1
МІНІС ТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УР АЇНИ
Харків ський державний університет харчування та торгівлі
РОЗРАХУНОК ТЕХНОЛОГІЧ НОГ О ОБЛАДНАННЯ
ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ
Навчальний посібник
Харків
ХДУХТ
2018

2
УДК 664.8.036.53.001.24
ББК 36.96-2
P64
Укладач і:
О. І. Черевко, В. М. Михайлов, Л. В. Кіптела,
О. Є . Загорулько, Б. В. Л яшенко, А . М. Загорулько
Рецензен ти :
д-р те хн. наук, проф. М. П . Кунденко;
д-р те хн. наук, проф. В. О . Потапов
Рекомендовано до друку вченою радою Харківсько го
державного універси те ту харчування та торгівлі, про токол No 16 від
03.07.2017 р.
Розрахунок те хнологічного обладнання харчови х виробництв :
Р64 навч. посібник / укл. : О. І. Черевко [та ін.]. – Х. : ХДУХТ, 2018. –
305 с.
ISBN
У навчальному посібнику вис вітлено пи тання будови та
розрахунку окреми х ви дів те хнологічного обладнанн я, я ке
застосовується в харчовій промисловості, а та кож початкові дан і,
методика розрахунку, варіа нти індивідуальни х завдань і кон трольні
запитанн я для самостійної підго товки. Наве дено розроблені авторами
конструкц ії обладнання для концентрування і сушінн я рослинної
сировини з метою отрим ання високоякісни х пастопо дібних і
порошкоподібних нап івфабрика тів.
Посібник призначено для сту ден тів, я кі навчаю ться за
ступенями підготовки бакалавр та магістр кваліфікації «інженер -
механік» та « інженер-технолог» підприємств харчови х виробництв.
УДК 664.8.036.53.001.24
ББК 36.96-2
© Харківсь кий державни й
універси тет харчування
ISBN
та торгівлі, 2018

3
ЗМІСТ
ВСТУ П
5
РОЗДІЛ І. МЕХАНІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ
6
1. МА ШИНИ ДЛЯ ОБ’ЄМНОГО ДОЗУВАННЯ СИПКИХ
ПРОДУКТІВ
6
1.1. Барабанний (циліндричний) об’ємний доза тор
6
1.2. Тарілчастий об’ємний дозатор
8
2. МА ШИНА ДЛЯ ПЕРЕМІШУВАННЯ СИПКИХ
ПРОДУКТІВ
17
2.1. Розрахунок шнекового зм ішувача
21
3. МАШИНИ ДЛЯ ПОДІЛУ СИПКИХ ПРОДУКТІВ
26
3.1. Машини зі зворотно-пос тупаль ним рухом п лоски х
сит
27
3.2. Машини для просіюван ня з нерухомими ситами
30
4. ОББИВАЛЬНІ МА ШИНИ
35
5. ВАЛЬЦЬОВІ ПРИСТРОЇ
38
6. ОБЛАД НАННЯ ДЛЯ МЕХА НІЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ
СИРОВИНИ І НАПІВФА БРИКАТІВ ФОРМУВАННЯМ
49
6.1. Машини для випресовування макаронного тіс та
51
6.2. Машина для формування джгу тів із цукеркови х мас
57
6.3. Вальцьові ме ханізми для формування шарів
61
6.4. Цукерковідливні машини
63
6.5. Округлю ва льна м ашина
65
7. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ЗАМІШУВАННЯ ТІСТА
72
8. МАШИНА ДЛЯ МИТТЯ ПЛОДІВ І ОВОЧІВ
77
9. ЦЕНТРИФУГА
85
10. СЕПАРАТОР
95
11. МОЛОТКОВА ДРОБАРКА
104
12. ГОМ ОГ ЕНІЗАТОР
112
13. ПРОТИРАЛЬНА МА ШИНА
117
14. ВОВЧОК
126
15. МА ШИНИ ДЛЯ НАПОВНЕННЯ
Й ГЕРМЕТИЗАЦІЇ ТАРИ
141
РОЗДІЛ ІІ. ТЕПЛОВЕ ОБЛАДНАННЯ
152
16. СУШИЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ
152
16.1. Барабанна сушарка
154
16.2 . Сушарка кип лячого шару
159
16.3. Вальцьова сушарка
160
16.4 . Розпилю вальна сушарка
169

4
16.5. Камерна конвекти вна сушарка
181
16.6. Верти ка льна ци ліндрична ІЧ-сушарка на основі
сучасного електронагрівача
185
17. ВИПАРНІ АПАРАТИ
192
17.1. Уніфікований змійови ковий вакуум -апарат
194
17.2 . Вакуум -випарний апарат із внутр ішньою
нагріва льною кам ерою
203
18. РОТОРНИЙ ПЛІВКОВИЙ АПАРАТ
216
19. ВЕРТИКАЛЬНИЙ АВТОКЛА В
229
20. БАРАБА ННИЙ (РОТОРНИЙ) СТЕРИЛ ІЗАТОР
БЕЗПЕРЕРВНОЇ ДІЇ
241
21.
ВЕРТИКАЛЬНИЙ
КОЖУХОТРУ БНИЙ
ПАСТ ЕРИЗАТОР
247
22. ПЛАСТИНЧАСТИЙ ПАСТЕРИЗАТОР
262
23. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ВИПІКАННЯ ХЛІБА
280
ДОДАТОК А
298
СПИСОК РЕКОМЕНДОВА НОЇ ЛІТЕРАТУРИ
303

5
ВСТУ П
Набуття прак тични х навичок
із розра хунку різного
те хнологічного обладнан ня для переробки сільсь когосподарської
харчової сировини відіграє важли ву роль у формуванні професійної
підго товки інженерів -ме ханіків та інженерів-те хнологів харчови х
виробництв.
Метою навчаль ного посібни ка є пог либ лення та закр іплен ня
теоретични х знань, засвоєни х с туден там и п ід час вивченн я ле кційного
матеріалу; набуття практични х навичок із виконання розра хунків
обладнання , уміння викорис товувати довідкову літературу та
нормативно-те хн ічну документацію; де тальне ознайомлення з певним
обладнанням та особливос тями його розра хунку.
У кожн ій роботі наве дені теоретичні основи і су ть
те хнологічного
процесу,
класифікац ія
обла днання
за
конструктивними, те хно логічними озна ками й видом енергоносія,
опис схем і конструкцій зазначених видів обладнання , початкові дані
та методи ка розрахунку, варіан ти індивідуальни х завдань , кон трольні
запитанн я для сам остійної п ідго товки та біб ліографічний список .
Структура посібника відповідає вим огам , що ставляться до
методики ви кла ду навчального матер іалу, і забезпечує умови для
самостійної та творчої роботи студен тів.
Теоретична частина кожної роботи допоможе студен тові у
вивченні к ласифікац ії обла днання й теоретични х основ певного
процесу, дозволи ть ознайомитися з будовою та принципом дії
найбільш поширени х у промисловості видів обла днання.
Використання крес лень ти пови х видів обла днанн я і їх опису
робить м атеріал, що ви кла дає ться, доступн іш им для успішного
засвоєння.
Навчальн ий посібник є новою реда кцією ви дання «Розра хуно к
те хнологічного обладнання консервни х виробництв », що було
перероблено і доповнено більш широким колом пи тань щодо процесів
та обладнання переробки харчової сировини .

6
РОЗДІЛ І
МЕХАНІЧ НЕ ОБЛАД НАННЯ
1. МАШИНИ ДЛЯ ОБ’ЄМНОГО ДОЗУВАННЯ
СИПКИХ ПРОДУ КТІВ
Загаль ні відом ості
У харчови х виробництва х велике значення має процес
дозування о кремих компонентів сировини, проміжни х продуктів і
допоміжни х ма теріалів, що має забезпечити задану рецептуру, а та кож
правильне й точне фасування го тови х продуктів, що на дхо дя ть до
споживача. Дозатори можуть бути безперервної й періодичної дії.
Остан ні зас тосовуються для здійснення фасувальн и х операцій. Усі
дозувальн і пристрої поділяю ться на об’ємні й вагові. За способом
регулювання випус кають дозатори зі зміною площі поперечного
перерізу й зі зм іною шви дкості по давання продукту.
Існують такі конструкції об’ємни х дозаторів безперервної дії
для сипки х проду ктів: стр ічкові, шнекові, барабанні, тарілчасті й
вібраційні. Вони використовую ться і як ме ха нізми для подачі
продуктів у машини для одержання сумішей. Найчас тіше
застосовують барабанні (циліндричні) й тарілчасті об’ємні дозатори.
Теоретична частина
1.1 . Барабанний (циліндричний) об’ємний дозатор
Робочими органами машини є перегрібач, що не дозво ляє
продукту злежува тися в бункері на д дозатором, і барабан із канавками
із пристроєм зміни довжини ка навок або зм іною часто ти обертання
барабана в корпусі доза тора.
Продуктивніс ть барабанного дозатора Q (кг/ год) ви значається за
формулою
(1.1)
де z – кількість канавок у барабані; F – п лоща поперечного перерізу
канавки , м; l – довжина канавки барабана, м;
–
частота обертання
барабана, хв
-1
; ρ – об’ємна маса продукту, кг/м
3
; k – коефіцієнт
заповнення (k = 0 ,8...0,9).

7
Часто ту обертання барабана визначаємо за формулою
в,
(1.2)
де а – ку т повороту барабана за один оберт привідно го вала, град;
nв – частота обертання привідного вала, хв
-1
.
Профіль перерізу канавки вибираєм о залежно від парам етрів
дозувально го продукту. Площу поперечного перерізу канавки м ожна
визначити
м атем атичним
або
графоаналітичним
способом
(накресли вши на м іліме тровому папері в масш табі 1:1 профіль
перерізу й потім пора хувавши п лощу перерізу кана вки ).
Форму видавального бункера вибираємо залежно від ви ду
продукту, а об’єм бункера – зале жно від призначення й часу
безперервної роботи доза тора.
Потужність для приво ду барабана дозатора N (кВт) визначаємо
за формулою
(1.3)
де p – питомий тиск продукту на повер хню барабана, кгс/м
2
;
F1 – площа горизонтально го перерізу горловини бункера над
барабаном (площа опорної повер хні с товпа продукту), м
2
; D – діаметр
барабана, м; k1 – коефіцієн т, що вра ховує опір продукту дробленню
(k1 = 1,2...2,0); k2 – коефіцієнт, що враховує втрати на тер тя робочих
органів дозатора (k2 = 1,1...1,2); φ – ку т природного на хи лу продукту
під час руху, град.
Потужність для приво ду перегрібача Nв (кВт) визначаємо за
формулою
в
,
(1.4)
де z – кіль кість лопат, шт.; k2 – коефіцієнт опору; h – висота лопати, м;
ω – кутова швидкість перегрібача, с
-1
; R1 – зовнішній радіус обертання
лопат, м; r1 – внутрішній радіус обертання лопа т, м .
Загальна по тужніс ть на ва лу барабанного доза тора N (кВт)
визначається за формулою
.
(1.5)

8
Для розробки кінематично ї схеми приводу барабанного
дозатора необ хідно розрахувати за гальне переда тне число, що
визначаєм о за формулою
,
(1.6)
де n – частота обертання ви хідного вала приводу, хв
-1
;n
–
частота
обертання перегрібача, хв
-1
,приймаємоїїn =n .
Загальне переда тне число приво ду є добутком усіх переда тни х
чисел приводу й визначається за формулою
i = i1...in.
(1.7)
Загальний коефіцієнт корисної дії є добутком усіх ККД передач
приводу й визначається за формулою
η = η1...ηn.
(1.8)
Установ лена по тужніс ть приво ду N (кВт) визначається за
формулою
.
(1.9)
Крутний момент Мкр (H·м) визначається за формулою
,
(1.10)
де N – потужність на ва лу, що розраховується , Вт; n – швидкість
обертання вала , на якому розраховується крутний момент.
1.2 . Тарі лчастий об’ємний дозатор
Основним робочим органом тарілчас того дозатора є обертова
тарілка (диск), з я кої продукт скидає ться скребком, товщина шару
регулюється пересувною м анжетою, надягну тою на ви хідн ий патрубок
бункера.
Завдання : зробити розрахунок тарілчастого дозатора для
дозування с ипки х продуктів із регульованою проду ктивніс тю
100...400 кг/год, ємністю борошняного бункера – 50 кг. Ви значити
геометричні й кінематичні параметри дозатора.

9
За вологості борошна W = 13...14 % об’ємна маса
хлібопекарського борошна станови ть ρ = 550 кг/м
3
; кут природного
на хи лу дорівнює: у спокої φ = 55
о
тапідчасрухуφ1=0,35·φо =
= 0,35 · 55 = 19,25°, коефіцієнт тертя борошна в станіспокою f1 = 0,7 та
під час руху f2 = 0,4.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти таке:
–
мету роботи;
–
теоретичну час тину, у якій викла дається основні різнови ди
машин для об’ємного дозуванн я сип ки х продуктів;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
зазначени х апаратів за запропонованим и ви хідним и даним и
(таб л. 1.1, 1.2).
Таблиця 1.1 – В ихідні дані для розрахунку барабанного дозатора
No
варі-
анта
Вид продукту
Продук-
тивність ,
кг/год
Насипна
щі льність ,
кг/м
3
Кут
природ-
ного
нахилу,
град
Коефі-
ці єнт
те ртя по
сталі
Ємність
борошня -
ного
бунке ра,
кг
1
Бор ошно
хлібо пекар ське
вищий ґатунок
100
550
46.55
0,7
15
2
Бор ошно
макар онне
вищий ґатунок
400
680
37.44
0,7
40
3
Бор ошно
хлібо пекар ське
вищий ґатунок
300
550
46.55
0,7
40
4 Пшениця
1000
760
25.30
0,37
100
5 Жито
1100
730
26.32
0,37
110
8 Жито
2000
730
26.32
0,37
150
9 Просо
400
850
27.33
0,34
35
10 Пр осо
800
950
27.33
0,34
45
Розрахункова частина
Вибираємо схему тар ілчастого дозатора, що наведена на
рис. 1.1. Продуктивніс ть доза тора можна регулювати зм іною частоти
обертання тарілки або зміною h висоти підйому манжети над тар ілкою
за допомогою гвин тового механізму.

10
Рисунок 1.1
–
Схе ма тарі лчастого дозатора: 1 – та рілка;
2 – манжета; 3 – шкребок; 4 – бункер; 5 – перегрібач; R – радіус манжети;
R1 – найбіль ший раді ус обертання тарі лки; R2 – найбіль ший раді ус
тарілки; h – висота пі дйому манже ти над тарі лкою
У нашому випадку зас тосовуємо другий спосіб регулюван ня
продуктивності тарілчасто го доза тора.
Конструктивно задаєм о висоту h (м) підйому манжети для
максимальної продуктивності й радіус R (м) манжети відповідно
h=0,02міR=0,085м.
Із формули продуктивності (1.1) визначаємо робочу n (хв
-1
)
частоту обертання тар ілки, знаючи інші параметри:
.
(1.11)
Приймаємо np = 18 хв
-1
.
Максим альну частоту обертання тар ілки n (хв
-1
) визначаємо за
формулою (1.2) і порівнюємо з робочою частотою обертання. Робоча
частота обертання тарілки має бути менше, н іж максималь на:
(1.12)
n = 18 < n = 66,5, отже, умова виконується.
Найбільший ра діус обертання частки R1 (м) визначаєм о за
формулою
мм
(1.13)

11
Максимальний радіус тарілки R2 (м) ви значаємо за формулою,
приймаючи конструктивний запас ∆ = 7,73 мм.
Тоді
R2=142,27+7,73=150мм=0,150.
(1.14)
Відстань між цен тром ваги радіального перерізу кільця й віссю
обертання за максимальної продуктивності визначаємо за формулою
мм
м
(1.15)
Площа поперечного перерізу кільц я, що відділяє продукт, Fo (м)
за максимальної продуктивності доза тора визначається за формулою
мм
.
(1.16)
Швидкість руху матер іалу, що скидається з тар ілки, Vо (м/с),
визначаєм о за формулою
.
(1.17)
Бункер вибираємо у формі переверненого зрізаного конуса з
кутом нахилу, для кращого зсипання α > φ , тобто більше кут
природного нахи лу, приймаємо α = 60о
, вид і розміри наведено на
рис. 1.2.
Об’єм бункера V (м
3
) визначаємо з виразу
,
(1.18)
де – коефіцієнт заповнення бункера прийм ача борошном , = 0,8.
Геометричні розміри бункера визначаємо за формулою
,
(1.19)
де R4 – радіус верхньої основи зрізаного конуса, м; R3 – радіус нижньої
основи зрізаного конуса, м; Н – висота зр ізаного конуса, м , яку можна
визначити я к H = tgα · (R4 – R3). Звідси

12
.
(1.20)
Рисунок 1.2 – Зовні шні й вигляд борошняного бунке ра
Радіус нижньої основи зр ізаного конуса R3 вибираємо менше,
ніж радіус м анжети R. Щоб м анжета м огла вільно переміща тися по
циліндру нижньої основи зр ізаного конуса, приймаємо R3 = 80 мм =
= 0,08 м. Підста вляємо відомі значення у формулу (1.20) і розв’язуємо
це рівнян ня відносно R4:
;
.
(1.21)
Тоді висо та зрізаного конуса дорівнює
м.
(1.22)
Визначимо шля х переміщенн я матеріалу по тарілці L (м) із
трику тника ABC, приймаємо конструктивно ку т установки с кребка
β=30
о.
(рис. 1 .3).

13
Рисунок 1.3 – Схема переміщення матеріалу по тарілці: L – шлях
пе ре міще ння мате ріалу; β – кут установлення скре бка
відносно площини пе ре рі зу кі ль ця мате ріалу
Із три кутни ка АВС визначимо шля х переміщення матер іалу по
тарілці L:
(1.23)
Сила тертя P, що виникає п ід час руху матеріа лу по тарілці,
визначається за та ки х дани х: шля х перем іщення м атеріа лу
L = 0,0563 м; коефіцієнт тертя матеріалу об тарілку f = 0,7; об’ємна
маса матеріалу ρ = 550 кг/м
3
, отже:
= 5,7310 4 0,0563 550 9,81 0,7 =0,122кг с
(1.24)
Потужніс ть, необ хідну для подолан ня опору від тертя матеріа лу
об тарілку N1 (кВт), визначаємо за формулою (1.25), ви користовуючи
раніше розраховані параметри P і Vo:
.
(1.25)
Потужніс ть приводу тарілчасто го дозатора N (кВт) за відоми х
параметрів: по тужності N1, кута установки с кребка і вра ховуючи
коефіцієнт тертя матер іалу об скребок f2 = 0,65, коефіцієнт, що
враховує інші шкідливі опори k = 2,0, розраховується та ким чином:
.
(1.26)

14
Потужніс ть приводу перегрібача Nв (кВт) визначаємо за
формулою (1.27). Оскільки лопа ти трапецоїдн і, то для зручності
розрахунку заміняємо їх плоскими лопатами, кіль кість умовни х лопат
z = 2 ш т.; коефіцієнт опору для борошна k2 = 5000; висо та лопати
h1 = 0,04 м; кутова швидкість перегрібача ω = π · np/30 = 3,14 · 18/30 =
= 1,88с
-1
; зовнішній радіус обертання лопатей R5 = 0,25 м; внутріш ній
радіус обертання лопатей дорівнює по ловин і діаметра ва ла, на якому
жорстко кр іплятьс я тарілка і перегрібач, приймаємо r1 = 0,02 м.
к Вт. (1.27)
Загальна по тужніс ть на ва лу тарілчастого доза тора N (кВт)
визначається за формулою
Nd = 0,007 + 0,0255 = 0,0324
(1.28)
Для забезпечення обертання тарілки дозатора й перегр ібача з
відповідною частотою n = nв о = 18 хв
-1
розробим о кінем атичну схем у
приводу тарілчастого доза тора. Кінематичну с хем у наведено на
рис. 1.4.
Як привід застосовуємо електродви гун із часто тою обертання
n =1500 хв
-1
, пасову передачу й редуктор.
Обертальний момент від е лектродвигуна через пасову передачу
передається на швидко хідний ва л редуктора, а з тихо хідно го ва ла
редуктора через муфту передається на вал, де жорстко за кріп лені
тарілка й перегрібач.
Загальне передатне чис ло в цьому випадку скла дається з
добутку переда тного числа пасової передач і i1 та передатно го числа
редуктора i2 та предс тавлено зміненою для цього випа дку формулою
і = i1·і2.
(1.29)
Тоді за гальне передатне число приводу визначаємо за
формулою
(1.30)

15
Рисунок 1.4 – Кі не матична схе ма тарілчастого дозатора: 1 – вал
перегрібача й тарілки; 2 – муфта; 3 – редуктор; 4 – пасова передача;
5 – е ле ктродвигун
Передатне число редуктора за норм альним рядом прийм аємо
і2 = 31,5, то ді передатне чис ло пасової передачі дорівнює
.
(1.31)
Загальний коефіцієнт корисної дії можна визначи ти за
формулою
η =η1, η2 = 0,95...0,6 = 0,57,
(1.32)
де η1 – ККД пасової передачі (0,95); η2 – ККД черв’ячних редукторів
(0,6).
Установлену потужність при воду N p (кВт) визначаємо за
формулою
(1.33)
Вибираємо для приво ду тар ілчастого дозатора з довідників:
електродвигун 4АА56А 4В3 із потужністю N = 0,12 кВт, часто тою
обертання n = 1500 хв
-1
.
Визначаємо обертальний момент ом (H·м) на ви хідному валу
редуктора за формулою

16
о
(1.34)
де N – потужність на тихо хідному валу редуктора, Вт; n – швидкість
обертання ви хідного вала .
За довідником вибираєм о універсальний черв’ячний редуктор
РЧУ-63 з обертальним моментом на ви хідному валу редуктора
о = 100 Н·м . Як видно з розрахунків, обраний редуктор задоволь няє
поставлен им ум овам .
Таблиця 1.2 – Вихідні дані для розрахунку тарі лчастого д озатора
Вид продукту
Продук-
тивність ,
кг/год
Насип-
на
щіль-
ність,
кг/м
3
Кут
природ-
ного
нахилу,
град.
Коеф і ці єнт
те ртя
Ємні сть
бунке ра,
кг
Бор ошно
хлібо пекар ське, в /ґ
450
550
46...55
0,7
45
Бор ошно
хлібо пекар ське, в /ґ
350
550
46...55
0,7
35
Бор ошно м’я со-
кісткове
600
675 37...40
0,65
70
Бор ошно м’я со-
кісткове
500
675 37...40
0,65
50
Бор ошно м’я со-
кісткове
400
675 37...40
0,65
45
Кор мов а кр ейда
180
950 40...50
0,9
30
Кор мов а кр ейда
230
950 40...50
0,9
40
Кор мов а кр ейда
380
950
40...50
0,9
35
Висівки
650
300 70...75
0,8
65
Конт ольні за итання
1. Я ке значення процесу дозування в харчовій промисловості?
2. У яки х випадка х зас тосовують періо дичні дозатори?
3. Які існують конструкції об’ємни х доза торів безперервної дії
для сип ки х продуктів?
4. Які доза тори найчастіше використовую ть у харчовій
промисловості?
5. Які існують принципи дозування та способи регулюван ня
сипких продуктів?

17
6. Який робочий орган у барабанного об ’ємного дозатора та як
обирається форма видавального бункера та йо го об’єм?
7. Який робочий орган у тарілчастого об ’ємного дозатора та як
регулюється його продуктивн іс ть?
2. МАШИНА ДЛЯ ПЕРЕМІШУВАННЯ СИПКИХ ПРОДУКТІВ
Мета роботи:
–
вивчення основних різнови дів м ашин для перемішування
сипки х продуктів;
–
ознайомлення з будовою та принципом дії машин для
перемішування сипучи х продуктів;
–
набуття практичних навичок із розрахунку машин для
перемішування сипки х продуктів.
Завдання : зробити розрахун ки машин для перемішування
сипких продуктів відповідно до вихідних даних (табл. 2.1, 2.2).
Загаль ні відом ості
Машини для перемішуванн я призначені для о держання
однорідних харчови х сумішей, що складаються із дво х або більше
компонентів. На зернопереробних підприємства х до найважли віши х
збагачувальни х процесів належи ть змішуванн я зернопродуктів із
різними фізико-ме ханічними й хіміко-біо логічним и властивостями,
наприкла д: у зерноочисних відділення х млин ів, у разі роздільної
підго товки зерна, у фасуваль но-пакувальни х відділення х, п ід час
формування сортів борошна.
Змішувачі для сипки х харчови х продуктів дають або
безпосередньо
готову
продукцію ,
або
напівфабрикат,
використовуваний
в ін шому те хно логічному процесі. Вони
підрозділяються на обертові й транспорту ва льн і.
До обертови х змішувач ів належа ть барабанні й конічні
змішувачі різних типів, змішувачі з обертовим и кубами. До
транспортуваль ни х змішувач ів для сипки х продуктів нале жать
стрічкові, лопа теві й шнекові змішувачі.
Змішування варто розгля да ти як процес створення рівномірного
розподілу часток окремих компонентів у повному обсязі шляхом
перегрупування їх під дією зовн ішніх сил.
Основним як існим показником зм ішування є однорідн іс ть
отриманої суміші. Однорідною вважає ться суміш, у якій вміст
компонентів у будь -якому її обсязі не відрізняєтьс я від заданого вмісту
для всієї суміші.

18
Розрахунок барабанног о змі шув ача
Продуктивність Q (кг/год) можна визначати за формулою
(2.1)
де V – об’єм , займаний продуктом у барабані, м
3
; ρс – об’ємна густина
суміші, кг/м
3
; m – необхідна кількіс ть переміщень продукту в барабані,
що забезпечує задане зм ішування; n – частота обертання барабана,
хв
-1
; tзав – час, необхідний для заван таження барабана, с; t оз – час,
необхідний для розван таженн я барабана, с.
Час розвантаження ємності tзaв (с) визначається продуктивніс тю
заванта жувального пристрою.
Час розван таження t оз (с) визначаємо за формулою
,
(2.2)
де F1 – площа випускного о твору в барабані, м
2
, залежить від
геометрични х розм ірів барабана, діаметр отвору становить
Do = (0,3.. .0,5)·D; υ – шви дкість витікання ван тажу з випускного
отвору барабана, м /с, визначається залежно в ід значення г ідравлічного
радіуса отвору.
Якщо гідравлічний радіус витікання Rr > RKP, то швидкіс ть
витіка ння визначається за формулою
.
(2.3)
Якщо гідравлічний радіус витікання Rr < RKP, то швидкіс ть
витіка ння визначається за формулою
,
(2.4)
де λ – коефіцієн т ви тікання сипки х ван тажів, λ = 0,20...0 ,65.
Гідравлічний радіус залежно від форми отвору визначається за
формулами, наведеним и ни жче.
Для прямокутно го отвору:
.
(2.5)

19
Для ква дратного та кругло го отворів:
,
(2.6)
де Ао і А1 – ширина (діаметр) і довжина отвору, м; а – розміри шматків
продукту, м; a = (amin + amax)/2.
Залежно від розміру а (мм) сипкі ван тажі розділяю ть на
грубозернисті (2 < а < 10), дрібнозернисті (0,5 < а < 2),
порошкоподібні (0,05 < а < 0,5) і пилоподібні (а < 0,05).
Критичний гідравлічний радіус о твору витікання визначаємо за
формулою
,
(2.7)
де τо – початковий опір зрушенню, Па; m – коефіцієн т рухливості, що
визначається за формулою
,
(2.8)
де f1 – внутрішній коефіцієнт тер тя продукту.
Об’ємну густину суміші с визначаємо за формулою
,
(2.9)
де ρс – об’єм на густина компонентів, що входять у суміш, кг/м
3
;
mк – маса окремихкомпонентів, що входять у суміш, кг.
Об’єм V1 (м) барабана визначаємо за формулою
,
(2.10)
де ψ – коефіцієнт заповнення барабана сумішшю (ψ = 0,5.. .0,6).
Геометричні розміри барабана (діаметр D і довжину L)
визначаємо з формули об’єму барабана (2.10).
Силу ваги продукту в барабані Gnp (Н) визначаємо за формулою:
,
(2.11)
де F1 – площа поперечного перерізу переміщуваної суміші в барабані,
м
2
; L – довжина барабана, м; ρс – об’ємна густина суміші, кг/м
3
.

20
Площу поперечного перерізу переміщувано ї суміші в барабані
визначаєм о за формулою
,
(2.12)
де F – площа перерізу барабана, м; F = n·D
2
/4.
Потужність, необ хідна для приво ду барабана, N (кВт)
визначається за формулою
N=N1+N2+N3,
(2.13)
де N1 – потужніс ть, необ хідна для подолання тертя в підшипника х
змішувача, кВт; N2 – потужність, необ хідна для подолан ня сили ваги
продукту під час його підйому в барабані до кута природного на хилу,
кВт; N3 – потужніс ть, необ хідна для перемішування продукту, кВт.
Величини, що входять у формулу (2.13), визначаю ться
відповідно за такими виразами:
,
(2.14)
де G – сила ва ги барабана, H, що визначається зважуванням або
розраховується; G – сила ваги продукту в барабані, Н;
μ – наведений коефіцієн т тер тя ковзан ня; rц – радіус цапфи вала
барабана, м; ω – кутова швидкість барабана, c
-1
.
,
(2.15)
де h – висота піднімання продукту від горизон таль ного положенн я до
кута природного нахилу, м; t – час піднімання продукту на висоту h, с .
.
(2.16)
Тривалість піднімання продукту на висо ту ку та природного
на хи лу можна визначити за формулою
.
(2.17)
Висоту піднімання продукту від горизон тально го положення до
кута природно го на хи лу визначаєм о за формулою
,
(2.18)

21
де φ – кут природного на хи лу; Ro – відстань від осі обертання до
центра ва ги продукту, м , ви значається за формулою
,
(2.19)
де С – довжина хорди сегмен та, м; при F1 = 0,5 довжина хорди
дорівнює діаметру барабана С = D.
2.1 . Розрахунок шнекового змі шувача
Продуктивніс ть Q (кг/год) шне кового зм ішувача визначаємо за
формулою
,
(2.20)
де ψ – коефіцієнт заповнен ня шнека (ψ = 0,3...0,4); D і d – відповідно
зовнішній і внутрішній діаметри шнека, м; S – крок шнека, м;
n – частота обертання шнека, хв
-1
; ρс – об’ємна густина суміші, кг/м
3
;
k – коефіцієнт, що залежи ть від роду ван тажу: для легкосип ки х
вантажів k = 0,75...1,00; для вели кошматкови х ван тажів k = 0,5...0,6;
c – коефіцієнт, що врахо вує кут на хилу шнека.
По я окофо мл ннязвіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викладаю ться основн і положен ня
щодо роботи машин для перемішування сипк и х продуктів;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
цих апара тів за запропонованими ви хідними даними (таб л. 2.1, 2.2).
Максим альна часто та обертання шнека nmax (хв
-1
) визначає ться
за формулою
,
(2.21)
де А – коефіцієнт, що вибирають залежно від ван тажу, який
транспортується.
При цьому має бути виконана умова n < nmax.

22
Таблиця 2.1 – Вихідні дані для визначення параметрів барабанного
змішув ач а
Для розрахун ку використовуютьс я дані попередніх розра хун ків
або ті, що задаю ться конструктивно: діаме тр шнека Dc = 0,20...0,25 м;
діаметр вала dc = 0,05 м; крок гвинта шнека Sc = Dc.
Задаючи розміри подава льних (дозува льни х) шне ків (діам етр
шнека Dn = 0,15 м; діаметр вала dn = 0,05 м; крок гвинта шнека
Sn = Dn), проектують конс трукцію таким чином , щоб подавальн і шнеки
мали три різн і час тоти обертання, розрахован і за таким и формулами:
м аксим альну
,
(2.22)
м інім альну
,
(2.23)
No
варі-
анта
Про-
дук-
тив-
ність,
кг/год
Кількість
переміщень
продукту в
барабані
Кут при-
родного
нахилу,
град
Почат-
ковий
опі р зру-
ше нню,
Па
Час
заванта-
же ння
продукту в
барабан,
с
Вихідні
компоненти
Насипна
щіль-
ність,
кг/м
3
Відсот-
ковий
вміст
компо-
нентів у
сумі ші ,
%
ρ1ρ2Х1Х2
1 200
200
47
60
60
550 800 30 70
2 150
250
35
50
60
500 700 40 60
3 300
300
37
80
90
600 850 50 50
4 450
350
50
60
180
300 760 45 55
5 500
250
35
50
180
550 650 20 80
6 100
200
47
80
60
550 800 40 60
7 600
300
50
50
240
600 850 30 70
8 800
350
55
80
360
300 550 60 40
9 1000
400
35
150
420
600 850 20 80
10 700
200
47
80
240
550 800 45 55

23
проміжну
,
(2.24)
де Qmax,
Qmin
–
відповідно м аксим альна і мін ім альна за дані
продуктивності дозува льни х шнеків, кг/с; ψ – коефіцієнт заповнення
шнека (ψ =0,90. ..0,95).
Часто та обертання розподільно го вала n = n max.
Для швидкісного дис ка, що має три ряди концентрично
розташованих отворів, визначають кіль кість отворів у кожному ряду.
У першом у ряду кількіс ть отворів z1 приймають конструктивно;
у другому z2 = (nmax · (nmin / nс ))/nmin z1; у третьому z3 = (nmax/nmin) · z1.
Кількість зубців цівкови х зірочок zців = z1.
Потім розраховує ться коефіцієн т ви користанн я продуктивності
борошнозмішувача за формулою
,
(2.25)
де n1, n2, n3 – частота обертання подава льни х шнеків, c
-1
; k – кількість
подаваль ни х шнек ів; nmax
–
максимальна частота обертання
подаваль ного шнека , с
-1
.
Вміст окремого компонента, що вхо дить у
суміш, у кожному варіанті (у %) визначається за формулою
,
(2.26)
де n – часто та обертання шне ка, що переміщає компонент А , с
-1
.
Кількість компонентів для змішуван ня розра ховуємо методом
зворотни х пропорцій або м етодом середнього арифметичного за
умови,щоА> >С:
(2.27)
,
(2.28)
де А і С – показники якос ті дво х наявни х партій продуктів;
–
бажаний показник якості суміші; Х – маса продукту пар тії С (кг) на
один кг продукту партії А; Qj – маса складових частин продуктів у
суміші.

24
Потужніс ть приводу борошнозмішувача
визначаєм о за
формулою
N=N1+N2·k,
(2.29)
де N1 – по тужність приводу змішува льного шнека, кВт;
N2 – потужність приво ду подава льни х (дозувальни х) шне ків, кВт, що
визначається за формулами:
N=gQmaxLωk310
-3
,
(2.30)
де Qmax – максим альна продуктивність борошнозмішувача, кг/с;
Lc – довжина зм ішувального шнека , м (Lc = 2,2...2,5 м); ω – коефіцієнт
опору руху (ω = 4.. .5); k3 – коефіцієнт запасу потужнос ті
(k3 = 1,20...1,25).
N2 = g·Qmax·Ln· (sinα+ω·cosα)
-3
,
(2.31)
де Ln – довжина по давального шнека, м; α – кут на хилу по давальни х
шнеків відносно обрію (α = 8°).
Потужніс ть е лектродви гуна ви значається за формулою
,
(2.32)
де η – ККД приво ду, що визначає ться за формулою
,
(2.33)
де η – ККД редуктора; ηц – ККД передач і; ηців – ККД ла нцюгової
передачі.
За ката логами п ідбираємо електродвигун і записуємо його
те хнічну харак теристи ку.
Розрахунковий обертальн ий момент о (H·м) на ти хо хідному
валу редуктора ви значаємо за формулою
,
(2.34)
де ω – ку това швидкість тихо хідно го вала редуктора, с
-1
.
Потім робим о кінематичний розрахунок приво ду. Зага льне
передатне число від е лектродви гуна до розподільного ва ла
визначається за формулою

25
,
(2.35)
де n в – частота обертання електродвигуна; n оз – частота обертання
розподільного вала; і
–
передатне число редуктора; ілан – передатне
число ланцюгово ї передач і від редуктора до вала зм ішувального
шнека; іл ан
–
передатне чис ло ланцюгово ї передачі від вала
зм ішувально го шнека до розпо дільного вала .
З урахуванням обертально го моменту й передатно го чис ла
редуктора вибираємо за довідником марку редуктора.
Потім робимо повний розрахунок на міцність ланцю гови х
передач, ви значаємо основні геометричні характерис тики : кіль кість
зубців зірочок, їхні діаметри, крок ланцю га.
Під час розрахун ку на міцність розпо дільного ва ла діаметр ва ла
визначається з розрахун ку на вигин із крутінням ; вала подавального
шнека – із розра хунку на обертання; підшипників ковзання
розподільного вала , зм ішува льного й пода вально го шнек ів – на
питомий тиск за мето диками, наведеними в курсі «Деталі машин».
Таблиця 2.2 – В ихідні дані для визначення параметрів
шнекового змішувача
No
варі -
анта
Змі шувані
компоне нти
Продук-
тив-
ність,
кг/год
Вміст
клейковини, %
Заданий
вмі ст
клейковини,
%
Маса
компоне нті в
у секції, кг
К1
К2
1
2
3
4
5
6
7
1
Бор ошно в/ґ з
бор ошном 1 ґ 500
26
32
30
70
2
Борошно в/ґз
бор ошном 1 ґ
600
28
33
29
90
3
Борошно 2 ґз
бор ошном 1 ґ
700
24
32
28
100
4
Борошно 2 ґз
бор ошном 1 ґ 550
22
32
28
60
5 Борошно1ґз
бор ошном 2 ґ
300
28
32
30
40
6 Борошно2ґз
бор ошном 1 ґ
650
26
33
28
90

26
Продовження таб л. 2.2
1
2
3
4
5
6
7
7 Борошно2ґз
бор ошном 1 ґ
800
24
30
26
100
8
Борошно 2 ґз
бор ошном 1 ґ
350
22
30
26
40
9
Борошно в/ґз
бор ошном 2 ґ
750
30
24
28
120
10
Борошно в/ґз
бор ошном 2 ґ
200
31
28
30
30
Конт ольні за итання
1. Я ке призначення м ашин для перем ішування?
2. Я ку продукцію забезпечую ть змішувачі сип ких харчови х
продуктів?
3. Я кі конс труктивні елементи додають до обертови х
зм ішувачів?
4. Які конс труктивні елементи додаю ть до транспорту ва льни х
зм ішувачів?
5. Дай те визначення процесу змішування сипки х про дуктів.
6. Дай те ви значення якісного показника зм ішування сип ки х
продуктів .
3. МАШИНИ ДЛЯ ПОД ІЛУ СИПКИХ ПРОДУ КТІВ
Мета роботи:
–
вивчення основни х різновидів м ашин для поділу сип ки х
продуктів;
–
ознайомлення з будовою та принципом дії машин для по ділу
сипки х продуктів;
–
набуття практични х навичок із розра хунку машин для по ділу
сипукх продуктів.
Завдання : ви конати розра хун ки машин для поділу сип ки х
продуктів відповідно до ви хідних дани х (табл. 3.1, 3.2).
Загальні положення
Процес поділу сипки х ма теріалів на частини, що розрізняю ться
геометричними ознаками й фізичними влас тивос тями, нази вають
сепаруванням . У бага тьо х га лузя х харчової промисловості сепарування
є одним з основни х те хнологічни х процесів.

27
У хлібопекарськ ій, конди терській і макаронн ій промисловості
сепаруванням відділяю ть сторонні домішки з борошна й цукру; у
конди терськ ій – калібрують насіння й розділяю ть високо дисперсні
харчові продукти (напри кла д, порошок ка као).
Поділ си пки х матеріалів за розмірами здійснюю ть ме ханічним,
пневм атичним і гідравлічним способам и. У м ашинах, що з дійснюють
поділ матеріа лів меха нічним способом, процес здійснюється
просіванням на си та х.
Найбільш поширеним и є просіювальн і м ашини (сепара тори) із
плоскими й циліндричними ситами, а саме: із плос кими ситами, що
здійснюю ть зворотно-поступа льний , ко ловий пос тупальний у
горизонтальній площині й вібраційний рух; із барабанними у вигляді
циліндра, призм и або зрізаної піраміди (піраміда льн і), що обертаються
навколо горизонтально ї або похи лої осі; із нерухом ими ситами,
відносно яки х продукт переміщається за допомогою шнека або
стрічок.
3.1 . Машини зі зворотно-поступальним рухом плоских сит
Основними розрахун ковими параметрами плоски х си т зернови х
сепараторів є ширина й довжина підсівних си т, ку т на хи лу їх до
горизонталі, ку т напрямку коливань , кінема тичні параметри.
Продуктивність си тового сепаратора Q (кг/год) визначаємо за
формулою:
,
(3.1)
де
–
ширина підсівного си та, см; q – питоме навантажен ня (на
одиницю ширини си та) , кг/(см ·го д) .
Питоме навантаження q для підсівни х сит приймаю ть
45...60 кг/(см·год), для сортувальни х із отворами діаметром 6...10 мм в
3...4 рази більше, а для приймальни х си т із о творами діаметром
20...40 мм у 8...10 разів більше, ніж для підсівних си т. Для
високопродуктивних сепараторів на елеватора х пи томе навантаження
q на підсівне си та приймають до 200 кг/(см·год).
Довжину сита L (дм) визначають за формулою
,
(3.2)

28
де q – питома продуктивніс ть (продуктивніс ть на одиницю п лощі
сита), кг/(дм·год); В – ширина сита, дм.
Питому продуктивність q для си т із робочими розмірами
отворів 6 мм і більше (сортуваль ні й приймальні сита) визначаємо за
формулою
,
(3.3)
де a – робочий розмір сита, мм.
Товщину h1 шару зерна, що рухається по ситу із середньою
швидкістю подач і Vс , ви значаємо за формулою
,
(3.4)
де q1 – кількість зерна в кг, що надхо дить на 1 м ширини цього сита за
1 с; ρ – насипна щільність зерна, кг/м
3
; k – коефіцієнт розпушення
зернової суміші (для жита й пшениці k = 1,5), оптималь на середня
швидкість переміщення зерна по си ту перебуває в межах
0,32...0,34 м/с.
Часто ту й амплітуду коливань си т вибирають залежно від
фізико-ме ханічни х властивос тей зерна й домішок. Д ля оціню вання й
вибору кінем атични х парам етрів користуємося умовним кінематичним
параметром k , що визначаєм о за формулою
або
.
(3.5)
Для очищення пшениці й жита приймають ω
2
·
r=
=
12,5.. .16,0 м/с
2
при r = 0,005 м; для вихідних інгредієнтів
комбікормів ω
2
·
r = 13,5...16,5 м/с при r = 0,0125...0,015 м; для
калібрування насіння кукурудзи ω
2
· r = 11...12 м/с
2
приr=0,007м.Ці
показники с тосуються зерна нормальної вологос ті й засміченості.
Технологічну схему установлення си т у корпусі вибирають на підставі
довідкови х дани х.
Рух частки вниз по поверхні похилого сита можливий, якщо
сила її інерції більше за си лу тертя. Із ци х умов виведена формула для
визначення час тоти обертан ня екс центри ка:
,
(3.6)

29
де φ – кут тертя частинки об поверхню сита, град (φ = arctg(f), де:
f – коефіцієнт тер тя); α – кут на хилу сита, град; r – ексцентриси тет або
радіус кри вошипа, м .
Максим альну робочу
частоту
обертання
ексцентри ка
визначаєм о за формулою
.
(3.7)
Робочу частоту обертання ексцентри ка визначаємо з обраного
кінематичного параметра, при цьому має виконуватися така умова:
.
(3.8)
Продуктивніс ть машини для просіювання із п лоским си том
залежи ть від багатьо х факторів. Основні складності під час
теоретично го ви значення проду ктивності поля гають у вс танов ленні
товщини шару борошна на ситі. Д ля орієн товного визначення
продуктивності можна користуватися практичними даними : приймати
продуктивність сита площею 1 м близько 2 кг/с.
Продуктивніс ть гро хота (в кг/с) із просіюва льною повер хнею
прямокутної форми визначається за формулою
Q=h·b·v ·ρ,
(3.9)
де h – товщина шару матеріалу на початку просіювання, м;
b – ширина поверхні для просіювання, м; v – швидкість руху
м атеріалу повер хнею просіювання , м /с; ρ – насипна щільн ість
м атеріалу, кг/м
3
.
Потужніс ть для обертання вала кривошипа N (кВт) може бути
визначена за емп іричною формулою
(3.10)
де ω – часто та обертання кривошипа, с
–1
; r – радіус кривошипа, м;
mc – маса хитних частин сита, кг; mм – маса шару борошна на ситі, кг.
Маса шару борошна на ситі mм визначається за формулою
mм =Fhρ,
(3.11)
де F – площа сита, м; h – товщина шару борошна, м; ρ – насипна
щільн ість м атеріа лу, кг/м
3
.

