Расчет и проектирование ленточной сушилки для макарон
БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет пищевых технологий
Кафедра ТОЖ и ПП
Специальность прод.пит.из раст.сырья
Форма обучения очная
Курс 2, группа ТХ-203
СУРИНА ЗУЛЬФИЯ РИФОВНА
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ЛЕНТОЧНОЙ СУШИЛКИ ДЛЯ МАКАРОН.
Курсовой проект по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»
«К защите допускаю»
Руководитель:
Доцент Калимуллин А.М.
__________________________
(подпись)
“___” _______________2013г.
Оценка при защите
________________
________________
(подпись)
“___” _________2013г.
Уфа-2013
РЕФЕРАТ
Проект 20 с., 2 рисунок, 1 таблица, 6 источников, 2 листа формата А1 графического материала
МАКАРОНЫ, ЛЕНТОЧНАЯ СУШИЛКА ДЛЯ МАКАРОН,
МЕТАЛЛАЕМКОСТЬ, КОЛИЧЕСТВО КОНВЕЙЕРОВ, ШИРИНА КОНВЕЙЕРА, КОЛИЧЕСТВО БАРАБАНОВ.
Объектом разработки являются ленточная сушилка для макарон и процесс сушки макарон.
Цель проекта – снижение эксплуатационных затрат у потребителя.
Описано устройство и принцип действия ленточной сушилки при сушке макарон, рассмотрен механизм движения конвейера время и путь прохождения макарон через различные участки машины. Разработан метод расчета пути прохождения макарон по конвейерам, оптимизированы его конструктивные параметры. Спроектирована конструкция ленточной сушилки для макарон.
Основные конструктивные параметры установки: количество конвейеров 14 шт. и ширина конвейера 2,5.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
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.
1 НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛЕНТОЧНОЙ СУШИЛКИ ДЛЯ МАКАРОН
1.1Основные требования к макаронам и принцип их сушки.
Сушка макаронных изделий — наиболее длительная стадия процесса их производства. Высушивание обычно заканчивают по достижении влажности 13,5... 14%. чтобы после остывания перед упаковкой влажность их составляла не более 13%. Сушка макаронных изделий осуществляется конвективным способом, то есть при непосредственном соприкосновении высушиваемого продукта с сушильным агентом (нагретым воздухом).
Соблюдение оптимальных режимов сушки влияет на такие показатели качества готовой продукции, как прочность, стекловидность излома, кислотность. Интенсивное удаление влаги может привести к растрескиванию изделий, чрезмерно длительная сушка на первой стадии удаления влаги — к закисанию изделий, а при сушке в слое — к деформированию или слипанию продукта.
Уплотненное макаронное тесто относится к коллоидным капиллярно-пористым материалам. При выборе режимов сушки необходимо учитывать две основные особенности макаронных изделий как объекта сушки:
• при снижении влажности изделий от 29...30 до 13... 14% происходит сокращение их размеров (усадка) на 6...8%;
• в процессе высушивания изменяются структурно-механические свойства изделий.
В зависимости от температуры воздуха используют три основных режима конвективной сушки макаронных изделий:
- традиционные низкотемпературные режимы, когда температура сушильного воздуха не превышает 60'С;
- В высокотемпературные режимы, когда температура воздуха на определенном этапе сушки достигает 70...90°С;
- сверхвысокотемпературные режим
ы, когда температура воздуха превышает 90*С.
При низкотемпературном режиме изделия можно высушивать при жестких режимах, не опасаясь появления в них трещин, примерно до 20%-ной влажности, так как изделия имеют выраженные пластичные свойства. В дальнейшем во избежание растрескивания необходимо проводить высушивание при мягких режимах, медленно удаляя влагу. Особенно осторожно следует удалять влагу по достижении изделиями влажности 16% и ниже, когда материал приобретает свойства упругого тела. Эта особенность изменений структурно-механических свойств макаронных изделий в процессе низкотемпературной сушки обусловливает необходимость ее проведения в двух последовательно установленных сушильных установках: предварительной и окончательной.
