МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ОНИП
КУРСОВАЯ ПРОЕКТ
по дисциплине «Машины, аппараты и оборудование процессов переработки и хранения с. х. продукции»
на тему “Комплекс фаршеприготовительный с расчётом фаршемешалки типа Л5-ФМУ-150”
Выполнила: студентка 4 курса 4т группы
Домасевич Т. Д.
Руководитель: Бренч А. А.
МИНСК 2010
РЕФЕРАТ
Курсовая проект состоит из страниц пояснительной записки, в том числе: рисунков, таблиц.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
В курсовой работе рассмотрен комплекс фаршеприготовительный.
Описан принцип работы фаршемешалка типа Л5-ФМУ-150.
Произведён технологический расчёт фаршемешалки типа Л5-ФМУ-150.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………5
1 Состояние вопроса и литературный обзор ……………………………….6
2 Описание фаршеприготовительного комплекса…………………………..12
3 Принцип действия фаршемешалки типа Л5-ФМУ-150…………………..13
4 Правила эксплуатации и требования техники безопасности…………….15
5 Расчётная часть
5.1 Технологический расчёт…………………………………………………..16
5.2 Энергетический расчёт…………………………………………………….17
Заключение……………………………………………………………………..19
Список использованных источников………………………………………….
Приложения………………………………………………………………………
ВВЕДЕНИЕ
Перемешиванием называется процесс получения однородных систем. Потребность в перемешивании возникает в производстве в том случае, когда требуется интенсифицировать тепловые процессы. Перемешивание может быть основным и сопутствующим процессом.
Способы перемешивания, выбор оборудования для его проведения определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых сред. Наиболее распространенные способы перемешивания — с помощью мешалок различных конструкций (механическое), сжатым воздухом, паром или инертным газом (пневматическое), с помощью сопел и насосов (циркуляционное), непрерывное перемешивание за счет тесного соприкосновения в потоке двух или более разнородных жидкостей (поточное) и др.
В мясной промышленности наибольшее применение получило механическое перемешивание. Его используют в качестве основного процесса при производстве колбасных изделий, фаршевых консервов, полуфабрикатов; в качестве сопутствующего — при производстве соленых и копченых мясопродуктов, пищевых и технических жиров, переработке крови, клея, желатина, органопрепаратов и др.
Для перемешивания применяют оборудование периодического и непрерывного действия. К первой группе относятся фаршемешалки, а к первой и второй группам — фаршесмесители. Процесс перемешивания в фаршемешалках и фаршесмесителях проходит как при контакте с окружающим воздухом (открытые), так и при разрежении (вакуумные).
1 Состояние вопроса и литературный обзор
Перемешивание - механический процесс образования однородного продукта из отдельных частей разнородный продуктов: сыпучих, жидких и газообразных.
Перемешивание широко используют на предприятиях мясной промышленности как основной и вспомогательный технологический процессы. Щ основным относят:
- Смешение двух и более компонентов для получения в совокупном объеме заданной взаимной концентрации.
- Вымешивание продукции с целью получения в объеме заданной консистенции.
I Комбинированный процесс, совмещающий смешивание и вымешивание.
Как вспомогательный процесс перемешивание применяют для интенсификации тепловых (нагревание, охлаждение, плавление) и массообменных (посол) процессов.
В колбасном и мясоконсервном производствах после измельчения сырья его перемешивают с ингредиентами рецептур для получения однородных систем^ Потребность в этой операции может возникать при смешивании различный компонентов; для вымешивания сырья до нужной консистенции; в процессе приготовления эмульсий и растворов; для обеспечения однородного состояния продукции в течение определенного времени; в случае, когда необходимо интенсифицировать тепло- и массообменные процессы.
Выбор способа перемешивания и оборудования для выполненид|^И операции определяется целью перемешивания и агрегатным состоянием обрабатываемых сред. Существуют следующие виды перемешивай механическое - с помощью мешалок различной конструкции; пневматическое сжатым воздухом, паром или инертным газом; циркуляционное — с помощью насос Н сопел; поточное В непрерывное перемешивание за счет интенсивное взаимодействия в потоке двух или более разнородных жидкостей и др.В мясной промышленности наибольшее распространение получило ? механическое перемешивание, применяемое в качестве основной (при производстве колбасных изделий, фаршевых консервов и полуфабрикатов) или сопутствующей (при производстве соленых и копченых мясных продуктов, пищевых и технических жиров, клея, желатина, органопрепаратов, переработке крови) операции.
Для перемешивания применяют механические мешалки, фаршемешалки, фаршесмесители и др. Две первые группы машин относят к оборудованию периодического действия. Смесители могут быть как непрерывного, так и периодического действия.