30
Для зрівноважуван ня приво ду необ хідно п ідібрати м асу
балансирного вантажу mг і радіус обертання цен тра ваги ванта жу R
тако ї ве личини, щоб горизон таль на складова РА за модулем
дорівню вала си лі інерції корпусу Рик.
Радіус цен тра ваги балансир ів визначаємо за формулою
,
(3.12)
де mк і mв – відповідно маси корпусу і ван тажу, кг .
Довжину шатуна кривошипно -ша тунного приво ду Lш (м)
визначаєм о за формулою
Lш = (30...50) r.
(3.13)
Сили інерції поступа льно рухоми х мас корпусу або
балансуючого вантажу визначаємо за формулою
,
(3.14)
де Рі і Рі ал – сили інерції корпусу та вантажів, кг·с; ω – кутова
швидк ість кривошипа, с
–1
; r і R – відповідно радіуси кривошипа й
центра ваги балансирни х ван тажів; РА і Р – відповідно горизон таль на
й верти каль на скла дові сили інерції ва нтажу.
Ситовий корпус установлює ться на чотирьо х пружинах, на
кожну з ни х передає ться збурюваль на сила , що дорівнює 0,25 сили
інерції. Ма ксим альна деформ ація пружини дор івнює ам пліту ді
коливань сита F3 = A.
Робочу довжину пластинчас тої пружини Lo (м м) визначаємо за
формулою
,
(3.15)
де S – товщина пружини, мм; Е – модуль пружності, кгс/мм
2
;
[σз] – допустиме напруження під час згинання , кг·с/мм
2
.
3.2. Машини для просіювання з нерухомими ситами
До таки х машин нале жи ть, напри кла д, просію вач «Піонер».
Продуктивніс ть просію вача Q (кг/с) визначаємо за формулою
,
(3.16)

31
де D – зовнішній діаметр гвинта, м; n – частота обертання шнека, с
–1
;
ρ – насипна щільність матер іалу, кг/ м
3
; ψ – коефіцієнт проду ктивності,
що враховує ум ови завантаження й с тупінь заповнення шне ка, а та кож
властивості продукту і його обертання навколо осі гвин та
(ψ = 0,2...0,3); k – геометричний коефіцієнт, що враховує частину
перетину, займ аний гви нтом і ва лом (k = 0 ,65. ..0,75).
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викладаю ться основн і положен ня
щодо роботи машин для по ділу сип ки х продуктів;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
цих апара тів за запропонованими ви хідними даними (таб л. 3.1, 3.2).
Задаєм о
конструктивно
так і
розм іри:
крок
гвинта
S = (0,7. ..0,8)·D, м; висота заван тажува льного отвору кожу ха
h = (1,0...1,5)·S , м; діаметр вала гвинта d = (0,2...0,3)·D, м; радіальний
проміжок між гвинтом та кожухом δ = 2...3 мм.
Таблиця 3.1 – Вихідні дані для розрахунку ситового сепаратора
зі зворотно поступальним рухом сит
No
варі анта
Вид
продукту
Продуктивність ,
кг/год
Кут нахилу
пі дсі вного сита,
град
Раді ус
кривошипа, м
1
Пшениця
3500
14
0,005
2
Пшениця
4500
17
0,005
3
Жито
1500
14
0,005
4
Жито
3500
17
0,005
5
Ячмінь
1500
12
0,007
6
Ячмінь
3500
14
0,007
7
Ячмінь
6500
17
0,007
8
Овес
1500
14
0,004
9
Овес
2500
17
0,004
10
Овес
3500
11
0,004
Критичну частоту обертанн я шнека ви значаєм о за формулою
,
(3.17)

32
де λ – кут піднімання гвинтової поверхні, град; ρ – кут тертя вантажу
по гвинту (tgρ = f, ρ = arctg f); f – коефіцієнт тертя вантажу по кожу ху
(f = 0,3. ..0,4); D1 – внутрішній діаметр кожу ха, м .
При цьому має виконуватися та ка умова:
.
(3.18)
Кут піднімання гвин тово ї повер хні λ визначаємо за формулою
.
(3.19)
Вну трішній діаметр кожу ха D1 (м) визначаємо за формулою
D=D+2δ.
(3.20)
Площу ситової поверхні Fc (м) визначаємо за формулою
,
(3.21)
де q – питома продуктивність просіювача, q = 2,8 кг/(м·с).
Діаметр циліндричного си та Dc (м) ви значаємо за формулою
DC =D+2·δ .
(3.22)
Висоту циліндричного си та HC (м) визначаємо за формулою
.
(3.23)
Потужність е лектродвигуна N (кВт) визначаємо за формулою
,
(3.24)
де N1 – потужність, по трібна для піднімання борошна, кВт;
N2 – потужність , потр ібна для обертання живи льни х лопатей, кВт;
η – ККД приво ду.
Потужніс ть, необ хідну для піднімання борошна, N1 (кВт)
визначаєм о за формулою

33
,
(3.25)
де Q – продуктивніс ть просіювача, кг/с; H – висота п іднімання
продукту, м; k1 – коефіцієнт, що враховує втрати на тертя гвинта в
підшипника х (k1 = 1,15...1,20); ω – коефіцієнт опору руху (ω = 10).
Потужніс ть, необ хідна для обертання жи ви льни х лопат N2 (кВт),
визначається за формулою
,
(3.26)
де z – кількість лопат (z = 2); k2 – коефіцієнт опору (для борошна
k2 = 5000); ω – кутова швидкість лопат, с
–1
; h1 – висота лопати, м
(h1= 0,03 м);R – зовнішнійрадіус лопати, м (R =0,3 м); r – раді с вала
лопати, м (r = 0,03 м).
Коефіцієнт корисної дії приво ду визначається за формулою
,
(3.27)
де η ас – ККД пасової передачі; ηзу – ККД зубчастої передачі.
За катало гами підбираємо електродви гун і виписуємо його
те хнічну характеристи ку.
Визначаємо загаль не переда тне чис ло за формулою
,
(3.28)
де n в – частота обертання дви гуна, с
–1
; nл – частота обертання лопат,
с
–1
, і кл – передатне число к лино пасової передачі; ізу – передатне число
зубчастої передач і.
Передатне число клинопасової передачі ікл визначаємо за
формулою
.
(3.29)
Передатне число зубчастої передачі ізу визначаємо за формулою
.
(3.30)

34
За отрим аним и даним и розраховують клинопасову й зубчасту
передачі на міцність.
Діаметр ва ла живи льни х лопа тей визначають із розра хунку на
вигин із крутін ням. При цьому варто врахува ти, що на вал діятимуть
зусилля від зубчастої передачі й від живильних лопатей, а також
крутний момент.
Варіан ти зав дання наве дено в табл. 3.2.
Таблиця 3.2 – В ихідні дані для розрахунку просіювача
з нерухомим ситом
No варіанта
Вид продукту
Продуктивність ,
кг/год
Насипна щі ль ні сть ,
кг/м
3
1
Бор ошно в/ґ
1500
550
2
Бор ошно в/ґ
2000
550
3
Борошно 1 ґ
1200
500
4
Борошно 1 ґ
1600
500
5
Борошно 2 ґ
2000
480
6
Борошно 2 ґ
1000
480
7
Бор ошно макар онне в/ґ
1200
760
8
Бор ошно макар онне в/ґ
2000
760
9
Бор ошно макар онне 1 ґ
800
725
10
Бор ошно макар онне 1 ґ
2500
725
Конт ольні за итання
1. Що таке сепарування?
2. Яка роль сепарування у хлібопекарській, конди терській і
макаронній промисловості?
3. Я кими способами здійснюється поділ сип ки х м атер іалів за
розм ірам и?
4. Назвіть основні розрахун кові параметри плос ки х си т
зернови х сепараторів?
5. За яких умов забезпечується рух частинки вниз по поверхні
похилого си та?
6. Я кі основні складності під час теоретичного визначення
продуктивності машини для просіювання із п лоским си том ?
7. До якої ка тегорії машин належи ть просіювач « Піонер»?

35
4. ОББИВАЛЬНІ МАШИНИ
Мета роботи:
–
вивчення основни х положень
про роботу оббивальни х
м ашин;
–
набуття практични х навичок із розра хунку оббивальни х
м ашин.
Завдання : зробити розрахун ки оббивальн и х машин відповідно
до вихідних даних (табл. 4.1).
Загальні положення
Для обробки оболонки зернових куль тур використовую ть
оббивальні
м ашини .
Оббива льн і
м ашини
зас тосовують
у
борошномельному, круп’яному й комбікормовому виробництві для
сухого очищення повер хні зернівок п шениці й жита від пилу,
часткового відділенн я плодови х оболонок і зародка , а також лущення
вівса і ячменю. Оббива льні м ашини іноді застосовують і на елева торах
для обламування остей вівса й рису, що необ хідно для поле гшення
наступного розван таження силос ів.
В оббива льни х машина х зас тосовують ударно -с тиральн ий
принцип дії. Такий принци п дії, як прави ло, реалізують у машина х із
бичовим ротором, що обертається в нерухомій циліндричній обичайці.
Оббивальн і машини мають вер ти кальни й або горизонтальн ий робочий
орган, а циліндричну обичайку залежно від те хнологічного
призначення виго товляю ть із абразивного м атер іалу, с тал і або
металотканої сітки. Д ля відбору легко ї фракції в оббива льни х машина х
передбачається пневмосепарування.
До основни х розрахункови х параметр ів об бивальни х машин
відносять продуктивність , колову швидкість бичового барабана,
розміри цилін дра (діам етр і довжину), необ хідну потужність
електродви гуна й кінематичний розрахунок приводу.
Продуктивніс ть оббивальної машини Q (кг/го д) визначаю ть за
формулою
q=kFq,
(4.1)
де k – коефіцієнт, що враховує розміри робочої повер хні циліндра,
k = 0,80...0,95; q – пи томе зернове наван таження , кг/(м
2
·год).
Питоме навантаження за лежи ть від особливос тей куль тури, що
переробляється, і те хноло гічного призначення машини; її приймають у

36
вертика льни х оббивальни х машинах із мета левою поверхнею
1500...3000 к г/(м
2
·год); у горизонта льни х оббиваль ни х машинах із
м еталевою повер хнею під час обробки пшениц і 5000...8000 і
4000...4500 кг/(м
2
·год) у машинах зі сталевим циліндром; для жита –
відповідно 800, 6000 і 4000 кг/(м
2
·год) у горизонта льни х оббивальни х
м ашина х із абразивним ци лін дром 1000.. .1200 к г/(м
2
·год).
Площа циліндричної повер хні F (м) визначаємо за формулою
F=πDL,
(4.2)
де D – діаметр циліндра, м; L – довжина робочої частини циліндра, м.
Співвідношення довжини ци ліндра та
його діаметра
k1 визначаємо з виразу (4.3), k1 станови ть (1...2):
L/D=k1.
(4. 3)
Діаметр ко ла ротора Dp (м) визначаємо за формулою
Dp=D–∆,
(4.4)
де ∆ –радіальний зазор, м.
У разі зменшення робочого зазору інтенсивн іс ть вп ливу
збільшується, оскільки зростає сила удару і взаємного тер тя.
Колову швидкість бичового барабана, радіальний зазор між
внутрішньою повер хнею циліндра й зовнішньою крайкою бичів і
поздовжній на хил бичів рекомендується вибирати за технічною
докум ентац ією.
Колову ш видкість V (м/с) також можна визначити за формулою
,
(4.5)
де m – маса одного зерна, м; t – тривалість удару, с; P – сила,
прикладена до зерна під час зіткнення з бичами, вона має бути
доста тньою для обробки поверхні зерна, але значно менше , ніж си ла
опору його руйнуванню.
Кутову швидкість ω (с
–1
) і частоту n (хв
–1
) обертання бичового
барабана визначаємо за формулами:
,
(4.6)

37
.
(4.7)
Потужніс ть електро двигуна оббивально ї м ашини N визначаємо
за формулою
N=Qn.
(4. 8)
де Q – продуктивність, т/год; n – питома потужність, кВт·год/т.
Для розробки кінематичної с хеми приводу оббивально ї машини
необхідно розрахувати зага льне передат не число, що визначаємо за
формулою:
.
(4.9)
Загальне переда тне число приво ду є добутком усіх переда тни х
чисел приводу й визначається за формулою
.
(4.10)
Загальний коефіцієнт корисної дії є добутком усіх ККД передач
приводу й визначається за формулою
η=η1 ... ηn.
(4.11)
Установ лену по тужніс ть приводу визначають за формулою
Nnp = N/ηnp.
(4.12)
З урахуванням розра хованої ус тановленої по тужності й часто ти
обертання вибираємо за довідником тип е лектродви гуна.
Для самостійного розв’язування дан і на ведено в табл. 4.1.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викладаю ться основн і положен ня
щодо роботи оббивальни х машин;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
цих апара тів за запропонованими ви хідними даними (таб л. 4.1).

38
Таблиця 4.1 – В ихідні дані для розрахунку основ них параметрів
оббив аль них машин
No
варі анта
Вид зе рнової
куль тури
Продуктивність ,
кг/год
Тривалість удару
по частинці , t·105
c
1
Пшениця
1000
1,0
2
Пшениця
1500
0,9
3
Пшениця
2000
1,0
4
Пшениця
2500
0,6
5
Пшениця
3000
0,8
6
Жито
5000
1,2
7
Жито
3000
1,0
8
Жито
3500
0,6
9
Жито
2500
0,6
10
Жито
1500
0,8
Конт ольні за итання
1. Я ке призначення та застосування оббивальн и х машин?
2. Я кий принцип роботи оббива льни х машин?
3. Я ка роль пневмосепарування в оббивальни х м ашин?
4. Назвіть основні розрахунков і параметри оббивальни х машин.
5. Яким чином обирають колову швидкість бичового барабана,
радіа льний за зор між внутрішньою повер хнею ци ліндра й зовнішньою
крайкою бичів і поздовжн ій нахи л бичів?
5. ВАЛЬЦЬОВІ ПРИСТРОЇ
Мета роботи:
–
вивчення основни х положень про роботу вальцьових
пристроїв;
–
набуття практични х навичок із розрахун ку ва льцьових
пристроїв.
Завдання : зробити розра хунки ва льцьови х прис троїв відповідно
до вихідних даних (табл. 5.1).
Загальні положення
Вальцьові
пристрої
застосовую ться
для
ви конання
те хнологічни х операцій дробленн я, перетирання, розмелювання,
віджим ання, п лющення та ін. Робочими органам и вальцьових

39
пристроїв є вальці, установлені з неве ли ким проміжком , що
обертаються з однаковими або різними швидкостями назустріч один
одному.
Вальці мають бути міцними, жорсткими, зносостійкими,
теп лопровідними, відба лансованими з чітко циліндричною поверхнею,
із цапфами, виконаними з високою точністю співвіснос ті.
Повер хня вальців має відповідати їхньому те хнологічному
призначенню.
Застосовують
нар ізн і (рифле ні),
гладкі й
мікрошорсткува ті валь ці. Найбільш пошир еним и є нарізн і вальц і. Вид
різі позначають та ким чином: П – кількість рифлів на один сантиметр
(П = 3,5...11,0); поздовжній нахил рифлів (у = 4...10 %); кут
загострення рифлів (ψ = 90...110); кут вістря (α = 30 ...40°); кут спинки
(β = 60...70о). Залежно від взаємного розташування граней вістря й
спинки рифлени х парно працюючи х вальців у зоні здрібнювання
розрізняють чо тири положення : вістря по віс трю, спинка по вістрю,
вістря по спин ці, спин ка по спи нці (позначення рифлення починають із
швидкообертового вальця). У разі розташуванн я рифлення «віс тря по
віс трю» превалюють деформ ації сколю вання (зрушення й зрізан ня),
«спинка по спинці» – деформації с тис кання й зрушення. У першому
випадку крупноподібне відбувається більш ін тенсив но.
Пусто тілі вальці застосовуються, якщо є потреба створення
теп лообміну (нагрівання або охоло дження продукту). Підшипники
вальц ів м ають бути сам оустановлю вальн им и,
забезпечувати
паралельність геометрични х осей вальців і мати надійні мастильні
пристрої. Для п лавного регу лювання зазору між ва льцями необ хідно
передбачати спеціа льні прис трої, що ви ключаю ть їх зіткнен ня;
величина зазору (від десятків мікрометрів до міліме трів) залежи ть від
призначення ва льцьового прис трою.
Типова схема приводу вальців показана на рис. 5.1 а. Ру х від
двигуна через клинові паси передається швидкообертово му вальцю 1,
зв’язаному через зубчасті колеса 2 і 3 з повіль нообертовим вальцем 4.
Характерним для розгля нуто ї конс трукції є ная вність замкн еного
контура, у я кому відбувається цирку ляція по тужності. Цей кон тур
скла дається із зубчасто ї та фрикційної передач, що м ають у складі
пару вальців, взаємодіючи х о дин з одним за допомогою часток, що
подрібнюю ть.
Циркуляційна потужніс ть розра ховуєтьс я за формулою
Nц=(0,5–0,6)·N ,
де N – повна по тужність, що підводитьс я до пари вальців.

40
а
б
Рисунок 5.1 – Схе ма приводу валь ців
Недо ліком описаної конструкції приводу є зм іна міжцен трової
відс тані зубчастої передач і під час регулю вання зазору між вальц ями,
що приводить до прискореного зношування зубчастої передач і й
підвищено го шуму в ній. Цього недоліку не має привід ва льців,
кінематичну схему якого наведено на рис . 5 .1
.
Можливість зміни
міжцентрової відс тан і забезпечена завдяки зас тосуванню подвійних
універсальни х шарнірів. За цієї конструкц ії ва льц і не наван тажуються
зусиллями від зубчасти х коліс, що також поліпшує умови їхньої
роботи.
Основн і фактори, що вп ливаю ть на здрібненн я зернови х
продуктів у вальцьови х верста та х – це структурно-механ ічні й
те хнологічні властивості зерна, кінематичні й геометричні параметри
парнопрацюючих ва льц ів і наван таження на м ашину.
До кінематичних параметрів відносять колові швидкості
швидко- і повіль но обертови х ва льців V і Vм і співвідношення
швидкостей K = V / Vм . У цей час у разі розмелу зерна в сортове
борошно приймають V = 5,5...6,5 м/с, У разі розмелу зерна в оббивне
борошно V = 8.. .12 м/с. У першому випадку сп іввідношення
швидкостей вибираю ть таке: для по дрібнени х систем К = 2,5 і для
розмелених сис тем К = 1,1.. .1,6. Швидкіс ть обробки зерна в робочій
зоні ва льців визначаємо за формулою
.
(5.1)
Величина м іжва льцьового зазору b залежно від сорту п шениці
змінюється від 0,03 до 1,5 мм і залежи ть від те хнологічного
призначення. У разі зменшення між валь цьового зазору силове
навантажен ня частинок продукту зростає, а с тупін ь здрібнення
збільшується.
Робота вальцьови х верс татів характеризується продукти вністю ,
ступенем здр ібнення зерна й витратою енергії на розмел.

41
Продуктивність о днієї пари ва льців Q (кг/год) визначаємо за
формулою
,
(5.2)
де b – зазор між вальцями, м; LР – робоча довжина вальців, м;
ρ – об’ємна маса продукту, здрібнюється , кг/м
3
; VЗ – швидкість
обробки зерна в зазорі між ва льцями, м/с; k1 – коефіцієнт корисного
використання зони здрібнен ня, що завж ди м енше, н іж о диниця
(k1 = 0,2...0,3).
Для визначення продуктивнос ті працюючої пари вальців
застосовують спрощену за лежн іс ть
,
(5.3)
де q – пи томе наван таження на ва льці, кг/(см·год).
Продуктивніс ть верстата, ступінь здрібненн я й витра та енергії
взаєм озалежні й визначаю ться в ідношенням колови х ш ви дкостей
вальц ів, діам е тром і правильніс тю геом етричної форм и вальців,
профілем і характеристи кою рифлів.
Збільшенн я колови х швидкостей вальців значно підвищує
продукти вн ість із незначним зб ільшенням ви тра т енергії.
Діаметр вальця визначають із умови затягування частинки
матеріалу в зазор між вальц ями. Час тинка (рис. 5.2), що перебуває між
гладкими вальцями, я кі обертаютьс я з однаковими ку товими
швидкостями, буде захоплю ватися силами тер тя F у зазор (діаметри
вальців о днакові). Однак увійти в зазор, не деформувавшись, частин ка
не може. Чинячи опір, частинка сприймає з боку вальців нормальні
зусилля P. Якщо при цьому різниця верти кальни х с кладови х буде
спрям ована до зазору (униз), то частинка, руйнуючись, по трапляє в
зазор; якщо ця р ізни ця спрям ована від зазору (угору), то вальці не
зможуть захопи ти частинку й затягти її в зазор.
За цих умов важливу роль відіграє кут а захоп лення частинки ,
під яким мають на увазі ку т, утворений нормаллю ОА й лінією, що
з’єднує цен три обертання вальців. Таким чином, необхідною умовою
роботи вальцьового пристрою є дотрим ання нерівності
.
(5.4)
Звідки

42
,
(5.5)
де α – кут тертя частинки об повер хню ва льців.
Рисунок 5.2 – Схе ма визначе ння діаме тра валь ця
З огля ду на геом етричні побудови одержуємо такий вираз
,
(5.6)
Звідс и
,
(5.7)
де D – діаметр вальця; d – діаметр частинки; b – зазор між вальцями.
Мінім альний діам етр ва льців Dmin визначають за формулою, що
одержують, п ідстави вши у вираз (5.7) замість a кута захоп лення α ку та
тертя :
.
(5.8)
Прак тично діам етр вальців D прийм ають у 2,5 ...3 рази більшим ,
ніж о держують із розра хун ку. Це пояснюється необ хідніс тю додання
вальцям доста тньо ї твер дості й одержання достатнього ма хового
моменту, що забезпечує рівномірність їх обертання. Робочу довжину
вальців вибираю ть такою, що приблизно дорівнює (2,5...4) D, або
визначають із формули продуктивності. У разі зас тосування рифлени х
вальців вплив рифлів ура ховую ть, збільшуючи розра хунковий кут
тертя на 20...30 %. За вим огами техно логії здрібню вання зерна
величина робочого прогину вальців у не повинна перевищувати

43
припустимого прогину в і самі ва льці повинні розраховува тися на
твердість. Припустимим прогином вальця є в = 0,01 мм , оскільки в разі
більшо го значення прогину ефективне здрібню вання продукту буде
відбуватися тіль ки по края х зазору.
Величина робочого прогину у (см) визначає ться за формулою
,
(5.9)
де q – питоме навантаження, кг·с/см; L – відстань між опорами, см, що
дорівнює L = Lp + 2 · ∆L; ∆L – відстань від торця вальця до середини
підшипникового вузла, см; Е – модуль пружності матер іалу ва льця,
кг·с/см
2
; J – м омент інерції перерізу валь ців, см
4
.
Момент інерції перерізу вальця визначаємо за формулою
.
(5.10)
Потужність приво ду ва льців N (кВт) визначаємо за формулою
,
(5.11)
де LP – робоча довжина вальців, м; D – діаметр вальця, м; n – частота
обертання вальців, с
–1
; dн – діаметр частинки вихідно го матеріалу, м .
Часто ту обертання вальц ів n (с
–1
) визначаємо за формулою
.
(5.12)
Обертальний
о
(Н·м) момент на валу вальців визначається
рівнянням
.
(5.13)
Вальці працюють в умова х складного напруженого стану,
обумовленого дією кон тактни х на ван тажень згина льни х і крутних
моментів. Розрахункова схема ва льця може бути представлена у
вигляді балки на дво х опора х, наван тажено ї рівномірно розподіленими
навантажен ням и від си ли взаємодії з оброблюваним продуктом і ваги,
а також зосередженими силами й моментами, прикладеними в місцях

44
кріп лення зубчасти х коліс.
Валець із запресованими осями може розглядатися як о дне тіло,
оскільки було е кспериментально доведено, що навіть у разі
навантажен ь, як і перевищую ть несучу зда тність ва льця , щіль не
з’єднан ня осей із гіль зою не порушується.
На швидкохідний валець (рис. 5 .3) діють такі сили: T – колова
складова сили взаємодії вальц я із продуктом; R – радіальна складова
сили взаємодії ва льця із проду ктом (під кутом Р); GB – сила ваги
вальця; GК і Gш – сила ваги зубчастого колеса та шківа; Q– сила натягу
паса (під ку том ζ); Ро – колове зусилля в зубчастій міжвальцьовій
передачі; Pr – радіаль не зусилля в зубчастій передачі.
Рисунок 5.3 – Схе ма ді ючих сил у вальць овому пристрої
Сили T і R (Н) визначаються з техно логічного розрахун ку за
формулам и:
,
(5.14)
,
(5.15)
де q – рівномірно розподілене наван таженн я в міжваль цьовому зазорі
(під час здрібнюва ння q = 300 Н/см , п ід час плющення
q = 2500 Н/см); Lp – робоча довжина вальців, см; β – кут нахилу осі
вальц ів, гра д.
Сили G , GК і GШ визначаються за проектними даними або
результа там и зважуван ня.
Колове зусилля Po (Н) визначається за формулою
,
(5.16)

45
де d – діаметр ділильної окружності, м; n – частота обертання
ведучого колеса, с
–1
.
Радіальне зуси лля Pr (Н) визначаємо за формулою
,
(5.17)
де α – ку т зчеплення, град.
Сила від на тя гу паса передач і Q (Н) обчислюється за формулою
,
(5.18)
де σo – напруга від попередньо го натягу паса (σo = 1,2 МПа – для
плоскопасових передач, σo = 1,8 МПа – для плос копасових передач);
F – площа поперечного перерізу паса; Y – кут між ведучою й ве деною
ділян кам и паса.
Усі сили проектують на напрямок осей n – n і k – k (рис. 5.4) і
визначають с кладові опорних реакцій за цими напрямками An, Ak, Bn,
Bk. За цими даними можуть бути побудовані епюри згинальни х
моментівMnіMkу площинах n – n іk –k, а також епюра сумарного
згина льного моменту, що визначається за формулою
.
(5.19)
Епюра крутних моментів Мк будується із припущення , що на
робочій довжині вальця й крутний мом ент змінюється за лінійним
законом .
Напруги від вигину максимальні в тому місці робочої частини
вальця, у якому діє максимальний згинальний момент max. Цінапруги
визначаються за формулою
,
(5.20)
де dв – внутрішній діаметр пус тотілого ва льця.
У разі, я кщо довжина робочої частини вальця L і її діаметр D
м ають близькі значення, у формулу м ає бути введений поправковий
м ножник.
Напруги вигину обчислюю ться за формулою
.
(5.21)

46
Наближен і значення поправкового м ножника f (Lp/D) наве дено
нижче:
L p/D
1,5
2
3
5
f (L p/D)
1,82 1,32 1,032 1,015
Дотичні напруження визначаємо за формулою
.
(5.22)
Умови міцності за втомою перевіряємо за формулами
,
(5.23)
,
(5.24)
де ε – коефіцієнт стану поверхні (для гладких вальців ε = 1,0; для
нарізни х ва льців εп = 0,8); εσ – м асштабний фактор; σ-1
–
границя
витрива лості м а теріалу валь ця.
Значення допустими х запасів міцності становля ть: за втомою
n-1 =2...3; для статичної в = 5.
Небезпечний переріз запресовани х осей ва льц ів, як прави ло,
збігає ться з торцем робочої частини вальц я. Діючі напруги в цьому
перерізу визначають за формулами
,
(5.25)
,
(5.26)
де do – діаметр осі ва льця.
Значення допустими х запасів міцнос ті осі с тановлять: за
втомою n-1 = 1,0...2,0; за плинністю nТ = 2,0...2,5.
Найчастіше вальці виго товляють зі спеціального чавуну ли ттям
у металеві форми. У таких вальців поверхневий шар складається з
вибіленого чавуну г либиною 20...25 м м із твердістю HB 370...450.
Застосовуються також двошарові вальці, серцевина яки х відлита
зі звичайного сірого чавуну, а зовнішня частина – із хромонікелевого.

47
Повер хневий шар двошарови х ва льців м ає рівномірну твердість
HB 500 на глибині 15...20 мм. Такі вальці є зносостійкішими й
довговічнішими, н іж відлиті зі спеціального чавуну.
Вальцьові прис трої обла днують ме хан ізмами живлен ня й
очищення повер хні ва льців. Ме хан ізм живлення м ає забезпечувати
регульовану рівномірну по вс ій довжині вальця подачу за даної
кількос ті продукту. Зараз найчастіше зас тосовують двовалковий
живильний ме хан ізм (рис. 5 .4), вер хній живильний вали к нази вають
дозувальн им, а нижн ій – розподільним. Дозувальний валик має
поздовжнє рифлен ня, а розподільний – поперечні рифле ння.
Рисунок 5.4
–
Живиль ний ме хані зм валь ць ового верстата:
1 – ш видкообертовий валок; 2 – пові ль нообертовий валок;
3 – розподі льний валок; 4 – дозуваль ний валок; М – точка ві дриву
частинки ві д розподіль ного валка; А – відстань , що відокремлює точку
ві дриву частинки від го ризонталь но го ді аме тра валка; В – ви сота паді ння
частинки; r – радіус розподі ль ного валка; b – точка дотику частинки
пові ль нообе ртового вала; Qг – сила ва ги частки розподіль ного валка;
b – точка дотику частинки пові ль нообе ртового валка; Q – сила ваги
частинки
Меха нізм живлення має подавати продукт у зону здрібнення зі
швидк істю ,
що
дорівнює
або близька
до
шви дкості
повільнообертового валка . Швидкість подачі частинки продукту VK
(м/с) можна визначити з виразу
,
(5.27)
де
–
висота падіння частинки, м; Vo –
колова швидкість
розподільного жи виль ного ва лка, м /с.

48
Максимальна ко лова шви дкість розподільного живи льного
валка дорівнює А = r, де А – відстань від точки падіння частинки до осі
обертання розподільного валка:
.
(5.28)
Діам етр живи льно го валка Dn = 2·r за даєм о конструкти вно,
Dn = 74...90 мм.
Для розробки кінематично ї схеми приводу вальців необ хідно
розрахува ти загаль не передатне чис ло, що визначаємо за формулою
.
(5.29)
Загальне переда тне число приво ду є добутком у сіх переда тни х
чисел приводу й визначається за формулою
.
(5.30)
Загальний коефіцієнт корисної дії є добутком усіх ККД передач
приводу й визначається за формулою
(5.31)
Установлену потужність при воду N p (кВт) визначаємо за
формулою
.
(5.32)
З огля ду на розраховану встановлену по тужность і часто ту
обертання вибираємо за довідником тип е лектродви гуна.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викладаються основні положен ня
вальцьови х прис троїв;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
цього пристрою за запропонованими ви хідними даними (табл. 5.1).

49
Таблиця 5.1 – В ихідні дані для розрахунку основ них параметрів
валь ць ов их прис троїв
Конт ольні за итання
1. Я ке призначення ва льцьови х прис троїв та їх робочий орган?
2. Назвіть те хнічні вимоги до вальців та геометричні форми їх
поверхні.
3. Які положення розрізняю ть залежно від взаєм ного
розташування граней віс тря та спин ки рифлени х парно працюючих
вальців у зоні здрібнюванн я?
4. У я ки х випа дка х застосовують пустотілі валь ці?
5. Назвіть основн і фактори, що впли вають на здрібнюван ня
зернови х проду ктів у ва льцьови х верс тата х?
6. Із якими ме ханізмам и постачаються ва льцьові прис трої?
7. Що має забезпечувати ме ханізм живлення?
6. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ МЕХАНІЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ СИРОВИНИ
І НАПІВФАБРИКАТІВ ФОРМУВАННЯМ
Мета роботи:
–
вивчення основних положень що до роботи обладнання для
механ ічної переробки сировини й нап івфабрика тів формуванням;
–
набуття практични х навичок із розрахун ку обладнання для
механ ічної переробки сировини й нап івфабрика тів формуванням.
Завдання : зробити розрахунки обла днанн я для м еханічно ї
No
варіа-
нта
Систе ма
Продуктив-
ність,
кг/год
Колова швидкі сть
швидкообе ртового
валка, м/с
Коеф і цієнт
спі ввідноше ння
швидкосте й, К
1
1-ша р озмелена
1000
6,5
1,5
2
2-га шліфована
2000
6,5
2,5
3 10-та р озмелена
3000
5,5
1,5
4
2-га сту пінча ста
1500
5,5
1,6
5 VI дір часта
2500
6,5
2,5
6 III дір часта
3500
6,5
2,5
7
V дір часта
4000
6,5
2,5
8 6-та р озмелена
4500
6,5
1,1
9 Стр ічков ий помел
1800
8
2,5
10 Стр ічков ий помел
3700
10
2,5

50
переробки сировини й напівфабрикатів ф ормуванням відпов ідно до
вихідних даних (табл. 6.1, 6.2).
Загаль ні відом ості
Те хнологічне обла днання для ме хан ічної переробки сировини й
напівфабрика тів формуванням
розгля дається
в ідпов ідно
до
класифікац ії за функціона льною ознакою. У харчовій промисловості
отримання продукту методом формування зустрічається майже в усіх
галузя х. Д ля класиф ікац ії різном анітного те хнолог ічного оформ лення
процесу розрізняють такі с пособи формування:
1) шляхом пресування з метою надан ня нап івфабрикату певно ї
щільності та форми (наприкла д, о тримання цукру-рафіна ду);
2) шля хом ш там пування з м етою наданн я напівфабрикату
певної форми (отримання тістови х заго товок для печива);
3) шляхом екс трузії, тобто видавлювання з по дальшим поділом
напівфабрика ту на окремі вироби (отримання макаронних виробів);
залежно від в ластивостей напівфабрикату тиск, потр ібний для
екструзії, досягає ться за допом огою таки х способів нагн іта ння, як
шнековий, ва лковий , поршневий , лопатевий, шестеренний;
4) шляхом
округле ння
та
розкочува ння
(обробка
батоноподібни х тіс тови х
нап івфабрикатів у
хлібопекарській
промисловості).
У хо ді ана лізу умов, у яки х відбуваються за значені процеси
формування, можна виділити такі їх особливос ті:
–
у перших дво х ви падка х напівфабрика т здавлює ться в
замкненому об’ємі до певного тиску, за якого відбувається утворення
виробу;
–
у третьому випадку напівфабрика т здавлює ться в обмеженому
об’єм і до потрібного тиску, а ле поступово ви давлюється крізь
калібровані о твори;
–
в останньом у випадку нап івф абрика т обробляється на
площин і чи профільованій повер хні мето дом надавлю вання, не будучи
вм іщеним у зам кнений об’єм.
В усіх випадка х в ідбуває ться обробка м атеріалу підвищеним
тиском .
Відповідно до перера ховани х методів формування існує
обладнання для їх реалізац ії.

51
6.1 . Машини для випресовування м акаронного тіста
Замішування макаронного тіс та і його по да льше формування
здійснюю ться в шне кови х макаронни х преса х безперервної дії. У
вітчизнян и х шнекови х пресах приготуван ня макаронного тіста
відбувається у два е тапи (рис. 6.1).
Рисунок 6.1 – Шне ковий макаронний пре с ЛПЛ-2М: 1 – п риві д;
2 – дозуваль ний пристрі й; 3 – ті стомісильник; 4 – пере суваль ні головки;
5 – обдувний прист рій; 6 – механізм нарізання; 7 – станина; 8 – системи
трубопро воді в і пре суваль ного корпусу
На першому етапі борошно, вода і збагачувальні добавки (якщо
вони передбачені рецептурою) зм ішуються в тіс томісильни ку, що
входить у конс трукцію преса. Процес змішування борошна і води в
цих машина х безперервний.
Другий етап в ідбувається в кана лі шнекової кам ери преса, де
кри хкопо дібна маса тіста під впливом шнекової лопа ті поступово
ущіль нюється і п лас тифікує ться, набуваючи с труктури і в ласти востей,
необхідних для пода льшо го формування.
Таким чином, відбуває ться заключна ста дія формування
структури м акаронного тіста, що значно відр ізняє ться від структури
хлібного тіста .
На с труктурно-ме хан ічні та реологічні влас тивості тіс та
величезний вп лив справляє температура, значною мірою визна чаючи
хід і результат пресування сири х виробів.

52
Температура тіста за лежи ть не тільки від тем ператури його
компонентів, вона змінює ться під час його приготування в
тістомісильнику і в шнековій камері, де ме ханічна енергія робочих
органів тіс томісильн ика і преса майже повн істю перетворюється в
теп лову енергію , унас лідок чого тіс то додатково прогріває ться. Крім
того, шнекова камера може мати нагр іва льні або о холо джува льні
пристрої, що також коригують температуру тіста . Тому сьогодні в
тістомісильника х шнекового типу найчастіше ви користовую ть два
типи зм ішуванн я: хо лодний і теплий.
У тіс томісиль нику макаронного преса готується доси ть
неоднорідна м аса, крихкувато -пу хка за структурою, не придатна для
безпосереднього пресування.
Перед пресуванням тіс то м ає пройти ґрунтовну механічну
обробку для на дання йому пружних, п ластично -в’я зки х в ласти востей.
Потім зі змішувача тісто надходить у шнекову камеру, де під дією
обертового шнека поступово ущільнює ться і переміщається в
передматричну камеру, з якої пластифіковане п ід ве ли ким тиском
тісто формується через спеціа льн і матриці.
Матриця є основним робочим органом преса і являє собою
м еталевий диск ( кругла м атриця ) або прямокутну пластину (тубусна
матриця) з наскрізними отворами, профіль яких ви значає форму
виробів.
Шнековий макаронний прес працює та ким чином. Борошно
безперервно самопливом із бункера надхо ди ть у дозатор, з якого
обертовим шнеком подається в тістоміси льни к. Водночас підігріта
вода з температурою 40...60 °С із дозатора по трубі надхо ди ть у
тістоміси льни к. Залежно від воло гості борошна витрати води
становлять 80...90 кг/го д. Ви трати во ди на охо лоджен ня пресувального
корпусу дорівнюю ть 110 кг/год. У разі нормальної роботи преса тіс то
має заповнювати 2/3 об’єму ємності і мати неве ликий на хил у
напрямку до ви хідно го отвору.
Необ хідни й ріве нь заповненн я єм ності тіс том досягає ться
регулюванням площини кінців лопа ток відносно осі вала, я кі
відкидаю ть пе вну частину грудочок тіста в напрямку від вхідного
отвору до доза торів. Відкидання тіста у зворотному напрямку в
оптимальни х обсяга х необ хідне для забезпечення нормальної
циркуляції тіста, що подовжує час його перебування в ємності до
10 хв і сприяє набу ханню к лейковини і кращому опрацюванню тіста
лопаткам и і паль цям и.

53
Замішана у вигля ді грудочок і крупинок тіс топодібна маса з
корита місильника через отвір у нижній частині спрямовується в
пресувальний корпус. При цьому, регулюючи заслін кою розмір
ви хідного о твору, можна змінюва ти кількість т іста , що подається в
пресувальний корпус, і тим самим змінюва ти про дуктивніс ть преса.
У пресувальному корпусі тісто, просуваючись, обтікає шайбу на
шнеку і надходить у пропускний кана л, де з нього через вакуум -канал
видаляю ться повітря і пари во ди. Залишковий тиск повітря в
пресувальному корпусі станови ть 10 кПа. Із пропускного кана лу тіс то
прохо ди ть кр ізь ґрати в пресу вальний корпус, за хо плює ться витками
шнека, на гнітає ться в головку і потім продавлюється крізь
формувальні о твори матриці при тиску 6,5...7,0 МПа.
Макаронні вироби, що ви хо дя ть із матриці, про ходя ть обдувний
пристрій, при цьому вони мають температуру, що дорівнює
тем пературі пресованого тіста, яка станов ить 45. ..50 °С.
У пресовому відділенн і значно менша температура повітря, у
результаті для виробів, що ви хо дя ть із м атриці, с творюється
тем пературний перепад, ве личина яко го залеж ить в ід різн иці
температур пресування і навколи шнього середовища. Чим більш а ця
різниця , тим вище тем пературний перепа д і, о тже, ін тенсив н іше
випаровування вологи з повер хні виробу. Цей процес відбуває ться
доти , поки температура виробів і навколи шнього середовища не
зрівняю ться, піс ля чого на повер хні виробу виникає за хисна скоринка,
яка перешко джає злипанню виробів під час по даль шого розкла дання і
сушіння.
Прес комплектує ться меха нізмом різання 6, набором круглих
матриць і вакуумною системою.
До машин для випресовування макаронного тіста належа ть
макаронні преси, які характеризуються кіль кіс тю тіс та, що по дається
шнеком до матриці за оди ницю часу, і пропускною зда тн істю матриці.
Фактична продуктивніс ть (кг/год) на гніта льного шне ка обчислюється
таким чином:
(6.1)
де т – кіль кість за ходів шне ка; ρт – щільніс ть спресованого тіста,
кг/см
-1
; – частота обертання шнека, хв
–1
;R2іR1–зовнішнійі
внутрішній радіуси шнека, см; n – крок витків гвин тово ї лінії шнека,
см (S = m·So, S0 – відстань між суміжними витками); b1 і b2 – ширина

54
гвин тової лопа ти в її нормальному перерізі за зовнішнім і вну трішнім
радіусами шнека, см; α – кут піднім ання г вин тової лінії, град, що
розраховують за формулою
,
(6.2)
де Rcp – середній радіус шнека, см (Rcp = (R1 + R2)/2); KH – коефіцієнт
заповнення м іжви ткового простору тіс том , що визначається за лежно
від геометрични х параметрів; К – коефіцієнт пресування тіс та
(ураховує ступін ь зменшення його об’єму в шнековому каналі в разі
перехо ду з порошкоподібного с тану в спресований):
,
(6.3)
де ρн – щільн іс ть насипного т іста, г/см
3
; ρт – щільніс ть спресованого
тіста , г/см
3
; W1 – початкова вологість тіста, %; ρ – тиск пресування,
МПа; Кс – коефіцієнт (наведений), що вра ховує якість пресуван ня
(Kс = 0,90.. .0 ,93)
Теоретична
продуктивн ість
нагніталь ного
шнека ,
не
вра ховуючи факторів, що зм еншують подачу тіста ш неком:
.
(6.4)
Потужність (кВт) приводу шнека розраховую ться за формулою
.
(6.5)
У ході розрахунку макаронної матриці визначають її
продуктивність (пропускну здатніс ть) і для обчислення припустим ого
навантажен ня розра ховують на міцніс ть.
Продуктивність матриці (кг/год) за су хими виробами станови ть
,
(6.6)
де ʋ – швидкість плину тіста по формуючих канала х, м /с; f – п лоща
живого перерізу матриці, м
3
; W2 – кінцева во логість продукту, %.

55
Площу (м
2
) живих перерізів м а триць зале жно від виду виробів
визначають за формулами:
а) для макаронів (трубчасти х виробів)
,
(6.7)
де no – кількість формувальни х отворів у матриці;
–
діам етр
формувального отвору, м; в – діаметр вкладиша, м;
б) для вермішелі
,
(6.8)
де d – діаметр формувального отвору, м;
в) для локшини
,
(6.9)
де b – довжина формувального отвору, м; a – ширина формувального
отвору, м .
Площа матриці, м
2
, розраховує ться за формулою
,
(6.10)
де Kf – коефіцієнт жи вого перерізу матриці (табл. 6 .1).
Таблиця 6.1 – Коефіцієнти жив ого пе рері зу макаронних м атриць
Макаронні
вироби
Ді аме тр (розмір), мм
Кількість отворів у
матриці
Kf
М акар они
7,0
520
0,203
5,5
464
0,187
4,5
600
0,137
Ріжки
5,5
462
0,156
4,5
454
0,849
Вер мішель
1,5
1938
0,150
2,5
1122
0,062
Локшина
5,0 х 1,0
436
0,020
4,0 х 1,0
1140
0,079

56
Діаметр круглихматриць, м, становить
.
(6.11)
Довжина прямокутни х матриць , м , дорівнює
,
(6.12)
де – ширина прямокутної матриці, м ( = 0,1 м).
Швидкіс ть (м/с) плину тіста за лежно від форми перерізу каналів
визначають за такими формулами:
а) для макаронів
з
в
в
в
, (6.13)
де v0 – швидкість ковзання, приймаємо v0 = 0; μ – динамічна в’язкість,
що
залежи ть
від
вологос ті
м акаронного
тіс та,
Па ·с
(μ = 0,4·10
4
.. .0,3·10
3
Па ·с); dρ/dz – перепад тис ку за довжиною
формувального каналу, Па/м , що м ожна виз начити як ∆ρ/l
(∆ρ – перепад тиску формування, Па; ∆ρ = 2...6 ·106 Па; l – довжина
каналу, l = 0,003...0,007 м); Rн – зовнішній радіус трубки макаронів, м;
Rв – внутрішній радіус отвору трубки, м; r – радіус від осі кільцевого
каналу, м , що дорівнює :
в
,
(6.14)
б) для вермішелі
,
(6.15)
де R – радіус перерізу формувального отвору, м ; r = R/2, м ,
в) для локшини
,
(6.16)
де b і a – довжина й ширина формувального отвору, м .

