Расчет пресса
Содержание
ВВЕДЕНЕ 5
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ 6
1.1
Характеристика пищевого
1.2
Технологический процесс
1.3 Хранение и транспортировка 10
1.4
Аппаратурно-технологическая
2 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ 15
2.1 Общая характеристика 15
2.2
Патентный обзор и
2.3 Техническая характеристика 20
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 22
3.1 Технологический расчет 22
3.2 Энергетический расчёт 23
3.3
Кинетический расчёт
3.4 Конструктивный расчёт 23
4 МОНТАЖ, НАЛАДКА И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 32
ВВЕДЕНЕ
Под общим названием «прессование»
в технике понимается ряд процессов,
имеющую различную сущность в
зависимости от стоящих задач: изменение
формы материала при
Первые два случая имеют цель придать продукту определённую форму и уплотнить его для лучшей транспортабельности, третий для отжима жидкой фазы.
Пищевые продукты, подвергаемые прессованию, являются дисперсными системами, состоящими из твёрдой фазы (кристаллы, гранулы, разорванные клетки орехов и т. п.) или из твердой и жидкой фаз (сок, расплавленный жир, вода).
Прессование определяется физико-механическими
свойствами продукта и условиями
ведения процесса. Физико-механические
свойства процесса зависят от вида
продукта, его технологической подготовки
(размера частиц, вязкость, температура).
Условия прессования
В зависимости от характера процесса различают процессы периодического и непрерывного действия.
По принципу действия нагнетательных механизмов, создающих усилие при прессовании, прессы делят на ленточные, поршневые, шнековые, шестерённые, вальцовые и др.
Отделение жидкой фазы (воды, сока, расплавленного жира и др.) прессованием применяется при мойке зерна, переработке фруктово-ягодного сырья и др. В данной работе мы будем рассматривать шнековый пресс, который предназначен для отжима сока из ягод винограда
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ
1.1 Характеристика пищевого продукта
Виноматериалы – молодое вино, полученное в результате спиртового брожения продуктов переработки винограда непосредственно на заводе первичного виноделия и используемое в качестве основного сырья для производства разнообразного ассортимента виноградных вин. Виноматериалы различают по природе спирта, содержащегося в них, цвету, концентрации экстрактивных веществ, спирта и сахара. Выпускают два основных вида виноматериалов: виноматериалы для получения столовых вин и крепленые виноматериалы.
Виноматериалы для столовых вин содержат только спирт, полученный в результате естественного брожения на чистых культурах винных дрожжей натурального виноградного сока. Объемная доля такого спирта в вине составляет 9…14 %. По массовой доле остаточного сахара эти виноматериалы подразделяются на сухие (не более 0,3 %), до 1 %, полусухие (1,0…2,5%) и полусладкие (3…8%). Последние предназначены для десертных вин.
Крепленые виноматериалы наряду со спиртом естественного брожения содержат добавленный спирт-ректификат. В России установлены обязательные минимальные нормы объемной доли спирта, получаемого в результате естественного брожения: для крепких вин не менее 3 %, для десертных – не менее 1,2 %.
По цвету различают
белые и красные виноматериалы.
Белые виноматериалы, как правило,
характеризуются светло-желто-
Сырьем для получения виноматериалов является виноград, достигший технической (промышленной) зрелости, необходимых для данного типа вина содержания сахара и кислотности. Виноматериалы для столовых вин производят из винограда, содержащего 17…20% сахара и имеющего кислотность 6…8 г/дм3. Для десертных вин требуется виноматериал, полученный из винограда, содержащего не менее 25 % сахара, кислотностью – 5…7 г/дм3. Из сортов винограда, сок которых не окрашен, приготовляют белые виноматериалы. Для производства красных виноматериалов основное значение имеет подбор сортов винограда с большим технологическим запасом красящих веществ.
Основными полуфабрикатами являются мезга – дробленый виноград и сусло – виноградный сок. Виноградная мезга представляет собой грубую суспензию, состоящую из двух резко разграниченных фаз: жидкой – сусла и твердой – кожицы и семян. Семена технически зрелого винограда достаточно твердые, а кожица упругая, благодаря чему обеспечивается хорошее дренирование всей массы мезги и создаются благоприятные условия для выделения из нее сока. Его содержание в мезге достигает 80 %, и он распределен в смеси с твердыми тканями ягод – кожицей и семенами. Качество виноматериала существенно зависит от способа извлечения сока из мезги.
