Оборудование для измельчения пищевых сред

Изучить самостоятельно [2, с. 401…423]:

1. Способы измельчения пищевых сред;

2. Классификация видов дробления материалов по степени измельчения?

3. Степень измельчения, силы осуществляющие измельчение?

4. Работа на дробление материала?

5. Классификация оборудования?

6. Вальцовые станки?

Машина Г6-ФРА (рис. 3.47) предназначена для разрубки голов, обрубки рогов и т.п.

В корпусе машины 7 установлены гидроцилиндр 10, стол 8, нож 13 и электрооборудование 3, на гидробаке-привод гидростанции 2 и гидрораспределительный блок 1. Устройство для перемещения фиксаторов 9 состоит из гидроцилиндра 10, специальных кулачков с тягами и планками. Гидрораспределительный блок 1 включает металлическую плиту, гидрораспределители и предохранительный клапан. Привод гидростанции состоит из электродвигателя и насоса, соединенных между собой муфтой. Осветитель 4 и светоприемник фотоэлектронного реле 6 служат для ограждения рабочей зоны. Ограждение 12 и щиток 5 из органического стекла предохраняют рабочего от разбрызгиваемой крови и раздробленных частей. Педаль 11 изготовлена из трубы и служит для включения гидрораспределителя с целью перемещения фиксаторов.

Рис. 3.47. Машина Г6-ФРА

После пуска машины берут голову животного за челюсть, нажимают ногой на педаль (при этом должны разойтись прижимы) и укладывают ее на стол до упора в стенку. Мозговая полость должна находится под вырезом ножа. При отпускании педали прижимы сходятся, голова захватами фиксируется на столе. Двумя руками одновременно нажимают кнопки на корпусе машины, стол с головой движется вверх под нож, голова разрубается, стол автоматически опускается в нижнее положение. Нажимают педаль, разрубленная голова освобождается, ее снимают со стола и укладывают на стол следующую голову.

Техническая характеристика машины Г6-ФРА для разрубки голов приведена в табл. 3.12.

Машина А-48-10М для разрубки голов (рис. 3.48) состоит из станины 4 со столом, режущего механизма с ножевой траверсой 3, шатуна с головками 2, 9, 11, привода, состоящего из электродвигателя 7, редуктора 5, шкива 6 с клиновыми ремнями 8 и эксцентрика 10.

Для разрубки голову укладывают на стол и ножом 1 продольно разрезают. Нож 1 машины совершает до 20 кол/мин и имеет высоту подъема 420 мм. При разрубке крупных голов нож иногда не прорубает их и останавливается. Это происходит в результате несогласованности работы ножа и шатуна.

Техническая характеристика машины А-48-10М приведена в таблице 3.12.

Т а б л и ц а 3.12.

Машина В2-ФРМ (рис. 3.49) предназначена для обрубки рогов. Она состоит из рамы 1, на нижней платформе которой установлены электродвигатель 6, маховик 4, редуктор 2, педаль 9, а на верхней платформе — неподвижный 8 и подвижный 7 ножи.

Режущий механизм машины закрыт ограждением 5. Подвижной нож 7 получает движение от привода через кривошипно-шатунный механизм 3 и совершает 19 рабочих ходов за 1 мин. Длина хода ножа 160 мм. При левом крайнем положении ножа между кромками образуется отверстие, в которое вставляется рог. Он обрубается при рабочем ходе ножа. При отсутствии рога в отверстии рабочая зона машины перекрывается предохранителем.

Техническая характеристика: производительность-650 рогов/час; мощность электродвигателя -3 кВт.

Силовой измельчитель К7-ФИ2-С (рис. 3.50) предназначен для среднего измельчения кости и смеси состоящей из 30% мягких и 70% твердых конфискатов при производстве сухих животных кормов.

Он состоит из рамы 1, режущего механизма, привода. Рама 1 - сварная конструкция из швеллеров и уголков, на которой монтируют корпус 7 измельчителя и привод. Режущий механизм

представляет собой набор ножей, из которых девять - подвижные 8 и двадцать - неподвижные 6. Подвижные ножи 8 закреплены на валу 5 шпонками 9 таким образом, что их наружные режущие кромки образуют прерывистую винтовую линию. Вал вращается в четырех радиальных подшипниках 11, установленных в корпусе измельчителя. Осевая нагрузка, возникающая в период работы воспринимается упорным подшипником 10. Неподвижные ножи крепятся к корпусу с помощью болтов 12. Корпус силового измельчителя - это литая разъемная конструкция, обе половины которой (верхняя и нижняя) также соединяются болтами. Корпус закрывается фартуком 15.