57
Для прямокутни х матриць під час розрахунку мінімально ї
товщини (м м) можна ви користа ти формулу
,
(6.17)
де А – коефіцієнт, величина я кого залежно від діаметра отворів і
кількос ті поздовжніх рядів у матриці станови ть 1,4...13,7;
[σ] – допустиме напруження матеріалу матриці, МПа, [ σ] =
= 240. ..300 МПа).
Завдання : зробити розрахунки шнеково го преса типу ЛПЛ-М
відповідно до вхідних даних, наведених у табл. 6 .2 .
Таблиця 6.2 – В ихідні дані для розрахунку шнеков ог о прес а типу
ЛПЛ -2М
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викладаю ться основн і положен ня
про роботу шнекового преса;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
цього обладнан ня за запропонованими ви хідними даним и (таб л. 6. 2).
6.2. Машина для формування джгутів із цукеркових мас
Завдання : Визначи ти продуктивність м ашини для формування
джгу тів із цукрових мас за заданих параметр ів: швидкість
випресовування, кіль кість формувальни х отворів, діаметр отвору,
кількість р ізальних струн і часто та їх обертанн я – відповідно до
табл. 6.4.
Вихідні
дані
Варіант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
D,м
0,15 0,3 0,25 0,2 0,2 0,3 0,15 0,25 0,15 0,2
d,м
0,08 0,075 0,085 0,07 0,075 0,08 0,085 0,08 0,075 0,07
S,м
0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,14
b1,мм
10121414121012141210
b2, мм
24262830282626282424
n, хв
-1
40506050404050606050
р,МПа 8 7,5 7
7
8
77,587,5

58
Розрахункова частина
Продуктивніс ть Q (кг/с) пресувальни х машин для формування
джгу тів із цукеркових мас за умов безперервної роботи можна
визначати за формулою
,
(6.18)
де F – сумарна площа перерізу всіх формувальни х каналів матриці, м;
ʋ – швидкість випресовування дж гутів, м/с; ρ – густина формованої
цукеркової маси, кг/м
3
; с – коефіцієн т, що врахо вує зворотні відходи
(приймають у межа х 0,86...0,99).
Сумарний переріз усіх формувальни х кана лів, м
2
, обчислюю ть
за формулою
(6.19)
або
,
(6.20)
де d – діаметр формувального отвору матриці, м; z – кіль кість
формувальни х отворів у матриці; а і b – відповідно ширина й висо та
формувального отвору матриці, м .
Об’ємна продуктивність Q (у м
3
/с) одношнекового преса
визначається та ким чином :
ф
,
(6.21)
,
(6.22)
,
(6.23)
,
(6.24)
,
(6.25)
де D – зовнішн ій діам етр шнека, м ;
–
частота обертання шнека, с
–1
;
f – крок шнека, м; f = arctg(f/(π·D) – кут піднімання гвин тово ї лінії,

59
град; W = tcosφ – ширина шнекового каналу, м; H – глибина
шнекового каналу, м; ∆ = 2 – p1 – перепад тиску в шнековому
каналі, Па; 2 – тиск цукеркової маси в передматричній камері, Па;
1 – тиск у завантажувальній зоні, Па; L – довжина шнека, м;
φ ф – ефективна в’язкість цукеркової маси, Па·с; Fd – коефіцієнт форми
нарізання шнека для змішаного потоку; Fp – коефіцієнт форми для
плину під тиском.
Ефективна в ’язкість цукеркової маси, Па·с , с танови ть
ф
л
ф
,
(6.26)
де μ л – пластична в’язкість маси, Па·c; τ0 – гранична напруга
зрушення, Па; Υ ф – ефективна шви дкіс ть зрушення, с
–1
; d – діаметр
вала шнека, м.
Таблиця 6.3 – В ихідні дані для розрахунку
Цуке ркова мас а
μпл , Па·с
τ0, Па
Батончики
13,3
400
Кара-Кум
27,1
280
Маска
17
840
Теніс
46,1
1340
У загальному випадку залежність між об’ємною витратою
формувальни х кана лів матриць і тис ком можна подати в та кому
вигляді:
ф
,
(6.27)
де Kr – геометричний параметр.
Для круглого каналу
,
(6.28)
де d і L – відповідно діаметр і довжина каналу.
Для щ ілинного кана лу
ф,
(6.29)
де b і h – відповідно ширина й висота кана лу ,

60
ф
.
(6.30)
Для каналу дов ільного перерізу
,
(6.31)
де F – площа перерізу; Р – периметр перерізу; L – довжина каналу.
Потужність N (кВт) для приводу шнека визначається за
формулою
ф
ф
,
(6.32)
де e і δ – відповідно товщ ина виробу.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
розрахункову частину, у якій наводи ться розра хунок машини
для формування джгутів із цукеркови х мас за запропонованими
ви хідними даними (табл. 6.4).
Таблиця 6.4 – Вихідні дані для розрахунків
No
варі-
анта
Швидкість
випре сову-
вання , м/с
Кількість
формуваль -
них отворів
Ді аме тр
отворів,
м
Кількі -
сть
струн
Частота
обе ртан ня
струн, хв
–1
1
0,8·10
–2
3
0,05
2
30
2
0,7·10
–2
4
0,055
2
35
3
0,75·10
–2
5
0,06
3
40
4
0,85·10
–2
2
0,065
3
45
5
0,65·10
–2
6
0,045
1
25
6
0,6·10
–2
9
0,04
1
20
7
0,88·10
–2
10
0,068
4
48
8
0,68·10
–2
8
0,047
2
26
9
0,78·10
–2
7
0,061
3
42
10
0,82·10
–2
1
0,052
2
32

61
6.3 . Вальцьові механізми д ля формування шарів
Продуктивніс ть машини (кг/с) для формування тіс тови х
заготовок су харних плиток визначається за формулою
,
(6.33)
де т – кількіс ть формувальни х отворів; v – швидкість випресовування
джгу та. Залежно від рецеп тури су харни х п литок і ве личини тис ку
v = (0,7 ...1,0)·10–2
м/с; ρ – густина тіста (ρ = 950...1100 кг/м
3
);
d – діаметр отвору, м; F – площа отвору матриці, м
2
, обчислюється за
формулою
.
(6.34)
Маса часточки, що відрізається , кг, станов ить
,
(6.35)
де – частота обертання різального ме ханізму, c
–1
; z – кількість ножів
(струн).
Потужність е лектродвигуна (кВт) приводу формувальної
машини може бути подана у вигляді суми:
,
(6.36)
де N1, N2, N3, N4 – потужності, необхідні для формування джгутів
тіста , відрізання шматочків, згортання шматочків і приво ду
відповідного транспортера, кВт; η1, η2, η3, η4 – ККД відповідних
привідних ме ханізмів.
У формувальних машина х, що працюють за принци пом
утворення безперервни х джгу тів із нас тупним відрізанн ям заго товок за
довжиною листів, N2 = N3 = 0 . У машинах усіх конструкцій
величина N4 може бути вибрана в діапазоні 0,10. ..0,15 кВт.
,
(6.37)
де
–
момент, необхідний для приводу валкового нагнітача, Н·м ,
,
(6.38)

62
де
–
тиск у матричній камері ( = 0,1 МПа); r – радіус валків,
l – довжина валків, м ; α і β – кути живлення й нагнітання, рад;
φ – кут тертя тіста об валок. Залежно від рецептури й вологос ті тіста
φ = 25...30
o
, при цьому tgφ змінюється від 0,47 до 0,57; ω – ку това
швидкість валків, с
–1
.
,
(6.39)
де Р – опір різанню, Н;Р= q·L;q – питомий опір різанню. Іздослідних
даних q = 0,10...0,15 кН/м; L – активна довжина різальної струни, м;
L= m·d; vc– швидкість струни, м/с; d– діаметр джгута, м.
,
(6.40)
де K3 – коефіцієнт запасу (K3 = 1,15); ρ – тиск на тісто в зоні
закочування (ρ = 0,05 МПа); b – ширина площі зіткнень часточки з
барабаном, що закочує, яку можна приймати b = (4...6) 10–3
м;
R – радіус отвору матриці, м; v – швидкіс ть обертання барабана, що
закочує, м /с; і – кіль кість часточок, що закочують о дночасно.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
розрахункову частину, у якій на води ться розрахунок валкови х
механ ізмів для формування шарів за запропонованими вихідними
даними (таб л. 6.5).
Таблиця 6.5 – Вихідні дані для розрахунків
No
варі -
анта
Швидкі сть
випресову -
вання , м/с
Кількість
формуваль -
них отворів
Діаме тр
отворів,
м
Кіль-
кі сть
струн
Частота
обе ртання
струн, хв
–1
1
0,7·10
-2
3
0,05
2
30
2
0,7·10
-2
4
0,055
2
35
3
0,75·10
-2
5
0,06
3
40
4
0,85·10
-2
2
0,065
3
45
5
0,9·10
-2
6
0,045
1
25
6
0,91·10
-2
9
0,04
1
20
7
0,88·10
-2
10
0,068
4
48
8
0,1·10
-2
8
0,047
2
26
9
0,78·10
-2
7
0,061
3
42
10
0,82·10
-2
1
0,052
2
32

63
6.4 . Цуке рковідливні машини
Завдання : визначити продуктивніс ть і по тужність, що
витрачаються на приве дення в ру х поршнів цукерковідливної машини
з такими параметрами (таб л. 6 .6): кількіс ть дозувальн и х поршневих
насосів; діаметр поршня, хід поршня, кіль кіс ть по двійних хо дів за
хви лину. Густина цукеркової маси – 1390 кг/м
3
, коефіцієнт об ’єм ної
подачі – 0,94. В’язкість цукеркової маси станови ть – 13 Па·с . Діаметр
внутрішнього кана лу насадки за його довжини 100 м м дорівнює 0,5d
поршня.
Продуктивніс ть (кг/с) цукерковідливних машин визначаю ть за
формулою
,
(6.41)
де z – кіль кість робочих поршнів у дозувальному механізмі, шт.
(z = 10 ...24); – кількіс ть ви ливань за хвили ну (установ люється
залежно від кількос ті рядів і станови ть при z = 22 n = 30...60; при
z = 24 n = 40...80; для «Цукерки» n = 42); c1 – коефіцієнт, що враховує
зворотні відхо ди (с1 = 0,87); с2 – поправковий коефіцієн т на вид
корпусу (для корпусу з помадки с2 = 1,0; із желейн и х мас – 0,95; зі
збивних мас – 0,85; із молочних мас – 0,8); k – кількість корпусів на
1 кг.
Потужніс ть для приводу поршнів відливно го механ ізму, кВт,
станови ть :
,
(6.42)
де N – зусилля, я ки х необ хідно докласти до одного поршня, Н;
ʋc – середня швидкість руху поршня, м/с; η – ККД передачі відливного
механізму (приймають у межа х 0,60...0,65).
Розрахункове зуси лля (Н) для приве дення в рухпоршня
,
(6.43)
де p 1 – розра хунковий тиск цукеркової маси всередині циліндра, М Па;
F – п лоща перерізу поршня , що дорівнює 0,785·d
2
(де d – діаметр
поршня, м; у цукерковідливних машинах d = 18 мм), м
2
,

64
,
(6.44)
де V – об’єм дози цукеркової маси, м
3
; ѱ – коефіцієнт об’ємної подачі
(приймають ѱ = 0,90. ..0,95); S – хід поршня, м .
(6.45)
або
,
(6.46)
де m0 – маса одного корпусу, кг (m0 = V·ρ); ρ – густина цукеркової
маси, кг/м
3
.
.
(6.47)
Середня швидкість поршня, м/с, обчислюється за формулою
(6.48)
або
,
(6.49)
де τ = 60/n – час, що витрачається на подвійний хід поршня, с;
n – кількість подвійних ходів.
Середню шви дкіс ть маси всередині каналу наса дк и (м/с)
визначають із рівняння
,
(6.50)
де d 1 – діаметр вну трішньо го кана лу насадки, м (d1 = 0,5·d).
Розрахунковий тиск цукерково ї маси всередині циліндра, Па ,
обчислюється за виразом:
,
(6.51)

65
де l – довжина кана лу насадки, я ким рухається маса, м
(l = 100 мм); μ – абсолютна в’язкість цукеркової маси, Па·с; 2 – тиск
середовища, у яке випресовується маса, МПа = 0,1 МПа).
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
розрахункову частину, у я кій наво ди ться розра хунок
цукерковідливної м ашини за запропонованим и ви хідним и даним и
(таб л. 6.5).
Таблиця 6.6 – Вихідні дані для розрахунків
No ва-
ріан-
та
Кіль кість дозуваль них
поршне вих насосів,
шт.
Ді аме тр
поршня ,
мм
Хід
поршня ,
мм
Кількість
подвійних
ходів за хв
1
10
18
40
38
2
12
4
45
40
3
14
5
50
45
4
16
2
46
44
5
10
6
42
39
6
10
9
44
39
7
18
10
55
50
8
14
8
52
46
9
18
7
58
55
10
20
1
60
60
6.5 . Округлювальна машина
Тісто являє собою продукт, що відповідно до вимог те хнології
попередньо був піддани й трива ло му бродінню за допом огою дріжджів
та ін ши х м ікроорганізмів. У резуль та ті утворилася капілярно -порис та
структура, утримувана пружним еластично -п лас тичним скеле том ,
пори якого заповне ні газом, що складається з діоксиду вуглецю,
водяної пари, спир ту та інши х продуктів бродіння . Під впливом газу,
що утворюється під час бродіння , тісто збільшується в об’ємі,
зменшується його густина, змінює ться структура та влас тивос ті. Під
час бродіння в тісті акти вно відбуваються м ікробіологічні й
ферм ентативн і процеси, які зм інюю ть його фізичн і влас тивості.
Тістові заготовки, що надходять у формувальну машину, залежно від
виду виробу мають різні масу і склад, тому потребують різного

66
впли ву. Зазвичай формування здійснюється між двома повер хнями
робочих органів машини. Повер хня , я ка переміщує заго товки,
називається несучою, а повер хня , що надає їй певної форми шля хом
зміни напрямку руху – формуючою. Залежно від форми, якої на дає
машина тістовій заго товці, розрізняю ть тіс тоокруглюва льн і машини,
що формують ку лясті заго товки; зака тн і машини , що формують
подовжен і циліндричні або сигароподібні заго товки; спеціа льні
формувальні машини , принци п дії яких засновано на мето дах
штам пування або екс трузії.
Залежно від конструкцій несучої і формувальної повер хонь
розрізняють так і групи тіс тоформувальни х м ашин.
Тіс тоокруглювачі з ци ліндрично ю несучою і сп іральною
формувальною повер хнями (рис. 6.2а) широко використовую ться за
кордоном для округлен ня тістови х заго товок масою 0,8...2 кг із
пшеничного борошна. Округлю вачі цього типу харак теризую ться тим ,
що мають найдовшу формувальну ділянку, розгорнута довжи на
жолоба досягає 4,5 м. Округлювач зазвичай ус тановлюю ть на чотирьо х
роликах, що дозволяє переміща ти його по це ху. Триваліс ть округлення
можна регулювати шля хом зміни місця заван таження заготово к по
висоті циліндра, для чого останній повер тають на пе вний кут навко ло
вертика льно ї осі. До не доліків машини слід віднес ти дещо
неправильну сферичну форму в результа ті не доста тнього обертання
заготовки навко ло горизонта льної осі та верти кального переміщення
останньої по цилін дричній повер хні.
Тіс тоокруглювачі з конічною
повер хнею і конічною
зовнішн ьою спіраллю (рис. 6.2 ) зас тосовують для округлення
заготовок масою 0,40...1,80 кг із пшеничного тіста . На них можуть
розташовуватис я дві й більше формувальни х спіралі, якими заготовка
проходить послідовно. Довжина шля ху регулюється та к само, як і в
розгляну тому вище тіс тоокруглювач і.
Тіс тоокруглювачі з кон ічною
чашоподібною
несучо ю
поверхнею і внутрішньою формувальною спіраллю (рис. 6 .3в) широко
застосовуються для округленн я тіс тових заго товок масою від
0,22...1,20 кг із п шеничного борошна завдяки просто ті конс трукції.
Вони мають порівняно коротку формувальну ділянку і невели кі межі її
регулювання. Форма заготовок відрізняється від ку лі, ме ханічний
впли в на заготовку недостатній.
Тіс тоокруглювачі з горизон тальним несучим стрічковим
транспортером і двома по хилими транспортерами (рис. 6.2г), які
виконують о дночасно функції формувальни х і несучих повер хонь. Їх

67
основною перевагою є те, що завдяки перем іщенню транспортерів у
різних напрям ка х і з різною швидкістю фактична довжина
формувальної ділянки в кіль ка разів перевищує довжину робочої
ділян ки м ашин и. Унаслідок цього досягається хороше опрацювання
поверхні заго товок, але форма не є чітко сферичною, однак у хо ді
розстоювання тіс тові заго товки набуваю ть прави льної симетричної
форм и.
Рисунок 6.2 – Принципо ві схе ми тістоф ормуваль них машин
Тіс тоокруглювач
із п лоскою
горизонта льною
несучо ю
поверхнею і сферичною формувальною плитою (рис. 6 .2 ) що
здійснює періо дичний плоский круговий ру х і періо дичне п іднімання ,
переміщення на новий ряд заго товок із нас тупним опусканням і
округленням . Машина приз начається для о круглення заго товок для
дрібноштучни х булочни х виробів масою від 0,02 до 0,15 кг, що
ви хо дять із бага торядни х тісто ділильних машин. Вона зазвичай
компонується з подільником у єдиний агрега т. Округлювачі
дозволяю ть регулю вати ін тенсивність механічного впли ву на тістову
заготовку шля хом зміни ни жнього положення формувальної плити, а
трива лість округлення можна регулю вати, зм інюючи кількість рядів
прошарків на формувальній плиті. Вп лив робочих орган ів на тісто і їх
геометрія
п ідбираю ться
таким и,
щоб отримати
заго товки,
відформовані у вигляді ідеальни х куль.
Тіс тоокруглювач із несучим органом у вигляді пористого
барабана і циліндричного піддона, здійснює одночасно обертальний і
круговий рух (рис. 6.2 ). Роль формувальної повер хні відіграє
транспортна с трічка, що огинає барабан і утримує заготовки в
прошарках, а та кож повертає їх навколо горизон таль ної осі за рахунок
різниц і шви дкос тей несучого барабана і стрічкового транспортера. Ці

68
округлювачі є багаторядн ими і призначені для округлен н я заготовок
масою 0,04...0,12 кг із пшеничного тіста . Вони зазвичай компонуються
з бага торядними тістопо дільниками в єдиний агрега т. Си лу вп ливу на
тісто регу люю ть, змінюючи зазор між барабаном і транспортною
стрічкою й установлюючи змінні барабани.
Тіс тоокруглювачі з конічною внутрішньою несучою повер хнею
набули поширення як в Україні, та к і за кордоном. Одна з причин
цього – простота конс трукції. Машина Т 1-ХТ Н (рис. 6.3) призначена
для округленн я тістови х заго товок масою 0,22...1,20 кг із пшеничного
борошна. Вона скла дається з обертової м алогабаритно ї кон ічної чаші
8, усереди ні яко ї встановлений спіра льний жолоб 6, що має змінний
профіль у поперечному перерізі. Жолоб зроблений ли тим із чавуну й
укріплений на цен тральн ій нерухомо ї с тійці 11. Кон ічна чаша
нижньою основою закріплена на фланці маточини 10.
У нижній частині маточини зна хо диться черв’ячне колесо 12.
Чаша приводиться в обертання від еле ктродви гуна 1 через
клинопасову передачу з двос тупінчастими шківами і черв’ячну
передачу. Усі елемен ти округлювача змонтовані на ста нині 14.
Для зміни напрямку потоку округлени х шматків тіста під час
ви хо ду з машини спіральний жолоб можна повертати і вс тановлю вати
відносно нерухомого диска 5 із тридцятьма шістьма отворами, що
закріп люєтьс я болтом 4. Для регулюванн я зазору між внутрішньою
поверхнею чаші, що обертає ться, і спіра ллю передбачений гвин т 3.
Регулюван ня прави льнос ті зачеплен ня черв’ячно ї пари здійснює ться за
допомогою гайки 9.
Завдяки збільшенню п ід час округлення колово ї шви дкості
заготовок збільшує ться ін тервал м іж ними, що виключає їх
здвоюванн я. Однак у нижній частині машини, де швидкість найменша
і кут піднімання спірального жолоба крутіший, злипання шматків тіста
можливе. Щоб уникнути цього, необ хідно забезпечити ри тмічну
подачу тістови х заго товок та вживати захо дів для запобіган ня їх
прилипанню до повер хні спіра лі. Для цього робочі поверхні сп іралі й
чаші, а та кож тістові заготовки обдуваются повітрям, що по дається
через патрубок 15, вну трішню порожнину стійки 11 і вихідні
патрубки 7.
До переваг м ашини слід віднести простоту конструкц ії та
зручність обслуговування , можливіс ть регулюва ння зазору між чашею
і спіра ллю . Ви пускається також тіс тоокруглювач Т1-ХТН анало гічної
конструкц ії для дрібнош тучни х бубличних виробів. Він відрізняється
від описаного вище конструкцією сп іралі й зменшеними розмірами.

69
Рисунок
6.3
–
Тістоокруглюваль на
машина
Т1-ХТН:
1 – е ле ктродвигун; 2 – завантажуваль ний бункер; 3 – гвинт; 4 – болт;
5 – не рухомий диск; 6 – жолоб; 7 – вихі дні патрубки; 8 – коні чна чаша;
9 – гайка; 10 – маточина; 11 – нерухома сті йка; 12 – че рв’я чне коле со;
13, 14 – станини; 15 – патрубок
Завдання : ви значити продуктивніс ть тіс тоокруглюва льно ї
машини з робочим органом у формі конічної чаші відповідно до
вихідних даних (табл. 6.6).
Продуктивніс ть округлювача з кон ічною несучою поверхнею ,
шт./с, обчислюється за формулою

70
,
(6.52)
де λ – коефіцієнт, що вра ховує відхилення розмірів шматків тіс та
(λ = 0,80...0,85); D – мінімальний діаметр чаші в місці контакту з
тістовою заго товкою, м;
–
частота обертання робочого органу , с
–1
;
μ – коефіцієн т, що вра хо вує відс тавання шматка тіс та від несучої
поверхні; d – середній діаметр о кругленого шматка тіс та, м .
Середній діаметр шматка тіста, що округлюється , м,
визначається за формулою
,
(6.53)
де т – маса шматка тіста, що надходить до округлювача, кг;
ρ – гус тина тіста (1070...1200 кг/м
3
).
Необ хідна час тота обертання (с
–1
) робочого органу (чаші)
розраховується за виразом
.
(6.54)
Продуктивніс ть с трічково ї тіс тоокруглю вально ї машини, шт./с,
обчислюється за формулою
,
(6.55)
де v – швидкість переміщення шматка тіста під час округлення , м/с;
а – крок шматків тіста, м;
ф
,
(6.56)
де vн – шви дкість несучої стр ічки, м/с; vф – шви дкість формувальної
стрічки , м/с; ε – коефіцієнт проковзуванн я (ε = 0,8).
Продуктивніс ть (шт./с) тістозака тни х машин із робочими
органами у формі стрічок, що рухаються, визначає ться за формулою
ф
,
(6.57)

71
де ʋн – швидкість несучої стрічки, м/с; ʋф – швидкість поверхні
формувального органу, м/с; ε – коефіцієнт проковзування (ε = 0,8);
а – крок між центрами заготовок, м (крок має бути не менше 5
діаме трів тіс тової заго товки ).
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
розрахункову частину, у я кій наво ди ться розра хунок
тістоокруглювальної машини з робочим органом у формі конічної
чаші за запропонованими ви хідними даними (таб л. 6.6).
Таблиця 6.7 – Вихідні дані для розрахунків
No
варі -
анта
Маса
ті стової
заготовки ,
кг
Частота
обертання
робочого
органу, х в
-1
Діаме тр
чаші в
місці
заванта-
ження, м
Коеф і цієнт
ві дхи-
ле ння
розмірі в
шматка λ
Коефі-
ці єнт
відставан -
няμ
1
0,85
62,5
0,4
0,82
0,9
2
0,9
65,2
0,5
0,84
0,94
3
0,8
60,5
0,35
0,8
0,88
4
0,85
62,5
0,4
0,82
0,9
5
0,9
65,2
0,5
0,84
0,94
6
0,95
67,0
0,45
0,86
0,95
7
0,75
60,0
0,3
0,78
0,88
8
0,8
60,5
0,35
0,8
0,88
9
0,8
60,5
0,35
0,8
0,88
10
0,85
62,5
0,4
0,82
0,9
Конт ольні за итання
1. Назвіть способи формування та о характеризуй те їх.
2. Я кі особливості процесів формування?
3. Охарактеризуйте м ашини для випресовування макаронного
тіста , назвіть їх основні конструктивні елементи .
4. Наве діть основи розрахун ків машини для формування
джгу тів із цукрових мас?
5. Наведіть основи розрахунків ва льцьови х ме ханізмів для
формування шарів?
5. Наве діть основи розра хунків цукерковідливної машини?
6. Яке призначення, принци п дії та конс трукція округлюва льно ї
м ашини Т1-ХТ Н?

72
7. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ЗАМІШУВАННЯ ТІСТА
Мета роботи:
–
вивчення основних положень що до роботи обладнання для
зам ішування тіс та;
–
набуття практични х навичок із розрахун ку обладнання для
зам ішування тіс та.
Завдання : зробити розрахунок
тіс том ісильно ї м ашини
періодичної дії, якщо задан і: об’єм м ісильної камери; густина тіс та;
час, необхідний для замішуванн я тіс та, с; час для здійснення
допоміжни х операцій; коефіцієн т ви користання діжі; часто та
обертання вала; ККД приво ду; маса діжі; маса тіс та в діжі; радіус
цапфи; кутова шви дкість діжі та радіус обертання центра лопа ти,
відповідно до таб л. 7.1.
Загаль ні відом ості
На
п ідприєм ства х
громадського
харчування
широко
застосовується перемішування під час приготування різних с трав і
виробів (мусів, бісквітів, пиріжків, котле т, вінегретів та ін.).
Незале жно від того, що піддаєтьс я перемішуванню , – рідина й
газ або рідина й тверде тіло, розрізняю ть два способи перем ішування:
механ ічне й пневматичне. Вибір способу й методу перемішуван ня
обумовлюється а грегатним станом продуктів, що перемішують, і
те хнологічними вимогами до отриманих сумішей. На підприємства х
гром адського харчування для перем ішування зас тосовується тільки
механ ічний спос іб.
Суть процесу за м еханічно го способу перемішування полягає в
тому, що робочі інс трум енти міси льно-перемішува льного обла днання,
що являю ть собою плас тини , кри волінійні стрижні, фігурні, рамні,
пропелерні й інші лопа ти, що рухаються в різних площина х
(горизонта льна, по хи ла і вер тика льна ), за хо плюю ть часточки
продукту, що зустр ічаються на їхньому шля ху , багаторазово
пересуваючи їх з одного місця на інше в різних напрямках. Іноді під
час перемішування воло ги х продуктів між о кремими часточками
відбуваються хім ічні реакції, зокрема розчинення одного продукту в
іншому, що супроводжуються біо хім ічними й колоїдними процесами.
При цьому утворюється новий однорідний продукт. По даль ший вп лив
робочих інструментів на продукт унаслідок різни х його деформацій –
стисканн я, розтя гування, закручування – приводи ть до утворення
однорідної е лас тичної с труктури.

73
Інтенс ивн ість ме хан ічного впливу міси льно -перемішува льни х
лопат на оброблюваний продукт характеризується головним чином
швидкістю їх відносного руху й повер хнею робочи х інс трументів.
У ході експ луатації міси льно-перемішува льного обладнан ня
доведено, що при готуванн я м ’ясни х, рибни х і овочеви х фаршів,
салатів і віне гретів доста тньо, щоб робочі інструменти руха лися тільки
в одній площині. При цьому відбувається рівномірний розподіл у сіх
компонентів у загаль ному об’ємі, що і є кінцевою метою. Для
приготування тіста лопа ти мають здійснюва ти складніший рух,
забезпечуючи й рівномірний розподіл у сіх компонентів у за гальному
об’ємі, і обробку тіс та, і його п ластифікацію.
Для приготуван ня збитих сумішей робочі інструменти мають
забезпечити те хно логічний процес, під час якого відбуваються
рівномірний розподіл компонентів суміші, обробка, плас тиф ікація й
насичення суміші повітрям (аерація).
Залежно від виконуваного те хнологічного процесу місильно-
перемішувальне обладнання можна розподілити на три групи:
фаршмішалки й механізми для перемішування , тістомісильні й
збивальні машини й механізми.
Для змішування тіста застосовую ть різні ти пи тіс томіси льни х
машин, які за лежно від виду борошна, рецептурного складу й
особливостей асортименту, чиня ть р ізний ме ханічний вп лив на тісто.
Тіс томісильн і машини розділяю ть на машини періодично ї й
безперервної дії. На підприємства х гром адського харчування
здебільшо го ви користовують машини періо дичної дії.
Машини періо дичної дії (рис. 7.1) бувають із міси льними
ємностями (діжами) ста ціонарними й змінними (підка тними), а діжі –
нерухомими, із вільним і примусовим обертанням.
За інтенсивніс тю впли ву робочого органу на тісто тіс томіси льн і
машини розподіляю ться на три групи :
–
звичайні ти хо хідні (робочий процес не супроводжується
нагріванн ям тіс та);
–
швидко хідні (робочий процес супроводжується нагріванням
тіста на 5...7 °С);
–
супершвидко хідн і (зам ішування
супроводжує ться
нагріванн ям тіс та).

74
Рисунок 7.1
–
Схе ми ті стомісиль них машин пе ріодичної дії зі
стаці онарними ді жами: а – машини з горизонталь ними й похилими
цилі ндричними мі сильними валами; б – машини зі спареними
Z-поді бними лопатами, що обе ртаються в різні боки навколо
горизонталь ної осі; в – машини із шарні рною Z-подібною мі силь ною
лопатою; г – машини з багатокутним рото ром і витком шне ка на дні
ємності на 10...20 °С , якому потрі бне спеціальне водяне охолодже ння
корпусу каме ри
За характером руху місильно го органу розрізняють машини із
круговим , обертальним , п лане тарним , ск ладн им плоским і
просторовим рухом робочого органу.
Режим замісу тіста за лежи ть від власти востей борошна,
рецептури, технологічни х особливос тей асорти менту і конструкції
тістоміси льної машини. Під час замішування тісто насичується
повітрям . При цьому білки борошна інтенси вно погли нають вологу, їх
нерозчинні у воді фракції – глютен ін і гліадин – утворюють
клей ковину. Унаслідок у творення клей ковинно ї складової тіс та
виникаю ть поперечні зв’язки між суміжними ланцю гами білків. Ці
зв’язки зм іцнюю ть с труктуру тіста й зменшую ть його лип кіс ть .
а
б
в
г

75
Розрізняю ть три с та дії замісу:
–
змішування сухих і рідких компонентів тіста, що має
проводитися якна йшви дше;
–
заміс, що супроводжується дифузією вологи борошнисти х
частинок, набрякання б ілків. Водорозчинні фракц ії борошна
перехо дя ть у розчин. Під час набрякання більшу части ну вологи
забирають білкові речовини: глю тенін і гліадин. Унаслідок поглинання
вологи білки значно збільшуються в об ’єм і, створюючи клей ковинный
кістяк. Заміс вимагає значних енергови трат на привід тістомісильної
машини внаслідок зрос тання зуси лля зрушення т іста й може
відбуватися за не високи х ш ви дкостей перем ішування;
–
пластиф ікац ія супроводжує ться с труктурними змінам и
крохмальни х зерен і утворенням клейковин н их ґрат, що змащують
крохм альні зерна. Плас тифікація вимагає посиленого м ехан ічного
впли ву, оскіль ки руйнуються молеку ли клей ковини, вирівнюється
структура тіста і її здр ібнювання .
Розрахункова частина
Продуктивніс ть тіс томісиль ни х машин періодично ї дії П, кг/ с,
визначається за формулою
П
,
(7.1)
де λ – коефіцієнт використан ня об’єму діжі (λ = 0,45...0,65);
τУ – час здійснення допоміжни х операцій, с (τ = 120...150 с).
Потужність е лектродвигуна приво ду тістомісильних машин
періодичної дії N в, кВт, розра ховують як:
,
(7.2)
де N1 – потужність , необхідна для обертання місильно го органу під час
змішування тіста , кВт; N2 – потужніс ть, необ хідна для обертанн я діжі,
кВт; η – ККД приводу;
,
(7.3)
де ω1 – кутова швидкість місильного органу, рад/с.
,
(7.4)
де n – шви дкість обертання м ісиль ного органу, хв
–1
.

76
к
ц
,
(7.5)
де f – коефіцієнт тертя вала діжі в опорах (f = 0,2...0,3);
g=9,81м/с
2
–
прискорення вільного падіння; r – радіус кривошипа, м;
ω2 – кутова швидкість кривошипа, рад/с.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викладаю ться основн і положен ня
про роботу обладнання для замішування тіс та;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
цих апара тів за запропонованими ви хідними даними (таб л. 7.1).
Таблиця 7.1 – Варі анти інд ивідуальних завдань
No
варі -
анта
τз,
хв
τв,
хв
V,
м
3
GТ,
кг
Gд,
кг
rц,
м
R,
м
n,
хв
-1
ω2,
с-1
Тістомі -
сильна
машина
1
10 2,0 0,70 300 81 0,10 0,40 40 4,8
«Стан-
дар т»
2
12 2,5 0,71 310 82 0,11 0,41 41 4,9
«Стан-
дар т»
3
14 2,0 0,72 320 83 0,12 0,42 42 5,0 Т1-ХТ 2А
4 16 2,5 0,73 330 84 0,13 0,43 43 5,2 Т1-ХТ2А
5 18 2,0 0,74 340 85 0,14 0,44 44 5,4
ESI-
140/80
6 20 2,5 0,75 350 86 0,15 0,45 45 5,6
ESI-
140/80
7 18 2,0 0,76 360 87 0,16 0,46 46 5,8
«Мо-
м ент-
100»
8 16 2,5 0,77 370 88 0,17 0,47 47 5,1
«Мо-
м ент-
100»
9 16 2,0 0,78 380 89 0,18 0,48 48 5,3 ТМ-63М
10 14 2,5 0,79 390 90 0,19 0,49 49 5,3 ТМ-63М
Конт ольні за итання
1. Для приго тування яки х с трав і виробів на підприємства х
гром адського харчування ш ироко застосовується перемішування?

77
2. Я кі іс нують способи перемішування?
3. У чому полягає суть процесу в разі механічного способу
перем ішування?
4. Чим характеризує ться ін тенси вність ме ханічного вп ливу
лопаток на оброблюваний про дукт?
5. Назвіть три с тадії замісу?
6. Назвіть основн і етапи розрахун ків тістоміси льни х м ашин?
8. МАШИНА ДЛЯ МИТТЯ ПЛОДІВ І ОВОЧІВ
Мета роботи:
–
вивчення класиф ікац ії мийни х м ашин;
–
ознайомлення з будовою і принципом дії лінійної мийної
м ашини;
–
набуття практичних навичок із розрахунку мийни х машин.
Завдання : зробити розрахунок лінійно ї мийної машини, якщо
задан і та кі параметри: швидкість транспортера υC, м/с; довжина
відбивної повер хні у ванні А, м; діаме тр трубопроводу dm, м; довжина
трубопроводу lm, м ; довжина транспортера L, м ; вид сировини, що
переробляється.
Загаль ні відом ості
Миття визначає якість кінцевого проду кту, причом у його
режими залежать від видів забруднень. Якщо харчова сировина
зазвичай забруднена частин кам и ґрунту, п іску, за лишкам и бади лля
тощо, то на повер хні тари міс тяться складні забруднення , що
складаються з рідкої і твердої фаз (жири, частин ки консервованого
продукту тощо). Скла д забруднень зумовлює різноманітність їх
механічних властивос тей, відмінність у величині сил зчепленн я із
поверхнею сировини або тари.
Для при гнічення жи ттєдіяльнос ті мікроорганізм ів, що вхо дять ,
як правило, до скла ду забруднень, тара перед заповненням продуктом,
що консервується, піддається дезінфекції. Дезінфекцію відмитих
поверхонь прово дять освітленим розчином із масовою часткою
хлорного вапна 5%, розчином із м асовою часткою гідроксиду NаOH
0,5% або хлораміном.
Для миття викорис товуються такі мийні засоби: аніоно- і
катіоноактивн і, амфолітні й неіоноген ні. Мийний розчин має
забезпечити зм очування повер хонь, диспергуван ня забруднень
(набрякання, пеп тизац ія і по дрібнення б ілкови х речовин, ом илення

78
жирів) і с табілізацію забруднень , що відокремилися від повер хні, у
мийному розчині.
Зм очування поверхонь, що відмиваються , залежи ть в ід
поверхневого натягу мийного та міжфазного розчину і міжфазного
натягу на м ежі рідина – тверде тіло. Найбільш ефек тивні зм очування
та миття забезпечуються за мінім ального повер хне вого натя гу
мийного розчину. Для цього використовують два методи зменшення
поверхневого натягу води або м ийного розчину: тепловий і той, що
використовує повер хне во -ак тивн і речовини (ПАР).
Залежно від виду повер хонь , що відмиваються, до складу
мийного розчину входять р ізн і речовини: емульгуючі жири та омилені
жирні кисло ти – їдкий лу г; пеп тизуючі білки та трина трійфосфат, що
зменшує жорсткіс ть води тощо; рідке скло та ПА В, що запобігають
корозії металу. Кількість кожного компонента визначається видом і
властивістю повер хонь, що відмиваються.
Чис тота повер хонь, що відм иваю ться, виз начається за
відсутніс тю с лідів забруднення, мийни х засобів і за кількістю
мікроорганізмів на них.
Сього дні для миття харчової рослинної с ировини, тари та
санітарної обробки обладнання зас тосовуються м ийні м ашини різни х
тип ів і конс трукцій. Вони класиф ікую ться таким чином : залежно від
характеру процесу (безперервні та періо дичні); від ви ду об ’єк тів, що
обробляються (для миття сировини і тари); за типом пристроїв, що
переміщають об’єкти, які відмиваю ться (лінійні та барабанні); за
способом дії мийного середовища (шприце ві, відмочувальні та
відмочувально-шприцеві).
Інтенс ифікац ія миття за оп тим альної тем ператури мийного
розчину можлива завдя ки ви користанню ефекти вніши х мийни х
розчинів або турбулізац ії мийного розчину на забруднени х повер хня х.
Рух мийного розчину на повер хнях, що відмиваються, чин ить
м ехан ічний руйнівний ефект на забруднення і прискорює фізико -
хім ічну
взаємодію. Він
з дійснюється
різним и
способам и:
турбулізацією мийного розчину
пов ітрян им барботуванням ;
м ехан ічним перем ішуванням м ийного розчину лопатям и, насадкам и
тощо; приведенням мийного розчину в коливальни й рух із потужніс тю
динам ічни х вібраторів або гідродинам ічни х випром інювачів;
турбулізацією мийного розчину.
До мийних машин ставляться такі вимоги: висока міра чистоти
об’єктів, що відмиваю ться; виключення псування сировини або бою і
деформації тари; мінімальна витрата во ди та енергії; просто та

79
виготов лення та обслуговування; висока експ луатац ійна надійн іс ть;
малі габаритні розміри й маса.
Для миття сировини використовується за звичай проточна або
оборотна водопровідна вода. Піс ля зам очування забруднення з
поверхні сировини ви да ляю ться щітками або с труменям и рідини .
Серед мийни х м ашин найбільшого по ширення набули лопате ві,
стрічкові, барабанні, вібраційні, комбіновані, е леваторні, щіткові тощо.
Виб ір мийної м ашини визначається с труктурно -м ехан ічним и та
міцнісними властивостями рослинно ї сировини, характером і
кількіс тю забруднен ь на повер хні сировини .
Миття рослинної сировини проводя ть зануренням у воду
(зам очування), обполіскуванням струм еням и води з насадок,
використанням щітков и х пристроїв, акти вним перемішуванням . У
більшості мийни х машин застосовують комбінацію зазначени х ви ще
способів миття.
Миття передбачає вида лення з повер хні с ировини за лишків
землі, п іску, сторонніх важки х і легки х домішок (кам іння , лис тя, гілки,
солома тощо). Д ля кожного виду сировини потрібен свій спосіб і
режим м иття.
Лінійна мийна машина (рис. 8.1) призначена для миття різних
овочів і пло дів, я к із м’я коттю, так і з твердою структурою. Вона
складається з ванни 1, транспортерного полотна 2, душового пристрою
3 іприводу 4. На каркасі ванни 1 змонтовані всі вузли мийної машини.
Рисунок 8.1 – Лі ні йна мийна машина: 1 – ванна; 2 – транспорте рне
полотно; 3 – душовий пристрій; 4 – при від
Під час роботи машини плоди надхо дя ть у м ийний простір
ванни безперервно. Д ля ін тенсивн ішо го миття забруднений проду кт
активно перемішується внаслідо к того, що від нагн ітача підводи ться
стисле повітря. Вим итий продукт із мийного простору переміщається
підведення

80
похилим
транспортером, у
верхній частині якого (перед
виван таженням) ополіскується водою з душового пристрою.
Виван тажен ня продукту здійснюється через лотік, регульован ий
за висотою. Величина шару продукту, що на дхо ди ть на транспортерне
полотно, регу люється заслінкою. Вода, що надхо дить у ванну через
душ для ополіскування ви да ляється через зливну щілину. Чищення
ванни здійснюється через лю к для відве дення бруду і бокові вікна.
Розрахункова частина
Продуктивність Q, кг/с, лінійних мийни х машин визначається
продуктивністю робочого транспортера:
,
h
b
Q
c
c
c
c








(8.1)
де b – ширина робочої частини транспортера, м (визначається
шириною інспекційно го транспортера, що ста новить 0,6...0,9 м);
hc – висота шару сировини, м (табл. 8 .1); φc – коефіцієн т використання
транспортера (0,6...0,7); ρс – насип на щільніс ть сировини , кг/м
3
(таб л. 8.1); υс – шви дкіс ть транспортера, м/с.
Час відм окання сировини τ, с, визначається корисним об’ємом
ванниW,м
3
:
Q
с
W



.
(8.2)
Таблиця 8.1 – Насипна щільність плодів і овочів
Сировина
Висота шару
сировини, h C, м
Насипна щільні сть ρС, кг/м
3
Кабачки
0,14
450...500
Пер ець
0,08
200...300
Баклажани
0,16
330...430
Т омати
0,06
580...630
Цибу ля
0,05
490...520
Яблу ка
0,07
430...580
Гру ші
0,06
450...510
Сливи
0,03
530...680
Морква
0,05
560...590
Корисний об’єм ванни W визначається площею дзерка ла води у
ванні FЗ, м
2
. За звичайної призматичної форми ванни :

81
,
2
H
F
W
m
3
n


(8.3)
де Нm – глибина найбільш зануреної точки несучої гілки транспортера
(зазвичай Нm = 0,5...0,7 м).
Площа дзеркала води у ванн і мийної машини F3, м
2
:
B
A
F3


,
(8.4)
де А – довжина дзерка ла води у ванні, м;
–
відс тань між боковими
стінками ванни, м (B = b + 0,1).
Кількість повітря і необхідний тиск, під яким воно має
подава тися до барботера, визначаються розмірами дзеркала води у
ванні та глибиною занурення отвору для вида лення повітря з
барботерів. У хо ді експ луатації мийни х машин ус тановлена та ка
норма: 1,5 м
3
повітря за хвилину на 1 м
2
площі дзеркала води, тобто
60
F
5,1
W
3


.
(8.5)
Нагнітач повітря для мийної машини обирається за витратою
повітря Wв і необ хідним тиском Рв .
Оскіль ки довжина повітрово ду для підведення повітря до
барботерів і швидкість повітря у повітроводі замалі і втратами по
довжин і повітроводу можна зне хту вати , то Рв , Па, дорівнює

g
h
1
2
2











,
(8.6)
де ρ – густина повітря , кг/м
3
(ρ = 0,00129 кг/м
3
); υ – швидк ість
повітря в повітроводі, м/с (рекомендується не більше 10 м/с);
ξ – коефіцієн т місце вого опору (у розрахунку приймати
Σξ = 0,30...0,45); ρ – густина рідини, кг/м
3
(ρ = 1000 кг/м
3
);
h – глибина занурення у во ду отворів барботера, м (h = Нm+ 0,1 м);
g=9,81м/с
2
–
прискорення віль ного па діння.
Потужніс ть електро двигуна для приводу нагн ітача повітря Nв ,
кВт обчислюється за формулою
1000
P
W
N



,
(8.7)

82
де W – витрата повітря , що подається, м/с; Р – необхідний тис к, Па
(0,15.. .0 ,20 М Па); η – ККД наг нітача (0,6. ..0,8).
Потужніс ть, необ хідна для при воду відцен трового насоса, що
подає рідину до душови х або шприцюва льних пристроїв N , кВт,
визначається за формулою, аналогічною формулі (8.7):
1000
Р
Q
N



,
(8.8)
де Q – витрата рідини, м/с; Р – тиск рідини в насосі, Па
(0,2. ..0,3 МПа); ηн – ККД насоса (0,70...0,85).
Витрати рідини Q , м
3
/с, розраховую ть таким чином:
u
P
2
n
4
2
d
Q









,
(8.9)
де μ – коефіцієнт витрати (для ц иліндрової насадки μ = 0,82; для
конічної, що схо диться, μ = 0,95; для конічної, що розходиться,
μ = 0,48; вид насадки сту дент обирає сам остійно); d – діаметр отвору
барботера, м (вибирається та ким, що дор івнює 0,75; 1,25; 1,50 мм
залежно від виду сировини, я ка переробляється, менші значення
вибираються для дрібних пло дів і овочів); n – кількість одна кови х
отворів барботера (у розрахунка х приймається n = 50...60); Рu – тиск
рідини в отворі виділення, Па (у розрахун ку приймається Рu = Р =
= 0,2.. .0,3 МПа); ρ – густина мийної рідини, кг/м
3
(1000 м
3
кг ).
Тиск рідини в насосі визначається за формулою
n
u
P
Р

,
(8.10)
де Рn – втрата тиску від місцевих і шляхових опорів, Па.
Втрата тис ку, Па, обчислює ться таким чином:


















m
m
ж
2
ж
ж
n
d
l
1
2
P





,
(8.11)
де  – швидкіс ть рідини в трубопроводі, м/с (рекомендується не
більше 2 м/с); ξ – коефіцієнт м ісцевого опору (обирається за

83
довідником, у розрахунку прийня ти ξ = 0,85); λж – коефіцієнт опору
тертя за довжи ною трубопроводу; lm – довжина трубопроводу, м;
dm – діаметр трубопроводу, м .
Коефіцієнт опору тертя за
довжиною
трубопроводу
визначається за таким и формулам и:
–
якщо Re ≤ 1000 000, то
25
,
0
ж
Re
3164
,
0


,
(8.12)
–
якщо Re ≥ 1000 000, то
,
7
Re
lg
555
,
0
2
ж












(8.13)
де Re – число Рейнольдса,










вн
вн
d
d
Re
; ν – кінематична
в’яз кіс ть мийної ріди ни (1,01·10
–6
м
2
/с).
Потужніс ть Nmp, кВт, для приво ду основного транспортера
станови ть :


1000
A
N
c
m
mp


,
(8.14)
де Аm – тягове зусилля транспортера, Н; νc – швидкіс ть транспортера,
м/с; η – ККД передавальних механізмів (0,61...0,78).
Тягове зусилля визначаєтьс я методом об ходу контуру з
урахуванням м аксим ального заван тажен ня. Орієн товно тягове зуси лля
Аm, Н·м , можна визначати за формулою

g
L
q
215
,
0
50
L
q
215
,
0
A
г
0
m








,
(8.15)
де q0 – маса корисного наванта ження на 1 м транспортера, кг
(8...12 кг); q – маса 1 м транспортера без ван тажу, кг (4,4...5,1 кг);
Lг – довжина наван таженої час тини транспортера, м (Lг = 0,65 L);
L – довжина транспортера, м; g = 9,81 м/с – прискорення вільного
падіння.