Особенности применяемых фаршемешалок связаны с конструкцией и расположением исполнительных органов (лопастей) мешалки, узлов выгрузки продукта и материалов, из которых они изготовлены. Они бывают горизонтального (корытные) и вертикального (чашечные) типов. В горизонтальных фаршемешалках исполнительный (перемешивающий) орган закреплен на горизонтальном валу, а в вертикальных - на вертикальном. В последних перемешивающий орган опускается в чашу, а в горизонтальных фаршемешалках имеется один или два горизонтальных вала, на которых расположены перемешивающие органы. Эти органы могут представлять собой шнеки, лопасти или лопатки, закрепленные на вращающемся валу. Предпочтительной формой перемешивающего органа фаршемешалок, как показала практика, являются Z-образные лопасти.
Фаршемешалки могут быть со стационарными и отъемными корытами (чашами). Из фаршемешалок со стационарными корытами фарш выгружают через люки, расположенные в нижней торцевой части корыта, или его опрокидыванием, а с отъемной чащей - только ее опрокидыванием.
Детали всех фаршемешалок, соприкасающиеся с продуктом, выполнены из нержавеющей стали. Лопасти мешалок могут быть цельными (из нержавеющей стали) и составными, т. е. из нержавеющей стали и полимерных материалов (фторопласт и др.), соединенных между собой. Лопасти могут быть изготовлены также из стали и покрыты пищевым оловом.
Приводной механизм фаршемешалок электрический, с реверсом, обеспечивающим вращение перемешивающих лопастей как в одну, так и в другую сторону, и без реверса, т, е. лопасти вращаются только в одну сторону.
Загрузка фаршемешалок в основном механизирована - при помощи различных подъемников.
На рисунке 1 приведена схема мешалок и исполнительных органов монтируемых для перемешивания.
Рисунок 1 - Схема фаршемешалок периодического действия и исполнительных органов (лопастей): а - мешалка с винтовыми лопастями: 1 - корыто; 2, 3 - лопасти; 4- вал; б - винтовая лопасть: 1,2- цапфы; 3, 4-лопасти; 5,6,7 - рычаги; в - литая лопасть: / - лопасть; 2 - втулка; 3- вал; г - z-образная лопасть: 1 - лопасть; 2 - вал; д - схема опрокидывания корыта: 7 - корыто; 2, 3, 4 - оси; е - мешалки с эллипсообразными лопастями: 1 - корыто; 2, 3 - лопастщ: 4, 5 - шестерни; 6 ось; 7,8- червячная пара; 9 рукоятка
Каждая фаршемешалка состоит из корыта (рис. 1, a) в котором установлены две встречновращающиеся винтовые лопасти, приводимые в движение валом.
Винтовые или иные лопасти подбирают так, чтобы при их вращении фарш подавался от края в центр, а внизу поток был обратным (имитируется ручная вымеска). Частота вращения лопасти 3 со стороны обслуживания меньше (в 1,3-^2,0 раза) частоты вращения лопасти 2. Винтовые лопасти (рис. 1, б) изготавливают цельностальными литыми с цапфами 7 и 2, которые ведущими рычагами 5 и б соединены с изогнутыми по винтовой линии лопастями 3 и 4. Рычаг 7 (диаметральный) закрепляет свободные концы винтовых лопастей. Такая конструкция лопастей довольно сложна в отливке и обработке. Для упрощения предложены составные косопоставленные литые лопасти (рис. 1, в), снабженные разрезной втулкой, монтируемой на валу, или составные Z-образные лопасти (рис. 1, г) со вставным валом.
В мешалках периодического действия корыто принимает и выдает перемешанную продукцию. При загрузке корыто 1 (рис. 1, д) занимает крайнее нижнее положение, его загружают самотеком с вышележащего этажа, вручную или механизированно с пола того же этажа. При выгрузке в передвижные тележки или бункер корыто опрокидывают, причем уровень разгрузки должен быть расположен на высоте 0,8-0,9 м. Опрокидывание может происходить путем поворота корыта вокруг оси 2 когда она является осью, близлежащей к выгрузочному фронту мешалки (при опрокидывании вручную); вокруг оси 3 при гидро- и пневмоопрокидывателях, когда приводной механизм расположен с одной стороны корыта, ось 3 является продольной осью ведущего вала; вокруг оси 4 при механических способах опрокидывания (винтовое и цепное устройства, червячная пара и др.). Конструкцию опрокидывающих механизмов выбирают таким образом, чтобы при повороте корыта не нарушалось сцепление в передачах. Наиболее рационально для механизированной выгрузки опрокидывание вокруг оси 4, когда уровни загрузки и выгрузки одинаковы.