Привод включает в себя электродвигатель 2 и редуктор 4, соединенные между собой муфтой 3. В верхней части корпуса устанавливается загрузочный лоток 13. Последний сблокирован с пусковым устройством 14, обеспечивающим остановку двигателя при снятии загрузочного лотка. Загружаемое в лоток сырье попадает между подвижными и неподвижными ножами, измельчается и подается к выгрузочному люку 16.

Для среднего измельчения кости, конфискатов применяется силовой измельчитель Ж9-ФИС. Устройство и принцип его работы аналогичны описанному выше.

Т а б л и ц а 3.13.

Волчки используют для среднего и мелкого измельчения сырья. Широкое распространение волчков в мясной промышленности связано с их достоинствами: высокой производительностью, простотой конструкции основных механизмов, легкостью сборки и разборки для санитарной обработки и последующей работы, снабжением передаточных механизмов предохранительными устройствами на случай перегрузки, удобством в обслуживании и эксплуатации, надежностью в работе и возможностью включения в поточно-механизированные линии.

В приемном бункере волчка монтируют детали, которые одновременно перемешивают и нагнетают сырье в механизм измельчения; на горловине волчка устанавливают дополнительные насадки для наполнения колбасных оболочек.

Все волчки имеют принципиально одинаковое устройство исполнительного механизма (рис. 3.51). В корпусе расположена рабочая камера для обработки продукта, представляющая собой цилиндр, внутри которого расположены ребра, препятствующие проворачиванию продукта относительно шнека. Расположение ребер может быть винтовым (спиралеобразным) или продольным (параллельно оси цилиндра). Направление ребер, если они выполнены спиралеобразно, должно быть противоположно направлению витков шнека.

Рис. 3.52 Схема сборки измельчающих механизмов волчка

Для перемещения мяса в рабочей камере, подачи его к ножам и проталкивания через ножевые решетки служит вращающийся шнек с шагом витков, уменьшающимся в сторону выгрузки продукта. Создаваемое шнеком давление должно быть достаточным для продавливания мяса через режущий механизм без выделения в продукте жидкой фазы.

Режущий механизм волчка состоит из неподвижной подрезной решетки, вращающихся крестообразных ножей, неподвижных ножевых решеток с отверстиями разных диаметров и зажимной гайки. Основным технологическим параметром волчка является размер (диаметр) его решетки. В различных марках он находится в пределах от 70 до 200 мм.

Степень измельчения мяса на волчке и его производительность зависят от величины отверстий выходной решетки и числа режущих пар (решетка-нож). При небольшой степени измельчения (16…25 мм) достаточно одной пары - волчок собирают с одним ножом и одной решеткой (рис. 3. 52, а, г); при более тонком измельчении (2…3 мм) число режущих пар следует увеличить. В этом случае режущий механизм собирают по схемам (рис. 3.52, б, в).

Общее устройство и принцип работы этой группы измельчителей рассмотрим на примере волчка К6-ФВП-120. Он состоит (рис. 3.53) из станины сварной конструкции, на которой размещены все механизмы и привод. В верхней части машины имеется загрузочный бункер для приема измельчаемого сырья. В механизм подачи сырья к режущему аппарату входят рабочий и вспомогательный шнеки, а также рабочий цилиндр с внутренними ребрами. Режущий аппарат выполнен в виде ножей и решеток, установленных на хвостовике рабочего шнека и удерживаемых в рабочем положении прижимным устройством.

Для удобства обслуживания режущего аппарата и волчка предусмотрены откидывающиеся стол и площадка.

Привод волчка выполнен в виде электродвигателя с клиноременной передачей. Защитно-пусковая аппаратура расположена в электрошкафу.

Изготавливается волчок в двух исполнениях: К6-ФВП-1 -без загрузочного, К6-ФВП-2 - с загрузочным устройством.

Определенное влияние на конструктивное исполнение волчков оказывает их производительность. При большой производительности отечественные волчки имеют, как правило, два шнека - рабочий и приемный. Приемный находится в загрузочной камере и обеспечивает надежную подачу сырья к рабочему.

В табл. 3.14 приведена техническая характеристика основных марок волчков, выпускаемых в Росси и СНГ.

Т а б л и ц а 3.14.

Большинство волчков, выпускаемых зарубежными фирмами, принципиально не отличаются от отечественных. Вместе с этим следует отметить, что некоторые из них имеют оригинальное техническое решение.