84
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у я кій викладаю ться класифікація мийни х
машин, основи теорії миття , улаш туванн я та принцип роботи мийної
м ашини, вим оги до експ луа тації;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
лінійно ї мийної машини за запропонованим варіан том (таб л. 8.2);
–
графічну частину, у якій по дається кресленн я м ийної машини і
специфікац ія до нього.
Таблиця 8.2 – Варі анти інд ивідуальних завдань
No
ва-
рі ан-
та
Швид-
кі сть
транс-
порте ра
c,м/с
Довжи-
на
дзе рка -
ла води
А,м
Ді аме тр
трубо-
проводу
dm, м
Вид
сиро-
вини
Дов-
жина
тру-
бопро-
воду lm,
м
Дов-
жина
транс-
порте -
раL,м
1
0,149
1,88
0,34
Т омати
9,6
4,0
2
0,145
1,90
0,36
Баклажани
9,0
3,4
3
0,137
1,94
0,40
Кабачкии
8,0
3,6
4
0,153
1,86
0,32
Цибу ля
10,0
3,2
5
0,157
1,84
0,30
Яблу ка
10,5
3,1
6
0,149
1,88
0,34
Т омати
9,6
4,0
7
0,161
1,82
0,28
Гру ші
11,0
3,9
8
0,165
1,80
0,40
Сливи
11,5
3,3
9
0,169
1,81
0,38
Морква
12,0
3,7
10
0,173
1,83
0,36
Кабачки
8,3
3,5
11
0,139
1,85
0,34
Пер ець
8,8
3,5
12
0,143
1,87
0,32
Баклажани
9,3
3,6
13
0,147
1,89
0,30
Т омати
9,7
3,8
14
0,151
1,91
0,28
Цибу ля
10,3
3,4
15
0,155
1,93
0,40
Яблу ка
10,8
4,0
16
0,159
1,78
0,38
Гру ші
11,2
3.2
17
0,163
1,76
0,36
Сливи
11,6
3,1
18
0,167
1,74
0,34
Морква
11,9
3,9
19
0,171
1,72
0,32
Пер ець
8,0
3,3
20
0,182
1,70
0,30
Баклажани
8,5
3,7
Конт ольні за итання
1. Назвіть види мийних машин.
2. Охарактеризуй те будову і принцип роботи лінійної мийно ї
м ашини.

85
3. Я кі мийні розчини застосовуються для ми ття тари та
санітарної обробки обладна ння в харчовій промисловості?
4. Я кий ме ханізм видалення забруднень із повер хні?
5. Я ким чином можна інте нсифікува ти миття харчової
рослинної сировини?
6. Від яких параметрів за лежи ть продуктивність лінійно ї мийної
м ашини?
7. За рахунок я ки х чинни ків можна підвищ ити ефективність
роботи лінійних мийни х машин?
8. Я кими способами проводять ми ття рослинно ї сировини?
9. ЦЕНТРИФУГА
Мета роботи:
–
вивчення теоретични х основ процесу розділен ня суспенз ій;
–
ознайомлення із класиф ікац ією цен трифуг, їх конструкц іями
та принци пами роботи;
–
виконання розра хунку цен трифуги.
Завдання : зробити розрахунок цен трифуги, якщо задан і такі
параметри: діаметр центрифуги D, м; висота циліндрової частини
центрифуги H, м; частота обертан ня n, хв
–1
; маса утфеля Gу, кг; склад
утфеля: Бу – масова частка су хих речовин в утфелі, %;
у – доброякісність; ρу = 1450 кг/м – густина утфеля; характерис тика
зеленої пато ки: масова частка су хи х речовин у білій па тоці
Б,%;
–
доброякісн ість; в’язкіс ть μ = 0,1893 Па ·с; гус тина зе леної
патоки ρ = 1372,5 кг/м
3
; характерис тика білої па токи: Б – масова
частка су хих речовин у білій патоці, %;
–
доброякісніс ть білої
патоки; кінем атична в ’язкіс ть білої па токи υ = 1,47·10
–4
м/с; густина
білої патоки ρ =1392 кг/м
3
; температура утфеля та пато ки t = 60 °С;
ефективний діаме тр кристалів цукру d = 4·10
–4
м; діаметр
заванта жувального отвору dз, м; H1’ –
висота конічної частини
центрифуги, м .
Загаль ні відом ості
Ц нт ифугуванням нази вається роз ділення нео днорідни х
суспензій на фракції в полі відцентрови х сил. Розрізняю ть відс тійне та
фільтрацій не цен трифугування.
і стійн ц нт ифугування викорис товується для розділен ня
суспензій, що погано фільтрую ться, з м алою концентрацією, а та кож
для класифікації суспензій за вели кою та пи томою вагою частино к.

86
Фільт аційн ц нт ифугування зас тосовується для розділен ня
суспензій, що м ають дисперсійну фазу кристалічної або зернистої
структури, а також для знево днення во логи х матеріа лів, пори яки х
цілком або частково заповнен і рідиною.
Цен трифугування застосовують у різни х галузях промисловості:
хім ічній – для розділення різни х суспензій; цукровій – для розділення
утфеля на пато ку та цукор; виноробстві – для відділе ння мезги від
виноградного сусла та віджим ання соку від м’яко ті; кро хмале-
патоковому виробництві – для виділенн я зерен крохмалю та його
зневодненн я; молочній промисловості – для одержання молочного
цукру, зневоднення сиру; пивоварній – для обробки пивни х заторів;
консервній – для виробництва томатного і яблучного соку з м ’яко ттю .
Утфель є в’язкою двофазною масою, що містить 45...60% за
об’єм ом кристалів цукру та м іжкрис та льний розчин.
Процес фугування здійснює ться за ра хунок дії відцен трової
сили на суспензію, заван тажену в циліндровий перфорований ротор
центрифуги, що обертаєтьс я з ко ловою швидкістю 50...90 м/с. Для
кращого м іжкрис тально го відтоку та за тримання криста лів цукру
всередині ротора центрифуги встановлюю ть п ідкладкові та
фільтрувальн і си та .
Процес фугування утфеля поділяється на три періоди :
утворення, ущільнення та м е ханічне сушіння осаду. Перший пер іод –
звичайна фільтрація, причому тиск зумовлюється гідравлічним
натиском п ід дією відцен трови х си л.
Під час другого пер іоду маса, що п іддається цен трифугуванню,
є двофазною системою, причому спочатку тверді част инки мають
мінімум точок дотику. Нада лі відбувається зб лиження частинок зі
зменшенням об’єм у пор маси та вичавлювання р ідкої фази з цих пор.
На міжкрис тальну рідину чинять тиск тверді частин ки та відцен трові
сили. Упродовж стискування осаду кіль кіс ть точок дотику між
частинкам и зб ільшується. Одночасний тис к на р ідину, спричинений
дією по ля в ідцен трови х си л, знижується внаслідок зм еншення
гідравлічного на тиску в міру вида лення між криста льного розчину.
Коли ріве нь рідини опускається до дренажного шару, починається
третій період.
На початок третьо го періоду на повер хні криста лів і в місцях їх
зіткнен ня зали шається міжкриста льна па тока, що утримується
капілярними та молекулярними си лами. Цей період характеризується
стіканням патоки по незаповнени х порах із повер хні крис талів до тих
пір, поки сили молекулярного зчеп лення п лівки па токи, що

87
залиши лася на крис тала х, урівнова жуються відцентровими силам и.
Щоб видалити розчин, що залишився на поверхні крис талів, їх
промивають водою і суша ть парою (пробілюван ня).
Однією
з
харак теристик цен трифуг є
прискорення
відцен трового поля, що створюється ними. Відношення відцентрової
сили до си ли тяжіння є чинни ком розділення:
.
g
/
R
P
/
F
Ф
2
.
ц




(9.1)
Загальна к ласифікація цен трифуг може бути подана залежно від
основни х характерис тик машин . У першу чергу центрифуги
класифікуютьс я за чин ником розділе ння. Залежно від цієї
характерис ти ки розрізняють нормальні, у я ки х Ф < 3000, і
надцен трифуги, у яки х Ф > 3000. За здійсненням робочого процесу
центрифуги поділяютьс я на безперервні і такі, що дію ть періодично. У
цукровій промисловості зас тосовують нормальні та фільтрува льні
центрифуги.
За способом видалення осаду з ротора розрізняють центрифуги
з ручним, гравітаційним, ножовим, пульсуючим, шнековим і
виван таженням за інерц ією.
За характером розташування ва ла, на якому закріп лює ться
ротор, розрізняють центрифуги з верти ка льним і горизонта льним
розташуванням ва ла.
Цен трифуги з вертика льним валом , зале жно від розташуван ня
опори вала, можуть бути підвісн і, коли опора розташована вище за
центр ваги ротора, а ротор укріплений внизу вала, і цен трифуги, ротор
яки х розташовано на вер хньому кінці вала.
Підвісна цен трифуга ци клічної дії (рис. 9 .1) скла дається з
ротора, підвішеного на ва лу у вер хній опорі, п ’ятишвидкісного
асин хронного електродвигуна, ме хан ізму зрізання та допоміжни х
пристроїв. Працює цен трифуга так им чином . Піс ля дося гнення час тоти
обертання ротора 23 с
–1
відкривається
шиберна заслін ка
утфелерозподільника, утфель по лотоку надходить у ротор
центрифуги. Піс ля заван тажен ня ротора до заданого об’єму датчик
заванта жень утфеля дає команду на закриття шиберної зас лінки . Після
цього електродви гун набирає максимальну частоту обертання 150 с
–1
,
при якій відбувається фугування утфеля , регульоване за допомогою
реле часу. Після зак інчення фугу вання вм икається електром агнітний
клапан , і вода на дхо ди ть у пристрій для пром ивання цукру. Одночасно
сегрегатор перем икається на відведен ня біло ї паток и. Після

88
промивання та пропарювання цукру відбувається перем икання
електродви гуна на меншу швидкіс ть, і центрифуга починає
гальм уватися .
За частоти обертання 5 с
–1
вмикається ме ханічне гальмо, й
електродви гун вимикає ться, а по тім перемикається на зворотне
обертання ротора. У разі досягненн я ротором частоти обертання
7...10 с
–1
піднім ається зам ковий конус, і до шару цукру за допомогою
пневмоциліндра п ідво ди ться н іж . По вертика лі ніж переміщає ться за
допомогою електро дви гуна. Піс ля за кінченн я вивантаже ння ме хан ізм
зрізання займ ає початкове положенн я, зам ковий конус опускається,
сита промиваються водою, і починається наступний цикл роботи.
Розрахункова частина
Початкова товщина шару утфеля в центрифузі Sо, м:
ρ
,
(9.2)
де R = D/2 – радіус барабана центрифуги, м .
Об’ємна частка патоки в утфелі α, %:



,
01
,
0
1
Б
Б
100
c
1
у
у
у
у
1











(9.3)
де с1 – коефіцієнт розчинності цукру в патоці за умови її
доброякісності й певно ї тем ператури.
с
у
.
(9.4)
Кількість патоки, що витікає під час ущільнення утфеля в
центрифузі х, %:
.
744
,
0
6,
25
x



(9.5)
Вміст цукру, що залишається в центрифузі, на одиницю об’єму
патоки, що витікає під час ущільнення V, %:
.
x
x
100
V


(9.6)

89
Рисунок 9.1 – Підвісна центриф уга: 1 – при стрій для промивання;
2 – механізм зрізу; 3 – електродвигун; 4 – гальмо; 5 – підвісна голівка;
6 – пульт керування; 7 – вал; 8 – пневмоциліндр; 9 – датчик
завантаже ння; 10 – розподіль ний диск; 11 – кожух; 12 – ротор;
13 – станина; 14 – замковий конус; 15 – труба для підведе ння води;
16 – патрубок для відведе ння пари, що утво рилася; 17 – т руба для
пі две дення пари; 18 – се гре гатор; 19 – лоті к; 20 – пне вмоцилі ндр заслі нки
лотока

90
Маса ущільненого утфеля в центрифузі G1, кг:
x
.
(9.7)
Товщина шару ущільненого утфеля S1, м:
.
H
у
1
G
2
R
R
1S







(9.8)
Кінем атична в’язкість патоки υ, м
2
/с:
.
/


(9.9)
Коефіцієнт фільтрації патоки крізь цукор k , м ·с:
.
/
d
k
2

0,12

(9.10)
Тривалість відділення зеленої патоки τ1 , с:



















D
1S
D
m
V
1S
0S
1S
2
1
k
1S
1



,
(9.11)
де α1 – коефіцієнт, що залежить від діам етр а центрифуги (для D = 1,2 м
α = 0,054 і для D = 1,0 м α = 0,046); m – коефіцієнт пористості шару утфеля
(m=0,256);ω=
·n/30 – частота обертання ротора, с
–1
.
Розрахункова кінем атична в’язкість νp, м
2
/с:
 3,
2/
2
1
p





(9.12)
де ν1 = 4,4·10
-7
м
2
/с – кінематична в’язкість води; ν2 = l,47·10
-4
м
2
/с–
кінем атична в’язкість білої патоки.
Коефіцієнт фільтрації білої патоки крізь цукор k , м ·с:
.
/
d
S
k
p
2
1



(9.13)

91
Коефіцієнт  станови ть :
,1
Б
100
10
.
5






(9.14)
де ρ – густина білої патоки (1392 кг/м
3
).
Кінцева товщина утфеля S1, м:



,
(9.15)
де q = G  / ρ – об’єм води, що подається в центрифугу, м
3
.
Оптимальна тривалість по дачі во ди τ’0, с:





.
(9.16)
Час для відве дення білої па токи піс ля закінчення во ди τ’2, с:





.
(9.17)
Триваліс ть пробілювання τ2 , с:
.
2
0
2







(9.18)
Мінім альн і ви трати пари на пропарювання цукру під час його
нагріваннявідt1=60 °Сдоt2=90°С,м
3
за один ци кл:

,
)i
i(
t
t
c
m
S
H
S
D
q
2
1
1
2
c
c
1
1
0
















(9.19)
де ρс = 1115 кг/м
3
–
густина цукру; сс = 1,48 кДж/(кг ·К) – питом а
теплоємність цукру; i1 = 2760 кДж/кг – питома ентальпія пари, що
подається в центрифугу; i2 = 2580 кДж/кг – ента льпія пари, що
ви ходи ть із центрифуги.
Коефіцієнт фільтрації пари k а , м ·с:

92
,
d
S
k
а
2
1
а



(9.20)
де υ а = 0,216·10
–4
м
2
/с – кінем атична в’язк іс ть пари.
Витрати пари через шар цукру в центрифузі Gnap, м
3
/с:










H
S
D
S
g
4
D
k
G
1
1
2
2
а
а
(9.21)
Тривалість пропарювання τ1, с:
.
а
G
/
0q
1

(9.22)
Повний об’єм, можливий до заван таження у тфелем:
–
для звичайної цен трифуги (ци лін дровий барабан), м
3
:


,
(9.23)
де d3 – діаметр заван тажувального о твору, м (0,8 м);
–
для сам орозвантажної центрифуги (цилін дроконічний
барабан), м
3
:



1
2
3
3
2
2
3
2
'
H
d
2
d
D
D
H
d
D
3
12
V










, (9.24)
де H’1 – висота конічної частини, м .
Розрахункова продуктивніс ть цен трифуги А, кг/с:
,
x
1
V
1440
A
2
1
y













(9.25)
де φ – коефіцієн т заповнення цен трифуги:
,
V
/
V0


(9.26)
де V0 – загальний об’єм центрифуги, м
3
(для ци ліндрової цен трифуги
V0=πD
2
H/4, для ци ліндроконічної центрифуги V0 = πD
2
Н/4 + πDH1/12);

93
ε – відношення фактичної кіль кості обертів центрифуги до номінальної
(0,89).
Потужність, що витрачається для розгону центрифуги N4, кВт:
,
2000
R
G
N
0
2
2
ц
4






(9.27)
де Gц – маса центрифуги, кг; R – радіус центрифуги, м; ω – частота
обертання центрифуги, с
-1
; τ0 – тривалість розгону центрифуги, с (50 с).
Потужніс ть, що ви трачається для розгону кільця утфеля в
центрифузі NУ, к Вт:
,
4000
r
R
G
N
1
2
2
2
у
у










(9.28)
де Gу = V·ρУ – маса утфеля в центрифузі, кг; r – внутріш ній радіус
утфельного кільця, м .
,
S
R
r
0


(9.29)
де τ’1 – трива лість розгону утфеля, с (40 с); η = 0,8 – коефіцієнт, що
враховує гідравлічні та інші опори під час переміщення утфеля та
патоки в барабані.
Потужніс ть, що витрачається на тертя центрифуги об повітря
Nf, кВт:
,
n
D
H
36
,
1
N
3
4
f






(9.30)
де β = 1,32·10
–9
–
ем піричний коефіцієнт.
Потужність, що витрачається на тертя в підшипника х NТ, кВт:

1000
g
G
G
'
f
N
y
ц
T





,
(9.31)
деf’=
0,03
–
коефіцієнт тертя, що залежи ть від конструкц ії
підшипника; Gц = 380 кг – маса центрифуги; υ – колова швидкість на
поверхні шийки вала в підшипнику, м/с:

94
60
/n
d




,
(9.32)
деd’ – діаметр шийки вала, м (0,1 м).
У період розгону та завантаженн я цен трифуги потужніс ть
визначається як сум а потужностей NI, кВт:
.
N
N
N
N
N
T
f
у
ц
I




(9.33)
Потужніс ть у середній періо д роботи NII, кВт:
.
N
3
2
N
N
4
1
N
T
f
у
II



(9.34)
Потужніс ть у кінцевий період роботи NIII, кВт:
.
T
N
5
3
fN
III
N


(9.35)
Середня величина по тужності центрифуги з урахуванням
тривалості періо дів, кВт:
.
III
N
33
,
0
II
N
44
,
0
I
N
23
,
0
N



(9.36)
По я окофо мл ннязвіту
Звіт про розрахунково-проектну роботу має включати:
–
м ету роботи;
–
теоретичну частину, у якій наводяться теоретичні основи
процесу фугування утфеля, стисла характеристи ка його основних
стадій і класифікац ія цен трифуг;
–
розрахункову частину, у якій наводиться розрахунок
центрифуги за запропонованим варіантом (табл. 9.1), опис конструкції
та принцип дії цен трифуги, марка якої зазначена в індивідуальному
завданн і;
–
графічну частину, у якій подається креслення за даного типу
центрифуги та специфікація до нього.

95
Таблиця 9.1 – Варіанти і ндивідуальних завдань
No
варі -
анта
D,
м
H,
м
n,
хв
1
d,
мм
H’1,
м
Gв,
кг
Характе ристика
утф еля
Бб,
%
Марка
центриф уги
Бу,
% Дбу G’у, кг
1 1,20 0,49 950 4,0
–
12,0 92,0 92,5 400 77,0
ФПН-1251Л-
2
2 1,10 0,48 1050 4,0
–
11,4 91,7 92,3 390 77,3
3 1,00 0,48 950 4,1
–
11,6 92,0 92,1 370 77,5
4 1,10 0.47 1000 3,9
–
12,0 92,4 92,7 380 77,4
5 0,95 0,75 1100 4,0
–
11,6 91,8 92,4 370 77,2
6 0,90 0,48 960 4,0 0,38 12,3 92,1 92,6 350 77,2
7 0,90 0,46 1000 3,9
–
12,1 92,3 92,7 370 77,3
8 0,90 0,47 980 3,9
–
12,2 92,3 92,6 360 77,3
9 1,10 0,48 1000 4,0
–
11,8 92,4 92,6 390 77,4
10 1,10 0,47 1090 4,0 0,40 12,0 89,7 92,3 400 77,0
Конт ольні за итання
1. Що на зивається процесом центрифугування?
2. Які види центрифугування Ви знає те? Охарактеризуйте їх.
3. У чому полягає суть основних стадій процесу фугування утфеля?
4. Дай те к ласифікац ію цен трифуг цукрового виробництва.
5. О характеризуйте будову та принцип дії цен трифуги,
зазначеної у варіанті.
6. Як відбувається запуск центрифуги?
7. Яке функціона льне призначення підвісни х головок
центрифуг?
8. Що таке чинник розділення?
9. Що таке утфель?
10. Що називає ться пробілюванням ?
11. Чим відрізняє ться зе лена патока від б ілої?
12. Які складові має потужність приводу центрифуги?
10. СЕПАР АТОР
Мета роботи:
–
вивчення теоретични х основ процесу сепарації;
–
ознайом лення з класифікацією сепараторів, їх конструкціям и
та принципом роботи;
–
виконання розрахунку сепаратора.

96
Завдання: зробити розрахунок сепаратора, якщо задан і так і
праметри: ω – кутова швидкість обертання барабана, рад/с;
Rб і Rм – зовнішній і внутрішній радіуси тарілок, м ; Rд – максимальний
діаметр диска, м; V – об’єм шлам ового простору, м
3
;mб–маса
барабана, кг; c – відс тань від вер хнього п ідшипника до цен тр а ваги, м;
l – відстань між верхнім і нижнім підшипниками, м; G – маса деталей
сепаратора, що обертаються, з рідиною, що сепарується, кг .
Загаль ні відом ості
Сепаратори можуть бути класифікован і за таким и озн акам и:
те хнологічне призначення, конструкція барабан а, спосіб вивантаження
осаду (шлам у), принцип і характер ви вантаження осаду, конструкція
пристрою для виван таження осаду, спосіб підве дення ви хідної
гетерогенної сис тем и та відве дення продуктів сепарації, сфера
застосування (га лузь пром исловості), ви д приводу сепаратора.
За те хнологічним призначенням сепаратори поділяю ться на три
основні класи :
1) сепаратори-роздільники для розділення суміші рідин , що не
розчиняються одна в іншій, і для концен трації суспензій та емульсій;
2) сепаратори-освітлювачі для ви ділення тверди х частинок із
рідини;
3) комбіновані сепаратори для ви конання дво х або більше
операцій переробки рідко ї суміші.
Ком біновані сепаратори називають універсальним и, що
підкреслює їх багато функціональне призначення. До ни х відносять
сепаратори, у яки х розділення поєднується з я ким -небудь іншим
процесом , наприклад: сепаратори-екстрак тори, сепаратори-реактори.
До класу сепараторів-освітлювачів можна віднес ти сепаратори-
класифіка тори для
пода льшого диспергування (гом огенізації)
дисперсної фази емульсій та їх очищення від домішок (їх віднося ть до
комбінованих) і сепаратори для вида лення з рідинної системи
мікроорганізмів, що накопичуються в шламовому просторі разом з
іншими ме ханічними доміш ками.
За конструкцією сепаратори розділяю ть на тарілчасті та кам ерні.
Ротор тарілчасти х сепараторів укомплек тований пакетом конічни х
тарілок, що розділяю ть по тік оброблюваної рідини на паралельн і тонкі
шари; ротор кам ерних сепараторів має ребристу вставку (при одній
камері) або комплект концентрични х циліндрови х вс тавок, що
розділяю ть його об ’єм на кільцев і кам ери, якими оброблювана рідина
протікає послідовно.

97
Тарілчасті сепаратори, незалежно від га лузі їх зас тосування та
призначення, можна підрозділити на два основни х типи . Перший тип
сепараторів має тарілки, що забезпечують подачу рідини в міжтарілкові
простори крізь отвори, наявн і в самих тар ілках.
Такі сепаратори часто називають сепараторам и з центральною
подачею рідини на тарілки. До цього типу належа ть і сепаратори, у
яки х р ідина на верню частину тарілок надходить із прорізів у
тарілкотрим ачах.
Другий тип сепараторів характеризується тим , що рідина в
міжтарілкові простори надхо ди ть із периферії та рухається до центр а
барабана. Тарілки в ци х сепаратора х отворів не мають.
За способом підведення ви хідної ге терогенної систем и та
відведення продуктів сепарації розрізняю ть сепаратори трьо х тип ів:
відкриті, нап івза криті та герметичні. У ві к итих сепараторах подача в
ротор рідкої суміші та відведення отримани х рідких фракцій
здійснюються відкри тим потоком. Процес сепарації не ізо льований від
доступу повітря.
У на івзак итих сепараторах рідина по дається в ротор
відкритим або закритим потоком, а відведення однієї чи обох рідких
фракцій відбувається під тис ком по закритих трубопроводах. Процес
сепарації не ізольований від доступу повітря. Ро тори напівзакри того
типу відрізняю ться від роторів відкри того типу наявніс тю пристрою
для виве дення продук тів сепарації під тис ком .
У г м тичних сепараторах подача в ротор вихідно ї рідини та
відведення рідки х фракцій відбуваються п ід тиском по закритих
трубопровода х, герметично сполучених із випускними па трубками,
процес сепарації в них ізо льований від доступу повітря. Ротори
герм етичних сепараторів відрізняються від роторів відкрити х і
напівзакри ти х сепараторів конструкцією прис троїв, що підво дять і
відводя ть.
За видом приводу сепаратори підрозділяю ть на три групи: із
ручним , комбінованим та елек тромеханічним приводом .
Основні е лементи сепараторів: барабан, привідний ме хан ізм,
станина, ком унікація для п ідведення та відве дення продук тів
сепарування. Робочим органом сепаратора, у яком у відбувається процес
розділення , є барабан.
Принцип дії сепаратора-роздільни ка поля гає в такому
(рис. 10.1а).

98
а
б
Рисунок 10.1 – Схе ма проце су розді ле ння (а) та осві тле ння (б) в барабанах
тарілчастих се параторі в
Вихідна ге терогенна систем а по центральн ій трубі надхо ди ть у
тарілко- тримач, звідки каналами, утвореними отворами в тарілках,
піднімається вгору і розтікається між тарілками. Під дією відцен трової
сили ле гка фракція осідає на вер хн ій повер хній тарілки, що встановлена
нижче інши х. По цій поверхні ле гка фракція ру хається до центру
барабана, далі по зазору між кромкою тарілки та тарілко тримачем
піднім ається ввер х та відводи ться із сепаратора.
Важка фракція в міжтарілковом у просторі відтісняє ться до
нижньої поверхні тарілки, рухається по цій повер хні до периферії
тарілки і далі по зазору між роздільною тарілкою та криш кою барабана
піднім ається ввер х і відводи ться із сепаратора.
Суть процесу освітлення (рис. 10.1 ) полягає в такому. Продукт,
що піддається очищенню, по центральній трубці надхо дить у
тарілкотримач, із якого рухається в шламовий простір між кромками
тарілок і кришкою. Рідка фаза надходи ть у міжтарілкові простори. По
міжтарілкови х зазорах вона піднімається вгору і крізь проріз вихо дить
із барабана. Саморозвантажні сепаратори поділяються на дві основні
групи: із безперервним і пу льсуючим відведенням осаду. У сепараторах
із безперервним відве денням осад виводиться разом із частиною рідкої
фази через сопла у вигляді концен трованої важкої фра кції. У
сепараторах із пульсуючим відведенням осад вики дається з барабана
під час
перем іщення
рухомого
елем ента,
що
відкриває
розвантажувальні щілини на периферії барабана.
У разі повного розвантаження періодично припиняється
надхо дження продук ту на сепара цію, розвантажувальн і щ ілини
барабана відкриваються і весь його вміст, тобто ви ділений осад і рідка
фаза, вики дається в прийм ач.

99
Основні конс труктивні чинники, що суттєво впливаю ть на
ефективніс ть сепарації: частота обертання барабана, розміри барабана і
тарілок, відстані між тарілками.
Сепаратор-вершковіддільник (рис. 10.2) складається зі с танини
17 із привідним механізмом, приймально -відвідного пристрою 12,
гідровузла, чаші станини з приймачем осаду 7, глушника та пульта
керування.
Рисунок 10.2
−
Сепаратор-ве ршковідділь ник із пуль суючим
вивантаже ння м осаду: 1 – пробка для зливання мастила; 2 – покажчик
рі вня мастила; 3 – горизонтальний вал; 4 – тахоме тр; 5 – пробка для
заливання мастила; 6 – трубка пі две дення води в се паруваль ний пристрій;
7 – приймач осаду; 8 – затискач; 9 – гайка; 10 – се паруваль ний пристрій;
11 – кришка; 12 – приймаль ний пристрій, що ві дводить ; 13, 14 – напірні
диски; 15 – центральна трубка; 16 – штуце р підведе ння води; 17 – станина;
18 – ве ртикаль ний вал
12
15
Знежир ене
молоко
14
13
16
17
18
7
6
5
4
3
2
1
9
8
10
11
Вер шки
М
о
л
о
к
о
12

100
Молоко подається по трубопроводу та центральн ій трубці
прийм ально-відвідного пристрою, в сепарувальний пристрій, що
обертається. У цей час поршень сепарувального пристрою закритий. У
порожнині під поршнем знахо диться вода. Під час роботи сепаратора
відбувається незначне її ви тікання із сепаруючого пристрою та
патрубка станини під час підживлення. Для герм етизації систем и
поршень підтискає ться до прокладки силоміць гідроста тичним тиском.
Молоко подається в сепаруючий пристрій, проходить крізь о твори в
тарілкотримачі та вертикальни х канала х паке та, розподіляється в
міжтарілкови х просторах, розділяючись на вершки, що відтісняю ться
до осі обертання, і знежирене м олоко, що відтісняється до периферії
сепарувального пристрою. Вершки та знежирене м олоко виводяться
через камери напірних дисків.
Тверді частинки і важкі домішки , що виділяю ться з молока,
надхо дять у периф ерійний об’єм сепарувального пристрою, де
відбувається їх на копичення й ущільнення . Д ля запобігання в тратам
молока застосовують лише часткове виван таження осаду п ід час
відкриття каналів. Розван таження сепарувального здійснюють в один
або два етапи. У разі одноетапного розвантаження осад вивантажується
без перекриття пристрою для по дачі ви хідного продукту. Проте для
запобігання в тратам продукту п ід час розкриття се парувального
пристрою вивантажується не весь осад, а лише його части на.
За дво хетапного розвантаження спочатку перекривається
пристрій для подач і ви хідного продукту і відділяється р ідина з
м іжтарілкового простору, а потім відкриваються щ ілини для
вивантаження , унаслідок чого осад вики дається із сепарувального
пристрою в приймач під дією відцентрової си ли.
Розрахункова частина
Продукти вніс ть сепаратора П, м
3
/год:
, (10.1)
де β – поправковий коефіцієнт, що враховує різницю м іж теоретичним і
реальним процесами (0,2...0,5); z = (130...350) шт. – кількість тарілок; α – кут
нахилу твірної конуса тарілки (45...60°); d – еквівалентний діаметр частки
легкої фракції (розм ір жирових кульок), м; ρ0 і ρ – густина вершків і молока,
кг/м
3
(ρ0 = 960...1000 кг/м
3
; ρ = 1000...1030 кг/м
3
); μ – динам ічна в’язкість
продукту, Па·с; μзлив
=
(1,5...5,6)·10
-3
Па·с; μ ах = l,7·10
–3
Па·с;
μмол = (0,6... 1,3)· 10
–3
Па·с.

101
Розмір жирових кульок d, мм:
,5
,
0
04,0/
m
d


(10.2)
де m – масова частка жиру в знежиреному молоці (0,01 %).
Тиск рідини, що ви хо ди ть із сепаратора , Па:

 ,2
к
r
2
R
50000
/
ах
p



(10.3)
де ρах
–
густина знежиреного молока (сколотин ), кг/м
3
(1030 кг/м
3
); rк – внутрішн ій радіус кільця р ідини, м (0,015 м).
Триваліс ть
безперервної
роботи
сепаратора
між
розвантаженням и τ, год:
,
(10.4)
де а – об’єм на концентрація зависли х частинок у продукті, що
сепарується, % (а = 0,3 %).
Критична частота обертання ва ла ωк , тобто шви дкіс ть, із якою
відбувається руйнування вала, с
-1
:
,
m
/
K
c
l
1
к




(10.5)
де К – сила, що спричиняє прогин вала на 1 м, Н/м, для сепаратора з
жорстко зчепленим (без ам ортизатора) верхн ім радіа льним
підшипником .
,
l
c
c
I
Е
3
К2





(10.6)
де Е – модуль пружності матеріалу вала, Н/м
2
(Е = 2·1011 Н/м
2
для
сталей); I – м омент інерції перетину вертикаль ного вала, м
4
.
,
(10.7)
де dв – діаметр вала, м (0,040...0,045 м).
Потужність е лектродвигуна сепаратора N, що працює в с талому
режим і, кВт:
,
3
N
2
N
1
N
2,1
N




(10.8)
де η – ККД приводу (0,92...0,95); N1 – потужність, що витрачається для
вим ірювання точного тиску рідини, що викидається із сепаратора, кВт.

102
,
1000
П
N
н
1




(10.9)
де
–
тиск рідини на вихо ді, Па;
= (2,0. ..2,5)·10
5
Па;ηн – ККД
напірного диска (~ 0,3); N2 – потужність, необ хідна для подо лання сил
тертя барабана об повітря, кВт.
,
3v
F
в
6
10
8,1
2
N







(10.10)
де ρв – густина повітря, кг/м
3
(1,23 кг/м
3
); F – загальна площа повер хні
тертя барабана, м
2
.

,
z
R
10
4,0
cos
R
R
F
3
2
м
2









(10.11)
де υ – колова швидкість барабана, м/с.
,
30
/
R
n



(10.12)
де N3 – потужність, що витрачається на подолання сил тертя в
підшипника х, к Вт :
,
v
g
G
10
N
ц
3
3







(10.13)
де μ – коефіцієнт тертя (μ = 0,03 для шарикопідшипників); vц – лінійна
швидкіс ть обертання ва ла, м/с.
,
60
/
в
d
n
цv



(10.14)
де dв – діаметр вала, м.
По я окофо мл ннязвіту
Звіт про розрахунково-проектну роботу має включати:
–
м ету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викладаю ться теоретичні основи
процесу сепарації м олока, класифікац ія сепараторів і стис ла
харак теристи ка дво х с тадій процесу сепарації;
–
розрахункову частину, у якій наводи ться розра хунок роботи
сепаратора за запропонованим варіантом (табл. 10.1), опис конструкції
та принцип дії сепаратора, зазначеного в індивідуальном у завданн і;

103
–
графічну частину, у якій дається креслення заданого тип у
сепаратора і специфікація до нього.
Таблиця 10.1 – Варі анти інд ивідуальних завдань
No
варіанта
ω,
с
-1
Rб,
м
Rм,м Rд,м
V·10-
3
,м
3
mб,
м
с,м l,м
G,
кг
Марка
се паратора
1
500 0,18 0,060 0,075 4,8 81 0,30 0,57 109 Сепар атор -
вер шковіддільник
із пу льсуючим
вив антаж ен ням
осаду
2
520 0,16 0,060 0,075 5,0 83 0,31 0,59 109
3
540 0,17 0,070 0,075 4,9 85 0,32 0,61 111
4
580 0,16 0,065 0,080 4,9 85 0,30 0,58 115
Сепар атор -
вершковіддільни к
із пу льсуюч им
виванта женням
о саду
5
590 0,18 0,065 0,080 5,0 84 0,30 0,58 114
6
600 0,18 0,065 0,080 5,1 83 0,32 0,59 114
7
620 0,20 0,065 0,080 5,3 83 0,34 0,61 113
Сепар атор
молокоочис ник
із пу льсуючим
вив антаж ен ням
осаду
8
640 0,20 0,065 0,080 5,2 85 0,33 0,61 112
9
650 0,18 0,065 0,080 5,3 86 0,32 0,60 111
10 610 0,17 0,075 0,085 5,5 84 0,33 0,59 109
Сепар атор -
класифікатор
11
620 0,19 0,075 0,085 5,3 87 0,32 0,59 110
12
630 0,17 0,075 0,085 5,4 85 0,33 0,59 109
Конт ольні за итання
1. У яки х галузях харчової промисловості використовуються
сепаратори?
2. Дай те к ласифікац ію сепараторів.
3. У чому полягає суть процесу розділення й освітлення?
4. Які основні конструктивні чинники, що впливаю ть на
ефективніс ть сепарації?
5. Як відво ди ться осад, що виникає п ід час сепарації?
6. Охарактеризуйте будову та принцип роботи сепаратора.
7. Що таке критична часто та обертання верти кального ва ла
сепаратора?
8. Які конструктивні відмінності сепаратора -вершковіддільни ка
від сепаратора-молокоочисника?
9. Які скла дові має потужність приводу сепаратора?

104
11. МОЛОТКОВА ДРОБАРКА
Мета роботи:
–
вивчення теоретични х основ процесу подрібнення тверди х
м атеріалів;
–
ознайомлення з класифікац ією дробарок, їх конструкціями та
принципом роботи;
–
виконання розрахунку молоткової дробарки.
Завдання: зробити розрахунок м олоткової дробарки, якщо задан і
такі параметри: D – діаметр ротора дробарки, м; v – мінімальна колова
швидкість молотків, м /с; конструктивні розміри молотка прямокутної
форми з одним отвором: а – довжина, м; b – ширина, м; δ – висота, м;
с – відстань від центру ваги молотка до осі підвісу, м; l – відстань від
осі підвісу до кінця молотка, м; I–I, II–II, III–III
–
перерізи молотка.
Загаль ні відом ості
Подрібнення (рис. 11.1) ум овно підрозділяю ть на дроблення
(вели ке, середнє та дрібне) і подрібнення (тонке та надтонке ). У
більшості випадків ці види впливу на м атеріал використовують
комбіновано , при цьому зазвичай основне значення м ає один із них, що
зумовлено конструкцією машини, яка використовується для подрібнення.
а
в
г
Рисунок 11.1 − Способи подрібне ння мате ріалу: а − розчавлювання;
б − розколювання; в − стирання; г − удар
Так, тверді та кри хкі м атеріали подрібнюють розколюванням та
ударом , тверді та в’язкі − розчавлюванням і стиранням . Результат
подрібнення характеризується м ірою подрібнення, що дорівнює
відношенню середнього розм іру шм атка матеріалу D до середнього
розм іру шм атка після подрібнення d:
.
d/
D
i
(11.1)

105
Подрібнення здійснюється під дією зовнішніх сил, що долають
сили взаєм ного зчеплення частинок матеріалу. Під час дроблення шм атки
твердого м атеріалу спочатку піддаються об ’ємній деформ ації, а потім
руйнуються за ослабленим и дефектам и (макро - і мікротріщинам и)
перетинам и з утворенням нових поверхонь.
Робота, затрачувана на дроблення, витрачається на об ’єм ну
деформацію шм атків і утворення нових поверхонь . Повна робота А, Дж,
зовнішніх сил під час дроблення виражається рівнянням Ребіндера:
,
S
k
m
E
2
V
K
A
R
y
2
p










(11.2)
де К – енергія, що витрачається на деформ ацію та утворення продуктів
зношування робочих органів подрібнювальної м ашини, Дж; σ – руйнівна
напруга подрібнюваного матеріалу, H/м
2
; V – об’єм подрібнюваного
матеріалу, м
3
; Е – модуль пружності подрібнюваного матеріалу, Н/м
2
;
mу – кількість циклів деформацій частинок подрібнюваного м атеріалу;
kR – енергія, що витрачається на утворення 1 м
2
нової поверхні для цього
матеріалу, Дж; ΔS = SК – SН – знову утворена поверхня (SК, SН – відповідно
загальна поверхня м атеріалу до та після подрібнення), м
2
;
α – безрозмірний коефіцієнт, що характеризує процес утворення нової
поверхні:
n
H
kS
/
S


,
(11.3)
де n – показник м іри, що залежить від ум ов подрібнення.
За своїм призначенням подрібню вальні м ашини умовно
поділяються на дробарки крупного, середнього та дрібного дроблення й
м лини тонкого та надтонкого подрібнення.
За основним способом м еханічної дії на м атеріал подрібнювальні
м ашини можна поділити на розколюючі, роздавлюючі, розтирально-
роздавлюючі, ударні, ударно -розтираючі та колоїдні подрібнювачі.
Залежно від конструкції розрізняють щокові, конусні, валкові та
м олоткові дробарки, дезінтегратори та дисм ембратори, барабанні, кільцеві
(ролико-м аятникові), кульові вібраційні та струминні м лини.
На харчових підприєм ствах набули поширення молоткові дробарки
–
м ашини ударної дії, що використовуються для отрим ання
високодисперсної сум іші подрібнених частинок. Вони ефективні під час
руйнування крихки х м атеріалів (цукру-піску, солі, зерна тощо) і менш
ефективні під час подрібнення вологих продуктів із високим вм істом

106
жиру. У таких м ашинах руйнування продукту відбувається внаслідок
ударів по ньому сталевих молотків, ударів частинок продукту об кожух
дробарки та стирання їх об штам поване сито, що є основною частиною
корпусу дробарки.
Молоткова дробарка (рис. 11.2) для отрим ання високодисперсної
суміші подрібнених частинок улаштована таким чином . У корпусі 1
змонтовано ротор 10 з молоткам и й на одному валу з ним колесо
вентилятора 4, змінне сито 11 і нерухоме деко 5. Колесо вентилятора
обертається в камері 3 корпусу дробарки. На корпусі розташовано
прийм альний бункер 8, а в бункері – засувка для регулювання продукту,
що надходить. Для очищення вихідного продукту від м еталевих дом ішок
у латунній коробці 6 установлені постійні м агніти 7. У передній стінці
корпусу є щілини 13 для додаткової подачі повітря в дробарку. Величина
цих щ ілин регулюється спеціальною планкою 12.
Розрахункова частина
Ротор 10 дробарки приводиться в обертання від електродвигуна
через клино-пасову передачу і шків 2. Наявність кришки 9 у корпусі і
консольне розташування ротора дозволяють легко зам іняти м олотки й
сита в разі спрацювання. Щоб на ва л і підшипни ки не пере давались
імпульси від молотків, квадрат радіуса інерц ії моло тка rс відносно
точки його кр іплен ня до диска має дорівнюва ти відстані від центра
ваги молотка до осі кріп лення , помноженій на відстань l від тієї самої
осі підвісу до кінц я молотка, тобто
,
l
c
r
2
c


(11.4)
де с – відстань від центра ваги молотка до осі підвісу, м; l – відстань
від осі підвісу до кінця молотка, м.
Для дотримання цієї умови координа ти точки підвісу
пластинчастого молотка прямокутної форми з одним отвором
(рис. 11 .3) ви значаєм о за рівнянням
,
a
6/
b
a
c
2
2


(11.5)
де а і b – відповідно довжина і ширина молотка , м (рис. 11.3).

