Аннотация

Изложен комплект из 50 виртуальных лабораторных работ, размещённых на бумажном и электронном носителях. Работы построены на объектах-представителях оборудования большинства отраслей пищевой промышленности. Структура всех работ унифицирована: рассматривается сущность технологических процессов, особенности конструкций машин, аппаратов и биореакторов, инженерные расчёты, условия обслуживания и эксплуатации. Для студентов обучающихся по направлению …

Предисловие

Лабораторный практикум сопровождает дисциплину «Технологическое оборудование отрасли» и базируется на фундаментальном учебнике для вузов «Машины и аппараты пищевых производств», изданном в трёх книгах издательством КолосС в 2009 г. Этот учебник написан проф. С. Т. Антиповым, проф. И. Т. Кретовым, проф. А. Н. Остриковым, акад. РАСХН В. А. Панфиловым и доц. О. А. Ураковым под редакцией акад. РАСХН В. А. Панфирова. Трое из авторов этого учебника являются и авторами и настоящего учебного пособия. Поэтому архитектоника учебника и практикума хорошо корреспондируются.

В практикуме рассматриваются пятьдесят единиц современного оборудования пищевых предприятий, которые размещены в трех разделах: технологические машины, технологические аппараты, технологические биореакторы.

Структура всех лабораторных работ унифицирована. Цель каждой работы состоит в том, чтобы студент, получив информацию о технологическом процессе и соответствующей конструкции, попытался усовершенствовать, развить конструкцию машины, аппарата или биореактора и таким образом повысить эффективность производства.

Бумажный и электронный носители содержания практикума взаимно дополняют друг друга.

Авторы благодарят рецензентов проф. ,проф.

и эксперта проф. С.И. Дворецкого за труд и время, которое они уделили при оценке этого практикума в качестве пособия к учебному процессу в вузе.

К нашему Читателю!

Перед Вами лабораторный практикум по машинам, аппаратам и биореакторам пищевых производств.

Цель книги – не только познакомить студента с сущностью того или иного процесса преобразования пищевых сред, с соответствующей конструкцией технологического оборудования, с условиями его обслуживания и эксплуатации, но и заронить у студента сомнение в совершенстве этой современной техники, что должно вызвать естественную потребность учащегося в ее модернизации. Поэтому в результате выполнения каждой из лабораторных работ студент должен в виде эскиза дать свое решение инженерной задачи, связанной с развитием рассматриваемой конструкции машины, аппарата или биоректора.

Эти решения должны предполагать совершенствование конструкции с целью достижения одного или нескольких следующих результатов:

- повышение производительности;

- повышение качества продукции;

- улучшение условий труда рабочего с точки зрения эргономики, техники безопасности и охраны труда;

- экономию времени на санитарное обслуживание оборудование;

- экономию энергоресурсов;

- экономию конструкционных материалов;

- повышение технологичности конструкции с точки зрения изготовления и ремонта;

- улучшение дизайна оборудования;

- снижение себестоимости продукции другими, кроме перечисленных выше, путями.

Вместе с этими, преимущественно машиноведческими аспектами, рассмотрите возможность развития конструкции с точки зрения повышения качества самого технологического процесса, который реализуется этим оборудованием. Речь идет об увеличении точности, устойчивости, надежности, управляемости и стабильности технологических процессов, а также о снижении их чувствительности к возмущающим факторам окружающей среды.

По результатам Вашей работы сделайте заключение о том, в какой мере Ваше предложение повышает готовность машины, аппарата или биоректора к эффективной автоматизации данного технологического процесса.

Лабораторный практикум состоит из материалов на бумажном и электронном носителях. Этот практикум создан на основе технологического оборудования, которым располагает лаборатория кафедры «Машины и аппараты пищевых производств» Воронежской государственной технологической академии. Поэтому в условиях аналогичной кафедры другого вуза пищевого профиля практикум может быть дополнен и конкретизирован под оборудование соответствующей отрасли пищевой промышленности.

Ознакомившись с содержанием пятидесяти лабораторных работ по технологическому оборудованию пищевых производств, студент, конечно, составит свое представление об уровне техники пищевой промышленности в начале XXI века. И мы обращаем особо Ваше внимание на то, что в соответствии с Вашей специальностью в лабораторных работах преимущественно рассматриваются взаимодействия рабочих органов и пищевой среды, в результате чего изменяются ее технологические свойства. Вот почему за пределами практикума остались вопросы автоматизации производственных процессов и мехатроники, которые составляют предмет других специальных дисциплин.