Волчки небольшой производительности с решеткой диаметром Ø 70…90 мм обычно выпускаются в настольном исполнении, более мощные - в напольном. Последние часто имеют двухскоростной режим работы измельчающего аппарата. Некоторые волчки имеют реверс привода шнека.

В отдельных конструкциях волчков шнек расположен под углом 90 град⁰, к оси измельчающегося аппарата и имеет разную (обычно меньшую) с ним скорость. Этим обеспечивается более высокое качество измельчения мяса. Такие волчки по классификации относят к угловым.

Угловые волчки, как и двухскоростные, выпускаются с решеткой Ø 114 мм и больше.

Расчет производительности и энергозатрат.Производительность волчка (по режущей с способности измельчающего механизма) П (кг/с)

где: α - коэффициент использования режущей способности измельчающегося механизма (α=0,7…0,8); F - режущая способность измельчающего механизма, м²/с

где: n - частота вращения ножей, с^-1 (n=5…10с^-1); y_1… y_i - коэффициенты, учитывающие использование площади решеток под отверстия для прохождения продукта; r₁…r_i - число лезвий на каждом ноже.

где: z - количество отверстий в решетке; d - диаметр отверстий в решетке, м; D - диаметр решетки, м.

Удельная поверхность продукта после измельчения F_уд (м²/кг) определяется по рекомендациям: d =2…3 мм - F_уд=0,8...1,2 м²/кг; d=16…25 мм - F_уд=0,7…0,09 м²/кг.

Мощность привода волчка N (кВт)

где: g_c - удельный расход электроэнергии при установившейся работе волчка, кВт ∙ ч/т (при d=2…3 мм - g_c=3,5…4,5 кВт∙ч/т; при d=16…25 мм g_c=1,5…2,0 кВт∙ч/т); П - часовая производительность волчка, кг/ч; η - КПД приводного механизма волчка (η=0,85…0,9).

Куттеры. Для тонкого измельчения мяса и приготовления фарша бесструктурных колбас, сосисок и сарделек применяются куттеры. Они делятся на настольные (с чашей вместимостью до 30 л) и напольные, открытые и герметичные, с одним общим электродвигателем или с раздельным приводом ножевого вала и чаши, реверсивные и с вращением ножевого вала только в одну сторону, с одной, двумя, тремя скоростями ножевого вала либо с бесступенчатым регулированием скорости, с горизонтальным и вертикальным расположением ножевого вала, с ручной или механической выгрузкой готового продукта, с ручным или программным управлением.

Такое многообразие куттеров позволяет не только расширить их функциональные возможности, но и значительно улучшить качество получаемого с их помощью сырья. Например, куттеры с реверсом и изменением скорости вращения ножевого вала могут использоваться для перемешивания фарша с получением однородной массы. В этом случае скорость ножей должна быть минимальной, а перемешивание ведется их тыльной незаточенной стороной. Качество фарша существенно зависит от скорости вращения ножевого вала: чем она больше, тем шире область применения куттеров, что особенно важно для предприятий и цехов малой и средней мощности.

Применение вакуума в герметичных куттерах позволяет сохранить цвет сырья, улучшить связывание протеина и влаги и, в конечном итоге, увеличить выход и повысить качество продукции. Снижение содержания кислорода в сырье увеличивает срок его хранения при переработке.

Принцип работы куттера целесообразно рассмотреть на примере его упрощенной схемы (рис. 3.54). Куттер открытого типа состоит из чаши с крышкой, ножевого вала с серповидными ножами и привода. С помощью клиноременной передачи ножевой вал вращается с частотой 1500…5000 мин^-1, а червячная передача обеспечивает вращение самой чаши с частотой от 6 до 40 мин^-1.

Режущий механизм (рис. 3.55) состоит из серповидных ножей, заточенных с одной стороны, и стальной гребенки, которая очищает лезвия ножей от мяса. В зависимости от марки куттера и требований, предъявляемых к обрабатываемому сырью, на ножевой головке закрепляются 2, 3, 4, 6 или 9 ножей. Большое значение для качества фарша и его нагрева в процессе куттерования имеет зазор между ножами и чашей: он должен быть минимальным.

Рис. 3.54 Схема куттера: 1-электродвигатель; 2-крышка; 3-ножевой вал; 4-червячная передача; 5-чаша.

Рис. 3.55. Режущий механизм 1-чаша; 4-гребенка. 2-вал; 3-нож;

Загруженное в куттере сырье быстро измельчается ножевой головкой при постоянной подаче его в зону резания за счет вращающейся чаши. Степень его измельчения зависит от длительности куттерования, скорости резания, числа ножей и их заточки.