Назначение предварительной сушилки — быстрое удаление влаги из сырых макаронных изделий, пока они обладают пластическими свойствами. Основная цель этой стадии заключается в сокращении обшей продолжительности сушки. Кроме того, быстрое снижение влажности препятствует развитию микробиологических процессов — закисанию и плесневению продукции.
При высокотемпературных и сверхвысокотемпературных режимах сушки, когда температура воздуха превышает соответственно 70 и 90"С, макаронные изделия остаются в пластическом состоянии вплоть до 16...13%-ной влажности (в зависимости от температуры). В этом случае критическая влажность изделий W , то есть момент перехода материала из пластического состояния в упругое, снижается практически до величины влажности готовых макаронных изделий. Поэтому возникает возможность использования таких режимов на всем протяжении сушки, что значительно сокращает ее продолжительность.
Высокотемпературные режимы способствуют улучшению качества изделий по ряду показателей:
• цвет изделий становится более светлым по сравнению с изделиями традиционной сушки;
• улучшаются варочные свойства макаронных изделий;
• происходит практически полная пастеризация макаронных изделий.
В отечественной промышленности пока значительно более широко используются низкотемпературные сушильные установки, так как применение высокотемпературных режимов сдерживается из-за отсутствия специального оборудования и приборов.
В соответствии с классификацией, разработанной М. Е. Черновым (рис. 17.2), по ассортименту выпускаемой продукции все оборудование для сушки макаронных изделий можно разделить на оборудование для сушки коротких и длинных изделий.
В зависимости от конструкции сушильные установки делятся на барабанные, конвейерные и шкафные, а по принципу действия — на непрерывно действующие и периодические.
Сушильные установки для макаронных изделий различаются способами размещения высушиваемого материала внутри камеры (рамки, кассеты, бастуны, ячейки) или устройствами для его перемещения.
1.2 Устройство ленточных сушилок
Для сушки коротких изделий обычно применяют паровые конвейерные сушилки ленточного и барабанного типов. Для первичной подсушки сырых изделий, необходимой для предупреждения их возможного слипания в процессе сушки, используется установка с виброситами. При этом из изделий удаляется до 2% влаги.
Сушка коротких макаронных
изделий, как правило, включает две
стадии — предварительную и
Предварительная сушилка ленточного типа обеспечивает за сравнительно непродолжительный период удаление до 8% влаги из полуфабриката. Внутри сушильной камеры размешаются девять горизонтальных ленточных конвейеров.
Все ленточные конвейеры имеют одинаковую скорость с возможной ступенчатой регулировкой для изменения необходимой продолжительности сушки. Каждый ленточный конвейер снабжен грузовым натяжением и блокировкой, предохраняющей ленты от перегрузки при скоплении полуфабриката.
Система вентиляции и обогрева сушилки состоит из сдвоенного вентилятора, калорифера, вытяжного вентилятора с жалюзи и труб обогрева пола. Воздух нагнетается вентиляторами через трубчатые калориферы в торцевую часть сушилки зоны загрузки, проходит над слоем изделий и выходит в торцевую часть зоны выгрузки, откуда частично поступает на рециркуляцию, а частично отсасывается вытяжным вентилятором через жалюзи в цех.
Сушка изделий осуществляется при температуре 33...47°С и относительной влажности воздуха 60...70%. Теплоносителем для подогрева воздуха служит горячая вода температурой 90°С.
Окончательная сушилка ленточного типа снижает влажность сырых короткорезаных изделий до стандартных значений и по сравнению с предварительной сушилкой имеет следующие отличия.
1.3 Порядок работы ленточных сушилок
Каждый конвейер (рис. 1) предварительной или окончательной сушилки имеет приводной и натяжной барабаны с натянутой на них сетчатой лентой 4 из синтетического материала. Барабаны 5 имеют по две продольные канавки. Полотно сетчатой ленты через каждые 135 мм (длина полуокружности барабана) зажато алюминиевыми стержнями 7в специальные профили 8, аналогичные профилям канавок на барабанах. На концах стержней установлены ролики 1.