Однако мы знаем и сознаем, что современная техника и техника будущего пищевых производств – это сложная система, элементами которой являются узлы и устройства, функционирующие по законам и закономерностям механики, теплофизики, биохимии, электроники, бионики и других областей науки. Поскольку всякое познание идет от простого к сложному, то и мы взяли в качестве исходного материала пятьдесят достаточно простых конструкций машин, аппаратов и биореакторов. Но впереди (уже на этапе дипломного проектирования) Вас ждет разработка и оптимизация гораздо более сложных и интересных конструкций технологического оборудования, прототипы которого помещены в упомянутом выше учебнике.

И мы говорим Вам: «Дерзайте»!

Заключение

Коллектив авторов будет признателен своим читателям (и преподавателям, и студентам) за любые предложения по усовершенствованию этого лабораторного практикума, так как при кажущейся простоте задачи – создать мультимедийный практикум – ее решение заняло у нас несколько лет, а мы все же не считаем это оптимальным.

Наша цель состояла в том, чтобы создать учебное пособие к специальной дисциплине на базе бумажного и электронного носителей в виде единого целого, которое бы вместе с учебником служило воспитанию творческой личности инженера.

Насколько мы справились с этой работой судить Вам, наш дорогой читатель.

Глава 1.

Оборудование для реализации

преимущественно механических и

гидромеханических процессов

Работа 1.1 мукопросеиватель "ВОРОНЕЖ-2"

Технологическая задача: разделение муки и примесей.

Цель работы: Оценить технический уровень (состояние) мукопросеивателя "Воронеж-2" и дать предложения по развитию его конструкции для повышения эффективности процесса просеивания.

Задачи работы:

1. Изучить устройство и принцип работы мукопросеивателя и регулируемого привода.

2. Рассмотреть особенности процесса просеивания.

3. Определить теоретическую и экспериментальную производительности, а также мощности привода мукопросеивателя при различных скоростях вращения лопастного вала и обработать результатов испытаний.

4. Дать предложения по техническому обслуживанию мукопросеивателя.

5. Усвоить правила безопасной эксплуатации и наладки мукопросеивателя.

Оборудование, инструменты и инвентарь: малогабаритный мукопросеиватель "Воронеж-2", регулируемый привод, весы настольные, емкости, совок, щетка, отвертки, ключи, штангенциркуль, линейка, секундомер, тахометр.

Продукты: мука – 10,0 кг.

Изучение устройства и принципа работы

Лабораторная установка (рис. 1.1.1) состоит из малогабаритного мукопросеивателя "Воронеж-2" и регулируемого привода, смонтированных на каркасе пульта управления, включающего тумблер ПУСК, сигнальную лампу и ручку регулирования.

Мукопросеиватель "Воронеж-2" предназначен для контрольного просеивания муки, удаления из нее ферропримесей и относится к просеивателям с неподвижным ситом.

Рабочим элементом мукопросеивателя является неподвижный ситовый барабан 10, выполненный из каркаса и стальной

Рис. 1.1.1 Общий вид малогабаритного мукопросеивателя "Воронеж-2":

1 - электродвигатель; 2 - ремень; 3 - шкив; 4 - подшипниковый узел;

5 - сальниковое уплотнение; 6 - патрубок входной; 7 - шнек; 8 - лопасти; 9 - вал; 10 - ситовой барабан; 11 - корпус; 12 - подшипниковый узел; 13 - патрубок; 14 - магнитный сепаратор; 15 - емкость приемная; 16 - станина; 17 - тумблер ПУСК-СТОП; 18 - ручка регулирования; 19 - сигнальная лампочка

плетеной сетки № 2, установленной в цилиндрическом корпусе 11. Внутри корпуса расположен горизонтальный вал 9 с лопастями 8 и шнеком 7. Вал установлен в выносных подшипниках 4 и 12. Вход вала в зону обработки уплотняется сальником 5. Шнек расположен в шнековой камере, к которой приварен входной патрубок 6. Снизу к просеивающей головке крепится магнитный сепаратор 14, состоящий из четырех постоянных магнитов, выполненных в виде дуг. Привод мукопросеивателя осуществляется ременной передачей 2 от электродвигателя 1 с регулируемой частотой вращения.