В процессе измельчения в куттер добавляется вода или специальный чешуйчатый лед. Этим достигается соблюдение рецептуры фарша, а также снижение его температуры, так как при куттеровании температура обрабатываемого сырья повышается на 1…4° С.

По окончании куттерования фарш выгружается из чаши специальным механизмом. Простейший из них - плоская перемычка, опускаемая в чашу. При вращении чаши фарш, упираясь в перемычку, перетекает через край чаши и по лотку попадает в подставленную емкость. Такой механизм выгрузки применим в куттерах с небольшой вместимостью чаши. В куттерах с вместимостью чаши более 100 л рабочим органом выгрузного устройства является тарелка, приводимая во вращение от электродвигателя посредством зубчатой передачи. При вращении она выбрасывает фарш из чаши в желоб.

К конструктивным особенностям вакуумных куттеров относится наличие герметичной чаши и вакуумного насоса. Количество обрабатываемого сырья на вакуумных куттерах значительно выше, чем на обычных, так как герметически закрывающаяся крышка позволяет осуществлять их более полную загрузку.

Анализ технических характеристик куттеров (табл. 3.15) показывает, что с технологической точки зрения из приведенного оборудования наибольший интерес представляет вакуумный куттер ВК-125 для приготовления высококачественного фарша из предварительно измельченного или кускового парного, охлажденного или замороженного мяса и жира при производстве колбас всех видов, сосисок и сарделек.

Куттер ВК-125 состоит из станины с электродвигателями приводов ножевого вала и чаши, ножевого вала, крышки, механизма выгрузки, дозатора воды, вакуумной системы и системы управления. Вращение чаши осуществляется электроприводом переменного тока с двумя фиксированными скоростями. Для ножевого вала используется электропривод постоянного тока с реверсом и возможностью бесступенчато регулировать скорость вращения ножей в широком диапазоне. Это, в свою очередь, позволяет выбирать требуемый режим измельчения, а также смешивать различные компоненты без изменения их структуры. Ножи выполнены по оригинальной технологии с возможностью их быстрой замены при техническом обслуживании. В куттере предусмотрена регулировка зазора между ножами и чашей. На станине смонтирован механизм загрузки, выполненный в виде опрокидывателя тележки. Имеется эффективный механизм для выгрузки готового продукта.

Система управления предусматривает ручной и полуавтоматический режимы во время куттерования без сброса вакуума.

Информационно — измерительная система с цифровой индикацией контролирует основные параметры на всех стадиях приготовления фарша. Система управления построена таким образом, чтобы исключить выполнение команд, которые могут привести к помолке куттера или травме оператора.

Т а б л и ц а 3.15.

Техническая характеристика куттеров

Мощность привода куттера N (кВт) определяется

где: N₁ - мощность, необходимая для куттерования сырья, кВт

где: α - удельный расход энергии на перерезывание слоя фарша одним ножом за один оборот, кДж/м², при окружной скорости ножей до 30м/с α=2,7…3,1 кДж (м² без добавления в фарш воды; α=2,0…2,4 кДж/м² с добавлением в фарш воды; F - площадь сечения слоя фарша в чаше куттера, м² (F=0,1…0,3 м²); Z - число ножей (Z=2…6); n - частота вращения ножевого вала, с^-1 (n=20…50с^-1); h_g - коэффициент запаса мощности двигателя (h_g =1,3…1,4); h_пр - КПД привода ножевого вала (h_пр =0,8…0,9).

N₂ - мощность, необходимая для вращения загруженной сырьем чаши, кВт (N₂=1…3 кВт в зависимости от вместимости чаши); N₃ - мощность механизма выгрузки, кВт (N₃=0,6…1,0 кВт).

Дробилки - измельчающие машины предназначенные для размола сырья, полуфабрикатов и отходов до размера частиц не более 12…20 мкм. Измельчающие машины делятся на следующие основные группы по конструктивному признаку: дисковые, многовалковые, молотковые, штифтовые, стержневые, шариковые и комбинированные.

Дробилка А1-КДО (рис. 3.56) предназначена для измельчения сушеных овощей, картофеля, пряной зелени, а также других продуктов в линии производства пищевых концентратов производительностью 2,5 т/ч.

Дробилка состоит из транспортера 9, рушителя 7, измельчителя 2.

Транспортер выполнен в виде бесконечной ленты 8, охватывающей ведущий и ведомый барабаны. Лента снабжена скребками для подачи монолитных кусков, попадающихся в исходном сырье, на вращающийся ротор рушителя, а также для зачистки днища транспортера при реверсивном движении ленты.