Рис. 1. Ленточный конвейер
При вращении барабанов профили входят в канавки барабанов обеспечивая жесткое зацепление ленты с барабанами. Ролики при движении ленты катятся по направляющим уголкам 2, прикрепленным к внутренним боковым стенкам каркаса сушилки. Такая конструкция обеспечивает ленте достаточную жесткость в поперечном сечении и минимальное трение при движении. Для предотвращения просыпания изделий по краям ленты установлены щитки 3.4
Система вентиляции и
подогрева воздуха в окончатель
Рис. 2. Схема сушилки ленточного типа
Такая схема движения сушильного воздуха обеспечивается наличием боковых 5 и потолочных б щитков. Боковые щитки обеспечивают вход сушильного воздуха только под рабочие ветви лент, а потолочные — движение его вдоль торцевых сторон сушилки между полуфабрикатом и холостой ветвью ленты верхнего конвейера. Рабочие ветви конвейера отделены одна от другой, в результате сушильный воздух проходит через слой изделий, лежащих на лентах.
Подсос свежего и выброс влажного воздуха из сушилки производится через отверстия в боковых стенках сушилки с помощью шиберов 2 и заслонок, которые автоматически открываются и закрываются, обеспечивая поддержание температуры сушильного воздуха в диапазоне 40...45°С, относительную влажность — 70...80%. Толщина слоя изделий на лентах не более 45 мм, ширина — 1660... 1820 мм.
Основной недостаток паровых конвейерных сушилок заключается в том, что 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 нижних конвейерах, высушиваются более сухим воздухом, чем сырые изделия на верхних.
2 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
2.1 Анализ факторов, принятые допущения
Ленточный конвейер для сушки макарон сводится к определению количество конвейеров и ширине конвейера. Расчёт производится из условия продолжительности сушки макарон, а также обеспечения необходимой производительности ленточной сушилки. Причём, конструктивные параметры ленточного конвейера нужно рассчитать таким образом, чтобы приведённые затраты были минимальны.
При разработке математической
модели принимаются следующие допущени
1) Ввиду незначительного изменения занимаемой площади пола по рассматриваемым вариантам в приведенные затраты можно не включать амортизацию здания.
2) Ввиду незначительной
стоимости слоя утеплителя
3) Пренебрегаем изменением
стоимости насоса и
2.2 Конструктивные расчеты ленточн
Формула для определения скорости движения конвейера, V м/с,
V= П/h*b*pн*K1*K2*3600,
где П - Производительность, кг/ч;
h - высота слоя продукта, м;
b - ширина конвейера для сушки макарон, м;
рн - насыпная плотность продукта кг/м3;
К1 - коэффициент учитывающий использование площади сушильных лент;
К2 - коэффициент учитывающий неравномерность загрузки сушилки.
Определим длину одного конвейера l1, м,
l1=V*t/z,
где t - время сушки макарон, c;
z - количество конвейеров, шт.
Длинна сушильной камеры L, м
L= b1+О+ l1, (2.2.3)
где b1 - расстояние между конвейером и стенкой сушильной камеры м;
O - отступ конвейера, м.
Ширина сушильной камеры, B м,
В= b+ b2 *2, (2.2.4)
где b2 - расстояние между конвейером и стенкой сушильной камеры м.
Определим диаметр звездочки d, м,
d= l4/π*2*2,
где l4- длинна окружности звездочки, м.
Высота сушильной камеры, Н м,
Н= b3*2+ b4+ b4+ b5+d,
где b3 - Расстояние между конвейерами, м;
b4 - расстояние между конвейером и верхней частью конвейера, м;
b5 - расстояние между конвейером и нижней частью конвейера, м;
d - диаметр звездочки, м.
Найдем общую площадь, S1 м,
S1=L*H*2+B*H*2+L*B*2,
Длинна ленты конвейера Lл, м,
Lл =( l1*2+ l4)*z+ l4+( l2+ l3)*2, (2.2.8)
где l2 - длинна верхней части конвейера, м;
l3 - длинна нижней части конвейера, м.
