Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь
Учреждение образования
«ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра технического обеспечения производства и переработки продукции животноводства
Специализация 1-49 01 02 01 Технология мяса и мясных продуктов
Курсовая работа
по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
СОРТИРОВАНИЕ И КАЛИБРОВАНИЕ ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ. ВИДЫ СЕПАРИРОВАНИЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
И.С. Леонович
Гродно 2018
Содержание
Введение
1. Описание и аналитическое исследование процесса
1.1 Сущность и задачи сортирования
1.2 Сущность и задачи колибрования
1.3 Виды сепарирования
1.4 Физические основы измельчения
2. Описание и анализ аппаратов проектируемого процесса
3. Инженерно-технологические расчеты
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Технологические процессы производства многих пищевых продуктов включают одну из основных операций -- сортирование (разделение, или классификация) различных смесей (как сырья, так и различных промежуточных продуктов) на составляющие их компоненты.
Разделение смесей на партии приблизительно одинакового гранулометрического состава позволяет при дальнейшей обработке обеспечить качественное протекание последующих процессов обработки пищевого сырья.
Основная цель разделения смесей заключается в том, чтобы в процессе сортирования выделить фракции по таким признакам частиц, которые обеспечивают требуемое количество и качество промежуточных и конечных компонентов.
Смеси продуктов сортируют по разнообразным геометрическим и физическим признакам и свойствам частиц, размерам и форме частиц, их плотности, шероховатости, электро- и светопроводности, цвету и т. п. Для разделения сыпучих пищевых продуктов используются сепараторы.
1. Описание и аналитическое исследование процесса
1.1 Сущность и задачи сортирования
Сортирование, или классификация, -- это процесс разделения смесей различных сыпучих продуктов на фракции одинакового качества и степени зрелости, различающиеся размерами и физическими свойствами.
Калибрование -- разделение различных продуктов на фракции с одинаковыми размерами по форме и массе.
В соответствии с технологическим назначением и областью применения сепарирующие машины делят:
? на машины для разделения смесей по ширине, толщине и форме поперечного сечения частиц -- ситовые сепараторы;
? машины для разделения смесей по длине частиц -- триеры цилиндрические и дисковые;
? машины для разделения смесей по аэродинамическим свойствам -- воздушные сепараторы;
? машины для разделения смесей по ширине, толщине и аэродинамическим свойствам -- воздушно-ситовые сепараторы;
? машины для разделения смесей по гравитационным свойствам (индивидуальной массе, плотности) -- камнеотборники и пневмосортировальные столы;
? машины для разделения смесей по упругости и коэффициенту ударного трения -- отражательные столы, падди-машины;
? машины для разделения смесей по фрикционным свойствам -- фрикционные сепараторы, горки;
? машины для разделения смесей по разности магнитных свойств компонентов -- магнитные и электромагнитные сепараторы;
? машины для разделения смесей по различию цветов компонентов (коэффициенту отражения светового потока) -- оптические и фотоэлектронные сепараторы;
? машины для разделения смесей по электрическим свойствам (по диэлектрической проницаемости) -- электростатические и коронные сепараторы [2].
Возможны три варианта состава двухкомпонентных смесей.
Первый вариант (рис. 1) смеси показывает, что при значении величины делящего фактора D, при положительном значении ? = xl min - х2 max исходную двухкомпонентную смесь теоретически можно полностью разделить на два компонента по признаку X.
Рисунок 1 - Разделимая по признаку X двухкомпонентная смесь
При отрицательном значении ? = xl min - х2 max, когда часть площади, ограниченной кривой 1, перекрывается кривой 2 (рис. 2), исходная смесь не может быть полностью разделена на исходные компоненты по признаку X. Теоретически можно выделить только часть компонентов в два приема, а именно: 1) часть зерна основной культуры в чистом виде (компонент 1), соответствующую площади справа от прямой б--б по значению делящего признака D = xl min; 2) часть мелких примесей в чистом виде (компонент 2), соответствующую площади фигуры, находящейся слева от прямой а--а, по значению делящего признака D = х2 тах; 3) неразделимую смесь компонентов, соответствующую площади, ограниченной прямыми а--а и б--б.
