Технологическое оборудование пищевых производств. Фасовочно-дозировочное оборудование Практикум направление подготовки 15.03.02 Технологические машины и оборудование
.pdfМинистерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В.
Верещагина»
Технологический факультет
Кафедра технологического оборудования
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Фасовочно-дозировочное оборудование
Практикум направление подготовки 15.03.02 Технологические
машины и оборудование
Вологда-Молочное
2018
1
УДК 621.565.9 ББК 31.392
Х732
Авторы:
канд. техн. наук, доцент А.А.Кузин; канд. техн. наук, профессор В.А. Шохалов;
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор А.И. Гнездилова; канд. техн. наук, доцент Г.Н.Забегалова
Х732 Технологическое оборудование пищевых производств:
Практикум /Сост. А.А. Кузин, В.А. Шохалов, – ВологдаМолочное: ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА, 2018. – 28 с.
Учебное издание соответствуют образовательной программе высшего образования по направлению подготовки 15.03.02 Технологические машины и оборудование.
Практикум предназначен для студентов профиля «Технологические машины и оборудование» и служит для выполнения лаборатиорно-практических работ по дисциплине «Технологическое оборудование пищевых производств» раздела «Оборудование для дозирования пищевых сред».
Учебное издание соответствует образовательной программе высшего образования по направлению подготовки 15.03.02 Технологические машины и оборудование для профиля «Машины и аппараты пищевых производств».
Практикум предназначен для освоения дисциплины «Технологическое оборудование пищевых производств» в разделе «Оборудование для дозирования пищевых сред».
УДК 621.565.9 ББК 31.392
2
Введение
Упаковка продуктов питания играет огромную роль при их производстве. К ней предъявляется широкая гамма требований, как со стороны потребителя, так и со стороны контролирующих государственных органов. В частности, для потребителя важно, чтобы ее стоимость была максимально минимизирована, в то же время она должна «радовать глаз», содержать всю необходимую информацию, быть удобной в использовании. Для органов контроля необходимо, чтобы упаковка была безопасной для человека и легко утилизировалась. В настоящее время эти факторы совмещаются не в полной мере и степень вовлечения их в итоговый вариант различна.
Одним из лидеров отечественной машиностроительной промышленности в направлении оборудования для фасовки и упаковки молочной продукции является Новгородский машиностроительный завод, выпускающий широкую гамму автоматов и полуавтоматов. Среди них наиболее популярна серия АЛУР. В нее включены автоматы АЛУР-1500 БМ, АЛУР-1500 СМ, АЛУР-1500 Т, АЛУР-3500, АЛУР&РЕКУПЕР-4800 и т.д. Все указанные модели, за исключением АЛУР&РЕКУПЕР-4800, предполагают фасовку и упаковку продукции в готовую полимерную тару (стаканчики).
В этом методическом издании рассматриваются два наиболее распространенные автомата: АЛУР-1500 СМ и АЛУР-1500 Т.
Автомат АЛУР-1500 СМ
Основные технические характеристики
Дозируемые продукты: плавленые сыры, сметана, кефир, йогурты, соусы и т.д.
Производительность — 1300... 1900 стаканчиков в час. Типоразмер стаканчиков — 75,95 мм.
Объем дозирования — 0,05- 0,5 дм3. Погрешность дозирования — не более 2%. Давление сжатого воздуха — 0,5-0,6 Мпа. Расход сжатого воздуха— 14,6... 19,6 м3/час. Габаритные размеры: длина — 1200 мм,
ширина —1000 мм, высота — 2000 мм.
Масса—185-225 кг.
3
Устройство и работа автомата
В основу работы установки положен процесс объемного дозирования продукта в пластмассовые стаканчики и термокомпрессионной пайки (сварки) отбортованной верхней кромки стаканчика с крышкой из алюминиевой фольги. Предусмотрена возможность последующего автоматизированного закрытия стаканчика пластмассовой крышкой.
Общее устройство установки изображено на рис. 1 (вид спереди и сверху) и рис. 2 (вид снизу).
Основанием установки служит стол, на котором расположены следующие механизмы и блоки установки:
карусель (2),
фиксатор (3),
механизм загрузки стаканчиков (13),
датчики наличия стаканчиков (6 и 7),
установка розлива (5),
механизм перемещения алюминиевых крышек (8),
механизм сварки (9),
механизм датирования (10),
механизм перемещения пластмассовых крышек (11),
механизм разгрузки (4),
накопитель (12),
пневматический блок (17),
узел подготовки воздуха (16),
блок управления (15),
узлы облучения (14).
