурных режимов конвейеры с продуктом и вентиляционные установки изолируют от сушильного помещения с помощью сборного металлического каркаса, облицованного термоизоляционными плитами. Загрузка кассет полуфабрикатом производится с одной стороны туннеля, выгрузка - с противоположной.
Сушилка ЛС2-А (рис.5). Состоит из следующих основных частей: сушильного туннеля 7 с комплектом осевых вентиляторов 5, двух цепных конвейеров 18 для перемещения продукта, конвейера 6 возврата пустых кассет, вентиляционной системы для подачи воздуха в сушильный туннель и выброса из него отработавшего воздуха.
Внутри туннеля, по всей его длине, установлено вплотную друг к другу двенадцать шкафов, в каждом из которых смонтировано по два осевых вентилятора типа ЦАГИ № 7. Осевые вентиляторы в шкафах установлены так, что направление движения воздуха рядом стоящих шкафов противоположно. Этим достигается изменение направления обдувки воздухом макарон при их перемещении. С обеих сторон шкафов, через весь туннель, проходят два цепных конвейера для перемещения продукта. Со стороны загрузки сушилки конвейеры выходят из нее на 1300 мм, со стороны выгрузки к цепным конвейерам установлены роликовые конвейеры 9 длиной 7000 мм. Poликовые конвейеры служат накопителями готовой продукции.
Привод цепного конвейера
осуществляется от электродвигателя 13
через клиноремённый вариатор скорости
12 и три последовательно
Сушильный туннель разделен на две зоны сушки: первая со стороны входа в туннель — зона предварительной сушки изделий, в ней расположено два шкафа; вторая — зона окончательной сушки, включает десять шкафов. Зоны сушки отделены между собой перегородкой, а для прохода через них кассет имеются створки. В обеих зонах сушильного туннеля автоматически поддерживаются необходимые температура (35—41 °С) и относительная влажность сушильного воздуха (55—75 %) путем регулировки работы калорифера и электромагнитного вентиля.
Работа сушилки осуществляется в следующем порядке. На два конвейера штабелируются вплотную друг к другу стопки кассет 2 с сырыми макаронами по 22 кассеты в высоту и по две в ширину на каждый конвейер. Всего в сушилке устанавливается 2816 кассет с продуктом. По мере движения конвейера кассеты своей массой открывают створки сушильного туннеля и обдуваются воздушным потоком от осевых вентиляторов. После сушки кассеты 10 с высушенными макаронами поступают с цепных конвейеров на роликовые, с которых изделия направляются на упаковку. Возврат пустых кассет производится ленточным конвейером, который имеет направление, противоположное цепным конвейерам.
Кассеты 8 по одной укладывают на горизонтальную часть ленточного конвейера, расположенного между роликовыми конвейерами. Кассеты перемещаются над сушильным туннелем к лотку 1 для спуска их к месту загрузки. Скатываясь по лотку, кассеты могут накапливаться на его горизонтальной части, поэтому при заполнении лотка кассетами под действием их массы подвижная часть горизонтальной направляющей лотка опускается и срабатывает конечный выключатель, который останавливает конвейер возврата кассет.
Рис.5. Схема сушилки ЛС2-А:
1-лоток; 2,8,10-кассеты; 3,11-редукторы; 4,13-электродвигатель;5- вентилятор; 6-ленточный конвейер;
7–сушильный туннель;9–
2. Технико-экономическое обоснование
Сушилка имеет пять сетчатых
конвейеров, раскладчик, ворошитель, установленный
на трех верхних конвейерах. Внутри
каждого конвейера имеется
Слой изделий на сетке конвейера не более 40 мм. Воздух перемещающийся снизу вверх имеет параметры: температуру 50-60 С и 55-65 С, влажность от 30% до 50% соответственно. Скорость конвейеров понижается от верхнего к нижнему с 0,438 м/мин до 0,25 м/мин.
Достоинством является простота конструкции и компактность. Недостатком то, что используется режим сушки с повышающейся сушильной способностью воздуха, т. е. нижние более сухие изделия обдуваются более сухим воздухом, что не обеспечивает выработку качественного продукта и отсутствие теплоизолирующих панелей приводит к значительным тепловым потерям.
При модернизации сушилки был упрощен привод, что позволило уменьшить потребление электроэнергии.
- Описание разрабатываемой машин
ы
Все
механизмы и обшивка сушилки,
образующая сушильную камеру, крепятся
на корпусе, сваренном из
Внутри сушильной камеры проходят 5 ленточных конвейеров. Ширина ленты каждого конвейера 2000 мм, диаметры барабанов 340 мм, сушильная поверхность 9 м2. Калорифер каждого конвейера состоит из 2 последовательно соединенных батарей. Каждая батарея представляет собой 2 продольные трубы диаметром 44,5/39,5 мм с отверстиями, в которые вварены 16 поперечных труб диаметром 38/33 мм. На поперечных трубах навиты металлические полоски шириной 30 и толщиной 1 мм так, что образуется 100 ребер на 1 м длины трубы. Поверхность нагрева каждого калорифера составляет 140 м2, всех пяти калориферов сушилки – 700 м2. Подвод пара к каждому калориферу осуществляется через коллектора, а выход конденсата – через коллектор. Контроль давления пара, поступающего в сушилку, осуществляется с помощью манометра ОБМ – 160, установленного на выпускном коллекторе для создания тяги над сушилкой установлены 2 вытяжных зонта, переходящие в вытяжные трубы диаметром 700 мм. Отсос воздуха производится осевыми вентиляторами. Регулирование количества отсасываемого воздуха осуществляется шиберами.