Техническая характеристика

Производительность, т/ч 6,0 (1,67 кг/с)

Мощность электродвигателя, кВт 1,0

Частота вращения электродвигателя, об/мин 960

Частота вращения вала шнека, об/мин 350

Габаритные размеры, мм 1207 х 410 х 552

Масса, кг 24,0

В состав электропривода входит блок регулирования, реактор и электродвигатель постоянного тока. Блок регулирования состоит из управляемого тиристорного выпрямителя, усилителя постоянного тока, генератора пилообразного напряжения, формирователя импульсов, распределителя импульсов по тиристорам, источника питания, схемы ограничения тока, стабилизатора обмотки возбуждения. Принцип работы блока регулирования основан на свойстве тиристоров изменять в широких пределах среднее значение выпрямленного напряжения путем изменения времени отпирания тиристоров по отношению к началу положительной полуволны подводимого переменного напряжения. Такая схема позволяет изменять частоту вращения от 60 до 3000 об/мин при мощности привода 0,25 кВт.

При работе мукопросеивателя мука загружается в приемный патрубок 6,затем шнеком 7 подается внутрь просеивающей головки, при этом лопастями 8 мука протирается через неподвижное сито 10. Посторонние примеси движутся вдоль барабана сходом и через патрубок 13 удаляются из мукопросеивателя. Для более эффективного просеивания муки необходимо, чтобы зазор между лопастями 8 вала и ситовым барабаном 10 составлял не более 3,0...5,0 мм. Просеянная мука проходит через магнитный сепаратор 14, где удаляются ферромагнитные примеси, а затем поступает в приемную емкость 15.

Подготовка к пуску

Перед пуском необходимо очистить все обработанные и неокрашенные поверхности от загрязнений, смазать трущиеся поверхности и подшипниковые узлы, проверить отсутствие посторонних предметов в шнековой камере и просеивающей головке.

Убедившись в том, что привод машины обесточен, рукой проверните шкив мукопросеивателя. Запустите его кратковременным включением тумблера ПУСК-СТОП. Удостоверьтесь в правильном направлении вращения вала шнека с лопастями. При отсутствии посторонних звуков и правильном направлении вращения пустите просеиватель в работу.

Правила эксплуатации

Перед пуском просеивателя в работу проверьте подъемную силу магнитного сепаратора и при необходимости выполните намагничивание магниты специальным устройством.

Проверте исправность сита и при необходимости очистите его волосяной щеткой, а также удалите отходы из приемного мешочка во избежание его переполнения. Следите за равномерностью прохождения муки по всей площади между магнитами при толщине слоя муки 10,0...15,0 мм. При появлении признаков нарушения нормального режима работы мукопросеиватель немедленно остановите.

Методика выполнения работы

1. Снимите крышку на корпусе просеивающей головки и произведите следующие замеры: диаметр цилиндрического сита D (м); длина сита L (м); ширина сита Н (м) (если установлено прямоугольное сито); количество отверстий z на участке сита длиной А (м) и шириной В (м); длина шнека подачи муки в просеивающую головку L_р (м).

2. Закройте крышку на просеиваюшей головке.

3. Снимите ограждение ременной передачи и замерьте диаметры шкивов на валу электродвигателя d_ш. (м) и на валу ротора мукопросеивателя D_ш (м). Затем установите ограждение ременной передачи.

4. Тумблером подайте питающее напряжение на установку (при этом должна загореться сигнальная лампочка) и задайте необходимую частоту вращения электродвигателя. Ручным тахометром замерьте частоту вращения ротора мукопросеивателя п (об/мин) и электродвигателя п_дв (об/мин).

5. Замерьте напряжение U (В) и силу тока I (А), потребляемого электроприводом.

6. Отвесьте 5,0 кг муки и засыпьте ее в приемный патрубок.

7. Секундомером определите длительность просеивания муки (с).

8. Измените частоту вращения электродвигателя и повторите испытания. Сделайте три-четыре замера и заполните протокол испытаний (табл. 1.1.1).

Таблица 1.1.1 Протокол испытаний

Частота вращения электродвигателя nдв, об/мин	Масса дозы муки m, кг	Длительность просеивания ф, с	Напряжение U, В	Ток I, А
• • •	• • •	• • •	• • •	• • •

9. По окончании просеивания выключите привод, снимите крышку и очистите барабан от непросеявшихся частиц. Все части мукопросеивателя, соприкасающиеся с мукой, протрите сухой тканью, а с наружных поверхностей сметите пыль сухой щеткой. Устраните неисправности, замеченные при проведении испытаний.