Мешалки с эллипсообразными лопастями для вымески фарша состоят из поворотного корыта (рис. 1, е), в котором смонтированы встречновращающиеся лопасти. Лопасть 2 имеет больший размер, лопасть 3 вращается внутри ее. Их встречное движение дает резкий срез массы и обеспечивает быстрое смешивание компонентов. Лопасти приводятся во вращение шестернями. При опрокидывании корыто вращается вокруг оси 6 при помощи червячной пары и рукоятки.
Фаршемешалки открытые периодического действия с опрокидыванием корыта имеют рабочую вместимость 0,15 и 0,34 м3.
Фаршемешалки могут быть с открытой и герметичной емкостями. Последние оснащаются вакуумными насосами. В таких фаршемешалках качество получаемой продукций выше I обрабатываемое в них сырье имеет требуемые цвет и консистенцию, а также низкий уровень микробиологической обсемененности.
Для равномерного смешивания нескольких компонентов применяют три параллельных винта, которые дозируют подачу разных продуктов к четвертому смесительному винту. В винтовых смесителях шаг винтовой поверхности может быть постоянным и переменным.
Горизонтальные смешивающие устройства фаршемешалок имеют два вала, вращающихся с разными угловыми скоростями навстречу друг другу. На валах размещены различные лопасти (винтовые, Z-образные, спиральные и т.д.). Положение и конструкцию лопастей подбирают таким образом, чтобы при подъеме лопасти вверх фарш подавался от края к центру, а при опускании — наоборот. Из двух вращающихся лопастей ведущая имеет угловую скорость в 1,3...2 раза меньше, чем ведомая. Обслуживание фаршемешалки ведется со стороны тихоходной лопасти.
Лопастные смесители устройством напоминают винтовые, где винтовая поверхность заменена на косопоставленные лопатки. Эти лопасти на валу образуют прерывистую поверхность, которая не только перемешивает массу, но и сдвигает ее вдоль оси вала. Косо-поставленные лопасти могут иметь форму прямоугольника или трапеции, расширяющейся от центра вала. В поперечном сечении ло
Спиральные смесители применяют для перемешивания разных компонентов фарша. Спираль — это винтовая полоса прямоугольного сечения, которая консольно устанавливается на валу или имеет опорные оси на противоположном конце. Крепление к валу — жесткое при помощи клеммового соединения. Спирали размещены в желобах дежи, которых может быть от одного до трех.
Смесители с Z-образными и винтовыми лопастями чаще всего используют в фаршемешалках. Практика показала целесообразность их применения, ими достигается наиболее полный смесительный эффект при относительной простоте конструкции. Лопасть может быть выполнена в виде участка изогнутой Z-образной полосы или в виде паруса. В некоторых случаях она может иметь вставной вал.
Необходимый технологический эффект операции перемешивания мясного сырья в первую очередь зависит от конструктивных особенностей и типа фаршемешалок. В зависимости от расположения рабочих органов их делят на вертикальные и горизонтальные.
У фаршемешалок первого типа перемешивающее устрой! закреплено на вертикальном валу, опускаемом в чашу; у фаршемешалок второго типа — один или два горизонтальных вала, на которых закреплены перемешивающие рабочие органы. Последние могут представлять собой шнеки, лопасти или лопатки.
При двухвальной системе перемешивания валы вращаются навстречу друг другу с одинаковой или разной скоростью.
2 Описание фаршеприготовительного комплекса
Комплекс оборудования фаршоприготовительный А1-ФЛВ (рис.2) состоит из агрегата ФЛВ/5 для смешивания и тонкого измельчения фарша, в состав которого входят смесители
и измельчитель 5 ;подъемника 2; фаршевого насоса 3; дозатора нитрита 4; бункера щита питания 7; охладителя-дозатора 8; щита контроля и управления 9; шита релейно-кинетического 10.
Созревшее сырье (говядина, свинина) из цеха посола и созревания в напольных тележках транспортируеться к подъемникам, с помощью которых выгружается из тележек в приемные бункеры соответствующих фаршевых насосов. Фаршевые насосы поочередно транспортируют сырье в весовой бункер, где происходит автоматическое взвешивание необходимой порции, а также выгрузка в месильное корыто смесителя, куда с помощью насосов-дозаторов заливаеться необходимое количество холодной воды ( t=1...2 С), кровяной сыворотки( t=1), раствора нитрита (t Е16...!8 С). Добавление чешуйчатого льда, сыпучих компонентов осуществляют вручную.