Стоимость всего металла Свм, руб.,
Свм = S1* q* См* р, (2.2.9)
где q - толщина стенки сушильной камеры, м;
См - стоимость за 1 кг листового металла, руб;
р - плотность стали, кг/м3.
Площадь конвейера S2 , м,
S2= Lл*b+d*z++( l2+ l3)*2+d*2. (2.2.10)
Стоимость всей ленты конвейера Слк, руб/м2,
Слк = S2* Ск,
где Ск - стоимость конвейера за 1 м2 , руб.
Длинна всех барабанов l5 , м,
l5=z2*b,
где z2 - количество барабанов, м.
Стоимость всех барабанов, Свб руб.,
Свб = l5 * Сб, (2.2.13)
где Сб - стоимость за 1 м барабан, руб.
Стоимость уголков Сву, м,
Сву = l1 *2*z* Су, (2.2.14)
где Су - стоимость уголка за 1 м по которому двигается лента, м.
Стоимость всего оборудования Со, руб.,
Со = Свм +Слк+ Свб + Сву. (2.2.15)
Затраты на амортизацию А, руб,
A=0,1* Со.
Техническое обслуживание и ремонт ТОР, руб
ТОР =0,12* Со.
Определим приведенные затраты П, руб
П=E +A + ТОР.
Вычислим удельные приведенные затраты Пуд, руб/кг
Пуд =П / Мгод..
Минимизация критерия оптимизации позволит определить оптимальные конструктивные параметры бутылкомоечной машины.
3 ИССЛЕДОВАНИЯ
ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ И ВЫБОР
Так как необходимо рассчитать ленточную сушилку таким образом, чтобы при нужных размерах приведенные затраты были минимальны, необходимо произвести расчет при различных значениях конструктивных параметров количество конвейеров и ширине конвейера. Значениями этого параметра поочередно варьируем с постоянным и малым шагом, а затем выбираем оптимальный вариант по определяемому критерию Кр. Так реализуется метод многомерной оптимизации циклического покоординатного спуска. Для такого многократного расчета используем программу Microsoft Excel. В результате расчетов определяются конструктивные параметры, соответствующие минимальным приведенным затратам. Результаты расчетов приведены в таблицах приложений А. Согласно данным этих таблиц строим графики зависимости приведенных затрат от варьируемого параметра z на формате А1 графического материала (лист ТОЖПП 65.19.00Г). Анализ кривой позволил установить, что количество конвейеров z равен 14 штук, т.е. при данном количестве конвейеров наименьшие приведенные затраты. Анализ других кривых позволил установить, что при различных количествах конвейеров к удельным приведенным затратам оптимальные ширину конвейера варьируют, и чем больше это отношение тем больше количество конвейеров.
По рассчитанным конструктивным параметрам выполняем рабочий чертеж ленточный конвейер на формате А1 графического материала (лист ТОЖПП 65.19.00. ВО).
ВЫВОД
1. В процессе выполнения работы изучены основные требования к макаронам и назначение ленточной сушилки. Произведен обзор и анализ существующих ленточных сушилок для сушки макарон. Подробно описано устройство и работа ленточной сушилке.
2. Произведен
выбор критерия оптимизации и
разработана математическая
3. Разработана конструкция ленточной сушилки с оптимальными конструктивными параметрами и выполнен сборочный чертеж ленточной сушилки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- Сурков В.Д. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности / В.Д.Сурков, Н.Н.Липатов, Ю.П.Золотин – М.: легкая и пищевая промышленность, 1983. -432.
- Остриков А.Н., Абрамов О.В. Расчет и конструирования машин и аппаратов пищевых производств-СПб.:ГИОРД,2004-
352 с. - Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности (2-е издание)/ В.Д.Сурков, Н.Н.Липатов, Н.В. Барановский – М.: легкая и пищевая промышленность, 1970. -552.
- Антипов С.Т., Кретов Т.И., Остриков А.Н., Понфилов В.А. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн.Кн2: Учеб. для вузов. – М.:Высш.шк., 2001-680с.
- Соколов В.И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. М.: Колос, 1992-399 с.
- Медведев Г.М. Технология макаронных изделий. –СПб.: ГИОРД, 2005.-312 с