1.2 Технологический процесс производства
Производство виноматериалов включает следующие основные стадии и операции:
– приемку, контроль качества и транспортирование винограда;
– дробление винограда и отделение гребней;
– отделение сусла-самотека и прессования сусла;
– осветление и очистку сусла;
– брожение сусла;
– брожение и осветление виноматериала;
–фасование, хранение и транспортирование виноматериалов виноматериала.
С момента сбора винограда до начала его переработки допустим промежуток времени не более 4 ч, так как вытекающий из поврежденных ягод сок легко сбраживается и закисает. Поэтому производство виноматериалов является сезонным и размещается вблизи виноградников. Винзавод первичной переработки характеризуется тем, что переработка винограда на этом заводе заканчивается получением молодого вина. За 2..3 месяца до начала сезона виноделия следующего года все вина с завода удаляют.
Производство виноматериалов связано с процессами получения виноградной мезги и сусла, брожения сусла, дображивания и осветления виноматериала.
При получении виноградной мезги ягоды раздавливают для облегчения выделения сока и повышения его выхода. После дробления ягод проницаемость их тканей резко увеличивается и диффузионные процессы ускоряются. Степень измельчения ягод выбирается в зависимости от требований, предъявляемых к химическому составу вина. При производстве вин сортов Кагор, Портвейн, Мадера применяют высокоэкстрактивные виноматериалы из ягод, подвергнутых механической обработке в центробежных дробилках. В производстве столовых вин, а также шампанских, хересных и др. применяют малоэкстрактивные виноматериалы, которые можно получить в валковых дробилках при мягком механическом режиме, полностью исключающем перетирание кожицы, а также раздавливание и измельчение гребней, из которых могут извлекаться нежелательные вещества, придающие вину грубость и неприятные привкусы.
При получении виноматериала для красных вин в отличие от белых обеспечивают хороший контакт сусла с мезгой для более полного извлечения из них красящих, дубильных и ароматических веществ. Они придают красному вину характерные для него цвета и вкусовую полноту. Для этого мезгу подвергают предварительной тепловой обработке при 55…60 °С до приобретения суслом требуемой окраски, после чего мезгу охлаждают и прессуют. Для получения ароматизированных вин типа Вермут используют виноматериалы со слабовыраженным ароматом.
При получении виноградного сусла первоначально сок выделяют из мезги способом стекания под действием силы тяжести. Это сусло, называемое суслом – самотеком, по химическому составу и технологическим свойствам представляет собой самую ценную фракцию. Выход самотечного сусла не превышает 55 % от массы перерабатываемого винограда. Увеличение выхода виноматериалов связано с интенсификацией процессов дробления винограда и выделения из мезги сусла. Для этого используют ударно-центробежные воздействия при дроблении винограда, а мезгу при отделении сусла подвергают сжатию (прессованию). В результате общий выход сусла достигает 80 % от массы винограда. Однако по сравнению с самотечным в прессовом сусле повышается содержание взвесей частиц оболочки и мякоти, дубильных веществ и металла, а также содержится меньше сахара. Прессовое сусло 1-го давления используют полностью или частично для получения марочных вин. Прессовое сусло 2-го и частично 1-го давления идет на ординарные и крепленые вина. Прессовое сусло 3-го давления, имеющее наиболее низкое качество, применяется в производстве крепких ординарных вин.
Виноградные выжимки поступают на специальную переработку для получения спирта и винно-кислотного сырья.
Получаемое сусло для выделения из него взвешенных частиц направляют на осветление. От полноты осветления сусла в значительной мере зависит качество будущего вина. В зависимости от назначения получаемого виноматериала и конкретных технологических условий применяют различные способы осветления сусла: отстаивание, центрифугирование, электрофлотация и др. Одно из основных технологических условий нормального осветления сусла–исключение забраживания, в результате жизнедеятельности паразитных микроорганизмов. Для предупреждения этого применяют сульфитацию, охлаждение сусла или комбинацию этих двух приемов. Желательные низкие дозировки SO2 (50…75 мг/дм3) и охлаждение до 10…12 °С.
Соприкосновение твердых частиц винограда с отжатым соком и сока с воздухом должно быть по возможности минимальным, чтобы избежать окисления сока и обогащения его избытком экстрактивных веществ.