Рушитель предназначен для предварительного разрушения крупных монолитных кусков с последующей их подачей в измельчитель. Основной рабочий орган рушителя - ротор - представляет собой вал 6, выполненный в средней части из трубы с закрепленными на ней четырьмя планками 5 со штифтами.

Измельчитель предназначен для измельчения исходного продукта до требуемой крупности и подачи его к выпускному патрубку 4. Рабочими органами измельчителя является ротор 3 и две деки 1. Ротор выполнен в виде цилиндрического валка, опирающегося на два радиальных шарикоподшипника, которые закреплены в торцевых крышках сварного корпуса. Ротор приводится во вращение от фланцевого электродвигателя.

Деки выполнены в виде гнутых кронштейнов из уголка с прикрепленными к ним обечайками, охватывающими ротор. Деки установлены в корпусе шарнирно и подпружинены для удобства регулирования зазора между ними и ротором, а также для предотвращения поломки рабочих органов при попадании в измельчитель посторонних твердых предметов.

Корпус измельчителя снабжен дверками для удобства обслуживания.

Исходный продукт высыпается на транспортер и подается к измельчителю. В случае обнаружения в исходном продукте крупных монолитных кусков необходимо включить рушитель для предварительного разрушения их на более мелкие. Далее продукт рушителя и мелкий поступает в клиновидное входное отверстие измельчителя, увлекается вращающимся ротором измельчителя в зазор между ротором и деками измельчителя и выбрасывается в выпускное отверстие, где подхватывается пневмотранспортером.

Рис. 3.56. Дробилка А1-КДО

Молотковые дробилки (мельницы) - служат для измельчения различных пищевых продуктов в порошок. Они являются универсальными машинами, пригодными для дробления самых различных продуктов.

Молотковая микромельница 13-310 (рис. 3.57) состоит из корпуса 1 в котором вращается ротор с восемью молотками. Вал ротора вращается от электродвигателя 9 через клиноременную передачу. Сахар-песок через воронку 2 подается к ротору шнеком, который приводится в движение самостоятельным электродвигателем и червячным редуктором 4. Металлические примеси улавливаются магнитной ловушкой 3. Мельница с электродвигателем смонтирована на раме 5 с двумя стойками 6. Мельница и привод закрыты звукоизоляционным съемным кожухом 8, сахарная пудра собирается в емкость 7. Она соединена с корпусом через фильтр 10. Мельница дает хороший фракционный состав пудры: доля частиц размером до 100 мкм составляет 80 %, размером от 100…200 мкм - 16 %, крупнее 200 и менее 300 мкм - 4 % от общего количества частиц.

Техническая характеристика микромельницы 13-310 приведена в табл. 3.16.

Микромельница А2-ШИМ(рис. 3.57, б) с одним рядом шарнирных Т-образных молотков и подачей сахара шнеком состоит из чугунного корпуса 5, внутри которого вращается ротор 2 с молотками 3, шарнирно закрепленными на осях 4. Корпус имеет отбойную плиту 1. Она крепится к корпусу болтами. В нижнюю часть корпуса вставлена сетка 11 с отверстиями 0,5 мм. Сахар-песок загружают в воронку 10. Воронка снабжена предохранительной решеткой 9 и сеткой 8 с размерами отверстий 3×3 мм. Они предотвращают попадание в машину крупных кусков сахара и инородных тел. Подачу сахара из воронки регулируют шибером 7.

Т а б л и ц а 3.16.

Двухзаходный шнек 6 диаметром 50 мм равномерно подает сахар-песок из воронки в камеру измельчения молотковой микромельницы. Подача сахара осуществляется перпендикулярно оси ротора по средней линии машины.

В камере измельчения крупинки сахара встречаются с быстролетящим молотками, разбиваются на части, отбрасываются на отбойную плиту 5 и дробятся на ней. Отраженные от отбойной плиты частицы вновь разбиваются молотками. Подвергаясь многократным ударам, сахар превращается в пудру, которая вместе с воздушным потоком, создаваемым движущимися молотками, проходит через сетку 11. Молотки засасывают воздух через отверстие в воронке крышки и выбрасывают его через фланелевый рукав 15 в цех. Фильтр очищает воздух от сахарной пудры. Сахарная пудра вследствие уменьшения скорости воздуха оседает на дно емкости 14. Оседающая пудра движется по фланелевому рукаву с уплотнительным кольцом 13. Кольцо наложено на верхний край емкости 14.