107
10
11
12
13
3
1
8
9
7
6
5
42
Рисунок 11.2
−
Молоткова дробарка: 1 – корпус; 2 – шкі в;
3 – камера для колеса вентилятора; 4 – колесо вентилятора; 5 – нерухоме
деко; 6 – коробка для магнітів; 7 – постійні магніти; 8 – приймальний
бункер; 9 – кришка; 10 – ротор; 11 – сито; 12 – планка; 13 – щілина для
подачі пові тря
Рисунок 11.3 − Молоток пря мокутної ф орми з одним отвором

108
Квадрат радіуса інерції молотка відносно його центра ва ги, м
2
:
.
12
/
2
b
2
a
в.
цr


(11.6)
Ква драт радіуса інерції молотка відносно його осі підвісу, м
2
:
.
с
r
r
2
2
в.
ц
2
0


(11.7)
Відстань від кінця молотка до його осі підвісу, м:
.
a
5,0
c
l1


(11.8)
Перевірка забезпечення безу дарної роботи молотка :
.
1
2
l
c
rc


(11.9)
Конструктивне призначення відстані від осі підвісу молотка до
осі ротора (щоб уникну ти порушення с тійкої роботи моло тк ової
дробарки ця відс тань м ає бути більше за відс тань від кінця молотка до
його осі підвісу):
l0>l1або
.
10
6
3
l
l
3
1
0





(11.10)
Радіус найбільш віддаленої від осі ро тора точки моло тка R1, м :
R1=l0+l1.
(11.11)
Часто та обертання ротора ω, с
–1
:
1
R
/v


.
(11.12)
Відцентрова сила інерції молотків F, Н:
,
R
G
F
c
2
м




(11.13)
де Gм = Vм ·ρм – маса молотка, кг; Vм – об’єм молотка, м
3
;ρм = 7800кг/м
3
–
густина сталі; Rс = l0 + с – радіус кола розташування центрів ваги
молотків, м .

109
Діаметр осі підвісу молотка d, м:
,
/
F
36
,
1
d
3
u



(11.14)
де [σ]u = 108 Па – напруга, що допускається, під час вигину.
Товщина ротора Н, м:
,
d
F
H
зм


(11.15)
де [σ]зм = 8·10
7
Па – напруга, що допу скається під час зм инання.
Мінім альний розмір перемички між отворам и для осей підвісу і
зовнішньою кромкою диска hmin, м:
,
F
5,0
h
зс
min



(11.16)
де [σ]зс = 175·10
6
Па – напруга, що допускається під час зсуву.
Зовнішній радіус дис ка R :
.
h
d5,0
l
R
min
0



(11.17)
Діаметр вала в небезпечному перетині в шківа d0, м :
.
/
052
,
03
0

N
d
(11.18)
Продуктивність молоткової дробарки Q, кг/с:
,
L
D
K
Q
2
n
1







(11.19)
де К1 – емпіричний коефіцієнт, що залежить від типу й розмірів отворів
ситової поверхн і, ф ізико -м е ханічни х власти востей сировини (виг ляд,
міцність, ве личина тощо); К1 = (1,3...1,7) · 10–4
для си т із розміром
отворів до 3 мм; К1 = (2,2. ..5,2) · 10–4
для штам пованих сит із розміром
отворів від 3 до 10 мм (менші розміри К1 приймають для сит із меншими
розм ірам и отворів); ρ – густина подрібнюваного продукту, кг/м
3
;
L – довжина ротора дробарки, м; L = (0,32...0,64)D.

110
Потужність електродвигуна молоткової дробарки N, кВт:
,
L
D
K
K
N
2
n
2
1








(11.20)
де К2 = (6,4...10,5) – емпіричний коефіцієнт, що враховує міру
подрібнення продукту (меншого значення К2 набувають у разі грубого
подрібнення, а більшого – у разі тонкого).
Визначим о напругу, що виникає в молотку завдяки відцен тровій
силі. Напруга за умови одно вісного розтягуваня, що виникає в перетині
I–I (рис. 11 .3), Па:
.
(11.21)
Допустима напруга при цьому визначається за формулою
,
n
T


(11.22)
де n – запас міцності (n = 5 для молотка), причому σТ = 950·10
6
Па.
Напруга зрушення τ, Па, у перетинах II–II і III–III (рис. 11 .3):
.
(11.23)
Напруга зм инання σзм , Па, що виникає в молотку:
d
F
зм




.
(11.24)
Розрахункові значення напруги на розтягування, зрушення та
зм инання порівнюють із гранично допустим им и значенням и напруги
для с талі.
По я окофо мл ннязвіту
Звіт про розрахунково-проектну роботу має включати:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викла даються теоретичні основи
процесу подрібнення та дроблення м атеріалів, к ласифікація дробарок;
–
розрахункову частину, у якій подається розрахунок роботи
молоткової дробарки за за пропонованим варіантом (табл. 11.1), опис
конструкції та принцип дії дробарки, марку якої зазначено у варіанті;
–
графічну частину, у якій подається креслення заданого типу
дробарки та специфікація до нього.

111
Таблиця 11.1 – Варі анти інд ивідуальних завдань
No
варіанта
D,м
b,м
а,м
v,м/с δ,м
Марка д робарки
1
0,031 0,035 0,080
78
0,008
А1-КДО
2
0,032 0,035 0,080
78
0,008
3
0,033 0,035 0,080
79
0,008
4
0,033 0,036 0,081
82
0,009
ДДК
5
0,033 0,036 0,082
82
0,009
6
0,032 0,036 0,082
83
0,009
7
0,031 0,037 0,082
84
0,009
А1-КДП
8
0,031 0,037 0,083
83
0,009
9
0,032 0,037 0,083
83
0,009
10
0,032 0,037 0,083
82
0,008
А1-КДП
11
0,032 0,038 0,083
82
0,008
12
0,033 0,038 0,083
81
0,008
ДДМ
13
0,033 0,038 0,084
81
0,008
14
0,034 0,038 0,084
80
0,008
Конт ольні за итання
1. Які способи подрібнення матеріалів Ви знаєте?
2. Дайте класифікац ію видів дроблення м атеріалів за лежно від
м іри подрібнення.
3. Що називають м ірою подрібнення?
4. Під дією яки х сил здійснюється подрібнення?
5. На що ви трачається робота, затрачувана на дроблення
м атеріалу?
6. Як класифікуються подрібнювальні м ашини? Дайте стислу
харак теристику кожного типу м ашини.
7. У яки х галузях харчової промисловості ви користовуються
дробарки?
8. Які види напруги виникають у молотку дробарки під час
подрібнення?
9. Яка основна умова, що перешкоджає передачі ударних
імпульсів від молотків на ва л і підшипники дробарки?
10. Як у молоткови х дробарках регулюється міра подрібнення
м атеріалу?

112
12. ГОМОГЕНІЗАТОР
Мета роботи:
–
вивчення теоретичних основ гом огенізації;
–
ознайом лення з класифікацією гом огенізаторів;
–
вивчення будови і принципу дії плунжерного гом огенізатора
та набуття практични х навичок із розрахунку плунжерних
гом огенізаторів.
Завдання: зробити розрахунок гом огенізатора, якщо задані так і
параметри: D – діаметр плунжера, м; S – хід плунжера, м ; ω – кутова
швидкість обертання колінчастого вала, рад/с; z – кількість п лунжерів,
шт.;
–
тиск гом огенізації, Па.
Загаль ні відомості
Гом огенізацією називається подрібнення рідки х і пюреподібни х
харчови х продуктів унаслідок їх пропускання під великим тиском із
високою швидкіс тю крізь вузькі кільцеві щілини. У результаті дії на
продукт різни х гідродинам ічни х чинників відбувається дроблення
твердих частинок продуктів та їх ін тенсивна механ ічна обробка.
Гом огенізація не
лише
зм інює дисперсність білкови х
компонентів продукту, але і впли ває на фізико -хімічні влас тивості
продукту (густина, в’я зкіс ть тощо).
Гом огенізатори бувають: клапанні, дискові (відцен трові) й
ультразвукові. Основним чинником , що визн ачає конструкцію
гомогенізатора, є кількість плунжерів. За цією ознакою гомогенізатори,
що випускаються, можна підрозділити на одно -, три- і п’ятип лунжерні.
Найбільшого поширення набули клапанні гом огенізатори,
основним и вузлам и яких є насос високого тиску і гом огенізувальна
головка.
Гом огенізатор (рис. 12.1) включає
чавунну станину 1,
змонтовані три б локи: п лунжерів 6, ексцентриків 9, ша тунів 10. На
вер хній плиті станини вс тановлено електродви гун 7 потужніс тю 28
кВт, який за допомогою клинопасової передачі приво ди ть в обертання
вал 8 блока ексцентри ків зі швидкістю б лизько 3000 рад/с.
Кожен із трьо х п лунжерів 6, здійснюючи зворотно -
поступальний рух, усмоктує рідину з кана лу 2, закри того
всмоктувальн им клапаном 3, і нагнітає її через клапан 4 в
гомогенізуваль ну головку 5.
У сталевому корпусі гомогенізувально ї головки 4 (рис. 12 .2)
зна ходиться ци ліндричний
к лапан
3, цен трований
кільцем

113
розпилювача 2. Робоча поверхня клапана має опуклу, а сідло 1
увігну ту сферичну форму. Під дією тиску ріди ни клапан п іднім ається
на 100...150 мкм, утворюючи кільцеву щілину, крізь яку рідина
проходить із ве ли кою швидкістю в розпилювач і далі у відвідний
штуцер 5.
Рисунок 12.1 − Гомоге нізатор: 1 – чавунна станина; 2 – канал;
3 – усмоктуваль ний клапан; 4 – клапан; 5 – гомоге нізуваль на головка;
6 – плунжери; 7 – електродвигун; 8 – вал; 9 – блок ексцентриків;
10 – шатуни
Регулюючи ма ховичком 10 і гвинтом 9 тиск пружини 8 на
грибок 7, с трижень 6 і клапан 3, можна забезпечити оп тимальний
режим гомогенізації для р ізни х проду ктів. Клапан 3 двос торонній:
після спрацювання його нижньої робочої повер хні можна
використовува ти вер хню.
Для забезпечення р івном ірного спрацьовування й подовжен ня
термінів с лужби гомогенізува льного органу
та покращення
гомогенізації застосовують примусове обертання клапана (від

114
електродви гуна або від головного еле ктродви гуна машин). Існують і
двос тупеневі гомогенізува льні головки – дві в о дному тілі, послідовно
зм онтовані.
Рисунок 12.2 − Головка гомоге нізатора: 1 – сі дло; 2 – кі льце розпилювача;
3 – цилі ндричний клапан; 4 – корпус; 5 – відвідний штуцер; 6 – стриже нь;
7 – грибок; 8 – пружина; 9 – гвинт; 10 – маховик
Розрахункова частина
Продуктивніс ть п лунжерного гомогенізатора G, м
3
/с:
,
z
S
D
25
,
0
G
н
2







(12.1)
де D і S – діаметр і хід плунжера, м; ω – кутова швидкість обертання
колінчастого ва ла, рад/с; z – кіль кість плунжерів, ш т.; ηн – ККД насоса
(0,80.. .0 ,90).
Потужніс ть е лектродви гуна гомогенізатора N, кВт:
,
(12.2)
де – тиск гомогенізації, Па; η – ККД гомогенізатора (0,75...0,85).
Товщина тарілки клапана hкл , м :

115
,
/
p
d
43
,
0
h
кл
кл


(12.3)
де
–
тиск гомогенізації, Па; [σ] = 24·10
7
Па – напруга, що
допускається для м атеріа лу клапана; dкл – діам етр к лапана, м .

,
z
v
6
/
G
F
27
,
1
dкл



(12.4)
де G – продуктивніс ть гомогенізатора, м
3
/с; v – швидкіс ть р ідини, що
допускається в сідлі, м/с (для всмоктувального клапана станови ть 2
м/с, а для нагніта льного 5...8 м/с); ΔF – площа перерізу хвостови ка, м
2
.
,
r
F
2
k



(12.5)
де rk – радіус хвос товика, м; rk = (4...5) 10-3
м.
Пружину нагн ітального клапана розра ховують, ви хо дячи з
необхідного зуси лля Рпр при закри тому клапан і:
,
(12.6)
де G – продуктивність гомогенізатора, м
3
/с; ω – кутова швидк ість
обертання колінчас того вала , рад/с;
–
маса клапана, кг ( = 0,4 кг);
λ – відношен ня радіуса кривошипа до довжини шатуна (0,15. ..0,20);
dкл – діаметр клапана, м; z – кількість плунжерів, шт.
Сила стисканн я пружини під час робочої деформації Р , Н:
.
Р
5,1
P
(12.7)
Жорсткіс ть пружини Ж, Н/м :
 ,h/
Р
Р
Ж


(12.8)
де h – висо та пружини, м (h = 0,10...0,14 м).
Під час гомогенізації час тина механ ічної енергії перетворюється
на теп лоту, унаслідок чого відбуває ться п ідвищення тем ператури
гомогенізованого продукту t, К:
,
(12.9)
де – тиск гомогенізації, Па; с = 3880 Дж/(кг·К) – пи тома теп лоємність
молока; ρ = 1033 кг/м
3
–
густина молока.

116
Середній діаметр жирових ку льок, м , у діапазоні зміни тис ку від
2,0 до 20,0 МПа визначається за формулою Н.В. Барановського :
,
p
10
8,3
d
6
с


(12.10)
де – тиск гомогенізац ії, МПа.
Розрахунок запобіжних клапан ів можна звес ти до ви значення
розміру прохідного перерізу сідла к лапана з ура хуванням в’ язкос ті
оброблюваної рідини. Д ля малов ’язки х рідин (молоко, соки) діаметр,
м, прохідного перерізу сідла визначається за формулою
,
(12.11)
де в – тиск усмоктування, МПа ( в = 0,2·10
6
МПа); δв – відношення
маси рідини , що перекачується , до маси води (для молока 1,03).
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розра хунково-проектну роботу має включа ти :
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викла даю ться теоретичн і основи
процесу
гомогенізац ії,
к ласифікац ія
гомогенізаторів
і
гомогенізуваль ни х голово к;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
гомогеніза тора за запропонованим варіантом (табл. 12.1), опис
конструкції та принципу дії гомогенізатора, марку якого зазначена у
варіанті;
–
графічну частину, у якій подає ться креслення гомогеніза тора і
специфікац ія до нього.
Таблиця 12.1 – Варіанти і ндивід уальних завд ань
No
варі анта
D,мм S,мм ω,рад/с z,шт.
p, МПа
Гомоге нізатор
1
2
3
4
5
6
7
1
20
10
36,2
5
25,6
К5-ОГА-10
2
24
10
36,4
5
25,1
3
33
60
38,6
3
20,4
А1-ОГМ
4
32
60
38,3
3
19,9

117
Пр одовження табл. 12 .1
1
2
3
4
5
6
7
5
23
10
36,6
5
25,9
К5-ОГА-10
6
25
10
36,7
5
25,8
7
10
36,8
5
26,3
А1-ОГМ
8
30
60
38,8
3
20,7
9
22
10
36,9
5
24,9
А1-ОГМ
10
32
60
38,9
3
20,9
11
25
10
36,1
5
26,0
«Кевац»
Конт ольні за итання
1. Я кий процес називаєтьс я гомогенізацією?
2. Дай те к ласифікацію гом огеніза торів .
3. Я кі види гомогенізувальни х головок використовую ться в
гомогеніза торах?
4. Я к ула штован ий і працює гомогенізатор?
5. Я кі типи гомогеніза торів використовуються в промисловості?
6. Від яких чинників залежи ть міра гомогенізації?
7. Я к регулює ться продуктивніс ть гомогеніза тора?
13. ПРОТИРАЛЬ НА МАШИНА
Мета роботи:
–
вивчення теоретичних основ процесу розділенн я мето дом
протирання;
–
ознайом лення з класифіка цією протиральни х м ашин , їх
будовою і принц ипом дії;
–
набуття практичних навичок із розрахунку протиральних
м ашин.
Завдання : зробити розра хунок протираль ної машини, я кщо
задан і та кі параметри : продуктивніс ть машини Q, кг/с; вид сировини,
що переробляється; діаметр отворів у ситі dс, мм; радіус бичів R, м;
кількість бичів z, ш т.; крок отворів каркаса аотв , м; вміст м ’якоті в
продукті Θ, %.
Загальна частина
Протиральн і м ашини
ви користовуютьс я у виробниц тві
пюреподібних продуктів, соків, концен тровани х томатопродуктів та
інших росли нни х нап івфабрикатів. Вони застосовуються для
розділення рослинно ї сировини на дві фракції: рідку з м ’яко ттю , з якої
виготовляю ться консервован і продукти, і тверду, тобто відходи
(шкірка, насіння, кісточки , п лодоніжки тощо).

118
П оти ання – це процес відділення маси п лодоовочевої
сировини від кісточок, насіння, ш кірки ш ляхом продавлю вання на
ситах крізь отвори з діаметром 0,7...5,0 мм.
Фінішування – це додаткове, тонше подр ібнення протер тої маси
шляхом пропускання крізь си то з діаметром отворів менше 0,4 м м.
Під час протирання або фінішування м аса, що переробляється ,
потрапляє на повер хню рухомого бича. Під дією відцентрової сили
вона притискаєтьс я до робочого сита. Напівфабрика т крізь отвори
проходить у збірник, а відхо ди під дією сили, зумовленої кутом
випередження бичів, просуваються до ви хо ду з робочого сита.
Протиральн і м ашини к ласифікуються за так им и ознакам и: за
кількістю барабанів – о динарні, здвоєні та строєні; за принципом дії –
бичові та безбичові; за формою барабанів – із циліндровим або
конічним барабаном; за призначенням – для насіння , кісточкови х
плодів та універсальн і; за способом регулювання продуктивнос ті – з
кутом випередження бичів, що зм інює ться, зазором м іж бичам и і
барабаном, що змінюється, часто тою обертання ротора, що та кож
змінюється (рис. 13.1).
У бичово-протиральни х машина х із кон ічним і циліндричними
сітчастими барабанами (рис. 13 .1 а, ) сировинна маса надхо дить у
заванта жувальний прис трій 1, по я кому вона спрямовується в
сітчастий барабан 8. У ньому маса потрапляє на рухомі бичі 7,
притискає ться до робочого сита, протирається кр ізь його о твори і
надхо ди ть до ємності для збирання протертого напівфабрикату 4.
Відхо ди з барабана направляються в збірник 5 і видаляються з
машини. Бичі кріп ля ться до основи 6, закр іпле ної на валу 2.
Обертальний рух валу 2 передає ться через шків 3. Вер хня части на
сітчастого барабана закри та кожу хом 9.
У безбичовій протира льній машині (рис. 13.1 в) сировина (цілі
плоди) після те плово ї обробки або без неї надхо дить спочатку в
заванта жувальний бункер 1, по тім на повер хню сітчастих барабанів 4,
що обертаються один назус тріч одному . Протер тий нап івфабрикат
шнеками 3 виводи ться з машини, а відхо ди скребками 6 знімаю ться з
поверхні барабанів і та кож ви водяться з машини через ло т ік 5. Усі
деталі установки змонтовано в кожусі-основі 2.
У протиральній машині з обертовим сітчастим барабаном
(рис. 13.1 г) і подачею сировини на його зовн ішню повер хню вона
надхо дить у завантажувальний патрубок 1 під надлишковим тис ком не
більше 0,1 МПа і подає ться в робочу камеру 2.

119
Рисунок 13.1 − Основні конструктивні схе ми протираль них машин:
а – із коні чним сітчастим барабаном; б – із цилі ндровим сітчастим
барабаном; в – і з вертикаль ним сі тчастим барабаном, що оберта єть ся при
зовні шній подачі сировини; г – із похилим сітчастим барабаном, що
обе ртаєть ся, і внутрішнь ою подаче ю сировини; д – д воба рабанна
бе збичова протираль на машина; е – трибарабанна бе збичо ва протиральна
машина
Потім маса потрапляє на повер хню обертового сітчастого
барабана 3, проходи ть усередину й утворює на внутріш ній повер хні
параболоїд обертанн я,
близький до ци ліндра.
Протертий
напівфабрика т під надли шковим тис ком усередині сітчастого барабана
надхо дить у нерухому трубу 8 і виводиться з машини. Грубі частинки
сировини і домішки , притисну ті до поверхні обертового б арабана,
знімаються нерухомими скребками 4 і просуваються по поверхні
скребків завдяки їх на хи лу в нижню частину робочої камери 2. Тут
вони за хоплюю ться обертовим
шнеком 9 і подаються в
розвантажувальний тубус 11, потім крізь щілину між тубусом і
конусом 10, який при тискає ться до тубуса пружиною, виво дя ться з
м ашини. Сітчас тий барабан забезпечений порожнистим валом 6, на
г
д
е

120
якому укріплено шків 7 приво ду барабана. Основна робоча камера 2
болтами з’є днана з корпусом машини. Шнек приво ди ться в рух від
індивідуального приво ду через шків 5. У протиральній машині з
обертовим сітчастим барабаном (рис. 13.1 ) маса надхо дить у
заванта жувальну трубу 1, з якої потрап ляє всередину барабана 3, що
обертається на ва лу 4. Під дією відцен трової си ли маса кр ізь о твори
робочого сита барабана надходить у кожу х 2, потім стікає в нижню
його частину і лопатями барабана через патрубок 7 у вигляді
протертого напівфабрикату виво ди ться з машини. Грубі частин ки і
домішки, при тиснуті до повер хні сита, ви водяться с кребком 8
спочатку з барабана, потім лопатями барабана – з машини через
патрубок 9. Вал сітчастого барабана приводиться в рух шківом 5. Усі
деталі змон товано на корпусі 6.
У безбичовій протиральн ій машині з сітчастими барабанами, що
обертаються на вколо власно ї осі п лане тарно навко ло осі машини
(рис. 13.1 ), сировинна маса надхо дить у бункер 1, а потім
спеціаль ним розподільником 8 направляється в сітчас ті барабани 2.
Протертий нап івфабрикат збирається в збірнику 9 і через патрубок 7
виводиться з машини. Грубі частинки і домішки завдя ки нахи лу
барабана відносно осі машини і скла дному обертанню схо дя ть з його
внутрішньої повер хні й видаляю ться через па трубок 6. Вали 3 і 5
сітчастих барабанів при водяться в оберталь ний рух плане тарними
зубчастим и передачам и від основного зубчастого ко леса, посадженого
на основний вал 4, через шків 10.
Конструкції протиральн и х машин і фінішерів постійно
вдоскона люються . Конструктивні схеми протиральни х машин з
обертовим сітчастим барабаном і нерухомими бичами-скребками є
найбільш перспективн ими. При високій питомій продуктивності
режим протирання в таки х машина х м ’я кий, тому отриманий
протертий нап івфабрика т за дис персним скла дом і харчовою цінністю
набагато краще того, що о триманий на машинах класичного типу, за
одних і ти х самих параметрів процесу. Однак їх конструкції дуже
складні і ускладнюю ть експ луатацію, ремонт і обслуговування.
Двобарабанну безбичову машину (рис. 13.1 в) викорис товують в
основному для вироблення кар топляно го пюре.
Трибарабанна безбичова протиральна м ашина (рис. 13.1 ) із
сітчас тими барабанами, що обертаються навко ло власної осі і
планетарно навколо загаль ної осі, придатна в основному для
протирання кісточкови х пло дів. Інші види сировини, особливо з
волокнис тою структурою, закупорюють отвори робочих си т.

121
Робочі сита барабанів про тиральних машин і фінішер ів маю ть
найменший термін служби порівняно з терміном служби всіх інши х
елементів. У м ашина х класичного ти пу робоче сито складається з дво х
напівци лін дрів, ви готов лени х за звичай із перфоровани х листів
нержавіючої с талі. Проста те хно логія вироблення і мон тажу сит
визначає їх низьку якість − велику конусність і еліпсність. У тих
випадка х, коли с ітчастий барабан має каркас, до нього нещільно
прилягає робоче сито, в о кремих місцях є зазор між с итом і каркасом.
Наявність зазначени х дефектів сітчастго барабана тя гне за собою
збільшення за зору між робочою поверхнею і бичами. Без ура хування
кута випередженн я бичів цей зазор дорівнює 2...7 м м. У разі ве ли кого
зазору знижується п итома продуктивність машини .
Протиральн і машини м ають забезпечувати якісне розділен ня
маси, що протирається, на нап івфабрика т і відхо ди, а також високу
питому продуктивніс ть, м інімаль ну кількіс ть відхо дів, низьку пи тому
витра ту енергії, однорідни й і досить тонкий дисперсний склад
протертого нап івфабрикату, м аксим аль ну міру подрібнення . До
недоліків протиральни х машин слід віднес ти невисо ку експлуатаційну
надійн ість , зум овлену нерівном ірним спрацьовуванням і шв идким
ви хо дом з ладу сіток; нер івномірні навантаження на ротор унаслідок
неоднакового зазору між бичем і сіткою ци ліндра; низьку пи тому
протиральну зда тн іс ть. Перспективними конструкціями протиральни х
машин є машини з сітчастим барабаном, що обертається, і нерухомими
бичам и.
Усередині корпусу машини (рис. 13.2) на дво х п ідшипника х
ковзання обертає ться пете льний ва л із чо тирма рядами пе тель 6 і
встановлена сітка 3 з отворами діаметром 5 мм, укріплена для
жорсткості в каркасі. Ва л приводиться в обертання від електродви гуна
через редуктор.
Пло ди надходять у м ашину через завантажувальний бункер.
Потрапивши в порожнину, що утворюється ситом, плоди
розбиваються пете льним валом і відкидаютьс я на сітку. Рідка фаза
плодів і м ’я коть про ходять крізь сито в порожнину між си том і
корпусо м , звідки с тікаю ть у збірник. Кісточки просуваються до
ви хідного лотока і по ньому виводяться в тару.

122
Рисунок 13.2 − Протиральна машина: 1 – станина; 2 – корпус; 3 – сітка;
4 – петельний вал; 5 – завантажувальний бункер; 6 – петлі; 7 – збірник
Розрахункова частина
Діам етр трубопроводу для підве дення м аси, що обробляється, в
машину dз, м:
,
v
/
Q4
d3





(13.1)

123
де Q – продуктивніс ть машини, кг/с; ρ – густи на маси, що
переробляється, кг/м
3
(табл. 13.2); v p – швидкість маси в
заванта жувальн ій
трубі
м ашини,
м/с
(реком ендується
vnp = 0,5...1,0 м/с).
Кутова швидкість обертан ня бичо вого ва ла ω, рад/с:
,
R
/g
Fr


(13.2)
де Fr – чинник розділенн я (Fr = 200...300); g = 9,81 м/с
2
–
прискорення
вільного падіння; R – радіус бичів, м .
Таблиця 13.1 – Параме три с иров ини, що пе реробляє ться
Продукт
Густина маси, що
переробляється ρ,
кг/м
3
Масова частка
м’якоті в продукті
Θ,%
Ене ргія , що витрачаєть ся на
утворе ння 1 м
2
поверхні, W,
Дж/м
2
Яблу ка
1070
25...40
15,0...18,5
Т омати
1090
20...30
8,0...12,0
Морква
1130
27...46
19,8...22,4
Гру ші
1060
27...45
19,0...21,8
Сливи
1040
18...28
12,0... 15,0
Виноград
1030
17...26
9,0...12,0
Живий переріз каркаса сітчастого барабана при круглих отвора х
у каркасі:
,
а
/
d
2
отв
2
отв


(13.3)
де dотв –
діаметр отворів каркаса, м; dотв
=
(8...12)·10
-3
м;
аотв – крок отворів каркаса, м .
Живий переріз си та φс орієнтування визначається за лежно в ід
діаме тра отворів у ситі:
діаметр отвор ів у ситі, мм
0,4
0,8
1,2
2,8
живий переріз сита, φс
0,134
0,165
0,196
0,305
Безрозмірна продуктивніс ть q :

g
R
R
/
Q
0905
,
0
q
2
с








.
(13.4)

124
Довжина зони акти вного відділення р ідкої фази при протиранн і
томатів l1, м:
,
z
Fr
q
4,
30
R
l
31
,
0
53
,
0
29
,
0
1





(13.5)
де z – кількість бичів, шт.
Під час протирання яблучної або іншої маси, що
переробляється, довжину зони ак тивно го в ідділення р ідкої фази
збільшують на 30%.
Довжина зони відцен трового віджимання l2, м:
.
R
11
,
0
l2
(13.6)
Довжина сітчастого барабана l, м:
.
l
l
l
2
1

(13.7)
Тривалість перебування продукту в протираль ній машині τ, с :
,
v
/L1


(13.8)
де L – довжина бича, м (у розрахунку приймається L = l);
v1 – швидкіс ть переміщення проду кту вздовж бича, м/с:
,
tg
R
2
v1




(13.9)
де R – радіус бичів, м; ω – кутова швидкість бичового вала, рад/с;
а – кут випереджен ня бича, град. (а = 1,5.. .6,0°).
Потужніс ть приводу протирально ї машини, Вт, складає ться з
таки х величин :
–
потужності, що ви трачається на на дання проду кту швидкос ті:
,
R
Q5,0
N
2
2
1




(13.10)
–
потужності, що витрачається на тер тя маси об сито :
,
f
R
m
z
N
2
3
2






(13.11)

125
де f – коефіцієнт тер тя маси об сито (f = 0,2...0,9); т – маса сировини,
що обертається спільно з бичем, кг:
,
R
l
т
2






(13.12)
де γ – емпіричний коефіцієнт (γ = 0,05); l – довжина барабана, м;
Потужніс ть, що ви трачається на подр ібнення сировини :
,
F
W
Q
N
1
3



(13.13)
де W – енергія, що витрачається на утворення 1 м
2
нової повер хні,
Дж/м
2
(табл. 13.1); F1 – площа знов утвореної поверхні під час
переробки 1 кг сировини, м
2
/кг:

,
10
d
/2
d
/2
F
2
1
2
1










(13.14)
де d1 – середній розмір частинок до обробки; d1 = (1,0...1,5) 10-3
м;
d2 – середній розмір частинок піс ля обробки (у разі обробки маси на
ситі з отворами діаметром dс приймають d2 = 0,3 dс м); Θ – масова
частка м ’я коті в продукті, % (табл. 13.1).
Загальна по тужн ість приводу, Вт:

,
/
N
N
N
k
N
м
3
2
1




(13.15)
де к = 1,5 – коефіцієнт запасу по тужності; ηм – механічний ККД
приводу (0,85 .. .0 ,90).
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розра хунково-проектну роботу має включа ти :
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викла даю ться основи процесу
протирання, класиф ікація, опис конструкції і принцип дії протиральної
м ашини;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
протиральної машини за запропонованим варіан том (таб л. 13.2);
–
графічну частину, у я кій подає ться креслення про тирально ї
м ашини і спе цифікація до нього.

126
Таблиця 13.2 – В аріанти індивідуальних завдань
No
варі ан-
та
Продук -
тив-
ні сть G,
кг/с
Вид
сировини,
що пе ре роб-
ля ється
Ра-
ді ус
бичі в
R,
м
Діа-
ме тр
отво-
рів у
ситі dc,
мм
Кіль
кі сть
бичі в
z,
шт.
Крок
отво-
рів
карка-
са aотв ,
мм
Марка
проти-
ральної
машини
1
0,30
Яблу ка
0,10 0,4
2
11
КПУ -М
2
0,31
Т омати
0,11 0,4
2
11
3
0,32
Морква
0,12 0,4
2
11
КПУ -М
4
0,33
Гру ші
0,17 0,4
2
11
КПУ -М
5
0,34
Сливи
0,15 0,4
2
11
6
0,35
Виногр ад
0,20 0,4
2
11
1П31
7
0,40
Яблу ка
0,12 0,6
4
12
8
0,41
Т омати
0,13 0,6
4
12
А9-КИТ
9
0,42
Морква
0,13 0,6
4
12
10
0,43
Гру ші
0,16 0,6
4
12
Т1-КП2У
11
0,44
Сливи
0,12 0,6
4
12
12
0,45
Виногр ад
0,18 0,6
4
12
Т1-КП2Т
13
0,36
Яблу ка
0,14 0,8
6
13
14
0,37
Т омати
0,15 0,8
6
13
Т1-КП2Т
15
0,35
Морква
0,14 0,8
6
13
Конт ольні за итання
1. Я кий процес називаєтьс я протиранням?
2. Я к класиф ікуються протира льн і машини?
3. У чому полягає відмінніс ть фінішерів від протира льни х
м ашин?
4. Які види бичових пристроїв вам відомі?
5. Я кі вимоги с тавля ться до протиральних машин?
6. Охарактеризуй те будову та принцип дії про тирально ї
м ашини.
7. Я кі недоліки власти ві протираль ним машинам?
14. ВОВЧОК
Мета роботи:
–
вивчення теоретични х основ операції, пов’я заної з
подрібненням, у м’ясн ій промисловості;
–
набуття практичних навичок із розрахунку вовчків.

127
Загальні положення
Операції, пов’язан і з подр ібненням, у м’ясн ій промисловості
становлять більше 70%. Вони ш ироко застосовуються п ід час
виробництва ковбасни х, кулінарни х, консервовани х виробів, а та кож
харчови х тваринних жирів, кормів, те хнічни х продуктів, клею,
жела тину тощо.
Сировину і допоміжні матер іали м ожна подр ібнюва ти
розколюванням, ударом, розривом , разламуванням, стира нням,
різанням. Вибір меха нічного пливу залежи ть від фізико-ме ханічни х
властивосте й (м іцності, пружності, плас тичнос ті, в ’язкості, клейкос ті
тощо) і розмір ів по дрібнювано го продукту. У технологічному
обладнанн і подрібнен ня досягає ться поєднанням декілько х видів
м ехан ічного
впли ву, наприклад різання з роздавлюван ням,
розколювання з ударом (дробарки, силові подрібнювач і, вовчки та ін .),
різанням зі стиранням (ку тери, коло їдні млин и, подрібню вачі м ’яса
тощо).
Технологічне обладнання можна розділити на дві основні групи:
–
обладнання для подр ібнення твердо ї сировини (м ’ясо-
кісткова , кісткова сировина і блокове морожене м’ясо, спеції) – си лові
подрібнювачі, дробарки, вовчки -дробарки, агрега ти і подр ібнювачі для
подрібнення бло кового мороженого м ’яса, подрібнювачі кістки і
спецій;
–
обладнання для подр ібнення м ’якої сировини (м ’язова, жирова
та сполучна тканина) – вовчки, шпигорізки, кутери, коло їдні мли ни і
подрібнювачі м ’яса.
Те хнологічне обла днанн я буває періо дичної і безперервної дії,
що працює за атмосферного тиску і під вакуумом. Об ладнанн я кожної
зазначеної групи можна поділити , у свою чергу, на обладна ння для
велико го, середньо го, дрібного і тонкого подрібнен ня.
Робочий орган обладнання для подрібнен ня – різальн ий
механізм, який може бути одиночною або парною деталлю. Як
одиночний різальний ме хан ізм ви користовують ножі р ізної
конструкції, поло тна або ножі в комбінації з додатковою різальною
деталлю, що має вигляд решітки (п ласко ї, конічної або циліндрової),
диска із зубцями або пальцям и, ножів, розташовани х по конусу,
циліндру або площині. Парні дета лі бувають нерухомими або
назустріч обертальн ими, щільно притиснутими до різаль ни х ножів або
змонтованими на певній відстані одна від одно ї. Одиночні різальні
механ ізми викорис товують в основному в обладнанн і для по дрібнення
твердої сировини, а ме хан ізми з р іза льною парою застосовують для
подрібнення м ’якої сировини.

128
Вовчки ви користовують для середньо го і дрібного подрібнен ня
сировини. Широке розповсю дження вовчків у м ’ясній промисловості
пов’язане з таким и їх перевагам и:
–
високою продуктивністю,
–
простотою конструкції основни х ме ханізмів,
–
легкіс тю скла дання та розбирання для санітарної обробки і
подаль шої роботи,
–
оснащенням передавальни х м е хан ізм ів запоб іжними
пристроями на випа док переван таженн я,
–
зручністю в обслуговуванні й експ луатац ії, надійніс тю в
роботі й можли вістю включення в пото ково-ме ханізовані лінії.
Основними частинами вовчка є ме ханізми подач і, подрібнен ня
та привід.
Меха нізм по дачі має заван тажува льний бункер, в якому або
змонтований жи вильник (примусова подача), або його нем ає (сировина
заванта жується сам опливом). За конструкц ією живильни ки бувають
одно- і двошнековими, спіральними, лопа тевими, па льцьовими; їх
розташування відносно меха нізм у подачі може бути верхнім
паралельним або бічним паралельн им , перпендику лярним , кутов им і
осьовим (рис. 14.1).
Меха нізм по дрібнення вовчка буває конічним, ци ліндричним та
плоским . Ос танн ій набув найбільшого поширення, що спричинено не
тіль ки зручністю і швидкістю обслуговування , а ле й можливістю
проведення на ньо м у ступінчастого подрібнення, а та кож простотою
виготовлення та надійністю роботи. Він має вигляд ланцю га із
послідовним чергуванням нерухоми х решіток та обертальни х ножів
(рис. 14 .2).
Найбільш поширеним є м ехан ізм подрібнення , що скла дається з
приймальні, проміжни х і вихідних реш іток, двобічних і о днобічних
багатозубцеви х ножів (рис. 14 .2 г). Особливіс ть конструкції
інструменту типу решіток – це форма і розміри отворів, що є
кільцевими різальними кромками. Діаметр отворів ви значає швидкість
подачі сировини і с тупінь її по дрібнення. Форма отворів буває
круглою, квадратною, оваль ною, зі скосами та без них тощо. Ножі для
вовчків застосовують в основному три- і чотиризубцеві, суцільні та
складен і, з о днобічним та двобічним заточуванням, із прямолінійними
і криволінійними різальними кромками. Для жи лування м’яса під час
подрібнення ви користовую ть жилува льн і ножі перед ви хідними
решітками вовчків. Вони мають спеціальні канавки на зубцях, по яки х
під час подр ібнення ви даляю ться із зони р ізання п лівки та су хожи лля .

129
а
б
Рисунок 14.1 – Схе ма вовчкі в і з вимуше ною (а) та без вимуше ної (б)
подачі сировини
Привід вовчка електромеханічний. За конструкцією він може
бути загаль ним і роздільним для по даваль ного і різа льного ме ханізмів,
одно- і ба гатош видкісним. Застосування роздільного приво ду
пов’язане із задаванням різни х режимів роботи подавального і
різально го м ехан ізм ів за лежно від власти востей подр ібнюваної
сировини.

130
е
Рисунок 14.2
–
Різаль ні ме хані зми вовчкі в: а – К6-ФВЗП-200;
б – К6-ФВП-160-2; в, г – фірми «S eydelmann» (Німеччина); д – фірми
«Laska» (Угорщина); е – фірми «Kramer + Grebe» (Німеччина); 1 – кільце-
підпора; 2 – вихідна решітка; 3 – чотиризубцевий ніж із прямолінійними
різальними кромками; 4 – п роміжна решітка; 5 – п риймальна решітка;
6 – чотиризубце вий ні ж і з криволі нійними рі заль ними кромками;
7 – трубчаста на садка; 8, 10, 12 – пилкові чотиризубце ві ножі;
9 – двозубцевий ніж; 11 – багатозубцевий ніж із обмеженим кільцем

131
За основну те хнічну характеристи ку вовчка приймають діаметр
решіто к. Для по дрібнення м ’яко ї м ’ясної сировини найчастіше
застосовуються вовчки з діаме тром решіток 82, 114, 120, 160 і 200 мм.
Сього дні набули поширення вовч ки, що разом із подрібненням
виконують також інші те хнологічні операції: змішуван ня, жи лування,
засіл, наповненн я фаршем оболонок під час виробництва ковбасни х
виробів. Д ля їх ви конання в приймальному бункері вовчка
вмонтовують де талі, що о дночасно перемішують і нагн ітають
сировину в м ехан ізм подрібнення; на горловині вовчка вс танов люють
додаткові насадки для наповнення ковбасних оболонок.
Вовчки випускаю ть вітчизнян і й зарубіжні підприємства та
фірми. Із зарубіжни х фірм м ожна виділи ти так і: «Las ka» (Австр ія),
«Kra mer + Grebe» (Німеччина), «Seydelmann» (Німеччина), «Wolflt ing»
(Данія), «Palmia» (Шве ція) та ін.
овчок К6-Ф П-120 (рис. 14 .3) виго товляю ть дво х видів:
К6-ФВП -120-1 (без за ванта жувально го пристрою) і К6-ФВП -120-2 (із
заванта жувальним прис троєм ).
Вовчок установлюється на с танин і зварної конс трукції і
включає ме ханізм подачі сировини , різальний ме ханізм, привід і
заванта жувальну чашу.
Меха нізм по дачі сировини до різального ме ханізму містить у
собі робочий шнек, допоміжний шнек подач і сировини до робочого
шнека і робочий циліндр із внутрішніми ребрами.
Різальний меха нізм – ножі, установлені на хвостови ку робочого
шнека, ножові решітки і притис кний пристр ій. Відкидний с тіл с лужить
для санітарної обробки різального м е хан ізм у, відки дний м айданчик
забезпечує зручність обслуговування . За хисно -пускова апаратура
розташована в елек трошафі, яку слід установлю вати в зручному для
обслуговування місці (на с тіні).
М’ясо (тем пературою не нижче 1 °С) по дається до
заванта жувально ї чаші вовчка
К6-ФВП -120-1 верти ка льним и
спускам и, вовчка К6 -ФВП-120-2
–
п ідіймачем К6-ФПЗ-1, звідки
за хоплює ться допоміжним і робочим шнеками та прямує до різального
механ ізму, де подрібнює ться до за даного с тупеня, що забезпечується
встановленням ножів і відповідних ножови х решіток. Під час
переробки шроту порція заван тажуваної сировини не повин на
перевищувати 90 кг, інакше можливе зависання продукту в чаші.

132
8
7
6
5
4
3
1
2
Рисунок 14.3 – Вовчок К6-ФВП-120: 1 – станина; 2 – п риві д;
3 – подаваль ний шне к; 4 – робочий шне к; 5 – різаль ний ме ханізм;
6 – притискний прист рій; 7 – цилі ндр; 8 – бункер
овчок К7-Ф П -160-2 (рис. 14.4) складається з чотирьо х
основни х меха нізм ів: живи льного, різально го, приводу і станини , на
якій змонтовані всі складальні одиниці, деталі, електродвигун і
пускова елек троапаратура.
Живильний ме хан ізм складає ться з бункера і шнеків. До
різально го механізму вхо дять хрестоподібні двобічні ножі та набір
ножови х решіток, циліндр із вну трішніми спеціальними ребрами та
гайка-м а хов ик із трубчастою наса дкою.
Ножі мають криволінійні зубці та складаються з двох частин. У
рознімачі між зубцями є прохідні кана ли для продукту. Часто та
обертання ножів (8,3 с
–1
) перевищує частоту обертання робочого
шнека (3,3 с
–1
). Це досягається тим, що вал, який приводить в
обертання ножі, про ходить усередині робочого шнека і має
сам остійний при від.
Робочий шнек у місц і заван таження м ає запади ни для
заповнення продуктом , а завантажувальни й бункер під шнеком –
відсічні ребра. Ця конструкція забезпечує рівномірну і безперервну
подачу продукту в робочу зону. Кількість сп іральн и х ребер перевищує
у два рази кіль кість ребер з боку завантажувального бункера,
унаслідок чого ви ключається повернення продукту до бункера.
Вихідні решітки завтовшки 8 мм притискаються жорс ткою підпорою з
радіа льним и загостреним и ребрам и. Конструкція ціє ї підпори дозво ляє
застосовувати решітки завтовшки до 3,0 мм, тоді як раніше решітки
заміняли на нові в разі спрацьовування до товщин и 8,0 мм.