Стол установки 1 выполнен в виде каркаса, сваренного из прямоугольных труб, покрытого стальной плитой, облицованной листами нержавеющей стали, на которой размещены все механизмы автомата. В нижней части каркаса находятся винтовые опоры и болт заземления. Боковые стороны стола закрыты съемными дверями. В центре плиты расположена опора 26 с тормозным устройством карусели 2. Устройство опоры изображено на рис. 3.
В диске карусели равномерно расположены восемь отверстий, в них устанавливаются сменные (в зависимости от диаметра стаканчика) кольца, которые крепятся винтами.
Привод карусели осуществляется цевочно-рычажным механизмом, в котором диск 28 с восемью цевками-стойками, жестко соединенный через шпоночное соединение хомутом 39 с валом карусели, поворачивается через рычажный механизм на угол, равный 45°, пневмоцилиндром 29. Этот пневмоцилиндр соединен шарнирно с качающимся рычагом 51, который передает движение через серьгу 53, рычаг 52, имеющий опору на валу, на
4
крюк 27, находящийся в момент поворота в зацеплении с одной из восьми стоек-цевок диска 28. Рычаги, серьга и крюк соединены друг с другом шарнирно соответствующими осями.
Настройка поворота карусели осуществляется упором 34 и наконечником штока пневмоцилиндра. Фиксация карусели производится штангой 32 с пазом под цевку, которая перемещается по бронзовым опорам в корпусе 33 пневмоцилиндром 37. При окончании поворота карусели начинается движение штанги. При этом фиксирующий паз штанги захватывает цевку и этим же движением с цевки сбрасывается ведущий крюк 27 привода, обеспечивая возврат механизма привода в исходное положение, при котором крюк 30 входит в зацепление со следующей (расположенной через 45°) стойкой-цевкой.
Механизм загрузки стаканчиков (рис. 4) служит для автоматического помещения пустого стаканчика в гнездо карусели.
Устройство его следующее: на плите 1 установлены направляющие 2, по которым перемещаются две планки 5, соединенные через пластину 4 с пневмоцилиндром 5. При движении штока цилиндра нижний стаканчик проваливается в вырез планки, а следующий за ним отсекается и поддерживается вместе со стопкой стаканчиков в накопителе за счет фигурного выреза на планках 3. Накопитель стаканчиков выполнен в виде плиты 6 с укрепленными на ней четырьмя штангами 7. Плиты сменные (в зависимости от диаметра стаканчика), крепятся к плите 1, которая соединена болтами с хомутом, а через него со стойкой 9 и основанием 10. Стойка перемещается в основании при настройке механизма по высоте и закрепляется болтом.
Заполнение тары продуктом производится установкой розлива (рис. 5), состоящей из пневмоцилиндра 1, соединенного через переходник 2 с поршнем гидроцилиндра 3, закрепленного снизу фланца Сверху к фланцу крепится трехходовой кран 5, золотник которого уплотнен резиновыми кольцами и через рычаг 6 соединен со штоком поворотного пневмоцилиндра 7. С другой стороны золотник поджимается к корпусу винтами.
Кран хомутом 10 соединен с расходной емкостью 11, установленной на подставке. Расходная емкость имеет двойную стенку, в полость которой через штуцеры 13 заливается горячая вода или холодная, нагреваемая трубчатым электронагревателем. На крышке емкости установлены контакты датчика уровня 15.
На подставке 12 закреплен пульт управления с регулятором температуры и указателем уровня продукта в емкости.
При ходе поршня пневмоцилиндра 1 вниз за счет разрежения, создаваемого поршнем гидроцилиндра, продукт из емкости поступает в дозирующий гидроцилиндр, а после переключения поворотным пневмоцилиндром 7 золотника крана поршень пневмоцилиндра 1 идет вверх, толкая поршень гидроцилиндра, который выдавливает продукт через наливное
5
устройство 17 в тару. Величина дозы регулируется величиной хода штока пневмоцилиндра 1, которая устанавливается винтовым упором 18 и фиксируется гайкой 19. Положение упора контролируется указателем 20.