Брожение виноградного сусла. Спиртовое брожение – основной технологический процесс виноделия. Вещества, образующиеся в результате спиртового брожения, сообщают продукту характерные особенности, свойственные вкусу и букету вина. При производстве сухих виноматериалов исходный сок сбраживается полностью (весь сахар используется дрожжами), "насухо", и в готовом вине сахар практически отсутствует. Белые и красные сухие виноматериалы используют для производства марочных вин и шампанского, а также столовых вин.
Полусладкие виноматериалы получают в результате неполного сбраживания сока путем остановки брожения (охлаждением, оклейкой, пастеризацией) в момент, когда в бродящем сусле остается необходимое количество сахара (3…8 %).
Виноматериал для крепленых вин: Портвейн, Мадера, Херес, Мускат, Токай, Кагор и др. готовят путем неполного сбраживания виноградного сока из сортов, обладающих способностью к высокому накоплению сахара при созревании или к заваливанию и заизюмливанию при перезревании. Процесс брожения останавливают спиртованием, добавляя ректификационный спирт. При изготовлении десертных вин спиртование осуществляют на начальных стадиях брожения, когда в сусле остается еще довольно высокое количество сахаров. Введение повышенного количества спирта перед окончанием брожения приводит к получению крепкого вина. Введение спирта не только обусловливает требуемую крепость, но и способствует созданию необходимой устойчивости и характера готового вина.
Хересные виноматериалы получают по технологии белых столовых вин, затем его подспиртовывают до объемной доли спирта 15…16 %, выдерживают при температуре 16…20 °С под пленкой (солерой) специально выращенных хересных дрожжей. Хересные дрожжи потребляют питательные вещества вина, крепость вина снижается, а количество альдегидов, ацеталей и эфиров возрастает. В результате вино приобретает ярко выраженный специфический аромат и вкус. В нашей стране разработан метод непрерывного хересования.
При получении виноматериалов высокоэкстрактивных вин обычно применяют брожение сусла на мезге, при котором происходит не только сбраживания сахара, но и экстрагирования фенольных, азотистых и других веществ из кожицы и семян. Для интенсификации процессов экстрагирования брожения сусла на мезге проводят в открытых или закрытых резервуарах, в специальных аппаратах периодического и непрерывного действия при температуре 28…30 °С.
При производстве красных виноматериалов сброшенный виноматериал пропускают через экстрактор, содержащий свежую мезгу.
Дображивание и осветление виноматериала. После основного брожения виноматериал еще мутный и нестойкий. При дображивании продолжается алкогольное брожение и идет постепенное оседание дрожжевых клеток. Происходит образование кристаллов винной кислоты. При выпадении кристаллов в осадок к их поверхности прилипают твердообразные частицы взвеси. В результате этих процессов виноматериал осветляется, улучшается его вкус и повышается стойкость. Однако вышеуказанные преобразования являются лишь первой стадией созревания вина. Полученные виноматериалы еще незрелое молодое вино, которое требует дальнейшей обработки и выдержки.
Различают необработанные и обработанные виноматериалы. Обработанным называют виноматериал, приготовленный по установленным технологическим схемам, прошедшим технологическую обработку и выдержку. Виноматериал в принципе должен быть пригоден для фасования в бутылки (после отдыха и фильтрации) и реализации в качестве столового вина.
1.3 Хранение и транспортировка
В процессе хранения виноматериалов продолжается их дозревание и самоосветление: выпадают в осадок дрожжевые клетки, белковые вещества и пр.
При длительном хранении
виноматериалов на осадках
Емкости, используемые для хранения виноматериалов, должны быть закрытыми, а люки их полностью герметизированными.
Хранение виноматериалов в
металлических или
Каждая емкость должна иметь
паспорт, в котором
Находящиеся на хранении
виноматериалы необходимо
Хранение виноматериалов
Транспортировка виноматериалов, перемещение виноматериалов в специально оборудованных транспортных средствах с винзаводов, перерабатывающих виноград, на предприятия вторичного виноделия.
Транспортировка
Транспортировка
1.4 Аппаратурно-технологическая схема производства
Начальный комплекс оборудования линии включает бункера-питатели, валковые или ударно-центробежные дробилки-гребнеотделители, сульфитодозировочные установки. Этот комплекс обеспечивает переработку винограда в стерилизованную мезгу.