133
Привід с кла дає ться з е лектродвигуна, редуктора циліндрічного
та кли нопасової передач і.
а
б
Рисунок 14.4 – Вовчок К7-ФВ П-160 -2: а – схе ма вовчка: 1 – підпірні
ре ші тки; 2 – рі заль ний ме ханізм; 3 – ножовий вал; 4 – робочий шнек;
5 – одновиткова лопать ; 6 – бунке р; 7 – клинопасова пере дача робочого
шне ка; 8 – клинопасова пе ре дача ножового вала; 9 – е ле ктродвигун;
10 – майданчик для санобробки; 11 – жолоб; 12 – т рубчаста наса дка;
б – різальний механізм: 1 – підпірна решітка; 2 – вихідна ножо ва решітка;
3 – ножі; 4 – проміжні решітки; 5 – приймальні решітки
Вовчок працює таким чином: жи ловане м’ясо шматками масою
до 0,5 кг по дається до бункера, звідки захоп люється робочим і
допоміжним шнеками та прямує в зону різального ме ханізму. У ньому
сировина подрібнюється до за даного ступеня, який забезпечується
шляхом установлення ножів і ножови х решіток із відповідними
діаме трами отворів.

134
овчок К6-Ф ЗП-200 (рис. 14.5) складає ться з жи ви льника ,
різально го механізму, приво ду і станини . Живи льни к включає
заванта жувальну чашу, два жи ви льні шнеки з постійним кроком
витків, робочий шнек зі зм інним кроком витків, робочий циліндр із
гайкою-ма хови ком. Різальний ме ханізм складає ться з хрестоподібних
чотирилопате ви х ножів, решітки і запресованої в робочий циліндр
гільзи зі сп іраль ним и ребрам и. Привід включає електродвигуни,
редуктори і к линопасову передачу. Станина є каркасом із профільного
та лис тового мета лу.
8
7
6
5
4
3
12
11
10
9
1
2
Вид А
13
5
7
А
Рисунок 14.5 – Вовчок К6-ФВЗП-200: 1 – чаша; 2 – живиль ний шне к;
3 – робочий шнек; 4 – циліндр; 5 – гайка-маховик; 6 – ножі; 7 – решітка;
8 – гі льза; 9, 10 – е ле ктродвигуни; 11, 12 – ре дуктори; 13 – станина
Подача сировини до робочого шнека здійснює ться з чаші
живильними шне ками в гільзу, усереди ні яко ї вс тановлено робочий
шнек на дво х опорах, що подає сировину до різального ме ханізму,
який складається з ножів і решіто к. Регулю вання притис кання ножів і
решіто к здійснюєтьс я гайкою-ма хови ком.
Вигляд А

135
Живильні шне ки забезпечують р івномірну подачу сировини до
різально го м ехан ізм у незалежно в ід кількос ті сировини в
заванта жувальн ій чаш і.
Технічні характерис тики вовчків (без заван тажува льни х
пристроїв) наве дено в таб л. 14.1.
Таблиця 14.1 – Технічні характе ристики в овчків
Марка
Продук-
тивність,
кг/год
Діаме тр
ре ші ток
різаль ного
механізму,
мм
Установлена
потужність,
кВт
Загаль ні
розміри, мм
Маса,
кг
ЮМ -ФВП -82-2
400
82
5,0
1080x700x1300 820
К7-ФВП -114
1500
114
7,5
1080x880x1220 400
К6-ФВП -120
2500
120
12,5
1600x900x1600 800
221-ФВ -012
2500
120
12,5
1600x900x1600 800
К7-ФВ1П -130-2
3000
130
12,5
1175x1220x1595 800
ДИП-05
1500
114
1,03
1255x825x1260 550
Я2-ФЮЖ
1500
114
11
1254x775x1258 500
К6-ФВП -160-1
5000
160
32,2
1900x1000x1650 1200
ЯЗ-ФВВ
1000
160
11
1520x902x1435 540
ВФ-160
5000
160
32,4
1380x1280x1710 1230
К7-ФВП -200
6500
200
32,2
1385x1270x1585 1100
ВЖ-200
6500
200
41,4
1490x1340x1920 1300
К6-ФВЗП-200
4500
200
18,5
1500x1200x1400 1200
Розрахунков а частина
Т хнолог ічний оз ахунок
Визначаємо продуктивність вовчка за пропускною зда тн істю :
(14.1)
де а – коефіцієнт подач і або використання шнека . Прак тично
а = 0,25...0,35; D – зовнішній діаметр шнека, м; d – діаметр вала
шнека, м ;
–
кількіс ть обертів шнека за хви лину, об/ хв; t – крок
шнека, м .

136
Конструктивно шнек має змінн ий крок із шести ви тків . Крок
витків шне ка приймаємо таким, що дорівнює:
t1=40мм=0,04м
t4= 96мм= 0,096м
t2=56мм=0,056м
t5=112мм=0,112м
t3=72мм = 0,072м
t6=132мм=0,132м.
Цей крок ви користовується на 3/4 довжи ни.
Знахо димо середній крок, я кий і приймемо для розрахунку :
,м.
(14.2)
Визначимо продуктивність вовчка за різа льною зда тн істю :
кг/го д,
(14.3)
де n – кіль кіс ть обертів шнека, φ1, φ2, φ3 – коефіцієнт використання
площі решітки.
,
(14.4)
де n1 – кіль кість отворів у решітка х; do
–
діам етр отворів;
D – діаметр решітки; k1, k2, k3 – кіль кість лез ножа; F – поверхня
продукту піс ля по дрібнення , м
2
.
У практиці F можна прийняти за діаметра отворів останньо ї
решітки 2...3 мм дорівнює 1,2...0,8 м
2
/кг. Конс труктивно приймаємо
схему установки решіток і ножів.
Наприклад: перша реш ітка від заван тажуваль ної чаш і –
приймальна решітка з отворами діаметром 36 мм (6 шт.) d1 = 36 мм.
Ніж із двобічними різальними крайками з чотирма лезами.
Піс ля нього установлюємо другу решітку із отворами діаметром
16мм(18шт.)d2= 16мм.
Потім установлюємо ще н іж із двобічними різа льними крайками
з чотирма лезами.
Остан ньою встановлюємо решітку з отворами діаметром 3 мм
(472шт.)d3= 3мм.
Роз ахунок отуж ності л кт о вигуна
Визначимо потужність, необ хідну для роботи вовчка .
Практично необхідну по тужність (кВт) можна визначити за формулою

137
,
(14.5)
де g – питома витрата еле ктроенергії за умов ста лої роботи вовчка.
Якщо діаметр о творів решітки с танови ть 2...3 мм,
то
g = 3,5...4,5 кВт/т. Q
–
продуктивність вовчка; η – ККД привідного
механ ізму вовчка; n – коефіцієн т запасу потужності. Прийм ається
n=1,2.
Клинопасова передача з ККД кл = 0,96, лан цюгова передача
ηл = 0,97. Коефіцієнт корисної дії приводу :
(14.6)
Кін матичний оз ахунокі ви і л кт о вигуна
Ура ховуючи необхідну потужність Nm (кВт), за ка тало гом
обираємо електродвигун по тужністю N в , кВт, і кіль кістю обертів
в , об/хв.
Застосуємо таку кінематичну с хему вовчка.
Визначимо передава льне відношення чис ла приво ду. Зага льне
передавальне відношення чис ла приво ду робочого шнека .
.
(14.7)
Передатне число приводу допоміжного шнека :
,
(14.8)
де nв.ш
–
кількіс ть обертів допоміжного шнека.
Передатне число першого ступеня редуктора:
,
(14.9)
де ік.л
–
переда тне чис ло к линопасової передачі (ік.л = 2).
Передатне число другого с тупеня редуктора:
,
(14.10)
де іц – переда тне чис ло ланцю гової передачі (іц = 2,83).


138
Передатне чис ло редуктора:
.
(14.11)
Роз ахунок к утних мом нтів і ку тових шви кост й
Визначимо крутні моменти на вала х приводу та їх ку тові
швидкості. На ва лу еле ктродвигуна :
, Н/м,
(14.12)
, рад/с,
(14.13)
На швидко хідному валу редуктора:
, Н/м,
(14.14)
, рад/с,
(14.15)
, об/хв.
(14.16)
На проміжному валу редуктора:
, Н/м,
(14.17)
де
–
коефіцієнт корисної дії зубчастої пари.
, рад/с,
(14.18)
, об/ хв.
(14.19)
На тихо хідному валу редуктора:
, Н/м,
(14.20)
, рад/с,
(14.21)

139
, об/ хв.
(14.22)
На ва лу допом іжного шнека :
, Н/м,
(14.23)
, рад/с,
(14.24)
, об/ хв.
(14.25)
Роз ахунок клино асової
ачі
Вибираємо
переріз клинового
паса . За ном інального
обертального моменту
1 (Н/м) і кутово ї швидкості ω1 (рад/с)
реком ендується вибрати переріз із п лощею поперечного перерізу
F, мм
2
. Вибираємо діаметр ведучого шнека d1 (мм).
Визначаємо швидкість руху паса, м/с:
с/м
5,9
1000
2
125
3,
152
1000
2
1
d
1
V








.
(14.26)
Визначаєм о діам етр ве деного ш ківа, мм:
мм
250
2
125
i
d
d
rk
3
2





.
(14.27)
Орієн товно визначаєм о м іжцентрову відстан ь. М інім а льна
міжцентрова відстань, мм:
 .h
2
d
1
d
55
,
0
min
a



(14.28)
Максим альна м іжцен трова в ідс тань, мм:
.
d
d
2
a
2
1
max


(14.29)
Конструктивно приймаємо а = 320 мм. Визначимо довжину
паса:

140

a
4
d
d
d
d
2
a
2
L
2
1
2
2
1






.
(14.30)
Прийм аєм о найближче стан дартне значення .
Визначимо оста точне значення міжцентрової відстані , мм:









2
2
1
1
8
L
L
25
,
0
a



,
(14.31)
)1d
2
d(
5,0
1




, мм,
(14.32)
,
2)
2
d
1d(
25
,
0
2



мм.
(14.33)
Передбачимо зменшення міжцен трової відс тан і для на тягу паса:
,
L
01
,
0
a
(14.34)
збільшуємо його для на тягу паса :
.
L
25
,
0
a
(14.35)
Приймаєм о вихідну потуж ніс ть, передану о дним пасом.
Визначимо кількість пасів передачі:
p
P
z
,
(14.36)
де { } – припустима по тужність на один клиновий пас,

,
C
C
P
p
p
a
0



(14.37)
де Са – коефіцієнт, що врахо вує вплив на тягову здатність ку та
обхва ту :
.
(14.38)

141
При цьому значенні кута обхва ту Са = 0,92. С
–
коефіцієн т
режиму роботи, С = 1.
Визначаємо силу попереднього натягу одного клинового
паса, Н:
,
(14.39)
деq=0,18кг/м–маса1мпаса.
Сила, що діє на вали, Н, визначається за формулою
,Н.
(14.40)
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розра хунково-проектну роботу має включа ти :
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викла даю ться основи процесу
протирання, класиф ікац ія, опис конс трукц ії та принцип дії вовч ків;
–
розрахункову частину, у якій наво ди ться приклад розра хунку
вовчка;
–
графічну частину, у якій подається креслення вовчка і
специфікац ія до нього.
Конт ольні за итання
1. Яка конс трукція та призначення вовчка?
2. Який принцип роботи вовч ка?
3. Як регулюється продуктивніс ть вовч ка?
4. Які способи зменшення енерговитрат вовчка?
5. Які чинники впливають на економічну ефективність
роботи вовчка?
15. МАШИНИ ДЛЯ НАПОВНЕННЯ Й ГЕРМЕТИЗАЦІЇ ТАРИ
Мета роботи:
–
вивчення теоретични х основ операції, пов’я заної з
наповненням і герм етизац ією тари;
–
набуття практични х навичок із розрахунку машин для
наповнення та герм етизації тари.
Загальні положення
Різні фізико-ме ханічні властивості продуктів, різні вимоги до
точності дозуван ня і, я к результа т, різний ступінь ме ханізації й
автоматизації зумовили створення фасувальни х апара тів різни х
конструкц ій.

142
Дозування – процес вимірювання кіль кості речовини шля хом
визначення його маси, об’єму або кількості одна кови х штучни х
об’єктів.
За структурою робочого циклу дозування може бути
безперервним або порційним , а за принципом дії – об’єм ним або
ваговим .
У разі безперервного дозуванн я потік продукту, що ви ходи ть із
дозатора, безперервно зважується і за лежно від резуль та тів зважування
продуктивність доза тора постійно корегується.
Для фасування про дукції, я к прави ло, зас тосовується порційне
дозування, яке поля гає в пер іодичном у повторенні ци клів вимірюванн я
дози продукту і подач і її на упаковування. Для порційного дозування
застосовуються об’ємні й вагові дозатори, вимірювачі об’єму і маси
продукції та доза тори одна кови х ш тучни х виробів.
Обла днання для дозування харчової продукції та виробів
включає об’ємні й вагові дозатори та дозатори штучни х виробів,
спеціаль но призначені для вим ірювання к ількос ті речовини, я ка
подається в окрему упаковку споживчо ї тари.
Різноманітніс ть с труктурно-ме хан ічни х власти востей харчової
продукції, що упаковується , і вимоги до у мов упаковування
обумовлюють спец ифічність конс трукцій дозувальн и х установок.
Об’ємні та ва гові дозатори переважно є складовими частинами
фасувальни х машин, а доза тори штучних виробів вхо дя ть до скла ду
машин для па кування про дукції.
Метод об’ємного дозування застосовується для вимірюван ня
об’єму суцільних середовищ: сипких і рідких продуктів, а також
дрібноштучни х виробів.
Перевагами об’ємни х дозувальни х ус тановок є відносна
простота конструкції та обслуговування , висока надійність . Основним
їх не доліком є невисо ка точніс ть вимірювання, особливо в разі
дозування си пких проду ктів і дрібнош тучни х виробів.
Для герметизації наповнен и х продуктом банок ви користовую ть
автоматичн і або напівавтоматичні зака тн і (для металеви х і скляни х
банок І типу) та закупорювальні (для скля ни х банок ІІ і ІІІ типів)
машини з ва куумуванням або без вакуумування вмісту.
У світовій практиці широко ви користовуються різн і способи
закупорювання скляної та поліе ти ленової тари, проте застосовують
лише один спос іб закупорювання металеви х бано к – подвійним
закатним швом .

143
Герметизація мета леви х банок. Ба нки герметизують відразу
після наповнення та перевірки м аси нетто. Перед герм етизац ією
наповнені ме талеві банки на кривають криш ками і вс тановлюю ть на
патрон зака тного ме ханізму. Нижній па трон піднімається і притис кає
банку до вер хнього па трона.
Закатний ме хан ізм має два ролики першої операції, розм іщен і
під кутом 180°, і два – другої операції. Роли ки закр іплен і на шарнірни х
двоп лечи х важеля х зн изу, вер хній кінець важе лів спирається на
відтискн і ку лачки (рис . 15.1). За допом огою спеціальни х напрям ни х
роликів і шестеренчасто ї передачі ма точина із закріп леними важе лями
обертається навколо банки . Вер хній кінець важеля з відтис кними
роликами, накочуючись на виступну частину кулачка , відхиляється і
притискає ниж ній кінець важе ля із закатними роликами до кри шки.
Ролики м ають профільні витки і, наближаючись до криш ки й
одночасно обертаючись навколо не ї, деформують її.
Спочатку ролики першої операції підгинаю ть завито к криш ки
до фланця корпусу банки і фор мують шов. Після цього ролики другої
операції одночасно стискую ть і ущільнюють шов. Герметизацію швів
забезпечує еластична пас та, я ка міс титься в зави тку кришки,
заповнюючи зазори між шарами жерсті в подвійному шві.
Ролики першої та другої операцій і незначна різниця між
частотою обертання кулачків і роликів дають змогу отримувати рівну
поверхню зака тн и х швів (фальців).
Для формування якісного герметичного шва на зака тни х
машина х будь -яки х конструкцій по трібно, щоб ролики першої операції
робили 5–7, а роли ки другої операції 3–5 обертів по шву.
Закатний шов має бути герметичним, гладе ньким, без накатів,
підрізів, нерівнос тей і мати неве ли ке потовщенн я в місці перетину
поздовжнього і поперечного швів (ку тошов). Пас та не повин на
вилази ти з- під зака тного ш ва.
Особливу увагу під час закатуван ня банок приділяю ть тому,
щоб на бортах банок, які надходять на закатування, не було шматків
м’яса. Наявн ість сировини на борта х банок може призвести до
негерметичності зака тни х шв ів (ущільнень ).
Кришки перед використан ням проходя ть сан ітарне оброблення і
м аркуються згідно з чинним ДСТУ. Маркува льн і позначки (цифри і
літери) наносять на ударних або ротаційних маркувальни х автоматах.
Маркувальні позначки наносять на по ле кришок витисненням
позначок у напрямку із середини (ви пу клістю назовні) банок.

144
Рисунок 15.1
–
Схе ма багатопозиці йного закатного ме хані зму:
1–6, 17, 20–22
–
зубчасті пере дачі ; 7, 23 – централь ні вали; 8 – маточина;
9 – закатні ролики; 10 – ве рхній патрон; 11 – ві сь ; 12 – двопле чий важі ль;
13 – шарнір; 14 – ві дтискні ролики; 15, 24 – кулачки; 16, 18 – порожнисті
вали; 19 – виштовху вач банок пі сля закатування
Метод ви тиснен ня позначок, особливо ударним способом , може
призвести до порушення ла кового та о лов’яного покри ття і, о тже, до
корозії кришок.
У світовій практиці поширене маркування
консервів
нанесенням м аркувальни х позначок незм ивною фарбою. Друкувальні
пристрої 2ТФК та Б4-ТФК призначені для нанесення маркувальни х
позначок флексографічним способом на металеві кришки скляних і
металеви х банок зі швидкістю друку 160 циклів за хвилину.
Напівав том атичні зака тн і м ашини Б4 -КЗК-77 -02 і Б4-КЗК-77-03
для жерстяно ї тари, Б4-КЗК-77 і Б4-КЗК-77-01 для скляної тари мають
один закатн ий механізм (однопозиційні). Напівавто мат Б4-КЗК-90А
призначено для зака тування метале ви х і скляних банок. Операції
накривання банки криш кою, уста новленн я банки на стіл нижнього
патрона, підн ім ання і притис кання банки до вер хньо го патрона,
знімання банки зі столу виконують уручну.

145
Напівавтоматичні за катн і машини мають продуктивність від 12
до 16 банок за хвилину. Їх ви користовую ть на підприємства х малої
потужності, а та кож для герметизації банок, що потребують
підпресування вм іс ту.
Автоматичні закатн і машини здійснюють усі операції
автоматично – від приймання наповнени х банок до видачі
герметични х із визначенням їх кількос ті.
Для послідовно го виконання всіх те хнологічни х операцій
автоматичні закатні машини без ва куумування банок містять та кі
механізми: меха нізм приймання банок; ме ханізм подавання банок із
м агазином кришок, автом атичним поштучним подаванням кришок, їх
м аркуванням і орієнтац ією кришок відносно банок, накриван ням банок
кришками і передаванн ям їх на сто ли нижніх при тискни х па тронів
закатного механізму; чотири або шість шпинделів (зака тни х
механ ізмів) з автом атичним п ідніманням банок, при тисненням їх до
вер хнього патрона з цен тратором, герметизацією банок роликами
першої та друго ї операцій, опусканням , рахуванн ям і виве денням
герметизовани х банок із за катно го меха нізму на м іжопераційні
конвеєри.
За конструктивними ознакам и автом атичні зака тн і м ашини
поділяю ть на однопозиційні, двоп озиц ійн і лін ійн і та бага топози ційні
карусельні. Карусельн і
автом ати
ви готовляю ть
одно -
або
двобаш товими.
Незалежно від кіль кості шпинделів кожен шпи ндель має по
два ролики першої та другої операцій. Для врівнова ження зусиль
притискання роликів до кришки роли ки першої операції розміщують у
горизонтальній площині під ку том 180 °С. При цьому ролики другої
операції розм іщен і між роликам и першої операції (під ку том 90°).
Закатн і м е ханізм и (шпин де лі) бага топозицій ни х кару сельни х
автоматів обертаютьс я навко ло осі каруселі. Роли ки першої і другої
операцій послідовно при вальцьовую ть кришку до корпусу з
утворенням подвійного шва. Двобаштові автоматичн і зака тні м ашини
мають дві башти, на яких установлено по 4 або по 6 шпинделів. Перша
башта призначена для ви конання лише пер шої операції, друга виконує
другу операцію, оста точно формуючи закатний шов.
Для герметизац ії фігурних або
прямокутни х банок
використовую ть зака тн і машини з профілями кулачків (які об ходять
вер хні за тискн і ролики важелів зака тни х роли ків першої та другої
операцій), що відповідаю ть профілю і розмірам банки.

146
Для досягнення високо ї якос ті консервів ви да ляю ть пов ітря з
банок перед гермети зацією, що зменшує ступінь прояву нега ти вни х
явищ, сприяє п ідвищенню швидкості прогрівання вм істу під час
стерилізації та дає можливість одночасно з видаленн ям повітря
вида ля ти газоподібні продукти розпаду білків (ам іак та ін .).
У практиці консервного виробниц тва ви далення повітря
(ексгаус тування) відбуває ться трьо м а способам и: механ ічним ,
теп ловим і комбінованим.
Для здійснен ня процесу ви да лення пов ітря, як правило, баш та
другої операції розміщується в герметизован ій камері (автомат
Б4-КЗК-84 та ін.). Банки надхо дять у камеру через роторний клапан із
герметизованим и карманами для банок. Наповнені банки з
приймальної зірочки надхо дять до подава льного ме ханізму, де за
сигналом від банки , що надійшла, з магази ну подає ться кришка. Вона
проходить через маркувальну станцію і надіваєтьс я на банку. У такому
вигляді банка вс тановлюєтьс я на рухомий стіл клінчерного пристрою,
де здійснює ться попереднє негерм етичне закатування ( к лінчерування)
банок. Піс ля опускання банки вона за хоплює ться живи льною зірочкою
і вс тановлюється в карман роторного клапана вакуумної башти . Через
клапан банка надхо дить у вакуумну камеру. Згідно з інс трукцією щодо
підго товки та наповнення банок для забезпечення в банка х
доста тнього рівня вакууму у вакуум -камерах закатн и х машин має бути
вакуум 300...500 мм рт. ст. (40,0...66,7 кПа).
Для проведенн я герметизації банок із ме ханічним вида ленням
повітря використовую ть вакуум -зака тні машини Б4-КЗК-84 (рис. 15.2).
За наявності клінчера в закатни х а втомата х ва куумний насос
монтується окремо від зака тної машини, у ва куум -автомата х без
клінчера – на стани ні автомата . Зака тна машина Б4-КЗК-84 (рис . 15.2)
призначена для маркування кришок, закупорювання під вакуумом і
руху наповнени х продуктом циліндричних жерстяни х консервни х
банок. Вона є вер тика льним роторним автоматом безперервної дії. На
ній виконують так і основні операції: прийм ання банок, видача кришок
із магазина 7, маркування кришок маркером 8, подача банок і кришок
до ротора попереднього закатування (клінчера), установ лення кришок
на банки, установлення банок у патрон клінчера, клінчерування
(негерметичне з ’єднан ня банки з кришкою), зн імання з па трона,
передача банок від клінчера до вакуумувального пристрою,
вакуумування банок (первинне шлюзуванн я), подача банок до
закатного ротора, установлення банок у патрони, закатування
(герметичне з’є днання банки з криш кою), знімання з патрона,

147
повторне ш люзування, зн імання банок, ви дача банок зірочкою 3 на
відвідний конвеєр 2. Вакуум забезпечується за рахунок вакуум -
системи з насосною установкою 5, привід через кли нопасову передачу
4 із можли віс тю ре гулювання швидкостей короб кою передач 6.
Рисунок 15.2 – Закатна машина Б4-КЗК-84: 1 – станина; 2 – відвідний
конвеєр; 3 – зірочка; 4 – клинопасова пере дача; 5 – вакуумна систе ма і з
насосною установкою; 6 – ко робка ш видкостей; 7 – магазин; 8 – марке р
Теплове ексгаус тування передбачає нагрівання вм іс ту банок до
їх герметизації. Під час нагріван ня підвищуєтьс я тиск во дяно ї пари і
повітря ви тискується з продукту. Проте ефективн ішим є ком біноване
видалення повітря . Банки з підігрітим вмістом герметизують у вакуум-
камері, де підтримується вакуум на рівні (3,3...5,3) – 104 Па. Глибший
вакуум використовують у разі герметизації банок із продуктом у формі
шм атк ів.
Розроблено також автоматичні закатні машини, де повітря з
банок видаляється гос трою (глу хою ) парою, після чого банка
герм етизується.
Г м тизація скляних анок. Закатні ме ханізми автоматів для
скляних банок мають закатні ролики, однакові за формою та
траєктор ією руху. Конс трукція закатного механ ізму впли ває на
продуктивність машини , оскіль ки з підвищенням швидкості руху
робочих роликів і тиску на банку збільшується ймовірність би ття с кла .

148
Основні способи герметизації скляних банок на ведено на
рис. 15.3 . Кришки СКО під час герметизації деформуються способом
закатуван ня або обтискання. Під час деформування фланець кришки
підгинає ться під кан ти к на вінч ику горловини банки . У цьому разі
кантик вдавлюється в гумове ущільнюва льне кільце, що забезпечує
герметизацію банок (рис. 15.3 а, ).
а
б
в
г
Рисунок 15.3 – Схе ми способі в ге рме тизації скляних банок:
а – проф іль кришки СКО до закатування; б – профі ль кришки СКО
пі сля закатування; в – герме тизація банок ІІ типу; г – ге рме тизація
банок ІІІ типу
Спосіб герметизації банок із вінчи ком ІІ типу кришкам и
(рис. 15.3в) полягає в обтисканн і флан ця кришки навко ло кан ти ка
вінчика банк и. Піс ля напресування кришки на горлови ну банки
фланець кришки підгинається під кан ти к на вінчику банки. При цьом у
виникаю ть си ли пружності, я кі при тис кують кри шку до торця
горловини банки. Ущільнюва льне гумове (пластизо льне) кільце між
кришкою і торцем горловини бан ки забезпечує герм етизацію бан ки.
Банки з вінчиком ІІІ типу «Твістофф» герметизую ться
накручуванням кришки на вінчик за ная вності на зовн ішній повер хні
вінчика не менш ніж 4 по хи лі вис тупи. Після накладання на банку
кришки герметизува льний шп инде ль повертає її на 90°. При цьо му
відігну ті всередину краї криш ки відтягуються по хи лими вис тупами на
вінчику і криш ка притис кує (рис. 15.2 г ) кільцеву ущільнюва льну
прокладку до горловини банки .
Для герметизації консервни х банок із вінчиками горловини ІІІ
типу з попередн ім заповненням підкриш кового простору сухою парою
використовую ть закупорювальн і паровакуумні автомати
типу
Б4-КУТ-2А та закупорювальн і машини Ж4 -УМТ-8.

149
Г м тизація олі тил нової та и. Тара з поліетилену після
наповнення накриває ться кришкою і за допомогою напівавтомата
Б4-УТУ-1 відбувається її герметизація мето дом термозварювання.
Автомат Б4-КУТ-2 призначено для герметизації мето дом подвійного
термошва банок із лам іс теру типу 2Л, 3Л, 21Л (циліндричних) та 1Л,
4Л, 9Л (прямокутни х).
Розрахункова частина
Тривалість ви тікання рідини в ємності розливного прис трою, с:
,
(15.1)
де V – місткість тари, м
3
; f – площа поперечного перерізу отвору для
зливан ня рідини, м
2
; fmax – найбільша шви дкіс ть ви тікання рідини, м /с.
Розрахункова продуктивність розлива льного автомата П ,
бут/с:
,
(15.2)
де z – кіль кість розлива льни х прис троїв; zн – кількість розливальни х
пристроїв, що одночасно працюють на наповнення пляшок;
ψ (z/zн)
–
коефіцієнт викорис тання розли валь ни х пристроїв
(ψ = 0,3.. .0 ,6).
Теоретична продуктивніс ть розливального автомата, бу т/с:
,
(15.3)
де – частота обертання каруселі, с; ω – кутова шви дкіс ть каруселі,
рад/с.
Тривалість ви тікання рідини (с) за постійного рівня (напору):
,
(15.3)
де – площа поперечного перерізу мірної посудини , м;
–
висота
посудини, м; – коефіцієнт витрати (μ = 0,6. ..0,7); – прискорення
вільного па діння, м/с
2
.
Продуктивність зака тни х напівавтоматів (банок за секунду):

150
,
(15.4)
де τ1, τ2, τ3 – відповідно три валість подачі банок у машину,
прифальцювання кришки до корпусу, ви дален ня банки з машини , с.
Продуктивність зака тни х автоматів (банок за секунду):
(15.5)
де
–
кількіс ть робочи х па тронів друго ї операції; τк – тривалість
кінематичного циклу, с .
Продуктивніс ть лінійних закупорювальни х машин, шт./с,
,
(15.6)
де – швидкість руху конвеєра, м/с; а – відстань між банками, м.
Потр ібна довжина парової камери, м :
,
(15.7)
де τ – тривалість знаходження банок у паровій камері, с.
Потужність е лектродвигуна для приво ду зака тноїмашини, кВт:
,
(15.8)
де d – номінальний діаметр банки, м; δ – товщина жерсті, м.
Завдання : да ти опис зака точної машини типу АЗМ-ЗП,
визначити продуктивніс ть і по тужність , необ хідну для зака тування.
Варіанти вихідних даних наведено в табл. 15 .1: кількість робочих
патронів N" , час кінематичного циклу τдо, діаметр банки d. Товщи на
жерсті δ = 0,22 мм.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розра хунково-проектну роботу має включа ти :
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у я кій викла даються основи процесів
наповнення та герметизації тари у відповідни х м ашина х;
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
машини з наповнення та герметизації тари за запропонованим
варіантом ( таб л. 15.1);

151
–
графічну частину, у я кій подає ться креслення про тирально ї
м ашини і спе цифікація до нього.
Таблиця 15.1 – В аріанти індивідуальних завдань
Вихі дні
дані
Варіант
12345678910
N"
43433
4344
3
τдо
1,5 1,7 1,6 1,5 1,7 1,6 1,5 1,7 1,6 1,7
d, мм
10376876354951141097687
Конт ольні за итання
1. Я ке призначенн я машин для герметизації та наповненн я
тари?
2. Як проводять герметизацію металевих і скляних банок?
3. Я ке призначення вакуум -насосів під час зака туванн я м ’ясни х
консервів?
4. Я кі способи герметизації скляних банок Ви знає те?
5. Я ким методом здійснюється герметизація лам іс терної тари?

152
РОЗДІЛ ІІ
ТЕПЛОВ Е ОБЛАДНАННЯ
16. СУШИЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ
Мета роботи:
–
вивчення теоретични х основ сушіння харчової сировин и та
способів вологови да лення;
–
набуття практичних навичок із розрахунку машин для сушін ня
харчової сировини.
Загаль ні відом ості
Видален ня вологи із твердих і пастопо дібних матеріалів
дозволяє з деше ви ти їх транспортування, на да ти їм необхідни х
влас тивостей (наприкла д, зм енши ти з лежуваніс ть добрив або
поліп ши ти розчинніс ть барвників), зменшити корозію апаратури і
трубопроводів під час зберігання або подаль шої обробки цих
м атеріалів.
Вологу можна видаляти з матеріалів ме ханічними способами
(відж им анням , відс тоюванням , фільтруванням , центрифугуванням ).
Однак
найбільш повне
зневоднення
досягає ться
шляхом
випаровування вологи і відведення пари, що утворюється за
допомогою теплового сушіння.
Цей процес широко використовується в хімічній промисловості.
Він часто є останньою операцією на виробництві, що передує випуску
готового продукту. При цьому попереднє видалення вологи зазвичай
здійснюється дешев шим и м ехан ічним и способам и (наприклад,
фільтруванням ), а оста точне – сушінням . Такий комбінований спос іб
вида лення вологи дозволяє зробити процес економічним .
У хімічному виробництві, як правило, зас тосовується штучне
сушіння м атеріа лів у спеціальни х суши льни х установка х, оскільки
природне сушіння на відкри тому повітрі – процес дуже трива лий.
Сушіння характеризується такими параметрами: якістю і
кількіс тю сировини й го тового продукту, температурою і відносною
вологістю середовища, часом перебування продукту в сушарці та ін .
Основним парам етром , що визначає якість сушіння, є кін цева
вологість продукту. Одна к на цей час промислови х во логомірів, що
працюють у потоці, мало, тому для прави льного проведенн я сушіння
як регульован і використовую ться непрямі параметри: тем пература
сушильного аген та , що ви хо ди ть із сушарки , температура висушеного
продукту; регулюючим чинни ком є кіль кість теп ла, що підводиться .

153
Сушіння – це процес ви даленн я вологи з твердо го або
пастоподібного матеріалу ш ляхом випаровування рідини , що м іститься
в ньому, за рахунок підведеного до матер іалу теп ла.
Під час сушіння з про дку ту зазвичай видаляє ться рідкий
компонент, яким у більшості випадків є вода, о днак часто доводиться
вида ля ти й органічні розчинники. Під час сушіння змінюється
теп лопровідніс ть ма теріалу, зменшується йо го об’ємна вага і
підвищує ться міцність. Чим вища якість матер іалу, тим більша
ймовірніс ть його використанн я. Це м ожна забезпечити за відповідного
режиму сушіння, я ке має проводитися за пе вни х температур, тис ку і
відносної вологос ті теп лоносія. Режим сушіння за лежи ть від
властивосте й матеріа лу, що висушується .
Су шкіння
широко застосовується
в
хімічній,
хіміко -
фармацевтичній, харчовій та ін ши х галузях промисловості.
За своєю фізичною суттю сушіння є складним дифузійним
процесом, швидкість якого визначається швидкістю дифузії воло ги з
глибини м атер іалу в нав колиш нє середовище. Вида лення во логи п ід
час сушіння зводи ться до переміщення теп ла і речовини (во логи)
всередині матеріалу і їх перенесення з повер хні матеріа лу в
навколи шнє середовище. Таким чином, сушіння є поєдна нням
пов’язани х о дин з одн им процесів теп ло - і масообміну (вологообміну).
Розрізняю ть та кі способи підве дення те пло ти :
–
конвекти вне сушіння , проведену шля хом безпосереднього
конта кту м атер іалу і суши льного аген та. Підве дення теп лоти
здійснюється газовою ф азою (повітря або суміш повітря з продуктами
згоряння палива), яка під час сушіння о хо лоджує ться зі збільшенням
вм істу вологи;
–
контактне (кондуктивне) сушіння, я ке реалізується ш ля хом
передачі тепло ти від теп лоносія до матеріа лу через стін ку , що їх
розділяє;
–
радіаційне сушіння, п ід час якого теп ло передається тонкому
прошарку матеріалу або його поверхні, покритій ла ком або фарбою,
від е лектрични х або газових інфрачервоних випромінювач ів. Сушіння
відбувається ін тенси вно ;
–
сублім аційне сушінн я, під час якого волога ви даляє ться з
матеріалу в замороженому стані (зазвичай у вакуумі). Час тіше
застосовується в харчовій, ніж у хімічній промисловості, з метою
збереження об’єму, кольору, запа ху, смакових і біологічни х
властивосте й матеріалу. Об ла днання для цього методу сушіння є
скла дним ;

154
–
діелектричне сушіння , п ід час якого матеріал висушується в
полі струму високої час тоти . Застосовується для сушін ня деревини,
пінопласту, штучного волокна та ін . Цей мето д сушіння є дорогим .
16.1 . Барабанна сушарка
Барабанні сушарки ви користовуються для сушін ня сип ки х
матеріалів як у виробниц тві будіве льних матер іалів, так і в харчовій
промисловості. Пропонуються оптимальні розм іри і конструкції
сушильни х барабанів залежно від вимог. Продуктивніс ть сушильни х
барабанів коливається від 150 до 100 т/го д. Згідно з вимогами
барабани можуть уком плектовува тися за ван тажувально ю кам ерою,
теп логенератором, камерою вивантаження, ме хан ізмом подачі й
вида лення
теплоносія та
пи логазоочищення. Ус тановлюються
автомати ка і час тотний привід, що дозво ляє регулювати температуру і
швидкість обертання. Зрештою, отримуємо обладнання з параметрами,
за яких можна застосовувати сушильн і барабани в промисловості й
сільсь кому господарстві.
Як сушильний а гент у ни х, як правило, ви користовую ться
топкові гази з початковою температурою 500...700 оС. Розра хунок
кіне ти ки сушіння уск ладнює нев изначеніс ть ве личини повер хні
матеріалу, об тічного сушильним аген том (~ 10% матер іалу падає під
час піднімання наса дкою, а основна частина ма теріалу являє собою
щільний шар, що обдуваєтьс я сушильним аген том уздовж зовн ішньої
поверхні).
Барабанна сушарка (рис. 16.1) м ає цилін дричний барабан 1,
установлений із неве лик им на хи лом до горизонту (1/15...1/50), що
спирається за допомогою бандаж ів 2 на ролики 3. Барабан приводи ться
в обертання електродвигуном через зубчасту передачу 4 і редуктор.
Кількість обертів барабана зазвичай не перевищує 5...8 хв с
–1
; його
положення в осьовому напрямку фіксується натискними роли кам и 5.
Матеріал по дається в барабан живильни ком 6, попередньо
підсушується в хо ді перемішування лопатям и 7 приймально-гвин тової
насадки , а по тім на дхо ди ть на вну трішню насадку, розташовану
вздовж майже вс ієї довжини барабана.
Насадка
забезпечує рівномірний розподіл і
хороше
перемішування м атеріалу по перерізу барабана, а також його тісний
конта кт під час пересипання з сушильним аген том – топковими
газами. Гази й ма теріал часто рухаю ться прямотечією, що допомагає
уникнути перегріввання матеріалу, оскільки в цьом у випадку найбільш

155
гарячі гази с ти каютьс я з матеріалом, що має найбільшу вологість. Щоб
уникнути поси леного виносу пи лу з газами вони проганяю ться через
барабан вентиля тором 8 із середньою шви дкіс тю, що не перевищує
2...3 м/с. Перед викидом в атмосферу відпрацьовані гази очищаються
від пилу в ци клоні 9. На кінця х барабана часто встановлюють
ущіль нюючі пристрої (наприклад, лабіринтові), що ускладнюю ть ви тік
сушильного аген та .
Рисунок 16.1 – Барабанна суша рка: 1 – ба рабан; 2 – бандажі; 3 – опорні
ролики; 4 – пе ре дача; 5 – опорно-натискні ролики; 6 – живиль ник;
7 – лопаті ; 8 – ве нтиля тор; 9 – циклон; 10 – розвантажуваль на каме ра;
11 – розванта жуваль ний пристрі й
У розван тажувально го кінця барабана є підпірний пристр ій у
формі суцільно го кільц я або кільця, утвореного кільцеподібно
розташованим и обертовим и
лопатками (у вигляді жалюзі).
Призначення цього кільця – підтримувати певни й рівень заповнення
барабана матеріалом; як прави ло, с тупінь заповне ння не перевищує
20% . Час перебування зазвичай регулює ться ш ви дкістю обертання
барабана і рідше – зміною ку та його на хилу. Висушений ма теріал
вида ляється з кам ери 10 через розвантажуваль ний пристрій 11, за
допомогою якого герметизується камер а 10, що запобігає
надхо дженню в неї повітря ззовні. Підсоси повітря призве ли б до
м арного збільшення
продуктивності й енергії, споживаної
венти ля тором 8.
Будова внутр ішньо ї насадки (рис. 16.2) барабана залежи ть від
розміру шм атків і в ластивостей м атеріа лу, що висушується.
Волога
сир овина
Су шений
мат ер іал

156
а
б
в
г
д
Рисунок 16.2 – Типи насадок барабанних суша рок: а – пі дйомно-лопате ва;
б – секторальна; в, г – розподільна; д – перевалочна
Підйомно-лопатева наса дка ви користовується для сушін ня
великошматкови х і схильних до нали пання матер іалів, секторна
насадка – для малосипки х і ве ли кошматкови х матеріалів із вели кою
щільн істю .
Для дрібношматкови х, си льносипки х ма теріалів широко
застосовуються розподільні насадки. Сушіння тонкоподр ібнени х
матеріалів, які пи ля ть, проводиться в барабана х, що мають
перевалочну
насадку із закритим и
середовища ми.
Іноді
використовую ть ком біновані насадки, наприк лад п ідйом но -лопатеву (у
передній частин і а парата) і розподільну.
Типи промислови х барабанних сушарок різноманітні: сушарки,
що працюють за умови протитеч ії сушильного агента і матеріалу, з
використанням повітря я к сушильно го агента , кон тактн і бараба нні
сушарки та ін .
Витрати тепла в сушарці визначаються як сума ви трат тепла на
випаровування вологи з матер іалу Qвип = W·r0 і нагрівання во логого
м атеріалу
Qнаг = Gн·(см + св·uн)·(tм – θн) +Gк·(см + св·uк)·(θк – tм)
(16.1)

157
деGн, –
продуктивніс ть сушарки за вологим матеріалом (кг/с),
причому Gн = Gк + W; tм – температура мокрого термометра для
сушильного аген та (спочатку прийм ається, по тім уточнюється );
cм , св – питомі теплоємність су хого матеріалу й вологи відповідно
(Дж/кг/ К).
З урахуванням втра т тепла в на вко лишнє середови ще
Q=(1+η)·(θви +θнаг ).
(16.2)
де θви , θнаг – температура матеріалу відповідно на вході й виході з
сушарки; r0 – питома теплота паротворення за середньої температури
матеріалу θс = (θн + θк) /2.
Витрата вологи , що видаляє ться з матеріалу:
н
к
н
к
u
1
u
u
G
W




(16.3)
де Gк – продуктивніс ть сушарки за висушеним матеріалом (кг/с);
uп, uк – вологість матеріалу до й після сушіння (кг вологи / кг зага льної
м аси).
Необ хідна ви трата сушильно го агента (топ кови х газів) :
1
2x
x
W
L


.
(16.4)
Причому їх початковий вологовміст (х1) приймається та ким, що
дорівнює вологовмісту атмосферного повітря (х0), а кінцевий (х2)
визначається за I–x діа грам ою Рам зина, з використанням значень
ентальпії газів I1 за початкової температури t1 і питомих втрат теп ла в
сушарці
= [Qнагр + η·(Qвип + Qнагр)]/W ==> I1  I2 =  (х2  х1), (16.5)
де I2 – ентальпія топкових газів за кінцевої температури t2 (яка
зазвичай дорівнює к); η – частка втра т теп ла від його загальни х
витрат (~ 10%).
Зауваж ння. Температура мокрого термометра tм топкови х га зів
і їх вологовміс т у безпосередній бли зькос ті від повер хні ма теріалу хнас
визначаються на I–x діаграмі Рамзина за точкою перетину ліній

158
I2 = const і φ = 1 (лінія насичення атмосферного повітря). Я кщо
отримане значення tм відрізняється від спочатку прийнятого б ільш ніж
на 10%, необ хідно поверну тися до ви значення значення Qнагр.
Необ хідни й робочий обсяг барабана визначається за значенням
питомої об’ємної вологонапруженості Av (кг во логи / м
3
/с), що
прийм ається за даним и експериментів , наприк лад за тем ператури
t1=500oіuн≤10%Av~ 0,008кг/м
3
/с.
Vроб = W/Av .
(16.6)
За значенням Vроб у те хнічни х ката логах обирається с тандартний
барабан із найближчого об’єму за розмірами Dб×Lб, а потім
здійснюється уточнений розрахунок об’єму барабана (V) і питомої
об’єм ної вологонапруженості .
Необ хідна триваліс ть сушінн я м атеріалу визначається за
емпіричною формулою
τ = 2·ρн·βм·(uн – uк)/Av/[2– (uн – uк)],
(16.7)
де ρн – насипна щільніс ть матер іалу; βм – коефіцієн т заповнення
барабана м атеріалом (0,15...0 ,30).
А середній час перебування матеріалу в барабані ви значають за
формулою
τпреб = 2·ρн·V ·βм/(Gн + Gк + Gу),
(16.8)
де Gу
=
Gк·δу – виведення мілких фракцій матер іалу;
δв ~ 0,03...0,08 – частка виведення су хого матер іалу.
Необ хідна часто та обертання барабана визначається за
формулою:
n = k н·Lб/Dб/τпр еб/tg(α),
(16.9)
де k н – коефіцієн т, обумовлений видом насадки (для лопа теви х і
секторних насадо к k н ~ 0,7); α – кут на хилу барабана до горизонта лі
(3–6
о
).
Для розра хунку барабанних сушарок часто потр ібно визначи ти
еквівален тний діаме тр частинок матеріалу, які можуть бути виведені
потоком сушильного а ген та:

159
3
г
г
ч
2
г
у
)
(
g
Ar
d









,
(16.10)
де ρч – щільність частинок матеріалу; ρг, μг – щільність і динамічна
в’язкіс ть топкови х газів за їхньо ї середньої температури; Ar – критерій
Архім еда, значення якого визначається за графіком залежності
Ly=f(Ar);Ly=w
3
·
ρг
2
/g/μг/(ρч – ρг) – критерій Лященко, який
визначається відповідно до значення шви дкос ті топ кови х газів у
вільному розрізі барабана.
w = Vг/[0,25· ·Dб
2
·(1– βм – βн)];
(16.11)
де βн – коефіцієн т заповнення барабана насадкою (~ 0,04-0,08);
Vг = L ·[1+( х0 + х2)/2]/ρг – середня об’ємна ви трата топ кови х газів.
16.2 . Сушарка киплячого шару
Як сушильний аген т у ни х за звичай викорис товується п ідігріте
повітря з початковою температурою 100...150
о
С. Розра хунок кіне тики
сушіння вим агає попереднього ви значення значень кри тичного Uкр і
рівноважного Uр вологовмісту матеріалу. У хо ді розрахунку потр ібно
визначити швидкість витання найдрібніши х частинок матеріалу wвит і
перевірити ви конання умови wвит < w.
Витрати теп ла в сушарці (Q) і сушильно го агента (L)
визначаються та к само, як і для барабанної сушарки.
Тривалість сушіння ви значається за формулою
к
к
к
к
н
U
U
U
U
ln
N
U
U
N
U
U








,
(16.12)
деN=β
хср f – ш ви дкість сушін ня; Δхс – середня рушійна си ла
процесу, f = 6 d2/( d3 ρм) – питома поверхня частинок су хого
м атеріалу; d – середн ій діам етр частинок; ρм – щільність м атеріа лу.
Швидкіс ть суши льного аген та в ки плячому шарі, необ хідна для
обчислення критерію Рейно льдса , розраховується за значенням
критерію Ля щенко, що ви значається за графіком залежності Ly = f(Ar),
деAr=gd3ρг(ρм–ρг)/μг
2
–
критерій Архімеда; ρг, μг – щільніс ть і
динам ічна в’язк ість сушиль ного аген та.