Таким образом, данную смесь по признаку X возможно разделить на три фракции. При частичном их извлечении только две из них являются чистыми, а третья представляет собой неразделимую смесь. Такие смеси называют трудноразделимыми по данному признаку.
Рисунок 2 - Трудноразделимая по признаку X двухкомпонентная смесь
1.2 Сущность и задачи колибрования
Принцип работы калибрователей основан на перемещении калибруемого продукта вдоль щели переменного сечения.
Шнековый калиброватель (рис. 3). Калибровка в нем осуществляется двумя вращающимися в противоположные стороны шнеками с постоянным шагом и уменьшающимся диаметром.
Под калибрующими шнеками расположен ленточный конвейер, разделенный перегородками на несколько ручьев [1]. Продукт в зависимости от размера попадает в один из ручьев и удаляется конвейером к месту дальнейшей переработки. Диаметр вала в каждом последующем витке шнека меньше диаметра вала в предыдущем витке, поэтому диаметр плодов в каждом ручье ленточного транспортера также уменьшается.
Рисунок 3 - Шнековый калиброватель
Ступенчатый валиковый калиброватель (рис. 4). Состоит из двух вращающихся в противоположных направлениях валиков. Для обеспечения поступательного движения калибруемого продукта валики можно наклонить на угол до 15°. Комплект, состоящий из пяти пар ступенчатых или шнековых валиков разных размеров, обеспечивает калибровку плодов и овощей, различных по форме и величине.
Рисунок 4 - Ступенчатый валиковый калиброватель
Конусный калиброватель. Он состоит из двух вращающихся навстречу друг другу гладких конических валиков (рис. 5). Калибрующий эффект обеспечивается двумя коническими валиками, расстояние между которыми постоянно увеличивается. Последовательная установка калибровочных устройств позволяет калибровать по двум размерам: не только по толщине, но и по длине, что требуется при калибровке огурцов.
Рисунок 5 - Конусный калиброватель
Ленточный калиброватель (рис. 6) [6]. Представляет собой последовательно смонтированные под наклоном ленточные транспортеры с отверстиями разных диаметров. Продукт, попадая на ленте транспортера в отверстия своего диаметра, разделяется на три группы. Вместо ленты могут использоваться вибрационные полотна или одно полотно, разделенное по ширине на оны с различными отверстиями.
Рисунок 6 - Ленточный калиброватель.
Они применяются для калибровки шарообразных продуктов. Благодаря наклону ленты плоды в один ряд скатываются в зазор между валиком и переносятся лентой транспортера вдоль зазора, который расширяется из-за ступенчатости валика. По мере расширения зазора продукт выпадает в один из отсеков, на которые разделен перегородками стол.
Вибрационный калиброватель (рис. 7) применяется для калибровки картофеля и других твердых плодов.
Принцип работы этих устройств основан на просеивании плодов через отверстия в ситах, совершающих колебательное движение.
Рисунок 7. -Вибрационный калиброватель
Барабанные калиброватели. Представляют собой вращающиеся барабаны с отверстиями на поверхности. Ось барабанов может быть наклонена к горизонтали, а внутри приварена винтовая направляющая для более равномерного распределения продукта по сетчатому цилиндру. Поверхность разделена на зоны с отверстиями возрастающих размеров, имеющими различную форму: круглую, овальную. Плод попадает в отверстия барабана и падает в сборный лоток, а затем отводится на дальнейшую переработку. Более крупные плоды попадают на следующий барабан и т. д.
1.3 Виды сепарирования
Ситовое сепарирование
Характеристика способов просеивания. В качестве рабочих органов просеивающих машин применяют пробивные (штампованные из стального листа), металлические проволочные (металлотканые), шелковые, капроновые и полиамидные сита. Сита характеризуются рабочим размером, формой отверстий и коэффициентом живого сечения.