После смешивания сырья с компонентами в течение 3 мин готовый продукт насосом смесителя подается по фаршепроводу в измельчитель "непрерывного действия для дальнейшего измельчения фарша. Из него фарш направляется по фаршепроводу в напольную телегу (при выработке бесструктурных колбасных изделий).
Комплект поставки
В комплект поставки комплекса оборудования фаршеприготовительного А1-ФЛВ/5 входят:
агрегат А1-ФЛВ/5 для смешивания и тонкого измельчения фарша.
В составе:
смеситель А1-ФЛВ/2, шт…………………..1
измельчитель А1-ФКЕ/3, шт…………..…..1
К6-ФПЗ-1, шт. . ……………………………1
Насос фаршевый А1-ФЛБ/3, шт…………1
нитрата А1-ФЛВ/4, шт ………..1
Бункер весовой А1-ФЛБ/2, шт……………1
Дозатор А1-ФЛВ/3, шт. . . . ... …………….1
Щит управления А1-ФЛБ/4-02, шт. . . ……1
Трубопровод, шт………………………..… 3
Эксплуатационная документация, экз…….1
3 Принцип действия фаршемешалки типа Л5-ФМУ-150
В зависимости от способа выгрузки фаршемешалки делят на машины с поворотной, опрокидывающейся и неподвижно закрепленной емкостью. Загружают их ручным или механизированным способом. В последнем случае фаршемешалки оснащают специальными подъемниками-опрокидывателями транспортных тележек.
Фаршемешалки могут быть с открытой и герметичной емкостями. Последние оснащаются вакуумными насосами. В таких фаршемешалках качество получаемой продукции выше — обрабатываемое в них сырье имеет требуемые цвет и консистенцию, а также низкий уровень микробиологической обсемененности.
Наиболее простое устройство и принцип работы, характерный для данной группы технологического оборудования, имеет фаршемешалка Л5-ФМУ-150. По своей технической характеристике она относится к группе оборудования средней мощности, что предполагает использование ее как на небольших перерабатывающих предприятиях, так и на городских мясокомбинатах.
Фаршемешалка Л5-ФМУ-150 (рис. 2) состоит из станины, емкости для вымешивания фарша, в которой навстречу друг другу вращаются два шнека в виде спирали, привода шнеков и механизма загрузки.
Станина представляет собой литую чугунную тумбу, закрытую быстросъемными облицовочными листами.
Емкость для вымешивания фарша (дежа) из нержавеющей стали закрывается сверху двумя крышками решетчатого типа. Шнеки вращаются от электродвигателя через червячную передачу специальной конструкции.
Механизм загрузки состоит из тележки, предназначенной для транспортирования сырья к фаршемешалке, и устройства для ее опрокидывания, смонтированного в станине. Устройство опрокидывания — система рычагов, переметающихся с помощью специального червячного редуктора с отдельным электродвигателем.Готовый продукт выгружается через люки, расположенные в нижней части лежи. Их открывают вручную, вращая маховик по часовой стрелке. Для ускорения перемешивания фарша предусмотрено реверсирование вращения шнеков, которое осуществляется двумя кнопками на пульте управления.
Техническая характеристика
Производительность, кг/ч . . . , , 1000
Вместимость корыта (геометрическая),м3.............. 0,15
Коэффициент загрузки ...,,, 0,5—0,8
Длительность цикла, мин . . . . . . 3—4
Высота от основания фаршемешалки, мм:
кромки корыта........ 1215
выгрузки . . . ,....., 690
Габаритные размеры (с механизмом загрузки), мм...........2350X965X1245
Масса (с механизмом загрузки), кг . . 990
Фаршемешалка состоит из станины, месильного корыта, привода шнеков, механизма загрузки, крышки, шиберного устройства и электрооборудования.
Перемешивание фарша производится шнеками в корыте, которое закрыто двумя защитными решетчатыми крышками.
6.1 Правила эксплуатации и требования техники безопасности
Лица, допущенные к работе на машине, должны быть ознакомлены с ее устройством, знать правила технического обслуживания и эксплуатации и пройти инструктаж по технике безопасности.
Перед пуском мешалок и смесителей необходимо убедиться, что нет угрозы обслуживающему персоналу.
Приводы исполнительных органов (лопастей, шнеков) и опрокидывания корыта должны иметь надежное ограждение. Фаршемешалки с опрокидывающимся корытом должны иметь устройство, надежно фиксирующее его в любом положении. У фаршемешалок и фаршесмесителей с торцевой выгрузкой на люках для выгрузки фарша предусматриваются решетки, сблокированные с пусковым устройством и исключающие возможность попадания в зону вращения шнеков рук работающего. Крышки на люках должны иметь уплотнительные резиновые прокладки и поджиматься к стенке специальной ручкой. Выгружать фарш из корыта фаршемешалки следует только вращающимися лопастями при вертикальном положении корыта и закрытой решетчатой крышке, оставляя установленный зазор между корытом и решеткой для свободного прохода фарша.