160
Необ хідні розміри га зорозподільних ґрат (ширина
і довжина
Н) визначаю ться їх п лощею й за даним значенням відносин Н/ :
B
H
S
B
ґат

,
(16.13)
а необхідні розміри сепараційної зони сушарки – за сп іввідношенням
вит
ґат
с
w
B
H
w
S
1.1
B




,
(16.14)
де швидкість витання частино к матеріалу мінімального розміру
wвит = Reвит μг/(dmin ρг).
(16.15)
Критерій Рейноль дса для ш видкості ви тання визначається за
значенням критер ію Ар хімеда, обчисленого при d = dmin.
16.3 . Вальцьова сушарка
Робочим елементом цієї сушарки є порожній гладкий валок, що
нагріває ться зсередини насиченою водяною порою, нижня частина
якого занурена в ємність із суспензією висушеного матер іалу. Під час
обертання ва лка матеріал тонкою п лівкою налипає на гарячу повер хню
обичайки, виси хає за один оберт і зрізається ножем. Часто та обертання
валка регу люється за лежно від необ хідного часу сушіння. Його
геометричні розміри (внутрішній діаметр D і довжина обичайки L)
визначаються за даною продуктивніс тю сушарки .
Рівнання теплового балансу кон та ктно го сушіння м ає такий
виг ляд:
Qп=Qвл+Qм+Qпот,
(16.16)
де Q = Gп rп – тепло конденсації пари, що гріє; G – його витрата;
r – питома теп ло та паротворення за температури кон денсації tп;
Qвл = W ro – витрата теп ла на випаровування вологи з матеріалу;
W – ви трата на видален ня вологи; ro – питома тепло та паротворення за
тем ператури навко лишнього повітря.

161
Ви трата теп ла на нагр івання м атеріа лу:
Qм = Gн [cм (1–uн)+cв uн] [0,5 (tст2+tпов)–to], (16.17)
де Gн – масова витрата вологого матеріалу; см , uн – його питома
теп лоємність і початкова воло гість; cв – пи тома теп лоємність во ди;
tст2, t ов , to – температура зовнішньої стін ки валка, повер хні матер іалу й
навколи шнього повітря відповідно; Qпот – втрати тепла в сушарці.
Необ хідна площа повер хні ва лка :
F=Qп/[K (tп–tпов) φ]= (D+2δc)
2
(L/D),
(16.18)
де K – коефіцієнт теп лопередачі, φ ~ 0,75 – ступінь активності
конта кту ма теріалу з повер хнею ва лка; δc – товщина стінки ва лка.
Коефіцієнт теп ловіддач і вису шуваного матеріа лу, що αм
визначається з рівняння рівності теп лови х потоків
Mro=αм (tпов–tо),
(16.19)
де M = 0,0015vм
0.8
(pн – pо) – питомі втрати вологи з матеріалу;
vм – швидкість руху матер іалу (колова ); н – тиск насиченої пари
вологи; о – парціальний тис к пари во логи в навколи шньому повітрі.
Зауваж ння. Д ля ви значення значення K необ хідно з най ти
значення тем ператур внутрішн ьої tст1 та зовнішньо ї tст2 поверхні валка
й поверхні м атер іалу t ов . Оскільки обумовленим парам етром є також
значення D, вар то ск лас ти й розв’яза ти сис тему рівнянь рівнос ті
теп лови х пото ків: тепла , що утворюється парою, я ка конденсується
крізь стін ку ва ла та шар матер іалу.
За розрахованою повер хнею ва лка й заданим відношенням його
довжини до діаметра ви значаються значення D і L.
Роз ахунок вальцьової ІЧ-суша ки на основі сучасного
л кт онаг івача
На базі Харківсь кого державного універси те ту харчування та
торгівлі для сушіння рослинної сировини вдосконалено конструкцію
вальцьово ї ІЧ-сушарки (рис. 16.3) за ра хунок використа ння сучасного
електронагрівача я к теп логенеруючого пристою, а саме гнучкого
плівкового резис тивного е лектронагрівача випромінювального типу
(ГПРЕн ВТ).

162
Апарат використовує ться в харчовій промисловості, на лежи ть
до ІЧ-сушарок, які зас тосовуються для сушіння природни х паст
(пюре), переробки їх у сушен і нап івфабрика ти, може бути
використаний на п ідприємства х харчування для виробництва сушени х
харчови х нап івфабрикатів та го тови х продуктів із природної сировини
та в інши х га лузя х промислови х виробниц тв.
На рисунку 16.3 пода но його принципову схему . Робота апарата
полягає в та кому: природний продукт, наприкла д попередньо
концентрована бага токомпонентна п лодово -я гідна пас та з вм істом
26...30 % сухих речовин надхо дить до апарата, установленого на опорі
1 через нагніта льний шне к 4 із прямокутною цавкою б езпосередньо на
рифлену поверхню барабан 2, що рухається проти годин никової
стрілки .
Рисунок 16.3 – Принципова схе ма валь ць ової ІЧ-сушарки на основі
сучасного е ле ктронагрівача: 1 – опора; 2 – риф ле ний барабан; 3 – гнучкий
плі вковий ре зистивний е ле ктронагрі вач випромі ню валь ного типу
(ГПРЕнВТ); 4 – нагні таль ний шне к; 5 – пря мокутна цавка при тискного
пристро ю; 6 – нагні таль ний ве нтиля тор; 7 – захисний екран; 8 – зрі заючі
ножи; 9 – патрубок ві две дення пари; 10 – зубчасті вальці ;
11 – накопичуваль на ємні сть

163
Притис кний пристрій 5 із п ідпружиненою плас тиною
забезпечує потрібну товщину шару сировини. Під час обертання
рифленого барабана відбувається нагріва ння пасти ГПР Ен ВТ 3, що
повторює внутр ішні повер хні робочої камери апарата та риф леного
барабана. При цьому здійс нюється об дування сировини повітрям
проти руху рифленого барабана 4 за рахунок нагнітального
венти ля тора 6, що створює вимушену конвенцією, в ниж ній частини
робочої камери змонтовано захисн ий екран 7, що дає змогу
додатково го захис ту інфрачервоних п лівкови х е ле ктронагрівач ів від
потрапляння на ни х сировини в нижній частині апарата та створює
зону досушування перед розван таженням .
Під час нагрівання продукту волога з нього випаровується, пара
з робочої камери відводи ться через патрубок 9, висушена сировина
зрізаєтьс я з рифленої повер хні барабана зрізаючими ножами 8 та
надхо ди ть до зубчасти х вальців 10, які обертаю ться за допомогою
ланцюгово ї передач і від рифленого барабана 2 назустріч один о дному
з попередньо встановленим пром іжком , який відпов ідає отримуваній
фракції порошкоподібного
напівфабрикату. Порошкоподібний
природний сушений напівфабрикат п ісля теп лової обробки з
подаль шим подрібненням виван тажується з робочої камери сушарки
до накопичувальної ємності 11.
Те хн ічним результа том, що досягається в разі використан ня
запропонованого апарата є: рівномірне теплове поле в робочій камері
апарата
за
ра хунок
використан ня
ГПРЕнВТ; підвищення
експлуа тацій ни х характерис ти к апарата внаслідок уста новлення
зубчасти х ва льців у зоні зрізан ня сушеного напівфабрикату для
подрібнення сировини безпосередньо в апараті, що забезпечить
зменшення трива лості те хнологічного процесу, підвищен ня якос ті
отриманого продукту та забезпечення привабливого кольору для
споживача.
ат іальний оз ахунок вальцьової ІЧ-суша ки
на основі сучасног о л кт онаг івача
Під час матеріального розрахунку спочатку необ хідно
визначити початкову W1 та кінцеву W2 во логість природної
пастоподібної сировини. Також необ хідно ввести та кі позначення для
спрощення розрахунків : G1 – вага сировини, що надхо ди ть на сушіння,
кг; G2 – вага сушено ї сировини, кг; W – кількість вологи, ви даленої з
сировини.
Піс ля цього визначаємо баланс сухих речовин у природному
пастоподібном у напівфабрикаті:

164
.
100
)
100
(
100
)
100
(
2
2
1
1
.
W
G
W
G
Gс






(16.20)
Обчислюємо кількість сушеного природного пастоподібного
напівфабрика ту:
.
100
100
2
1
1
2
W
W
G
G




(16.21)
Визначимо відношення маси вологої сировини до м аси
абсолютно су хо ї сировини :
.
G
W
u
(16.22)
Також визначимо кількіс ть природного пастоподібного
напівфабрика ту, що надхо дить до вальц ьової ІЧ-сушарки:
.
100
100
1
2
2
1
W
W
G
G




(16.23)
Розрахуємо кіль кість воло ги, я ка випаровується за годину:
кг/год.
100 2
2
1
1
W
W
W
G
W




(16.24)
Розрахуємо кіль кіс ть сушеного природного нап івфабрика ту за
годину :
.
W
G
G
1
2


(16.25)
Для розра хунку максимально можливої кіль кості видалено ї
вологи п ід час перебігу процесів ІЧ-сушіння ви користовували
рівняння, що характеризує різницю між волого ю природною
пастоподібною сировининою (ω) та рівноважною вологіс тю (ω ):
.
p
ви
ω
ω
ω


(16.26)

165
Витрату повітря l (кг/кг випаровуваної воло ги) визначаємо з
рівняння
l=1/(Х1–Х2).
(16.27)
Роз ахунок озмі ів а а ана вальцьової ІЧ-суша ки
Об’єм сушильного барабана (м
3
):
Vа =W/m0,
(16.28)
де m0 – об’ємне напруження по волозі, m0 = 2....6 кг/(м
3
год).
Діаметр барабана (м) зна ходимо із сп іввідношенн я:
.
925
,
3
;
925
,
3
5
785
,
0
4
3
3
2
2
ap
V
d
d
d
d
L
d
V










(16.29)
Довжина барабана, м :
Lа=Dаi,
(16.30)
де i = L/D = 1,53 – відношення довжини барабана до діаметра.
изнач ння н г тичної скла ової вальцьової ІЧ-суша ки
Ви трата теп лоти на сушінн я яблучної сировини визначається з
рівняння теплового ба лансу (кДж) :
.
вт
м
ов
вит
вит
Q
Q
Q
Q
Q




(16.31)
Кількість тепло ти, що витрачається на випаровування вологи із
сировини (кД ж/кг) с танови ть:
,
r
W
Qвит


(16.32)
де r – пи тома теп лота пароутворення, Дж/кг.
Кількість тепло ти, що надхо дить із повітрям до робочої камери
аппарата ( кДж/к г) с танови ть :
,
lо
L
Qов


(16.33)
де lo – ента льпія повітря, кДж/кг.

166
Кількість тепло ти, що ви трачається на нагр івання м ета леви х
конструкцій аппарата (кДж/кг):
.
t
c
m
Q
M


(16.34)
Втрати те пло ти крізь конс трукцію:
.






с
вт
t
F
Q
(16.35)
Коефіцієнти тепловіддачі випромінювання для повер хонь
апарата:
,
100
273
100
273
4
4
)
(
.
.,


























ов
вис
ов
ов
ов
вис
o
t
t
t
t
C


(16.36)
де ε – с тупінь чорноти матер іалів; С0 – коефіцієнт випромінювання
абсолютно чорного тіла , С0= 5,7 Вт/(м
2
·К); t ов – тем пература довжини
барабана апарата,
о
С; tвис – температура висоти барабана апарата,
о
С;
t ов – температура повітря,
о
С.
Визначення фізичних конс тант, які вхо дять у кри терії
подібнос ті, зна ходяться за формулою
.
2
)
(
ов
ов
вис
виз
t
t
t


(16.37)
Відповідно до розрахункови х даних t ов , t ов обираємо значення
коефіцієн та теп лопровідності λ, коефіцієн та кінем атичної в’язкості ν та
критерію Пран дтля Pr.
Розрахуємо коефіцієнт розширення обсягу повітря:
1/К/
,
273
1
.
.
.
.


к
ст
цил
вис
та
ов
t

(16.38)
Визначаємо критерій Грасгофа з урахуванням визнача льни х
геометрични хрозм ірів рифленого барабана:

167
)
t
t(
l
g
Gr
ов
.
к.
ст
2
2
.
к.
ст






.
(16.39)
Для визначення кри терію Нусельта обчислюємо добуток (Gr·Pr)
для довжини та висо ти апарата :
Grвис.
· Prвис.
(16.40)
Grдо в.
· Prдо в.
(16.41)
Після ц ього обираємо для всіх зовнішніх повер хонь апарата
коефіцієн ти n та С, що відповідаю ть необ хідним режимам вільної
конвекц ії, та визначаєм о критерій Nu з р івнянн я М іхеєва :
Nuов.(вис.) =n ·(Gr·Pr)
1/3
.
(16.42)
Визначаємо коефіцієн т теп лопровідності конве кції α к:
l
Nu
к




(16.43)
Піс ля розра хунку рівнянь теп лового балансу апарата зна ходимо
теп ловий
ККД за
витраченою
тепло тою
на
сушіння
багатокомпонентного пло дово-ягідного нап івфабрикату:
%,
100


сум
вит
т
Q
Q

(16.44)
де Qви – кількість теп лоти, ви траченої на випаровування вологи з
багатокомпонентно ї пло дово-я гідно ї сировини, Д ж/кг; Qсум – сумарна
кількість теп лоти, Дж .
Розраховуємо
електричну
по тужніс ть
еле ктронагрівача
(кВт·год)
,
η
τ
Q
P
н
сум
н


(16.45)
де τ – тривалість те хнологічного процесу сушіння, с; ηН – ККД
нагрівача (прийм аєм о 0,95...0 ,98).

168
Загальну споживч у
потужність валь цьової ІЧ -сушарки
визначають із рівняння ( кВт):
.
P
P
P
P
а
вн
н
Σ



(16.46)
Розрахунок ви трати еле ктричної енергії на сушіння природно ї
пастоподібної сировин и визначають за формулою (кВт·го д):
T.
P
AΣ

(16.47)
де Т – тривалість ІЧ-сушін ня, год.
Витрату теп лоти на 1 кг випаровування во логи (кД ж/кг)
визначають із рівняння :
.
W
Q
q
(16.48)
Витрату елек троенергії на 1 кг ви паруваної вологи (кВт/го д·кг )
визначають із рівняння
.
W
A
P
(16.49)
Роз ахунок т ивалості сушіння ма т іалу та шви кості о
тання
сиовинина ифлнійов хні ааана
Час перебування матеріа лу у ва льцьовій ІЧ-сушарці:
W/2),
/(G
ρ
β
V
τ
2
м
а





(16.50)
де  = 0,9 – коефіцієнт заповнення барабана;
–
товщина шару
сировини, мм;  – щільність матер іалу при середній во логості, кг/м
3
.
wcp=(W1+W2)/2,%
(16.51)
 = c100/(100 – wcp).
(16.52)
де с – щільність абсолютно сухого матеріалу, кг/м
3
.

169
Кількість обертів рифленого барабана:
n=A·Lа/·Dа,
(16.53)
де А = 0,72...0,85 – для насадки у вигляді цапфи.
Необ хідна по тужність для обертання рифленого ва ла та зня ття
сушеної сировини, кВт:
,
30
)
tg
1(
l
p
n
N
н











(16.54)
де – си ла, що витрачається для зня ття сировини , Н (4,2... .7,8 Н);
lн – загальна довжина зрізаючих ножів, м; μ – коефіцієнт тертя між
ножами та повер хнею рифленого барабана, μ = 0,10....0,18; α – кут
на хи лу ножів, α = 30...45о; η – ККД приводу, η = 0,8...0,85.
16.4 . Розпилюв альна с ушарка
Під розпи ленням мають на увазі диспергуванн я с труменя
рідини, що супроводжується у творенням вели кої кількос ті
полідисперсних крапе ль. Завдя ки розвинен ій повер хні дисперговани х
частинок відбувається ін тенсивний теп ло- і масообмін з агентом
сушіння, при цьому розпорошені частинки ш ви дко віддаю ть вологу.
Весь процес сушін ня займає всього кілька секунд, причому
максимальна тем пература частино к під час ви паровування воло ги в
зоні підвищени х тем ператур не перевищує тем ператури, за якої
продукт зберігає основні фізико -хім ічні влас тивос ті, що особливо
цінно в разі сушіння матеріалів, чутливи х до впливу високи х
тем ператур.
У разі сушінн я розпиленням можна змінювати в певни х межа х
деякі показни ки одержувани х порошків: ве личину частинок, воло гіс ть,
насипну м асу. Унаслідок суш іння м етодом розпилення ви ходить
готовий продукт, який не потребує подальшого подрібнення. Може
бути скорочений і повніс тю ме хан ізований те хнологічний цикл
отримання су хого продукту.
Хороша розчинність др ібнодисперсного порошку в дея ки х
випадках м ає велике значення (наприк ла д, у разі розве дення су хо го
молока водою).

170
До недоліків розпилю вальн и х сушарок можна віднести вели кі
розміри сушильної камери через недос татню шв идкість сушильного
агента і, відповідно, низьку напругу камери по волозі; значні ви трати
енергії й теп ла; скла дну конструкц ію суши льної ус тановки
(розпилюва льн і й пи ловлов люва льн і прис трої).
У те хн іці сушіння застосову ються три способи розпилення
рідини: ме ханічними і пне вматичними форсунками, відцен тровими
дискам и.
Меха нічне розпи лення проводи ться за допомогою форсунок
різних конструкцій, до яких р ідина подається під тис ком 30...200 атм .
Розмір крапель станови ть від 1 до 150 мкм і залежи ть від тиску і
властивосте й рідини. Перевагам и ме хан ічни х форсунок є їх безшум на
робота, невели кі ви трати еле ктроенергії й вели ка проду ктивність
одиночни х форсунок. Недоліками є неможливіс ть розпи лення грубих
суспензій, що міс тя ть тверді частин ки або кристали, значна чутливість
до забруднення, нем ожлив іс ть регулюванн я продуктивнос ті без зм іни
дисперсності крапель р ідини.
Пневм атичне розпи лення проводи ться п ід дією с тисненого
повітря тис ком 1,5.. .5 ,0 атм. Перевагами пневматични х форсунок є
можливіс ть розпи лення більшості розчинів і суспензій, можливість
регулювати продуктивність . Недоліками є значна ви тра та енергії
порівняно з іншими способами розпилення, необ хідність застосування
декілько х форсунок для підвищення про дуктивності, обов’язкова
наявність ком пресорної установки.
Розпиленн я п ід дією відцен трової си ли досягає ться подачею
рідин и на диск , що обертається зі шви дкіс тю 4000...20000 об/ хв. Для
отрим ання високої дисперсності застосову ються різн і конструкц ії
дисків. Обертання розпилю вально го диска здійс нюється від
електродви гуна або парової турбіни. Недолікам и є висока вартість
розпилюваль ного апарата, скла дн іс ть експлуа тац ії, необхідн ість
велико го діаметра суши льної камери.
Очищ ння ві
ацьованог о овіт я
Повітря, що вихо дить із сушильної камери, містить вели ку
кількість су хого продукту в завис лому стані. Д ля йо го очищення
застосовуються р ізн і асп іраційні прис трої: ткани нні фільтри , ци клони,
системи мокрого пиловловлю вання.
Тканинні фільтри здатні затримувати частинки діаметром від 1
мкм, проте тканина фільтра потребує періодичного очищення
(струшування або продуван ня у зворотному напрямку).

171
Циклони не потребують спеціального обслуговування, можуть
працювати безперервно, але забезпечують за тримання частинок
діаме тром не менше 150 мкм, що є неприйня тним для виробництва
сухого молока .
Найбільш ефективн і для очищення повітря сис теми мокрого
пиловловленн я (скрубери), що забезпечують очищенн я до
залишкового вмісту частинок пилу в повітрі 5...15 мг/м
3
.
Очищення
відпрацьованого повітря в мокрому пиловловлю вачі (скрубері)
забезпечує отрим ання су хого молока в кількос ті 10...15 т/рік і більше.
Додаткова економія досягає ться та кож унаслідок випаровування во ди з
молока під час мокрого пи ловловлюван ня до 200...400 кг/ год.
Конструкція систем мокрого пиловловлювання розробляється з
урахуванням специф іки кожного типу сушарки та умов розміщення
обладнання в цеху.
Розрахункова частина
изнач ння га а итів кам и
Об’єм кам ери (м
3
) визначаємо за формулою
A
W
V,
(16.55 )
де W – кількість випарованої вологи, кг/год; А = 4 кг/(м
3
год) – напруга
об’єму сушильної камери.
Кількість випарованої во логи (кг/с) визначаємо, ураховуючи
матеріальний баланс сушінн я, за формулою
.
w
100
w
w
G
W
2
2
1
1



(16.56)
Камера має форму циліндра з конічним дном із
співвідношенням висоти H до діаметра D, що дорівнює 1,2. З огляду на
це діаметр (м) визначаємо за формулою
3
4
2,1
V
D


.
(16.57 )
При цьому висота буде дорівнюва ти 1,2D м.
Розміри конічного дна камери приймаємо конструктивно.

172
Т ловий оз ахунок
Для визначення ви трат повітря і теп лоти на сушіння будуємо
теоретичний і практичний цикли сушіння в I–d -діаграмі для повітря.
На перетині ізотерми t0 = 20 оС (наприклад) і лінії вологовмісту
d0 = 10 г/ кг зна ходять точку A, що характеризує стан (параметри)
зовнішн ього повітря .
Нагрівання повітря в калорифері відбувається за пос тійного
вологовмісту, тому на перетині ізо терми t1 = 150 °С і лінії
вологовмісту d0 = 10 г/кг зна хо дять точку B, що характеризує стан
повітря п ісля п ідігр івання .
Теоретичний процес сушін ня відбувається за умов постійної
ентальпії. Точку, що відповідає станом повітря в кінці теоретичного
циклу сушіння (C), зна хо дять на перетині ізоенталь пії IB = 180 кДж/кг
та ізотермиt2 =80
о
С.
За діаграмою визначаємо параметри повітря в трьо х точка х
теоретичного ци клу сушіння (при кла д на ведено в табл. 16.1).
Таблица 16.1 – Приклад визначе ння
точок те оретичног о циклу суші ння
Параме тр
A
B
C
Температура,
о
С
20
150
80
Віднос на вологість , %
70
–
12
Вологов міст, г/кг
10
10
36.5
Ентальпія , кДж/кг
45
180
180
За умов реального сушіння лінія BC починатиметься в точці B,
проте не збіга тиметься з напрямком ізоента льп ії IB. Напрям ок цієї лінії
залежи ть від величини D, я ка визначається за формулою


от
т
м
w
о
q
q
q
q
q






Дж/кг ,
(16.58)
деqо
= 0 Дж/кг – до да ткова кількіс ть тепло ти, що п ідводи ться
безпосередньо в сушильну кам еру; qw – теплота, що вноси ться в
сушарку з вологим матеріалом, Дж/кг; qм – питомі витрати на
нагріванн я матеріалу, Д ж/кг; qт
= 0 Дж/кг – питомі втрати на
нагріванн я транспортних прис троїв; q от – питомі втрати в навколи шнє
середовище (приймаються на рівні 15% від теоретично ви траченої
теп лоти).
Усі ве личини позначені літерою q, є пи томою тепло тою,
віднесеною до 1 кг ви парованої вологи. Пи тому теплоту, що вноситься
в сушарку з во логим матеріалом, (Дж/ кг) визначаємо за формулою

173
,
t
c
q
0
в
w


(16.59)
де св – питома теп лоємність во ди, Дж/(кг·К).
Питомі витрати теплоти на нагрівання матеріалу (Дж/кг)
визначаємо за формулою

W
t
t
W
G
C
q
0
2
1
2
м



.
(16.60)
Питомі втрати тепло ти на навколи шнє середовище (Дж/кг)
визначаємо за формулою

,
15
,
0
q
q
q
q
w
м
Т
от




(16.61 )
де qТ – теоретична витра та тепло ти на випаровування 1 кг вологи
(кДж/кг), що визначаємо за формулою
,
d
d
I
I
q
A
C
A
B
Т



(16.62)
де IB, IA,– показники ен та льпії; dC, dA – показники вмісту вологи
повітря у відповідних точка х I–d -діаграми (табл. 16 .1).
Рівняння лін ії BC1 реального процесу сушіння (за лежн іс ть
ентальпії від вмісту воло ги) виглядає таким чином:
A
B
d
d
I
I





кДж/к г.
(16.63 )
Задаємо довільний вміст вологи d = 26 г/кг і визначаємо для
нього енталь пію точки D (лежить на лінії С1 реального циклу
сушіння) з р івнян ня (16.63).
На I–d -діаграмі позначаємо точку D і проводимо пряму лінію
через точки D і , на перетині цієї прямої й ізотерми t2 = 80
o
C
зна ходять точку С1, що характеризує стан повітря в кінці реального
циклу суш іння .
Реальну витрату повітря (кг/с) визначаємо за формулою
.
d
d
W
L
A
1
C

(16.64)

174
Необ хідну кількість теп ла для сушіння (Вт) визначаємо за
формулою
.
I
I
L
Q
A
B
C



(16.65)
Роз ахунок ку
ато а
Рекуператор являє собою набір гладких пластин зі стандар тних
оцинкованих листів розмірами b =1 м іh = 1 м, товщиною л = 0,7 мм
(прик лад).
Між пластинами проклеєні гумові прокладки (11 шт.) шириною
b = 2 мм, із кроком 0,1 м. Розташування прокладок показано на
рис. 16.4.
Рисунок 16.4 – Схе ма пластинчатого ре куператора
Вони розташован і таким чином, щоб забезпечи ти пере хресний
рух повітряних по токів відпрацьованого і зовнішнього повітря без
змішування між собою. Конструктивно плас тини припаян і до несучої
металоконструкції (куточок). Схему руху пото ків повітря через
рекуператор наведено на рис. 16.5 .
Рисунок 16.5 – Схе ма руху пові тря них потокі в пластинчатого
ре купе ратора
Зовнішне
повітр я
Повітря , що
виходить

175
Для розра хунку рекуператора задаєм о середн ій тем пературний
напір Dt = 10 oC, швидкість повітря в рекуператорі n = 5 м/с.
Температуру скиданого з рекуператора повітря (
о
С) визначаємо за
формулою
.
t
t
t
0
ух



(16.66 )
Кількість тепла , що передається в рекуператорі, (Вт) визначаємо
за формулою
 ух
2
p
t
t
Сов
L
Q




,
(16.67)
де С ов – теплоємність повітря, Дж/(кг  К).
Під час охо лодженн я ви хідного повітря в рекуператорі може
утворюватися кон денса т, для визначення об ’єму якого на I–d -діа грамі
будуємо лінію процесу охо лоджен ня повітря.
Спочатку
охо лодження
відбувається
за
постійного
вологовмісту, поки відносна вологість повітря не досягне 100%
(верти каль на пунктирна лінія від точки С1 до перетину з лінією 100%
вологості), потім процес відбувається з конденсацією вологи (по лінії
100% во логості). Точка E, що характеризує параметри повітря на
ви хо ді з рекуператора, зна хо ди ться на перетин і ізотерми tух = 30
о
Сі
лінії 100% вологос ті.
Кількість сконденсовано ї вологи (кг/с) визначаємо за формулою
E
d
1
C
d
L
к
W



,
(16.68 )
де dЕ – вологовміст повітря в точці E I–d -діаграми.
Якщо кіль кість виробленого кон денса ту незначна порівня но з
витратою повітря (<1 %), то в по дальшому розрахунку не хтуємо
зменшенням ефекти вної площі теплообміну за ра хуно к утворення
конденса ту.
Площу повер хні теп лообміну рекуператора визначаємо за
формулою
t
k
p
Q
F


м
2
,
(16.69)
де k – коефіцієнт теп ловіддач і, Вт/(м
2
·К), який визначаємо за
емпіричною формулою

176
.
5,
10
k


(16.70)
Ефективну площу теп лообміну однієї п лас тини (м
2
) визначаємо
за формулою
.
h
b
11
h
b
f





(16.71)
Необ хідну кіль кість пластин визначаємо за формулою
.
1
f
F
n


(16.72)
Площу перерізу за повітрям (м
2
) визначаємо за формулою



в
в
L
F
,
(16.73)
де rв
–
густина повітря за середньої тем ператури повітря в
рекуператорі, кг/м
3
.
Відстань між п ластинами (м) визначаємо за формулою
.
p
b
11
h
2n
в
F





.
(16.74)
Таким чином , зага льну товщину паке та п ластин (м)
визначаємо за формулою
.
n
n
B
л
p






(16.75)
Роз ахунок кало иф а
За умови, що калорифер являє собою набір однакови х
оребрених ТЕНів по тужністю N’ = 2 кВт/п.м і з площею оребрення
F’= 0,75 м
2
, для по даль шого розрахунку приймаємо температуру
поверхні ТЕН tк = 400 oC.
Прийм аєм о
габарити прохідного
перерізу ка лорифера,
розміщеного на рекуператорі: ширина bк = 0,5 м, висота hк = 0,81 м.
Перевіряємо теплове наван таженн я на 1 по гонний метр ТЕН.
Кількість теп лоти , що віддається з 1 п .м ТЕН, (Вт) визначаємо
за формулою

177
с
t
'
F
k
'
Q



,
(16.76)
де k – коефіцієнт теплопередач і від повер хні ТЕН до повітря,
Вт/(м
2
 К); Δtс – середній тем пературний напір калорифера.
Коефіцієнт теплопередач і ви значаємо за емпіричною формулою
0,48
кал
23
,
10
k



.
(16.77)
де кал – швидкість повітря в ка лорифері, м/с.
Швидкіс ть повітря в калорифері (м/с) визначаємо за формулою
(з урахуванням того, що площа про ходу повітр я в ка лорифері
станови ть 2/3 від загально ї площі перерізу):
к
к
к
кал
h
b
2
L
3







,
(16.78)
де к – густина повітря за середньої температури повітря в ка лорифері,
кг/м
3
.
Оскіль ки кількість тепло ти, що віддає ться з 1 п.м ТЕН, більше
за пи тому потужність Т ЕН, то зага льну довжину оребреної повер хні
РЕН (м) можна визначити за формулою
'
N
Q
Q
l
p
c
ТЕН


,
(16.79)
де Qc та Qp – кіль кіс ть тепло ти, необ хідної для сушіння і передан ої в
рекуператорі, відповідно, Вт.
За ум ов конструктивно прийн яття певно ї довжини ребристо ї
поверхні одного ТЕН – l1 м, то ді загальну кількість ТЕНів визначаємо
за формулою
.
l
l
n
1
ТЕН
ТЕН 
(16.80)
Реальну довжину прийм аю ть конструктивно.
Роз ахунок оз илювальної фо сунки
Якщо вибрано форсунку з м еханічним розпиленням , то для
подаль ши х розра хунків приймають діапазон перепа ду тиску рідини у
форсунці (ΔP) 150...200 а тм .

178
Діаметр ви хідного отвору форсунки (м) визначають за
формулою
м
P
2
м
785
,
0
1
G
фd








,
(16.81 )
де  – коефіцієнт витрати (0,5...0,7); м – густина продукту, кг/м
3
.
Максим альний діам етр крапель під час розпи лювання (м)
визначаємо за формулою
2
м
в
к
g
8
k
d





,
(16.82 )
де в – густина на грітого повітря, кг/м
3
;  – поверхневий натяг
продукту, кг/м; м – швидкість вихо ду струменя продукту , м/с;
k – коефіцієнт, що залежить від властивостей рідини, яка
розпилюється , v = (2....4).
Швидкість вихо ду струменя молока (м/с) визначаємо,
ураховуючи постійність витра ти за формулою
2
ф
м
1
м
d
G
4







.
(16.83 )
Роз ахунок фільт а
Оскіль ки відомий максимальний діаметр краплі молока після
розпилення, визначаєм о м аксим альний наве дений діам етр час тинки
сухого продукту (м) за формулою

3
1
.
.
с
1
3
к
м
.
с.
к
G
W
G
d
d





,
(16.84)
де  – густина продукту, кг/м
3
; с.
.
–
густина сушеного проду кту,
кг/м
3
.
Густину су хого молока (кг/м
3
) визначаємо за формулою

179
1
в
1
.
с
w
1
w







,
(16.85)
де в – густина води за температури t2 = 80
o
C, кг/м
3
.
Із практики відомо, що частинки сухо го продукту, наприклад
м олока, м ають кулясту форму і наведений діам етр частинки
dс.м . коливається між 20 і 70 мкм, о тже, приймаємо наведений діаметр
частинки сухого молока d = 45 мкм.
Значення критер ію Ар хімеда визначаємо за формулою


2
в
в
.
.
с
3
d
Ar







,
(16.86 )
де в – густина води за температури t2 = 80
o
C, кг/м
3
;  – кінематична
в’язкіс ть повітря за цієї ж температури, м
2
/с (визначається як
відношення ди намічної в’язкості до густини ).
Ура ховуючи отримане значення критерію Архімеда, за
ном ограм ою визначаємо значення критерію Рейноль дса для ви тання
частинки проду кту Reвит. Якщо значення кри терію Рейно ль дса
зна ходиться в діапазоні 0,2 < Reвит < 1000, то швидкість витання
частинки визначаємо за формулою
вит
d
Re



м/с.
(16.87)
За цих умов вертикальна складова швидкості руху повітря у
фільтрі не повинна перевищувати 0,84 м/с, щоб основна кількість
велики х і середніх частино к, що зали шилис я в повітрі після
прохо дження сушиль ної камери, осіла в осаджуваль ній камері фільтра.
Тоді площа повер хні о дного фільтрувального рукава , м
2
:
.
l
d
S
ук
ук
p
1



(16.88)
Необ хідну зага льну п лощу фільтрац ії (м
2
) визначаємо за
формулою

180
воз
ф
P
L
'
P
S






,
(16.89)
де ΔP’
–
питомий гідравлічний опір тканин и фільтра, (Па·с)/м;
Δ – повний гідравлічний опір тканини ф ільтра (1200...1500 Па).
Загальну необ хідну кіль кість рукав ів (шт.) зна хо дя ть за
формулою
.
S
S
n
p
1
ф
ук
(16.90 )
Роз ахунок товщини ша у ізоляції
Товщину шару ізоляції ви значаємо за формулою

о
ст
0
ст
вн
t
t
t
t








м,
(16.91)
де 0 – коефіцієнт теп ловіддач і від зовнішньо ї повер хні ізоляційного
м атеріалу в нав колишнє середови ще, Вт/(м
2
 К); tвн – тем пература
ізоля ції з боку апарата ,
о
С; tст – температура ізоляції з боку
навколи шнього середовища, прийм ається в діапа зоні 35...45 оС для
апаратів, що працюють у приміщенні згідно з нормами охорони праці;
tо
–
тем пература навколишнього середовища;  – коефіцієнт
теп лопровідності матеріа лу ізоляції, Вт/(м  К) (матер іал сове літ
складається з 85% магнезії + 15 % азбесту).
Коефіцієнт тепловіддачі від зовн ішн ьої повер хні ізо ляційного
м атеріалу в нав колиш нє середовище (Вт/(м
2
 К), визначаємо за
емпіричною формулою:
о
ст
0
t
t
07
,
0
74
,
9





.
(16.92 )
Отримані розра хункові дані стосовно товщин и ізо ляц ійного
шару всіх елемен тів сушарки заносять до таб л. 16.2.
Таблиця 16.2 – Р озрахункові дані тов щини шару ізоля ції
розпилюваль ної сушарки
Параме тр
Каме ра Рекупе ратор Філь тр Калориф е р
tвн (ma x),
о
С
d,м

181
Роз ахунок т анс о тних ист оїв
Для транспортування готового су хо го продукту в апараті, що
розробляється, зас тосовують гвин товий конвеєр.
Основні розміри гвин та приймаємо конструктивно, напри клад:
зовнішній діаметр гвин та Dгвинт = 0,2 м, довжина гвин та 1гвинт = 2,78 м,
кут нахилу гвинтової лінії гвинт = 25о
.
Приблизну потужність на валу гвин та (кВт) визначаємо за
формулою
0
ви нт
2
за
ви нт
l
0.367
G
K
N



,
(16.93 )
де Kза – коефіцієнт запасу потужнос ті (1...3); 0 – коефіцієн т опору
руху (1...2); G2 = 11,3110–3
–
продуктивніс ть за су хим продуктом,
т/ год.
Мінім ально необхідну часто ту обертання вала визначають за
формулою
.
м
.
с
3
ви нт
2
ви нт
tg
D
G
2
n









с
-1
,
(16.94)
де  – коефіцієнт заповнення жо лоба (0,03...0,06).
16.5. Камерна конвективна сушарка
Для сушіння во логи х матеріа лів широко використовую ться
конвективні сушильні установки, у яких як сушильний агент
застосовується на гріте повітря або димові гази. За лежно від форми,
властивосте й, розмірів матеріа лу вибираю ть конструкцію суши льної
установки та режимні параметри: температуру, шви дкіс ть руху
сушильного аген та і напрямок його руху.
Камерні сушарки є установками періодичної дії. Вони
малопродуктивні й низькоефекти вн і, а ле поширені через просто ту
конструкції і експ луатації та більш рівномірний розподіл во логого
повітря в камері. Вони застосовуються, наприкла д, для сушіння чаю та
іншої харчової с ировини. Характерною особливіс тю роб оти та ки х
установок є періодичне завантаженн я вологого і виван таження
висушеного м атеріалу, нагрівання та охо лодже ння кам ери, зм іна
параметрів сушильного агента в часі. Циркуляція сушильного агента в

182
камерах м оже бути природною, п ід дією різниці густини холо дного і
нагрітого повітря, і примусовою за рахунок зовнішньо го спонукача
(вен тилятора або димососа). Циркуляція може бути орган ізована в
будь-якому напрям ку. Ру х сушиль ного аген та відбуває ться вздовж або
впоперек кам ери, звер ху вни з або знизу вгору. Застосовуються
комбіновані схеми руху сушильного агента відносно матеріалу, що
висушується. На рис. 16.6 наве дена с хем а кам ерної сушильної
установки.
Рисунок 16.6 – Каме рна сушарка: 1 – сушиль на каме ра; 2 – вагоне тки;
3 – козирки; 4, 6, 7 – калорифери; 5 – вентилятор; 8 – шибер
Роблять два види теп ло технічного розрахунку сушильних
установок – конс труктивний і перевірочний. У разі проектування
нови х суши льних ус тановок робиться конс труктивний розра хунок,
основним завданням якого є визначення геом етрични х розм ірів за
відомими режимними характеристи ками і задано ї продуктивнос ті
установки. Перевірочний розрахунок сушиль них установок роблять
для ви значення продуктивності й порівн яння її з фактичними дан ими,
одночасно розраховується ККД установки , питом а витра та теп лоти та
інші харак теристи ки.
Свіже повітр я
Відпр ацьов ане пові тр я
8
7
6
5
4
2
7

183
Тепловий ба ланс
камерни х сушарок періо дичної дії
розраховуються для одного циклу роботи ус тановки і виражається
витратою тепло ти за один цикл (кДж/цикл). У загальному вигляді
рівняння теплового ба лансу сушиль ни х установок має такий ви гляд
Qс+ΣQот=Lв·cв·(tв1·tв2),
(16.95 )
де Lв – масова витрата повітря; св – середня теплоємність повітря;
tв1, tв2 – температура повітря на вході й вихо ді з сушильно ї камери
відповідно.
Витрата теп лоти на сушін ня вологого матеріалу складається з
витрат тепло ти на прогр івання вологого матеріалу Q , ви трат теп лоти
за постійної швидкості сушіння Q1 і спа дної швидкос ті сушіння Q
Qс=Q +Q1+Q.
(16.96 )
Витрата теп ло ти п ід час прогрівання дорівнює :
Q =Gсух·(см+сw·uо)·( м– о).
(16.97 )
Витрата тепло ти в періо д постійної швидкості сушін ня
визначається за формулою
Q1=Gсух·(uо– uk)·r1=Gсух·(uо–uk)·(io–c
·
м–сw· м).(16.98)
Витрата теп ло ти в період падаючої швидкості сушіння:
Q1=Gсух·[(cм+сw·u2)·( 2– м)+·(uk–u2)·r], (16.99)
де Gсух
–
ви трата матеріа лу за абсолютно су хою м асою;
см , сw, с – теплоємність абсолютно сухого матеріалу, вологи і пари;
uо, uk, u2 – початковий, кри тичний і кінцевий вологовміст матеріалу
відповідно; о, м , 2 – початкова температура матеріалу, температура
в періоді постійно ї і спадної швидкості відповідно; r1, r2 – теп ло та
пароутворення в періоді постійної і падаючої швидкості сушіння
відповідно.
Втрати складаютьс я з витрат теп лоти на транспортні пристрої, у
навколи шнє середовище і на нагріванн я огороджень :
ΣQот=Qт +Qнав+Qого .
(16.100)

184
Витрата теп ло ти на транспортні пристрої:
Qт =Gт ·ст ·(tт1–tт2).
(16.101)
Витрата теп ло ти в навколишнє середовище :
Qнав=k·Fого ·Δt.
(16.102)
Витрата теп ло ти на нагрівання огородже нь:
Qого.=Gого.
·сого.
· (tого2–tого1),
(16.103)
деGт,
Gого .
–
маса транспортни х пристроїв і огороджень;
ст,
сого .
–
питома теплоємність транспортних прис троїв і
огороджувальни х
елементів
відповідно;
tт 1,
tого 1,
tт 2,
tого 2 – початкова і кінцева температура транспортни х пристроїв і
огорожі відповідно; Fого .
–
площа поверхн і огороджувальни х
конструкцій; k – коефіцієн т теп лопередачі; Δt – тем пературний нап ір.
У рівнянні (16.61) можуть бути також інші ви тратні ста тті
залежно від конс трукц ії і с хем и сушильно ї установки . Рівняння
теп лового балансу сушильної установки можна виразити у відсотках
(або відносни х о диниця х), я кщо праву і ліву частини рівняння (16.96)
розділити на Lв · cв · (tв1 · tв2):
qпр+qІ+qп+qтр+qнав+qогор =100%.
(16.104)
Рівняння теплового балансу можна також виразити в питоми х
витрата х те пло ти на випаровування 1 кг воло ги, що міститься в
м атеріалі, якщо праву і ліву частини рівн яння (16.96) розділи ти на
Gсух ·(uо – u2), кДж/ кг вологи:
qвл
пит.
= qпр
пит.
+qІ
пит.
+qп
пит.
+ qтр.
пит.
+ qнав.
пит.
+ qогор
пит.
.
(16.105)
Якщо ж віднес ти витрати теп лоти до продуктивності установки
Gсух, то отримаємо питомі ви трати , віднесені до одиниці продукції, що
випускається кДж/ кг продукц ії:
qꞌпрод
.
= qꞌпр + qꞌІ + qꞌп + qꞌтр. + qꞌнав. + qꞌогор.
(16.106)

185
16.6 . Вертикаль на циліндрична ІЧ -сушарка на основі
сучасног оо еле ктронаг рів ача
На базі Харківсь кого державного універси те ту харчування та
торгівлі для сушіння рослинної сировини розроблена принципово нова
вертика льна ци ліндрична (ВЦ) ІЧ-сушарка на основі гнучкого
плівкового резис тивного е лек тронагрівача випром інюва льного типу
(ГПРЕнВТ) із вібраційним ме хан ізмом, що запобігає злипан ню
сировини під час сушіння, та сп іраль ним теплообмінним пристроєм
для використання вторинного повітря (рис. 16. 7).
Рисунок 16.7
–
Промислово-до слі дна сушарка ВЦ ІЧ-20:
1 – ве ртикаль на цилі ндрична робоча каме ра; 2 – кришка із затяжними
ф іксаторами; 3 – фіксуючий пристрій; 4 – штатив; 5 – те плоізолюючий
і золон; 6 – сітчасті піддони; 7 – ф іксуючі шпиль ки; 8 – ГПРЕнВТ;
9 – ре гулююча за сувка; 10 – те плообмі нний спі раль ний пристрій;
11 – стійки; 12 – розподільча ре шітка; 13 – вібраційний ме хані зм для
штатива
і з сі тчастими
пі ддонами; 14 –
завантажуваль но-
розванта жуваль ний ме ханізм; 15 – нагні таючий те плоі золь ований
трубопро ві д; 16 – витя жний ве нтиля тор; 17 – блок ке рування САУ

186
Робота апарата здійснює ться та ким чином: п лодово-ягідна
сировина, наприклад яблука , заван тажує ться на с ітчасті піддони 6, я кі
фіксуються фіксуючими шпильками 7 на шта тиві 4. Піс ля цього
шта тив із сітчастими п іддонами вс тановлює ться у фіксуючому
пристрої 3 кришки 2 із затяжними фікса торами, на якій зм онтовано
витя жний вен ти лятор 15, з’є днаний із на гн іта льним теп лоізо льованим
трубопроводом 16.
Піс ля
вм икан ня
заван тажува льно -розван тажува льного
механ ізму 14 ш татив із сітчас тими піддонами заванта жується до
циліндричної верти кально ї робочої камери ІЧ-сушарки 1, установленої
на стійка х 11. Піс ля цього з дійснюється те хнолог ічний процесс
ІЧ-сушінн я сировини за температури 45...60
о
С залежно від
те хнологічни х вимог.
Відпрацьоване повітря, що рухає ться завдяки витяжному
венти ля тору 15, з ’єднано му з нагн ітаючим теп лоізо льованим
трубопроводом 16, надхо ди ть до теп лообмінного спірального
пристрою 10, установленого в нижній частині ІЧ-сушарки біля
ІЧ-випромінювачів 8, та забезпечує можливіс ть попереднього
підігрівання хо ло дного повітря відпрацьованим теп лоносієм.
Піс ля
зак інчення
те хнологічного
процесу ІЧ-сушін ня
вм икається зава нта жувально -розван тажува льний м е хан ізм 14, який
після підняття штатива з піддонами обертається на 150
о
для
розвантаження та зава нтаже ння сировини на те хн ічном у м айданчику.
Сушена сировина на дхо ди ть до фасувально ї машини та на по дальшу
реалізац ію.
Розрахункова частина
Конст уктивний оз ахунок Ц ІЧ-суша ки
Для ви значення конс труктивних параметрів робочої камери
сушарки ВЦ ІЧ-20 на основі ГПРЕнВТ необ хідно враховувати
особливості робочої камери ІЧ-сушарки з те хн ічної точки зору.
Необ хідно визначи ти корисну площу не лише апарата, а
ГПРЕнВТ відповідно до його те хнічни х параметрів. Будову Г ПРЕнВТ
із зазначенням основни х елем ентів наве дено на рис. 16.8.
Як видно з рис. 16.8, не технологічна зона Г ПРЕнВТ є
невели кою, під час проектування ВЦ ІЧ-сушарки з вібрац ійним
механ ізмом штати ва із сітчас тими піддонами та теплообмінним
спіральним прис троєм на основі ГПРЕнВТ її можна викорис товувати
для часткового розташуван ня теп лообмінного спірально го пристрою
та фіксуючого пристрою шта тива із сітчастими піддонами.