Ведущий комплекс оборудования линии состоит из камерных или шнековых стекателей и прессов периодического или непрерывного действия. В стекателях под действием гравитации из мезги выделяется сусло-самотек, а прессы из остатков мезги отжимают прессовую фракцию сусла.
Каждую из полученных
фракций сусла перерабатывают в
сухой или крепленый
На рисунке 1 изображена машинно-аппаратурная схема линии производства белых виноматериалов.
Рисунок 1– Машинно-аппаратурная схема линии производства белых виноматериалов
Виноград доставляется специальным автотранспортом 1. После точного учета количества поступившего винограда и инспекции его качества по сортовому и химическому составу виноград шнековым питателем 2 подается в дробилки-гребнеотделители 3, в которых одновременно с раздавливанием ягод винограда отделяются гребни.
Отделенные гребни, выходящие из дробилки, подают конвейером на весы, а затем на шнековый пресс для извлечения гребневого сусла.
Ягоды винограда
разрушают дробилкой-
Сусло-самотек и прессовое
сусло осветляется в
После введения чистой культуры дрожжей осветленное сусло-самотек подается в установку непрерывного брожения 12, представляющую собой систему резервуаров, соединенных между собой. В основу работы установки заложен принцип создания перепадов избыточного давления за счет выделения при брожении диоксида углерода, воздействующего на находящиеся внутри резервуара сусло и способствующего перетекания его из одного резервуара в другой по переливным трубам. Во время брожения поддерживают оптимальную температуру (14…18 °С) сусла, контролируют его подачу в головные резервуары бродильных аппаратов и обеспечивают его постоянный расход. Содержание остаточного сахара на выходе из последнего резервуара бродильной установки 12 для сухих столовых виноматериалов составляет 1…3 %. Такой виноматериал направляют в емкости 13 для дображивания и осветления.
После полного прекращения брожения молодое вино снимают с дрожжей (первая переливка), сульфитируют из расчета 25…30 мг/дм3 и направляют в емкости 14 для выдержки и хранения. Вторую переливку проводят обычно через 1…1,5 мес после снятия с дрожжей также с введением 25…30 г/дм3 SO2. В процессе хранения емкости систематически доливают не реже 1 раза в неделю, чтобы в них не было газовых камер и поверхность вина не соприкасалась с воздухом.
Аналогичным образом устроен и работает комплекс оборудования для обработки прессовой фракции сусла. Но на определенной стадии незавершенного брожения это сусло спиртуется в спиртодозаторах 15. Из прессового сусла получают крепленые виноматериалы путем приостановки естественного процесса брожения при добавлении в виноматериал спирта-ректификата.
Транспортирование виноматериалов на предприятиях вторичного виноделия осуществляют в железнодорожных или автомобильных цистернах вместимостью от 7 до 28 м3 либо в деревянных бочках.
2 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
2.1 Общая характеристика
На сегодняшний день шнековые прессы широко используются в пищевой промышленности. Они предназначены для отжима соки из ягод винограда, отжатия жома, используются в свеклосахарной промышленности для предварительного отжатия сырого жома и т.д.
В основном в промышленности используют несколько видов шнековых прессов: горизонтальный пресс, горизонтальный двухшнековый пресс, наклонный пресс и вертикальный пресс.
В зависимости от вида деятельности предприятия (переработка первичного или вторичного сырья (жома)) используют тот или иной вид прессов.
Так, например, для получения сока из ягод винограда удобно использовать горизонтальные шнековые прессы типа ВПНД-10 и ВПО-20А.
А наклонный шнековый пресс ПСЖН-68 больше подходит для отжатия жома до 12-14 % сухих вешеств. Вертикальные шнековые прессы ПВЖ-60, используются в свеклосахарной промышленности и предназначен для предварительного отжатия сырого жома.
Наклонный шнековый пресс ПСЖН-68 (рисунок 2) предназначен для отжима жома. Жом поступает в сепаратор, где из него частично удаляется вода, а затем в пресс, где отжимается основная часть воды.