Рис. 3.57. Восьмимолотковые микромельницы: а-типа 13-310; б-типа А2-ШИМ; в-молотки

При смене емкости прикрывают шибер 12, не останавливая мельницы. Молотковая мельница с несколькими рядами шарнирных молотков имеет большую камеру измельчения, три питающих шнека и два фланца с рукавами для отвода пудры. Шибером перекрывают один из рукавов.

Степень измельчения в рассматриваемых мельницах 150…400. Обычно отношение ротора к его диаметру равно от 0,32 до 0,64. Окружная скорость концов молотков - 80…84 м/с. Молотковые мельницы являются быстроходными машинами. Роторы мельниц вращаются с угловой скоростью 628 рад/с.

В настоящее время нет полной теории работы молотковых мельниц, поэтому при расчетах обычно используют различные эмпирические зависимости.

Расчет производительности и энергозатрат.Производительность молотковой дробилки П (кг/с)

где: К₁ - эмпирический коэффициент, зависящий от типа и размера ячеек ситовой поверхности, физикомеханических свойств сырья (вид, прочность, крупность (К₁=1,3…5,5)∙10^-4; ρ_с - плотность измельченного сырья, кг/м³; D - диаметр ротора, м; L - длина ротора, м; ω - частота вращения ротора, с^-1.

Мощность электродвигателя привода молотковой дробилки N (кВт)

где: K₂ - эмпирический коэффициент, учитывающий степень измельчения сырья (K₂ =6,4…10,5), при грубом измельчении принимают меньшее значение K₂.

Штифтовые мельницы имеют штифты, или била, расположенные на одном или двух вращающихся дисках. Дисковые штифтовые мельницы с одним вращающимся диском называются дисмембраторами. Они применяются в кондитерском производстве для измельчения крупки в какао тертое и какао-жмых в какао-порошок. Вследствие особых свойств этих веществ штифтовые мельницы непременно работают совместно с охлаждающими устройствами. Штифтовые мельницы с двумя вращающимися дисками называются дезинтеграторами.

В дисмембраторе МАП-800 (рис. 3.58) измельчаемый продукт (крупка или предварительно измельченный жмых) через коническое отверстие 1 крышки 2 поступает вместе с воздухом в пространство между дисками 5 и 7. На диске по концентрическим окружностям закреплены штифты 6, и штифты одного диска располагаются в кольцевом пространстве другого диска. Диск 5 прикреплен к крышке 2. Диск 7 привернут к планшайбе 8, которая сидит на шпонке на валу 14. Частота вращения вала 6000 мин^-1 вследствие наличия одноступенчатого редуктора из зубчатых колес 13 и 15. Зубчатое колесо 15 сидит на приводном валу 16 и имеет частоту вращения 3000 мин^-1. В пространстве между неподвижным и подвижным дисками продукт благодаря многократным ударам о штифты измельчается, а затем горячим выводится из дробилки через отверстие. При измельчении выделяется большое количество теплоты, которое может ухудшить качество продукта и даже вызвать его возгорание. Поэтому крышка 2 и корпус 11 штифтовой мельницы имеют полости 3 и 10, в которые через отверстия 19 подается охлаждающая вода. Отводится вода через отверстия 4 и 9. Машинное масло для смазки мультипликатора и подшипников заливается через патрубок 12, а сливается через отверстие с пробкой 18. Над пробкой расположено смотровое окно 17.

Вследствие большого нагрева измельчаемого вещества такие мельницы имеют холодильники для измельченного продукта.

Техническая характеристика штифтовых мельниц приведена в табл. 3.17.

Вибромельница МВ-60 предназначена для тонкого измельчения сыпучих материалов в непрерывном режиме.

Вибромельница состоит из расположенных в вертикальной плоскости двух помольных камер 1, и инерционного вибровозбудителя 2 ( рис. 3.59), жестко закрепленных в двух щеках 3. Эти элементы составляют колеблющуюся часть вибромельницы, которая установлена на неподвижной раме 4 посредством упругих пружинных опор 5. Вибровозбудитель соединен лепестковой муфтой 6 с электродвигателем 7, закрепленным на раме 4 при помощи шпилек 12. Каждая помольная камера состоит из центрального трубчатого корпуса 8 и концевых переходных секций 9, 10, обеспечивающих подачу и выгрузку измельчаемого материала.