Для работы установки с продуктами различной вязкости предусматривается использование различных вариантов насадок, имеющих разную маркировку:
насадка с маркировкой А имеет отверстие диаметром 30 мм и уплотнительное кольцо, под которое может быть установлена сетка с ячейками 1,6 и 0,5 мм;
насадка с маркировкой Б имеет отверстия диаметром 4 мм, выполненные под наклоном от вертикали 15°;
насадка с маркировкой В имеет отверстия диаметром 4 мм, выпол-
ненные под наклоном от вертикали 25°.
На позиции, следующей за розливом, установлен механизм перемещения алюминиевых крышек, предназначенный для автоматического перемещения крышек из кассеты-накопителя на стаканчик.
Конструктивно механизм перемещения крышек (рис.6.) состоит из плит 1, 2, которые скреплены между собой с помощью копира 3 и двух направляющих 4, по которым перемещается каретка 5 с вакуум-присосом. Каретка перемещается пневмоцилиндром 7 с дросселями 8. Каретка с пневмоцилиндром соединяется штоком 9.
При перемещении каретки по направляющим вакуум-присос поворачивается на 180° на валу 10 за счет рычага 11 с роликом 12, который катится по копиру. Рычаг при повороте входит в контакт со стойкой 13. На плите 2 закрепляется кассета. На плите кассеты в направляющих устанавливаются штанги 17, к торцу которых винтами закреплены сдвигающие упоры 15.
Механизм сварки (рис.7) предназначен для нагрева свариваемых поверхностей крышки и стаканчика и создания необходимого усилия сжатия этих поверхностей при сварке. Конструктивно механизм сварки состоит из сборного корпуса 1, на котором установлена плита 3. На ней установлен пневмоцилиндр 4 с дросселями 5. На штоке пневмо цилиндра закреплен фланец 6, к которому через термоизоляционные втулки 7 крепится корпус нагревателя 8. В его отверстия вставлены два трубчатых электронагревателя 10. и термопара 11. В нижнем торце корпуса устанавливается съемный даек 9:
Механизм датирования (рис. 8.) предназначен для автоматического нанесения надписи на крышку стаканчика.
Механизм смонтирован на стойке 1, с помощью которой он крепится к плите 15. К стойке клеммным соединением крепится плита 2, на которой закреплен пневмоцилиндр 3 с дросселями 4. На этой же плите устанавливается копир 5 и картридж 16 с подушкой, пропитанной маркирующим составом (реактивирующий сольвент и реактивирующая краска).
На штоке цилиндра закреплена каретка 6, в которой на оси 7 на 180°
6
поворачивается кулиса 8. При движении вдоль копира ось прижимается к нему пружиной 11. Шрифт (набор литер) набирается на резиновой пластине (клише У 7), которая крепится в пазу кулисы. При ходе штока шрифт касается или подушечки с маркировочным составом или крышки.
Механизм перемещения пластмассовых крышек (рис. 9) предна-
значен для перемещения пластмассовых крышек и установки их (под давлением) поверх крышек из алюминиевой фольги. Конструкция механизма перемещения пластмассовых крышек аналогична конструкции перемещения алюминиевых крышек, рассмотренной выше.
Разгрузка стаканчика осуществляется механизмом разгрузки 4 и сбрасывателем 36. Механизм разгрузки представляет собой пневмоцилиндр 40, закрепленный в плите, на штоке которого закреплен диск. В момент остановки карусели шток пневмоцилиндра выдвигается, поднимая на диске заполненный стаканчик над уровнем гнезда карусели. После этого через рычаг 54, соединенный через штангу 55 и шарнирное соединение 56 с рычагом 51 привода, поворачивается ось сбрасывателя 36, который сталкивает стаканчик на накопитель 12, изображённый на рис. 11.
Накопитель стаканчиков (рис. 11) предназначен для приема укупоренных стаканчиков с продуктом после узла разгрузки. Он состоит из диска 3, на котором в пазу установлено резиновое кольцо 4, оси 5, корпуса 10, опоры 6, стойки 7, основания 8, винта 11. Диск фрикционно поворачивается при повороте основного диска установки. Винт 11 служит для предотвращения снятия диска с осью из корпуса 10. Настройка по высоте накопителя стаканчиков осуществляется за счет перемещения стойки 7 в основании 8.