Часть смеси, проходящую через отверстия сит, называют проходовой фракцией, или «проходом», а остальную часть, которая не проходит через отверстия сит и сходит с них, называют сходовой фракцией, или «сходом».
Сита с круглыми отверстиями задерживают частицы, ширина которых больше диаметра отверстий сита, поэтому считают, что на ситах с круглыми отверстиями выделяют из зерновой смеси примеси, отличающиеся от зерна основной культуры шириной.
Сита с прямоугольными отверстиями задерживают частицы, толщина которых больше размеров отверстий сит. Такие сита используют для разделения смеси по толщине отдельных частиц и для очистки зерна от примесей, отличающихся от зерен основной культуры толщиной.
Важные параметры режима просеивания -- это число колебаний п в минуту и амплитуда А, которая равна половине размаха колебания сит. Число колебаний и амплитуду называют кинематическими параметрами. Число колебаний сита, при котором начинается относительное движение продукта по ситу, называют критическим [3].
Под действием периодически возникающих сил зерновая смесь на сите разрыхляется, пространство между частицами увеличивается, что приводит к их самосортированию. При этом частицы с большей плотностью начинают «тонуть»; возникают силы расклинивающего характера, под действием которых частицы с меньшей плотностью начинают «всплывать» на поверхность слоя. В результате взаимного перемещения частицы сыпучей среды сортируются не только по плотности, но и по крупности. Явление перераспределения частиц по крупности и плотности называют самосортированием.
Более мелкие и тяжелые частицы как бы просеиваются между крупными и концентрируются на сите в нижних частях слоя. Таким образом, под действием вибрации зерновая смесь расслаивается по плотности, а в пределах данной плотности -- по крупности.
Большинство смесей состоит из частиц почти одинаковой плотности. В этом случае в процессе просеивания преобладает самосортирование по крупности. Это явление, называемое сегрегацией, способствует просеиванию, т. к. проходовые частицы (мелкие) приходят в контакт с поверхностью сита и просеиваются.
Кроме плотности и размеров частиц, на их проходимость из верхних слоев в нижние и обратно влияют форма и состояние поверхности частиц, толщина вышележащего слоя продукта, частота и амплитуда колебания сита, т.е. на проходимость частиц или скорость самосортирования частиц внутри сепарируемой смеси влияют различные геометрические и физические факторы.
Дисковые калиброватели (рис. 9). Состоят из вращающегося корпусного диска 2 и продолговатых ребер 3 и 4, расположенных над диском так, что образуют отверстия диаметром d1, d2 и d3. Размеры отверстий могут регулироваться изменением положения ребер над поверхностью диска.
Плод 1, попадая на поверхность диска гравитационно и под действием центробежной силы, образующейся при вращении диска, выталкивается в отверстия между ребром и поверхностью диска.
Сепаратор с решетной очисткой и местной аспирацией (рис.10). Он отделяет примеси, отличающиеся от основного продукта геометрическими размерами по ширине и толщине. Аспирация предусматривает только обеспыливание машины.
Сепаратор выполнен в виде разборной станины 1, внутри которой на восьми вертикально расположенных подвесных пружинах 8 подвешены два решетных корпуса 2 и 4. Для удобства обслуживания и создания герметичности станина 1 снабжена съемными люками.
Рисунок 9 - Дисковый калиброватель
Возвратно-поступательное движение решетным корпусам сообщается от эксцентрикового колебателя 13, приводимого в движение от электродвигателя 12 через клиноременную передачу. Равномерное распределение смеси по ширине решет осуществляется приемно-распределительным устройством 17 с грузовым клапаном.
Сепаратор имеют четыре ряда решет. Очистка решет от застрявших частиц производится очистительным инерционным механизмом 3. Отделение примесей по величине осуществляется путем последовательного просеивания сырья на решетах, совершающих возвратно-поступательное движение. Продукт поступает сначала в приемно-распределительное устройство 17, а затем, преодолевая сопротивление регулируемого клапана 16, -- равномерным слоем на приемное решето 15.