Категорически запрещается открывать крышку корыта при наличии напряжения на машине во время санитарной обработки.
Запрещается открывать предохранительную решетку, просовывая через нее руки, разгружать вручную фарш до полной остановки лопастей фаршемешалки. Также запрещается загружать и добавлять сырье в фаршемешалку при вращении лопастей. Менять направление лопастей можно только после полной их остановки. Фаршесоставитель не имеет права оставлять без надзора включенную машину.
Необходимо держать в чистоте рабочие места, не допускать скопления около них отходов.
5 Технологический расчёт
Обоснование конструктивных и кинематических параметров фаршемешалок
Механический процесс перемешивания продуктов является довольно энергоемким и длительным, поэтому любые возможности рационального сокращения удельных расходов энергии и продолжительности процесса должны быть использованы как в условиях эксплуатации, так и на стадии проектирования и конструирования.
Установлена возможность интенсификации процесса механического перемешивания путем увеличения частоты вращения рабочих органов, изменения конфигурации лопастей, уменьшения емкости резервуара мешалки, введения волнорезов, отражателей и др.
Известно, что для лопастных фаршемешалок длительность перемешивания обратно пропорциональна объему рабочей камеры, а качество перемешивания зависит от характера установки лопастей на рабочем валу.
Так, если лопасть установлена перпендикулярно направлению ее движения, масса почти не перемешивается, так как частицы продукта, встречающиеся на пути движения лопасти, при ударах о нее будут отталкиваться в различных направлениях: под действием центробежной силы - в основном по горизонтали, под действием силы тяжести - по вертикали вниз.
При установке лопасти под некоторым углом к направлению ее движения возникают также и вертикальные потоки продукта, направление которых зависит рт угла наклона лопасти. При угле наклона больше 90° частиц, ударяясь I лопасть, отражаются по направлению вверх, при угле наклона меньше 90° I вниз.
Снабдив мешалку несколькими парами лопастей, имеющими наклон а разные стороны, можно создать перекрестные потоки и таким образом осуществить интенсивное перемешивание. Частоту вращения лопастей выбирают исходя из условия, что центробежная сила продукта не должна превышать их веса:
где п - частота вращения лопастей, с"'; R - радиус вращения лопастей, м;
Кпр - коэффициент проскальзывания частиц продукта относительно лопастей, 0,4-0,5.
Определение производительности Фаршемешалок
Производительность фаршмешалок периодического действия определяется по формуле:
где V - объем рабочей камеры, м3; - насыпная масса фарша, кг/м3; -соответственно время загрузки, обработки и разгрузки, с.
Время обработки порции фарша в 8-10 кг равно 80-100 с.
где с - расстояние между внутренней поверхностью рабочей камеры и лопастью, с 12-3 мм; / -длина рабочей камеры, м.
Определение мощности электродвигателя фаршемешалок
Мощность электродвигателя фаршемешалок может быть определена по формуле:
где Р - сила, необходимая для преодоления сопротивления, создаваемого фаршем, Н; о — скорость поступательного движения продукта вдоль оси r.<i. и: Ка~ коэффициент запаса мощности, Ка - 4-5; п - КПД передаточного механизма.
При перемешивании мясного фарша, со скоростью движения лопасти I пределах от 0,3 до 1,5 м/с сила Р может быть определена по формуле
где а - сопротивление перевешиванию одной лопасти, Па; Ш - ус|®вга[ начальное сопротивление одной лопасти, Па; а - постоянный парам< а - 4800-4600 при <т0 = 4-6 Па; F - площадь лопасти, м2; z - количество лопаете:" установленных в одном ряду.
Средняя скорость поступательного движения продукта вдоль оси меш< определяется по формуле
Скорость осевого смещения продукта одной лопастью, вращающейся постоянной угловой скоростью, определяется с учетом трения продукта о рабочие органы и отсутствия направляющих по формуле
где а - угол наклона лопасти к оси приводного вала; г - радиус вращение лопасти, м;/- коэффициент трения.
Коэффициент у/ определяется отношением
где Ь - ширина лопасти.
Из формулы (9) видно, что зависит от ширины лопасти. Если лопасти постоянная, то увеличивается с увеличением радиуса. Для м которых ширина лопасти равна радиусу