.Ограничение стаканчиков по периферии диска осуществляется ограждением 2, установленным на стойке 9.
Узлы облучения (поз. 14, рис. 1), предназначенные для обеззараживания стакана и алюминиевой крышки, представляют собой отражатель с ультрафиолетовой бактерицидной лампой, закрепленные на стойках.
Пневмооборудование установки состоит из узла подготовки воздуха, пневмоблока, пневмоцилиндров, входящих в исполнительные механизмы, вакуумных присосов механизмов перемещения крышек и обдувочного пистолета.
Узел подготовки воздуха (рис. 12) служит для соединения установки с источником сжатого воздуха, для очистки воздуха, регулировки его давления и слива конденсата. Он состоит из штуцера 1, распределителязадвижки 2, редуктора-фильтра 3, манометра б, тройника 4 для соединения воздушной магистрали с обдувочным пистолетом и пневмоблоком. Слив конденсата производится отвинчиванием винта 5.
Пневмоблок (рис. 13) собран на планке 1, где установлена плита для монтажа распределителей 3 с двумя глушителями 4 и двумя заглушками 5.С одной стороны к плите через штуцер 10 подводится сжатый воздух от
7
тройника узла подготовки воздуха, с другой — через дроссель 6 напорный канал соединяется с эжекторным вакуумным соплом 7, которое соединено с вакуумными присосами. Два распределителя управляют двумя цилиндрами: сварка и датор, и узлом перемещения пластмассовых крышек через тройники 11. Скорость движения штоков цилиндров (а значит и скорость срабатывания механизмов) регулируется дросселями (поз. 4, рис. 15) с обратным клапаном, которые ставятся в крышки пневмоцилиндров. Сигнал о конечном положении поршня передается бесконтактными датчиками (поз. 2, рис. 15), установленными на пневмоцилиндрах: разгрузки карусели, фиксатора, установки розлива, перемещения крышек. Для соединения элементов пневмосистемы используются штуцера и полиуретановые трубы.
Пневматическая схема представлена на рис. 15. Помимо элементов, упоминавшихся выше, на ней запозицированы: цилиндр пневматический 1, распределитель 3, вакуумное сопло 5, вакуумный присос б, преобразователь 7, фильтр редукционный 8, кран шаровой 9, пистолет обдувочный 10, глушитель
11.
Электрооборудование установки состоит из блока управления, электромагнитов пневмораспределителей, магнитоуправляемых герконов на датчиках пневмоцилиндров, двух оптических датчиков, трубчатых электронагревателей механизма сварки, термопары, а также электрооборудования, расположенного на установке розлива: блока управления, нагревателя, термопары, датчика уровня продукта.
Автомат работает в соответствии с временной Циклограммой (рис. 14). Ее выполнение обеспечивается контроллером совместно с блоком расширения. Последние представляют собой универсальную систему управления, которая осуществляет анализ состояния датчиков и в соответствии с циклограммой производит управление пневмораспределителями. Управление работой контроллеров осуществляется с помощью программы, записанной в программную память (программное обеспечение фирмы FESTO).
Автомат АЛУР 1500-Т
Основные технические характеристики
Дозируемые продукты: творог, масло и т.д. Производительность — 1200 стаканчиков в час. Типоразмер стаканчиков — 95 мм.
Объем дозирования — 0,2-0,25 кг. Погрешность дозирования — не более 2%. Давление сжатого воздуха — 0,5-0,6 Мпа. Расход сжатого воздуха — 20 мг/час.
8
Габаритные размеры: длина — 2500 мм, ширина—1200. мм, высота — 1920 мм.
Масса — 380 кг.
Устройство и работа автомата
Отличительной особенностью данного автомата от рассмотренного выше является то, что он состоит из двух агрегатов, механизмы которых расположены на отдельных столах-основаниях. Это — упаковочная и дозирующая карусели и механизм дозирования творога с бункером под продукт, соединенные продуктопроводом. Упаковочная карусель конструктивно выполнена аналогично автомату АЛУР-1500 СМ. Поэтому в дальнейшем изложении рассматриваются только механизм дозирования и дозирующая карусель.