Рисунок 2– Наклонный шнековый пресс ПСЖН-68
7 — сепаратор; 2 — вал шнека; 3 — сито; 4 — отжимной шнек; 5 — цилиндрические сита, 6 — регулировочное приспособление; 7 — отверстие для выгрузки жома; 8 — коническое сито; 9 — штуцер; 10 — отверстие для удаления воды; 11 — дополнительная поверхность фильтрования; 12 — штуцер для отвода воды
Часть отжатой воды проходит через цилиндрическое сито и удаляется через штуцер 9, другая часть воды проходит через сито 3 в полую часть вала шнека и удаляется через отверстие 10 и штуцер 9. Отжатый жом выгружается через кольцевые отверстия между коническим ситом и корпусом отжимного шнека. Размер отверстия влияет на продолжительность пребывания жома в прессе и степень отжатия воды и регулируется приспособлением 6.
Горизонтальные и наклонные прессы имеют аналогичную конструкцию. В отличие от горизонтальных прессов в наклонных не происходит частичного смешения отжатого жома с удаляемой жидкостью.
Вертикальный шнековый пресс ПВЖ-60 показан на рисунке 3. Основная часть пресса — полый вертикальный шнек, установленный в специальных траверсах. На кожухе шнека с противоположных сторон расположены контрлопасти, которые входят в промежутки между лопастями шнека и препятствуют вращению материала вместе со шнеком. Контрлопасти имеют отверстия, через которые проходит пар, подводимый по трубопроводу.
Рисунок 3 – Вертикальный шнековый пресс ПВЖ-60
1 – приводная шестерня; 2 – загрузочная воронка; 3 – шнек; 4 – разъемное сито; 5 – контрлопасть; 6 – коническое сито; 7 – болт; 8 – скребок; 9 –штуцер; 10– канал
В верхней части пресса
расположена воронка для
В нижней части цилиндрического сита расположено подвижное коническое сито, которое можно поднимать и опускать при помощи болтов 7. Изменением размера щели между этим ситом и нижней частью цилиндрического сита регулируется степень отжатия жома.
Отжатый жом, выходящий через щель, образованную коническим и цилиндрическим ситами, при помощи скребков выгружается из шнека.
Двухшнековый пресс Stord BS-64 (рисунок 4) оборудован двумя параллельно установленными шнеками, вращающимися навстречу друг другу. В корпусе и крышках шнека имеются цилиндрические фильтрующие сита с коническими отверстиями, изготовленные из нержавеющей стали.
Конструкция пресса позволяет
быстро проводить процесс
астоту вращения шнеков можно регулировать гидромуфтой от 1,45 до 3 мин -1. От частоты вращения шнека зависят его производительность, влажность отпрессованного жома и расход энергии.
Показатели работы пресса зависят от равномерности питания его жомом. При недостаточной загрузке пресса жомом влажность жома увеличивается.
Рисунок 4 – Двухшнековый пресс Stord BS-64:
1– загрузочный бункер; 2 – шнек; 3 – крышка; 4– привод
2.2 Патентный обзор и классификация
Рассмотрим наиболее близкие по значению конструкции. Известно изобретение (пат. RU 2396061, авторы: Завражнов Анатолий Иванович, Пустовалов Дмитрий Викторович, Бахарев Алексей Александрович).
Валково-ленточный пресс для отжима сока из плодов, ягод и овощей
Изобретение предназначено
для использования в области
переработки
Формула изобретения
Пресс для отделения сока,
содержащий верхний и нижний валки,
бесконечную ленту для
Рисунок 5– Валково-ленточный пресс для отжима сока из плодов, ягод и овощей
Способ и устройство для отжима прессованием (пат. RU 2397870, авторы: Хоманн Торстен, Шульц Йенс, Змушински Роман).
Изобретения относятся к отжиму жидкого экстракта из прессуемого материала. Прессуемый материал транспортируют посредством шнекового пресса вдоль пути прессования, нагружают давлением прессования и смешивают, по меньшей мере, с одним экстрагентом. Экстрагент вместе с экстрактом отводят из прессуемого материала. Экстрагент вводят в прессуемый материал с массовой долей, самое большее вдвое превышающей массу содержащегося в прессуемом материале экстракта. Используемое для отжима устройство содержит шнековый пресс, имеющий подвижно установленный в цилиндрической оболочке шнек. Пресс присоединен, по меньшей мере, к одному подающему устройству для экстрагента и, по меньшей мере, к одному сборному устройству для экстракта. Подающее устройство связано с дозатором, который ограничивает подаваемое количество экстрагента. В результате обеспечивается повышение эффективности отжима.