Сырые изделия, поступающие на верхнюю ленту транспортера сушилки, медленно перемещаются на ней к противоположному торцу сушильной камеры, где пересыпаются на ленту ниже лежащего транспортера и т.д. Ленты соседних транспортеров движутся в противоположные стороны. Пересыпание изделий с ленты на ленту происходит по наклонным щиткам.
Над верхней лентой каждого транспортера имеется ворошитель, который представляет собой вал с закрепленными на нем по винтовой линии пальцами. Вал расположен поперек ленты при его вращении пальцы ворошат высушиваемые изделия предотвращая образование слитков. Вращение валов ворошителей осуществляется от индивидуальных электродвигателей АОЛ 2-11-4 мощностью 0,6 кВт через червячную и цепные передачи. Для наблюдений за работой сушилки в крайних боковых дверцах ее предусмотрены окна. Просыпающаяся с ленты транспортера мучель собираются в нижней части сушилки и поддонах.
Необходимый температурный режим воздуха в сушильной камере можно измерять и регулировать вручную и автоматически. Ручная регулировка теплового режима в каждом ярусе сушилки осуществляется в процессе ее пуска или в связи с переводом сушилки на новый ассортимент. После достижения установившегося теплового режима в каждом ярусе производится переход на автоматическое регулирование температуры. Эта регулировка осуществляется изменением количества пара поступающего в калориферы, с помощью регулирующего клапана с исполнительным механизмом ПР – 1, электронного потенциометра КВП 1 – 503 и датчика температуры ТХК –VIII, установленного внутри камеры.
Визуальный контроль параметров воздухов над каждой лентой сушилки осуществляется при помощи термометров, установленных над каждой лентой. Над верхней лентой установлен также психрометр.
Привод конвейера сушилки осуществляется от 2 электродвигателей и мощностью 1,5 кВт с частотой вращения валов 1000 об/мин. Вал каждого электродвигателя через клиноременную передачу соединен с вариатором редуктором ВЦ – 22 101 – 03, от которого через цепную передачу, червячную и цепную и вращение передается приводным барабанам конвейера: от первого, третьего и пятого конвейеров, от второго электродвигателя конвейеры второй и четвертый. Скорость конвейеров от верхнего к нижнему уменьшается, чем создается более высокий слой продукта, по мете его высыхания.
4. Расчётная часть
Технологический расчёт
Он сводится к определению расхода подаваемого воздуха и вводимого количества тепла.
Объёмный расход м3/час воздуха определяется
V =
где к - коэффициент запаса, к = 1,06;
U- количество испаренной влаги, кг/час;
RВ - газовая постоянная воздуха,RB= 288 Дж/кг°К;
Т - температура воздуха, °К; Т= 273 + t°С;Т= 20 - 30° С = 293 - 303° К;
d1, d2 -влагосодержание подаваемого из помещения и выходящего из сушилки воздуха, г/кг сухого воздуха;d1- условно можно принять дляφ- 60%, от T от 20 до 30° С;d1- от 0,009 до 0,016 кг/кг с.в.;d2- условно можно принять φ = 50%, отТ от 35° С до 45° С;d2- от 0,018 до 0,032 кг/кг с.в.;
- относительная влажность воздуха, = 50 - 60%;
Р – барометрическоедавление подаваемого воздуха,Р = 0,99 • 105 Па;РНАС - давление насыщенного пара при заданной температуре воздуха, Па; Р - условно можно принять при Тот 20° С до 30° С,Р= 2340 - 4240 Па;Р - условно можно принять приТот35°С до 45° С,Р= 5630 - 9570 Па.
V =
Количество испаренной влаги кг/час можно определить (по формуле) исходя из производительности сушилки и влажности изделий
U= П
где П - производительность сушилки, кг/час;
W1 , W2влажность сырых и сухих изделий,W1= 28 - 30%;W2= 13%.
U= 434,8 = 146,3 кг/час
Расход теплоты кДж/час на сушку изделий складывается
Q= (Ом + Qт+Qb+ Qo) кn
где кn- коэффициент неучтенных потерь, кп= 1,4;
QM- затраты теплоты на нагрев макаронных изделий, кДж/кг исп. вл.;
Qт- затраты теплоты на нагревание транспортных средств, кДж/кг исп. вл.;
QB- потери теплоты с выходящим из сушилки воздухом, кДж/кг исп. вл.;
Qо – потери теплоты ограждениями сушилки, кДж/кг исп. вл..
Q= (14887,8 + 69,3+16383,3+4330) 1,4
= 49938,56 кДж/час
Затраты теплоты кДж/ч на нагревание транспортных приспособлений (кассет, бастунов, ленточных и цепных конвейеров и т.п.) в сушильной камере
Qм = GT
Qм = 434,8
где GТ- масса транспортных приспособлений, проходящих в час через сушилку, кг/ч;
сТ - удельная теплоемкость материала, из которого изготовлены транспортные приспособления, кДж/(кг К), для алюминия сТ = 0,896 кДж/(кг К), для железа ст = 0,44 кДж/(кг К);
и - температура транспортных приспособлений на входе (44°С) и выходе(29°С) из сушильной камеры, °С.
Затраты теплоты кДж/ч на нагревание макаронных изделий