Рис. 3.59. Вибрационная мельница МВ-60

На боковой поверхности выгрузочных переходных секций имеются разгрузочные окна, имеющие различный уровень высоты выгрузки из нижней помольной камеры для регулировки времени нахождения материала в зоне измельчения. Верхняя помольная камера соединена с нижней вставкой 11. Внутри обеих камер находятся мелющие тела, выполненные в виде свободно уложенных стержней, соизмеримых с длиной помольной камеры. Объем стержневой загрузки составляет 70% объема помольной камеры. Вибровозбудитель 4 представляет собой разборный цилиндрический корпус, внутри которого на двух роликовых сферических подшипниках установлен дебалансный вал, на концах которого за пределами корпуса вибровозбудителя установлены по два регулировочных дебаланса. Подшипниковые узлы вибровозбудителя работают на жидкой смазке заливаемой внутрь корпуса через верхнее заливочное отверстие. Контроль уровня масла осуществляется через боковую контрольную пробку.

Вибромельница работает следующим образом.

При включении электродвигателя вращение его вала передается через лепестковую муфту валу вибровозбудителя. При этом за счет дебалансных масс возникает сила, которая приводит в круговые колебания колеблющуюся часть вибромельницы с загруженными в помольные камеры стержнями или шарами и измельчаемым материалом. Стержни, совершая круговые колебания, одновременно перемещаются в круговом направлении внутри камеры в сторону, противоположную направлению вращения вала вибровозбудителя. За счет соударений стержней между собой и с корпусом помольной камеры происходит измельчение материала. Одновременно за счет создания псевдосжиженного слоя измельчаемый материал перемещается вдоль помольной камеры вибромельницы к выгрузному окну. При этом величиной порога выгрузочного окна переходной секции помольной камеры регулируется время нахождения материала в помольной камере и, как следствие, степень его измельчения. Другим способом регулировки степени измельчения является изменение подачи исходного материала.

При измельчении материала с предельным размером исходных кусков рекомендуется в выгрузочной секции верхней камеры устанавливать нулевой уровень порога разгрузочного окна для улучшения перетока измельчаемого материала от загрузки к выгрузке.

Техническая характеристика: производительность - 0,002…0,2 м³/ч; размер исходного материала - не более 10 мм; объем помольных камер - не менее 30 л; вид помола - сухой или мокрый; мелющие тела - стержни 20…25 мм; форма колебаний - круговая; частота колебаний - 25 Гц; амплитуда колебаний 4±0,5 мм; мощность электродвигателя - 11 кВт.

Т а б л и ц а 3.17.

Коллоидные мельницы и измельчители применяют для обработки мягкого сырья. Сырье в режущий механизм подают в ручную, но оно может поступать и самотеком, при помощи насосов или под вакуумом. Измельченный продукт вытесняется деталями режущего механизма или перемещается вращающимися дисками, лопастями, шнеками.

Например, режущий механизм коллоидной мельницы «Кошта» (Германия) представляет собой горизонтальные корундовые круги. Корунд - материал, по твердости превосходящий алмаз. Нижний размольный круг (ротор) вращается с частотой 50 с^-1, а верхний (статор) остается неподвижным. Сырье подается через питающую воронку и под воздействием центробежной силы поступает к периферии размольных кругов, где измельчается. Дальнейшая обработка происходит в так называемых зонах завихрения под воздействием кавитационных сил.

Машины оснащены так же устройством для охлаждения или нагрева. Зазор между размольными кругами регулируется маховичком во время работы машины; заданная величина зазора определяется по шкале. Мельницу можно дополнительно укомплектовать автоматическим термоэлектрическим устройством для регулирования зазора между размольными кругами.

Коллоидная мельница К6-ФКМ (рис. 3.60) предназначена для тонкого мельчения мягкого мясного сырья.

Она состоит из загрузочного бункера 1, винтовой лопатки, накидной гайки 7, измельчающего механизма 2, патрубка и привода. Загрузочный бункер 1 имеет конусообразную форму. Накидная гайка 7 соединяет загрузочный бункер 1 с измельчающим механизмом 2, который состоит из ротора и статора. Ротор включает верхний, средний и нижний диски.

На станине 5 установлен также разгрузочный бункер 3 и корпус измельчителя 6. Производительность мельницы зависит от степени измельчения сырья. Ее регулируют, изменяя кольцевой зазор между ротором и статором. Пределы регулирования зазора между ротором и статором составляют 0,05…1,50 мм. Привод осуществляется от электродвигателя 4.

Продукт загружают в бункер. Под действием силы тяжести он попадает в режущий механизм, проходит через зазор между ротором и статором, измельчается и через патрубок выходит.

Техническая характеристика: производительность - 1,0…2,0 т/ч; установленная мощность - 22 кВт.

Гомогенизаторы. Наибольшее распространение в промышленности получили клапанные гомогенизаторы, основными узлами которых являются насос высокого давления и гомогенизирующая головка.