Механизм дозирования творога (рис. 16) состоит из бункера 7, кото-
рый установлен на стол 2 каркасной конструкции. На столе расположена подшипниковая опора 3 задней части шнека 4. Передняя часть шнека опирается на опору 5, установленную в конус 6. Между бункером и конусом устанавливается промежуточный патрубок 7. В конусе установлен конический шнек 8, который соединен с другим шнеком 4. В нижней части стола на плите 26 располагается привод шнека: от мотор-редуктора 24 цепной передачей через зубчатую муфту 25. Привод муфты осуществляется пневмоцилиндром.
На верхней части бункера монтируется сборочный узел, который представляет собой рамную конструкцию. На раме 9 установлен пневмоцилиндр 19, шток которого соединен с плитой 10. Перемещение плиты производится совместно с колонками 11, которые перемещаются во втулках 12 и не дают возможности повернуться плите. Крышка 13 соединена с плитой осями 14, которые в свою очередь стопорятся штырями 15. Весь узел установлен на бункере на петлях, дающих возможность крышке открываться на 90°. В закрытом состоянии узел посредством гайки фиксируется стяжкой 16,
При работе установки крышка опускается вместе с уровнем продукта при каждом прерывистом вращении шнека (во время выдачи дозы). Давление в пневмоцилиндр опускания крышки подается через регулятор давления 18, который установлен на крышке 28 одной из опор бункера. При достижении крышкой среднего уровня в бункере на панели управления загорается лампочка СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ. При достижении крышкой нижнего уровня на панели загорается лампочка НИЖНИЙ УРОВЕНЬ. Сигналы о местоположении крышки подаются юрко новым и датчиками, расположенными на пневмоцилиндре. При достижении крышкой нижнего по-
9
ложения она автоматически поднимается вверх. При неработающем шнеке крышка на продукт давления не оказывает. Это достигается применением двухстороннего пневмораспределителя с закрытым нейтральным положением.
Основными элементами карусели дозирования являются два диска: нижний — неподвижный 68 и верхний — подвижный 69 (рис. 17). Нижний диск карусели свободно лежит на диске 66, который устанавливает его положение по высоте. Фиксируется диск 68 штифтами. Он имеет два отверстия диаметром 80 мм, расположенные через 120°. Эти отверстия соответствуют позициям выгрузки и фиксации мерного стакана. На 120° от них на позиции заполнения располагается группа отверстий диаметром 3 мм. Подвижный диск устанавливается на верхнем шлицевом конце вала 60 при помощи втулки 71, к которой крепится двумя винтами. Втулка имеет возможность настроечного перемещения вдоль шлицов вала при помощи винта 70 и гайки 72. Вал карусели дозирования установлен на подшипниках 64 в корпусе 65, болтовое крепление которого допускает поворот на небольшой угол для настройки.
Привод его осуществляется от вала 37 посредством цепной передачи. Между подвижным и неподвижным дисками расположены три мерных стакана, состоящие из верхней металлической части 75, закрепленной в подвижном диске и нижней части 73, выполненной из пластмассы. Пружина 74 прижимает нижнюю часть к неподвижному диску.
Заполнение пластмассового стаканчика продуктом происходит при срабатывании узла выгрузки мерного стакана, устройство которого показано на рис. 18. Основанием узла служит опора 1, которая крепится к столу установки. Опора осью шарнира 3 и винтом 7 соединена с кронштейном 4, к которому при помощи двух оснований с хомутами 6 и стойки 7 крепится плита 8. На ней на стойках 15 и планке 14 установлен пневмоцилиндр 13. При ходе штока пневмоцилиндра составной поршень 10 с вкладышем 11 входит в мерный стакан и выталкивает находящийся в нем продукт в пластмассовый стаканчик, при этом через штуцер 12 в кольцевую канавку, а затем и в сферическую выборку во вкладыше подается порция воздуха для уменьшения прилипания продукта.
Перед срабатыванием узла выгрузки верхний диск карусели дозирования фиксируется поршнем узла фиксации. Устройство узла аналогично узлу выгрузки. Заполнение мерного стакана продуктом производится на позиции узла загрузки (рис. 19). Опорная часть узла аналогична узлам загрузки и фиксации. Продукт из механизма дозирования поступает по проду кто проводу-патрубку 24 (рис. 1) в стакан 9, который крепится к плите 8 винтами 10. С нижней частью этого стакана соединен капроновый стакан 11, прижимаемый к верхнему диску карусели пружиной 12. На стойке 16 при помощи хомута установлен сборник 17,- предназначенный для
10