На рис. 3.61 показана двухступенчатая гомогенизирующая головка, состоящая из корпуса 3 и клапанного устройства, основными частями которого являются седло клапана 1 и клапан 2. Клапан связан со штоком, на выступ которого давит пружина 6. Сила сжатия пружины регулируется путем перемещения накидной гайки 5 со штурвалом, которая вместе с пружиной, штоком 7 и стаканом 8 образует нажимное устройство 4.

Жидкость, нагнетаемая насосом под тарелку клапана, давит на тарелку и отодвигает клапан от седла, преодолевая сопротивление пружины. В образующуюся между клапаном и седлом щель высотой от 0,05 до 2,5 мм проходит с большой скоростью жидкость и при этом гомогенизируется. На следующей ступени процесс повторяется.

По типу гомогенизирующей головки гомогенизаторы можно подразделить на одно-, двух- и многоступенчатые. На практике применяют только одно- и двух- ступенчатые, так как многоступенчатые не оправдывают себя, поскольку приводят к громоздкости конструкции, неудобству к эксплуатации и незначительному улучшению эффекта гомогенизации по сравнению с двухступенчатыми.

Основными показателями работы гомогенизаторов являются универсальная рабочая и кавитационная характеристики. Универсальная характеристика гомогенизатора представляет зависимость между его производительностью, затрачиваемой мощностью и КПД. Она даст представление об уровне совершенства конструкции гомогенизатора и его техническом состоянии.

Снятие кавитационной характеристики требует установления мановакуумметра на высасывающей стороне гомогенизатора. Начало кавитации определяют по началу снижения подачи более чем на 2 %.

Кавитационная кривая показывает особенности работы гомогенизатора на его всасывающей стороне и позволяет решить вопрос об улучшении условий работы в конкретном случае.

Гомогенизатор А1-ОГМ(рис. 3.62), предназначенный для получения тонкоизмельченного однородного продукта, состоит из электродвигателя 1, станины 2, кривошипно-шатунного механизма 3 с системами смазки 7 и охлаждения, плунжерного блока 4 с гомогенизирующей 6 и манометрической 5 головками и предохранительным клапаном.

Принцип работы гомогенизатора заключается в нагнетании продукта через узкую щель между седлом и клапаном гомогенизирующей головки. Давление продукта перед клапаном 20…25 МПа, после клапана — близко к атмосферному. При таком резком перепаде давления наряду со значительным увеличением скорости продукт измельчается.

Гомогенизатор представляет собой трехплунжерный насос. Каждый их 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.

Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГМ приведена в табл. 3.18.

Гомогенизатор К5-ОГА-10 (рис. 3.63) предназначен для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах, а также в смесях для мороженного.

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 плотность 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.

Техническая характеристика гомогенизатора К5-ОГА-10 приведена в табл. 3.18.

Гомогенизатор А1-ОГ2-С предназначен для механической обработки вязких молочных продуктов типа сливочных, плавленых и пластических сыров для придания однородности продукту с целью улучшения его качества.

Гомогенизатор представляет собой горизонтально расположенный трехплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующим устройством.

Т а б л и ц а 3.18.

Расчет производительности и энергозатрат. Производительность плунжерного гомогенизатора П (м³/с)

где: D и S - диаметр и ход плунжера, соответственно, м; ω - угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с; z - количество плунжеров, шт; η_H - КПД насоса.

Мощность электродвигателя гомогенизатора N (кВт)

где: P - давление гомогенизации, Па; η - КПД гомогенизатора.

Контрольные вопросы.

1. Какие способы измельчения пищевых сред Вы знаете?

2. Какова классификация видов дробления материалов в зависимости от степени измельчения?

3. Что называется степенью измельчения?

4. Под действием каких сил осуществляется измельчение?

5. На что затрачивается работа, расходующая на дробление материала?

6. Как классифицируется измельчающие машины? Какова краткая характеристика каждого типа машины?

7. В каких отраслях пищевой промышленности используются дробилки?

8. Каково основное условие, устраняющее передачу ударных импульсов от молотков на вал и подшипники дробилки?

9. Как в молотковых дробилках регулируют степень измельчения материала?

10. Каково назначение и устройство системы охлаждения вальцов?

11. Как очищается поверхность вальцов в процессе работы?

12. Каково устройство оборудования описанного в данном разделе?

13. Каков принцип работы оборудования описанного в данном разделе?

14. От каких факторов зависит производительность оборудования описанного в данном разделе?

15. От каких факторов зависят энергозатраты оборудования описанного в данном разделе?