187
Рисунок 16.8 – За галь на конструкція ГПРЕнВТ: h
1
–
ве рхня та
нижня зони підключе ння е ле ктромере жі до мі дної шини (h 1
= 15 мм);
h2
–
ве рхня та нижня зони фі ксування (h 2
= 25мм);h*
–
те хні чна, нижня та
верхня зони (h* = h
1
+h2
= 40 мм); Hкор – зона корисної площі ГПР ЕнВТ;
Hзаг – загаль на висота ГПРЕнВТ
Оск іль ки сушарка м ає геом етричну форму вертикального
циліндра, то її за гальна та корисна площа (м
2
) залежи ть від висоти
обраного ІЧ-випромінювача і за постійного радіуса дорівнює:
Sзаг.=2·
· R ·(R+h),
(16.107)
Sкор.=2·
· R ·(R+h),
(16.108)
де R – радіус ВЦ ІЧ-сушарки; h – висота ВЦ ІЧ-сушарки за умов
урахування або не врахуванн я не техно логічни х зон апарата , м
2
.
Об’єм робочої камери ВЦ ІЧ-сушарки (м
3
) визначають таким и
формулам и:
Vзаг =
·r
2
·h,
(16.109)
Vкор= ·r
2
·h.
(16.110)
Визначаємо кількість сітчасти х піддонів для забезпечення
рівномірного опромінення в робочій камері ІЧ-сушарки, якщо відстань
між піддонами hпід = 0,025 м та висота борта піддона hбор = 0,015 м :

188
nпід = Hкор / (hпід + (hбор/2)),
(16.111)
де Hкор – корисна висота ВЦ ІЧ-сушарки.
ат іальний аланс Ц ІЧ-суша ки
Для виз начення
м атеріального
балансу
вертика льно ї
циліндричної ІЧ-сушарки необ хідно визначити початкови й W1 та
кінце вий W2 вологовміс т плодово-я гідно ї сировини. Уве дем о такі
умовні позначення для спрощення розрахунків: G1 – вага сировини, що
надхо дить на сушіння, кг; G2 – вага сушено ї сировини, кг;
W – кіль кість воло ги, ви далено ї із сировини .
Визначимо баланс су хих речовин у яблучній сировин і:
,
(16.112)
де Gс.
–
маса сухих речовин, кг .
Обчислимо кіль кість сушеної яб лучної сировини :
.
(16.113)
Визначимо відношення маси вологи в яблучній сировин і до
маси абсолютно су хої сировини:
.
(16.114)
Визначимо кіль кість сировини, що надхо дить до ВЦ
ІЧ-сушарки:
.
(16.115)
Перевірочний розрахунок для визначення кількості вологи (кг),
яка ви даляєтьс я із сировини , здійснюю ть за формулою
.
(16.116)
изнач ння н г тичної скла ової Ц ІЧ-суша ки
Витрата теп ло ти на ІЧ-сушіння п ло дово-ягідної сировини
визначається з рівняння теплового ба лансу

189
(16.117)
Кількість теп лоти (кДж/кг), що ви трачається на випаровування
вологи із пло дово-ягідно ї сировини, обчислюється за формулою
(16.118)
де
питома тепло та пароутворення, Дж/кг.
Кількість теплоти (кДж/кг), що надходить із повітрям до
робочої камери апарата, розра ховується та ким чином:
(16.119)
де
ента льпія повітря, кДж/кг.
Кількість теп лоти (кД ж/кг), що витрачається на на гріван ня
м еталеви х конструкц ій апара та:
(16.120)
де – маса металоконструкцій апарата , кг; с – теплоємність металу,
Дж/(кг · К); – різниця тем ператур металоконс трукцій,
о
С.
Втрати те пло ти через конструкцію ВЦ ІЧ-сушарки обчислюємо
за формулою
.
(16.121)
Коефіцієнти тепловіддачі випромінювання для повер хонь
апарата, Вт/(м2·К), обчислюємо за формулою
,
(16.122)
де
ступінь чорноти матер іалу; С0 – коефіцієн т випромінювання
абсолютно чорного тіла, С0 = 5,7 Вт/(м
2
К); tcт – тем пература стін ки
апарата,
о
С; tк – температура криш ки апарата,
о
С; t ов – тем пература
повітря,
о
С.
Визначаємо фізичні конс тан ти, я кі входять у кри терії
подібності, за формулою
.
(16.123)

190
Розрахуємо коефіцієнт розширення об’єму повітря (1/К) таким
чином:
(16 .124)
Обчислимо критер ій Грасгофа з певним и геометричним и
розм ірам и апарата:
(16.125)
де g – прискорення вільного падіння; l – характерний розмір, м;
υ – коефіцієнт кінематичної в ’язкості; β – коефіцієнт об’ємного
розширення; ΔT – різниця тем ператур між повер хнею тіла і
середовищем .
Для визначення критер ію Нусель та обчислюємо добутки (Gr·Pr)
для кришки і стінок апарата. Коефіцієнти n та С визначають
відповідно до о тримани х розрахункови х значень добутку (Gr·Pr).
Розраховуємо критеріаль не рівнання Nu з р івняння Міхеєва для
вільної конве кції:
Nuст(кр) = n · (Gr.
· Pr)
1/3
.
(16.126)
Визначаємо коефіцієн т теплопровіднос ті конвекції
за
формулою
.
(16.127)
Піс ля розра хунку рівнянь теп лового балансу апарата зна ходимо
теп ловий ККД ВЦ ІЧ-сушарки за ви траченою теп лотою на сушіння
плодово-я гідної сировини :
,
(16.128)
де Qвит – кількість тепло ти, витраченої на ви паровування вологи з
плодово-я г ідної сировини, Дж/к г; Qсум
–
сумарна кількість
теплоти, Дж.
Визначаємо електричну потужність е лектронагрівача у ВЦ
ІЧ-сушарці, кВт·год:
(16.129)
де – тривалість те хно логічного процесу ІЧ-сушіння, с;
– ККД
нагрівача (прийм аєм о 0,95...0 ,98).

191
Перевіряємо теплопродуктивніс ть за умовою забезпечення
те хнологічного процесу ІЧ-сушін ня, кДж/го д:
,
(16.130)
де – розрахункова витрата повітря на випаровування вологи, м
2
/год;
Спов – питома те плоємність повітря;
– об’ємна вага повітря, кг/м
3
.
Розраховуємо параметри венти лятора для вер тика льно ї
циліндричної ІЧ-сушарки згідно з необ хідною ви тратою повітря L та
втра тою напору в сушиль ній камері.
,
(16.131)
де
–
втрати напору в шта тивно -с ітчастом у блоці, Па (200...800 Па);
– вільний нап ір (15...30 Па ).
Визначаємо потужність е лектродвигуна приводу вен ти лятора,
кВт:
Рвн
в
(16.132)
де
–
ККД вен ти ля тора, що розраховується за аеродинамічною
характерис ти кою вен ти ля тора (0,50...0,65).
Розрахуємо загальну по тужніс ть ВЦ ІЧ-сушарки,
:
(16.133)
Загальна споживана потужн іс ть,
,
обчислюється за
формулою
(16.134)
Обчислимо витра ту еле ктричної енергії на сушіння п ло дово-
ягідно ї сировини, кВт·год:
(16.135)
де Т – тривалість ІЧ-сушін ня, год.
Розрахуємо витрату теп лоти на 1 кг ви паровування вологи ,
кДж/кг :
(16.136)
Визначаємо витрату електроенергії на 1 кг випаруваної вологи ,
кВт/го д·кг :

192
(16.137)
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розра хунково-проектну роботу має включа ти :
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викла даю ться основи процесу
сушіння харчової сировини та способи волого видален ня;
–
розрахункову частину, у якій наво ди ться приклад розра хунку
сушарки харчової сировини;
–
графічну частину, у якій по дається креслення (с хем а) будь -
якої сушарки .
Конт ольні за итання
1. Що та ке сушіння?
2. Якими способами можна виділяти вологу із харчової
сировини?
3. Які конс трукції сушарок Ви знає те? Назвіть їх перева ги та
недо ліки.
4. Назвіть принц ип роботи, перева ги та недо ліки конвективно ї
сушарки.
5. Від чого зале жи ть пристр ій вну трішньої насадки барабанної
сушарки?
6. Опи шіть конс трукцію , принцип роботи та обігріван ня
вальцьових сушарок.
7. Опи шіть конс трукцію та принци п роботи вер тикально ї
циліндричної ІЧ-сушарки.
17. ВИПАРНІ АПАРАТИ
Мета роботи:
–
вивчення теоретични х основ процесів випарюван ня;
–
набуття практичних навичок із розрахунку ва куум випарних
апаратів .
Загаль на характе рист ика про цесу
Випарюва нням нази ваєтьс я процес концен труванн я розчинів
твердих нелетки х речовин шляхом вилучення леткого розчинника під
час кипіння. За допомогою випарювання одержують і перенасичені
розчини, в яких п ісля цього проводять криста лізацію , наприкла д:
розчини цукрози, фруктози, молочного цукру та ін.

193
Випарю ван ня
широ ко
зас тосо вую ть
у цукровому,
консервному, кондитерському, молочному виробництві для
конц ен труван ня цукрови х і вітамінни х сиропів, плодови х і овочевих
соків, фруктово -ягідни х начинок, м олока, вершків та ін. Особливо
важливий цей процес при виробництві цукру. Підра ховано, що протягом
одного сезону на цу крових завода х СНД випарюють б лизько 15–106
т
води, а в США щороку на підприємства х харчової пром исловості
випарюються майже 10 т води з цу крового сиропу, фруктови х соків,
молока, кавових екс трактів тощо.
Існують три методи випарювання: 1) повер хне ве випарювання ,
що здійснюється шля хом нагрівання розчину на теплообм інній поверхні
внаслідок підве дення теп ла до розчину через стінку теплообмінного
апарата від нагрівальної пари; 2) адіабатичне випарюванн я, що
здійснюється ш ля хом ми ттєвого випаровування перегрітого розчину в
кам ері, де тиск нижчий, ніж тиск насиченої пари; 3) випарювання
шляхом кон тактного випаровування, п ід час якого нагр іванн я розчину
здійснює ться під час прямого контакту між розчином і гарячим
теп лоносієм (газом або рідиною), які рухаютьс я. Частіше за все
використовується поверхневе випарювання.
Для н агр іван ня
розчинів до
температури кипіння
ви корис то вую ть різном анітні теплоносії, але найчастіше водяну пару,
що в цьом у випадку називається нагрівальною. Утворена під час
випарювання розчину пара називається вторинною, її теп ло м ожна
використа ти в теп лообмінни х апарата х, які працюють під меншим
ти ском .
Випарювання розчинника з розчину м ожна проводити під
вакуумом , з атм осферним та підвищеним тиском . Під час ви парюва ння
під ва куумом зни жується температура кипін ня розчину, що дає
м ожливість використати для обігрівання апарата пару низького тиску.
Цей спосіб особ ливо час то зас тосо вується п ід час ви парюва ння
харчови х розчинів, що чутливі до високи х температур. Перевагою
випарюванн я під вакуум ом є зм еншення втрат теплоти в нав колишнє
середовище, а також збільшен ня корисно ї різниці темпера тур між
нагр іва льною парою та кип ляч им розчином. Це дозволяє зменшити
поверхню теплообміну та габарити всього вакуум -випарного апарата.
Дійсно, середня різниця тем ператур Δtс м іж нагріва льною
парою t і кип лячим розчином t дорівнює
Δtс =t –t
.
(17.1)
У вакуумі температура кипіння розчину знижується, тому Δtс
зростає. Із рівняння те плопередач і отримаємо:

194

с
t
S
К
Q



,
(17.2)
виходи ть, якщо Δtс збільшується, то для того, щоб через стінку апарата,
працюючого під розріджен ням, пройшла та ка сама кількість теп лоти
Q, як з а тмосферним тиском, поверхню теп лообміну треба зменшити
(приК=соnstіτ=Δtс ).
У разі випарювання під атмосферним тиском утворена
вторин на пара зазвичай не використовується і викидається в атмосферу.
Випарювання за п ідвищеного тиску спричиняє підвищен ня
тем ператури кипіння розчину і дає м ожливість використання вторинної
пари як теп лоносія в інши х теплообмінниках. Можливіс ть застосування
цього способу випарювання залежить від с тійкості ком понентів розчину,
що випарюється.
Випарювання можна здійснювати в одном у апараті (однокорпусна
установка) або в ряді послідовно з’єднани х випарни х апаратів
(багатокорпусна установка). В однокорпусн ій випар ній ус тановці
тепло нагрівальної пари використовується одноразово, а тепло
вторин но ї п ари зазвич ай не використовується. У бага токорпусній
випарній установці вторинна пара, яка ви ходи ть із будь-якого
попереднього корпусу, є нагрівальною парою для наступного, в якому
розчин кипить за м еншого тиску. Цей м етод проведення процесу
забезпечує значну економ ію тепла, том у є поширеним у пром исловості.
За способом проведення процесу розрізняють пер іодичне та
безперервне випарю ванн я. А пара ти й ус тано вки пер іо дич ної дії
ви корис товую ть ся у виробництві малого масштабу, коли економія
теплоти не м ає великого значення, або для випарювання розчинів до
високих остаточни х концентрацій.
Апар ати,
призначені для проведення випарювання,
називаються випарним и. Їх м ожна класифікувати за низ кою ознак:
типом теплоносія або способом обігрівання; розташуванням і видом
поверхні теплообміну (компонування та конс трукція по вер хні
нагр іван ня); розташува нням робочи х середовищ; режимом і кратністю
циркуляції розчину та ін.
17.1 . Уніфікований змі йовиковий вакуум -апарат
Уніф ікований змійови ковий ва куум -апарат (рис. 17.1а)
складається з циліндричного звареного казана 1 зі зн імною кришкою 8.
Через штуцер 2, розташований у верхній частині обичайки, надходи ть
пара, що гріє, під надли шковим тиском 0,7...0,8 МПа. Через штуцер 10
виділяється конденса т, а через кран 12 випускає ться продукт. У

195
паровому просторі пара, що гріє, омиває мідний змійовик 3. Нижній
кінець зм ійовика приєднується фланцем 11 до сиропного насоса.
Вер хній його кінець за допомогою фланця 4 прикручується до
сполучної труби 5. Другий її кінець з’є днаний із вакуум-камерою 18.
У змійови к на дхо ди ть сироп або рецептурна суміш. Сироп
піднім аєтьс я внутр ішнім и спіралями нагору, а потім проходить по
сполучній трубці в нижню спіраль зовнішнього зм ійовика і далі нагору по
спіралях зовнішнього зм ійовика. Із верхньої спіралі зовнішнього зм ійовика
напівфабрикат, що уварюється (сироп, рецептурна суміш), піднім ається
по сполучній трубі 5, і з її вер хнього кінця уварена карамельна маса
випли ває у вакуум -камеру 18. Маса збирається в м ідному конусі 16,
що має внизу клапан 22. Вер хня крайка конуса затиснута болтами 17
між фланцям и вакуум -камери й обичайки 15. Щоб маса не застигла,
конус обігрівається парою, що надхо дить у зм ійовик 21. Він
зна ходиться всередині обичайки 15 із кришкою 14 .
Рисунок 17.1 – Уні фікований змі йовиковий вакуум-апарат: а – загаль ний
вигля д; б – вакуум-каме ра; в – ві дце нтровий паровідділь ник
Разом із карамельною масою зі сполучної труби у вакуум-камеру
ви ходя ть також вторинна пара і повітря, що ви діляю ться із сиропу під
час його уварювання. Вони відво дя ться в конденса тор по патрубку 20.
Відбійник 19 перешко джає виве денню карамельної маси з робочого
об’єму апарата .
Втор инна
пара до
ва куум -
35 насоса
Пар а
а
в

196
Зазвичай уварена маса накопичується в приймачі 13 при
відкри тому клапані 22 і закри тому клапані 24. У цьому випадку об’єм
вакуум -кам ери становить на 80 дм
3
більше. Крім зливального отвору
вакуум -камера з’єднується з приймачем через кран 28 і трубопровід 27.
Приймач має оболонку 23 для обігрівання. У змійови к 21 і парову
оболонку 23 пара, що гріє, подається по трубі 29. Оболонка 23 має
продувний кран 33. Коли в приймачі збереться доста тня кіль кість
(16...18 кг) м аси, клапан 22 злива льного отвору закриваю ть рукояткою
25, а за допомогою крана 28 роз’є дную ть приймач із ва куум -камерою.
Після цьо го, відкривш и кран 26, у приймач випускаю ть повітря і,
повертаючи рукоятку клапана 24, відкриваю ть ви пускний отвір. Маса
зливається з апарата. Після закінчення зливання закривають отвір
клапаном 24, з’єднують за допомогою крана 28 прийм ач із вакуум -
камерою. Коли в приймачі вс танови ться та ке сам е розрідження, як у
вакуум -кам ері, відкриваю ть випускний отв ір, повертаючи клапан 22.
Вікно 32 служи ть для спос тереження за спуском карам ельної
маси з конуса в приймач. Розрідження у вакуум -камері реєструється
вакуумметром 30. Тиск пари, що гріє, виміряє ться маном етром 6.
Через повітряний кран 7 пер іодично випускаю ть повітря з парового
простору. Запобіжний клапан 9 служи ть для запобіганн я розриву
апарата у випадку збільшення тиску пари, що гріє. Вакуум -кам ера з
приймачем підвішується за допомогою тяг 31 до сте лі або кронш тейна,
прикріп лено го до стіни . Це зручно для рем онту й експлуатації.
Пастка 35 із кришкою 34 і перегородкою 36 м онтується на
трубопроводі між вакуум -кам ерою і конденса тором. Уловлена маса
випускається періодично через кран 37.
У такому апараті можна уварювати начинки, м арм еладні маси та ін.
В апаратах, призначених для уварювання начинки, об’єм вакуум -камери,
збільшений у сім разів. За м еншого об’єму вакуум -кам ери начинка
вики дається вторинною парою в конденсатор. Апарати меншої
продуктивності м ають м ідний змійовик з однієї спіралі трубки
внутрішнім діаметром 40 мм.
Частина зм ійовикових нагріва льни х апаратів ви користовується
також для уварювання рецептурних сумішей і сиропів під атм осферним
тиском . У цьом у випадку кінець зм ійовика з’єднується з відцен тровим
паровіддільником (рис. 17 .1 ). Пара й уварена маса ви хо дять із трубки
1 у відцен тровий паровіддільник. Маса стікає вниз і безупинно виходить з
апарата, а вторинна пара по центральній трубі 2 надходить у витяжні
вентиляційні труби.

197
Відкладення цукру на внутрішній поверхні трубки змійовика змивають
гарячою водою два рази на зм іну. Раз на тиж день трубку м иють гарячим 2
% розчином гідрокси ду на трію протя гом 24 го дин.
Теоретична частина
Змійовикові ва куум -варильні апара ти безперервно ї дії
призначено для готува ння карамель ної маси з карам ельного сиропу
шляхом випарювання надлишкової во логи під вакуумом, для
уварювання фруктово -ягідних начино к, різни х цукер кови х та ін ши х
м ас.
Змійовиковий вакуум -варильний апарат (рис. 17.2) ск ладає ться з
нагрівальної та випарної частин . Частина , що гріє, являє собою
стале вий циліндричний корпус 1, усередині якого змонтовано мідний
зм ійовик 2.
Рисунок 17.2 – Схе ма змі йовикового вакуум-ва рильного апарата:
1 – корпус частини, що гріє; 2, 6 – змі йовики; 3 – клапан, що ре дукує;
4 – корпус випа рної частини; 5 – чаша; 7, 10 – клапани; 8 – оглядове скло;
9 – накопичувач
Пара, що гріє, тис ком до 0,63 МПа подає ться в корпус звер ху,
конденсат виділяє ться знизу. У змійовик насосом по дає ться
карамельний сироп . Під час руху по змійовику сироп нагрівається до
Вторинна пара
Караме ль на
маса
Пара
Пара
Караме ль на
маса
Конде нсат
Сироп

198
температури 120...126 oС. У клапан і 3, що редукує, тиск сиропу
зменшується до 0,010.. .0,012 МПа. У резу льта ті самовипару води
сироп закипає і подає ться у випарну частину. Випарна час тина
складає ться з корпусу 4, усередині якого зна хо ди тьс я мідна конусна
чаша 5. Нижня горловина чаші перекривається клапаном 7. Під чашею
змонтований змійовик 6 для підве дення додатково ї теп лоти до
карам ельної маси. При відкритом у клапан і 7 карамельна маса стікає по
поверхні чаші 5, при цьому в результаті підведення додаткової теп лоти
і сам овипару зайва вода випаровується. Карам ельна м аса вологіс тю
2...4 % на копичується в нижн ій час тин і (накопичувач 9). Оглядове
скло 8 дозволяє візуаль но контролю вати рівен ь маси. Після
розвантаження к лапан 7 закриває простір на копичувача, що
з’єднує ться з атмосферою, і відкри вається клапан 10. Вторинна пара
піднімається вгору і відсмоктує ться вакуум -насосом .
Пара, що гріє, тис ком до 0,63 МПа подає ться в корпус звер ху,
конденсат виділяє ться знизу. У змійовик насосом по дає ться
карамельний сироп . Під час руху по змійовику сироп нагрівається до
температури 120...126 oС. У клапан і 3, що редукує, тиск сиропу
зменшується до 0,010.. .0,012 МПа. У резу льта ті самовипару води
сироп закипає і подає ться у випарну частину. Випарна час тина
складає ться з корпусу 4, усередині якого зна хо ди тьс я мідна конусна
чаша 5. Нижня горловина чаші перекривається клапаном 7. Під чашею
змонтований змійовик 6 для підве дення додатково ї теп лоти до
карам ельної маси. При відкритом у клапан і 7 карамельна маса стікає по
поверхні чаші 5, при цьом у в результаті підведення додаткової теп лоти
і сам овипару зайва вода випаровується. Карам ельна м аса вологіс тю
2...4 % на копичується в нижн ій час тин і (накопичувач 9). Оглядове
скло 8 дозволяє візуаль но контролю вати рівен ь маси. Після
розвантаження к лапан 7 закриває простір на копичувача, що
з’єднує ться з атмосферою, і відкри вається клапан 10. Вторинна пара
піднімається вгору і відсмоктує ться вакуум -насосом .
Розрахунков а частина (розрахунок змійовикового
вакуум-варильного апарата)
Мета роботи:
–
вивчення пристрою і принципу роботи змійовикового вакуум -
варильного апарата;
–
набуття прак тични х навичок теп лового і конс труктивного
розрахун ків вакуум -варильного апарата;
–
виявлення й аналіз чинників, що впливають на економічну
ефективн іс ть роботи зм ійовиково го вакуум -вар ильного апара та.

199
Завдання : визначи ти го динну ви трату сиропу Gc (кг/го д),
витра ту пари, що гріє, Dг (кг/с), п лощу поверхні теп лопередачі F (м
2
)і
геом етричні розм іри частини апарата, що гріє, якщо задані такі
параметри: змінна продуктивність лінії по готовій карамелі Пзм
(кг/зм іну), масова частка начин ки в го товій карамелі н (%), во логість
карам ельного сиропу Wc (%), температура сиропу, що подає ться в
апарат tc (°C).
Продуктивність Пл (кг/с) лінії по готовій карамелі становить:
3600
П
П
зм
зм
л



,
(17.3)
де Пзм – маса карамелі, що виробляється за зміну, кг; τзм – тривалість
роботи лінії за зміну, го д (τзм = 7,5 год).
Масова кількість карамельно ї маси, що переробляється на
лінії, GK (кг/с) дорівнює:
Gк = Пл ·(100 – н)/100,
(17.4)
де н – масова частка начинки в готовій карамелі, %.
Продуктивніс ть лінії по карам ельній м асі Gкм (кг/с) з
урахуванням втрат су хих речовин с танови ть:
,
100
100
G
G
к
км



(17.5)
де а – нормативні втрати су хих речовин, причому а = 1,67...1,70 %.
Витрата карамельного сиропу Gc (кг/с) дорівнює :
c
r
км
c
W
100
W
100
G
G



,
(17.6)
де Wк – вологість карамельної маси, % (Wк = 2,0 %); Wс – вологість
карам ельного сиропу, %.
Масова кількіс ть вологи, що випаровується, Wи (кг/с) станови ть:
Wu=Gс–Gкм.
(17.7)
Скла дем о рівняння теплового ба лансу ва куум -апарата:

200
,
Q
J
D
J
D
t
с
G
J
D
t
c
G
n
k
г
в
в
км
км
км
г
г
c
c
c












(17.8)
де Gc і Gкм – відповідно масова кількіс ть сиропу, що подається на
уварювання, та готової карамельно ї маси, кг/с; сс і скм – відповідно
питомі теп лоємність сиропу і карамельної маси, кДж/(кгК);
tc
–
температура карамельного сиропу,
°С (табл.
17.1);
tкм – температура карамельної маси, °С. Приймаємо tкм = 133,4 °С;
Dг – витрата пари, що гріє, кг/с; Jг – ентальп ія пари, що гріє, кДж/кг
(Jг = 2764 кДж/кг); Dв – масова кількість вторинно ї пари, кг/с, я ка
дорівнює кількості води, що випаровується, Wи; Jв – ентальпія
вторинної пари, кДж/кг (Jв = 2584 кДж/кг); Jк – ентальп ія кон денса ту
пари, що гріє, кДж/кг; Q – втрати тепла в на вколи шнє середовище,
кВт.
i
i
i
a
)t
00754
,
0
514
,
2(
190
,
4
c




,
(17.9)
де ti – температура цукрового розчину, ° С; аі – вміс т цукру в розчині,
кг/кг. У карамельній масі аі ≈ 0,98 кг/кг, у карамельному сиропі
100
W
100
a
c
c


,
(17.10)
к
в
к
t
С
J
,
(17.11)
де Св – питома теп лоємність води за температури 164 oС, кД ж/(кгК)
(Св = 4,22 кДж/(кгК)); tк – температура кон денсату пари, що гріє, oС
(tк = 158 oС).
Виходячи з теплового балансу, витрата пари, що гріє, Dг
(кг/с) становить:
K
г
c
c
c
в
в
км
км
км
г
К
J
J
t
c
G
J
D
t
с
G
D









,
(17.12)
де К – коефіцієнт, що врахо вує втрати те пло ти в навколи шнє
середовище, причому К =1,03 ...1,05.
Площа повер хні теп лообміну змійовика F (м
2
) визначається без
урахування втрат теп лоти:

201
c
c
c
c
в
в
км
км
км
t
К
t
c
G
J
D
t
с
G
F










,
(17.13)
деК–
коефіцієнт теплопере дачі змійови ка. Прийм аємо
К = 0,410 кВт/(м
2
К); tc – середня різниця температур між парою, що
гріє, і сиропом, oС.
км
n
c
n
с
км
с
t
t
t
t
lg
3,2
t
t
t





,
(17.14)
де tn – тем пература пари, що гріє, oС. Якщо тиск пари, що гріє,
становить 0,7 Мпа, то t = 165 oС.
Вну трішній діаметр труби змійови ка dв (м) обчислюємо таким
чином:
c
с
c
в
V
14
,
3
G
4
d


,
(17.15)
де ρс – густина карамельного сиропу, кг/м
3
(с = 1320 кг/м
3
);
Vс
–
швидкіс ть сиропу під час руху по змійовику, м/с
(Vс = 0,5...0,6 м/с).
Середній діам етр труби dc (м) становить :
2
d
d
d
в
н
с


.
(17.16)
Довжина зм ійовика L (м) становить:
.
d
F
L
с


(17.17)
Прийм аємо середній діам етр ви тка змійови ка Dc
= 0,68 м.
Кількість ви тків змійови ка дорівнює :
.
D
L
n
с


(17.18)

202
Округляєм о до найближчого більшого цілого числа.
Діаметр корпусу частини , що гріє, Dk (м) с танови ть:
1,0
з
d
с
D
k
D



.
(17.19)
Висота змійовика Н (м) с тановить :
кон
h
S
Н


,
(17.20)
де S – крок витка змійовика, причому S ≈ (1,5...2,0)dз;
hкон – конструктивне зб ільшення , м (hкон = 0 ,3 м).
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розра хунково-проектну роботу має включати :
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викла даю ться основи процесу
випаровання харчової с ировини;
–
розрахункову частину, у якій наводи ться розра хунок вакуум -
випарного апарата з гідно з вар іан том (таб л. 17.1);
–
графічну частину, у якій подається крес лення вакуум -
випарного апарата.
Таблиця 17.1 – В аріанти індивідуальних завдань
No варіанта
Псм, кг/см
Вн, %
Wc, %
tc,oС
1
2800
22,0
14,0
80
2
2900
22,5
14,5
82
3
3000
23,0
15,0
84
4
3100
23,5
15,5
86
5
3200
24,0
16,0
88
6
3300
24,5
16,5
90
7
3400
25,0
14,0
92
8
3500
25,5
14,5
94
9
3600
26,0
15,0
96
10
3700
26,5
15,5
98
11
3800
27,0
16,0
100
12
390О
27,5
16,5
81
13
4000
28,0
14,0
83
14
4100
28.5
14,5
85
15
4200
29,0
15.0
87
Конт ольні за итання
1. Яке призначення варильного вакуум -апарата?
2. З якою метою в апараті підтримується вакуум?

203
3.
Охарактеризуй те принцип роботи змійовикового вакуум -
апарата.
4. Який теп лоносій використовується у ва куум -апараті?
5. Як регулюється продуктивніс ть вакуум -апарата?
6. Які шляхи зниження енерговитрат під час варіння
карамельної маси?
7. Які чинники впливають на економічну ефективність роботи
вакуум -апарата?
17.2 . Вакуум-випарний апарат із внутрі шньою нагрівальною
каме рою
Мета роботи:
–
вивчення класиф ікац ії випарни х апара тів;
–
вивчення конструкц ії та принципу дії вакуум -випарного
апарата з внутрішньою на гріва льною камерою;
–
набуття практичних навичок теп лового, си лового та
конструктивного розраху нків роботи вакуум-випарного апарата;
–
виявлення й ана ліз чинників, що впливають на економічну
ефективн іс ть роботи ва куум -випарного апарата.
Завдання : ви значити ви трату пари й час, необ хідний для
одержання маси (Gв , кг) концентрованого продукту (m, %) у вакуум-
випарном у апараті з двостінною нагр іва льною кам ерою.
ихі ні ані (табл. 17.2)
Повер хня нагрівання апарата F = 3,7 м
2
Температура продукту, що заван тажується , t1, ° C
Початкова концентрація су хих речовин n, %
Кінцева концен трація су хи х речовин т, %
Розрідження в апараті b, Па
Атмосферний тиск pа = 0,104 МПа = 104 кПа
Тиск пари, що гріє, pn = 0,4 МПа
Ступінь су хості x = 0,96
Коефіц ієнт теплопередач і к = 1450 Вт/(м
2
·К)
Втрати тепла в навко лишнє середовище а, % від зага льно ї
витра ти теп ла
Маса зовнішн ьої ста левої чаші G1 = 620 кг
Початкова температура зовнішньо ї стале вої чаші 1t , ° C
Маса внутрішньої чаші G2, кг
Початкова температура вну трішн ьої чаші 1t  , ° C

204
Загаль ні відом ості
Харчові продукти , що підлягають випарюванню , с тановля ть
собою складну по лідисперсну сис тему, що кр ім води (75...90%)
містить цукор, органічні кислоти, їх солі, пе ктинові речовини,
клітковину, вітаміни , барвні речовини, ефірну олію, кро хмаль, білок та
інші компоненти , які вхо дять до складу випарюваного продукту,
залежно від режиму та умов процесу вступають у взаєм одію і
впливають на швидкість і ступінь фізико-хімічних змін.
Унаслідок ви даленн я частини во логи під час випаровування
збільшується концентрація продукту, йо го густина та в ’язкіс ть,
зм еншується
теплоємніс ть
і теп лопровідніс ть,
п ідвищується
температура кип іння за то го самого тис ку. За ни зьки х температур
кипіння та короткочасного в пли ву тепла краще зберігаю ться цінні
компоненти продукту і властиві йому колір, смак та запа х, що
позитивно позначається на якос ті го тової продукції.
Апар ати,
призначені для проведення випарювання,
називаються випарним и. Їх м ожна класифікувати за низ кою ознак:
видом теплоносія або методом обігрівання, розташуванням і
конструкцією теплообміну , розташува нням робочи х середовищ,
режимом і кратністю циркуляції розчину тощо.
Вакуум-випарний апарат із в нутрішньою нагрівальною
каме рою може бути використан ий я к підігрівач, випар ни к, збірник і
змішувач. Його вс тановлюю ть у лінія х для виробництва пюре і
томатної пасти, консервів для дітей , томатни х соусів, джему й
повидла. Усі частини вакуум -апарата, що контактую ть із продуктом,
виготовлен і з нержавіючої с талі.
МЗС-320 належ ить до вакуум -апаратів із внутр ішньою
нагрівальною камерою, причому поверхня теп лообміну конструктивно
оформлена у вигляді парової оболонки. Теп лоносієм є водяна пара.
Вакуум-випарний апарат із вну трішньою нагріваль ною камерою
(рис. 17.3) у нижній частин і має двостінну парову камеру, у верхній
частині – ци ліндричний корпус із конусною кришкою.
Усередині апарата розміщено я кірну міша лку, що рухається за
допомогою електродвигуна через редуктор зі швидкістю 40 хв
–1
.
Вакуум-випарний апарат має два штуцери для підведенн я пари,
штуцер для виведен ня конденса ту, заван тажувальні штуцери, о твір для
виван таження продукту, уловлювач, освітлю вальне скло, ш туцери для
створення ва кууму (або видалення пари), для с тисну того повітря,
мановакуумметр, термометр, запобіжний клапан.

205
Рисунок 17.3 – Вакуум-випа рний апарат і з внутрі шнь ою нагріваль ною
камерою
Під час м онтажу й ремонту апарата особлива увага приділяє ться
з’єднан ням і ущільненням прокла дкам и, що забезпечують його
герм етичніс ть.
Розрахункова частина
Т ловий оз ахунок а а ата
Кількість продукту, що заван тажується для варін ня:
n
m
Gв
G


.
(17.21)

206
Кількість випареної вологи с танови ть
Gв
G
W

.
(17.22)
Тиск в апараті обчислюємо за формулою
b
a
p

.
(17. 23)
За тиском , що визначається за паровими таблицями дода тка А
(таб л. А.1), зна ходя ть температуру кипіння води t, ° С. За середньої
концентрац ії м аси за даємо або визначаємо тем пературну депресію
∆t ,°С(∆t
6,2

o). Тоді температура кип іння маси станови ть :
2t
t
t


.
(17.24)
Витрата теп ла на нагр івання продукту, кДж, становить:
)t
c(t
G
Q
1
2
1



,
(17.25)
де с – питома теп лоємність продукту, кДж/(кг·К); для 15%-го
томатного пюре с = 3,73 кДж/(кг·К), для 10%-го яблучного пюре
с = 3,88 кД ж/(кг·К).
Витрата теп ла на випарюванн я воло ги, кДж:
2
Q
r
W

,
(17. 26)
де r – питома теп лота паротворення, кД ж/кг, що визначається за
температурою (додато к А, табл. А . 2).
Витрата теп ла на нагр івання зовнішньо ї чаші, кДж:
)t
t(
c
G
Q
c
1
2
1
3






.
(17. 27)
Кінцеву температуру зовнішньої чаш і 2t  приймаємо такою, що
дорівнює температурі пари, що гріє, tn, яку за тиском n, МПа,
визначаємо з додатка А (таб л. А .2). Теплоємність сталі
сс = 0 ,480 кДж/(кг·К).
Витрата теп ла на нагр івання вну трішньо ї чаші, кДж , с тановить:
)t
t(
c
G
Q
1
2
c
2
3





.
(17. 28)

207
Кінцеву тем пературу внутрішньо ї чаші 2t  прийм аємо такою, що
дорівнює температурі кипіння маси t2 = 2t  , °C.
Ви трата тепла на уварювання продук ту і нагр івання апарата ,
кДж :
3
2
1
Q
Q
Q
Q




.
(17. 29)
Час
вар іння
визначається
із зага льного
р івнян ня
теп лопередачі, с:
t
К
F
Q





.
(17. 30)
Різниця тем ператур станов ить :
∆t=tn–t2.
(17. 31)
Втрати те пла в навколи шнє середовище, Дж:
a
100
a
)
Q
Q
Q(
Q
3
2
1
4






.
(17. 32)
Загальна витрата теп ла, Д ж:
3
4Q
Q
Q
Q




заг
.
(17. 33)
Витрата пари на о дне вар іння, кг:
к
i
i
заг
Q
D


,
(17. 34)
де теп ломісткіс ть пари
,
xr
i
i



кДж .
За табл. А (додаток А) для тиску
(МПа) знаходимо:
i , кДж/к г; питом у тепло ту паротворення r, кД ж/кг; тепловм іст
конденсату ік = 601,1 кДж/кг для тиску pn = 0,4МПа.
Силовий
оз ахунок. Розрахунок установчої потужності
електродвигуна міша лки (кВт) . Установчу по тужність еле ктродвигуна
P (кВт) для приво ду якірної міша лки (рис. 17.3) визначають за
формулою

208


2
1P
P
P


,
(17. 35)
де Р1 – потужність, що витрачається на привід якірної частини
мішалки, кВт; Р2 – потужність, що витрачається на привід лопатевої
частини мішалки, кВт;  – загаль ний ККД при воду (0,8...0,9).
Потужність Р1 визначають за такою формулою
5
в
5
з
3
1
d
d
n
g
k
01
,
0
P










,
(17.36)
де k – коефіцієнт, прийня тий у межа х 1...2; g – прискорення вільного
падіння (9,81 м/с); n – частота обертання м ішалки, c
–1
;
dз, dв – відповідно зовнішній і внутрішній діаметри мішалки, м.

л
4
4
3
1
408
r
R
h
zk
P




2
,
(17.37)
де z – кількість лопатей мішалки, шт.; k1 – коефіцієнт опору
середовища, прийн ятий у межа х 1500...2000;  – ку това швидкість
лопаті (
30
n


), рад/с; h – висота лопаті, м ; R і r – відповідно радіуси
найбільшого та найменшого кіл, що описує лопать, м; л – ККД лопаті,
прийнятий у межа х 0,6. ..0,8.
h
r
d
dв
з
R
Рисунок 17.4 – Розрахунко ва схе ма визначе ння потужності приводу
я кірної мі шалки

209
Потужність еле ктродвигуна для приво ду горизонта льно ї
мішалки сферичного казана (рис. 17.4) ви значається за формулою
(17.35), де Р1 – потужніс ть (кВт), що витрачається на обертання
прямокутної лопаті та
визначається за формулою (17.37);
Р2 – потужність (кВт), що ви трачається на обертання радіально ї лопа ті
мішалки, що має форму півсфери.


























1
2
1
3
2
3
5
1
5
1
л
3
1
2
cos
cos
3
cos
cos
r
R
4
k
P
,
(17. 38)
де  – густина маси, що уварюється, кг/м
3
; R1 і r2 – відповідно
найбільший і найменший радіуси лопаті, м; 1 і 2 – відповідно
найм енший і найбіль ший ку ти розташування радіаль ної лопа ті
мішалки відносно верти ка льної осі.
Рівень рідини
r
R1
1
1

2

Рисунок 17.5 – Розрахунко ва схе ма визначе ння потужності приводу
горизонталь ної лопате вої мі шалки сферичного апарата
Роз ахунок на міцність та оз ахунок товщини ло аті
Лопаті міша лки розраховую ть на вигинан ня. Д ля лопа тей
прямокутної форми (рис. 17.5) діє рівнодіюча сила опору, прикладена
в точці, відстань якої від осі (мм) визначає ться таким чином:
3r
3
R
4r
4
R
4
3
0r




,
(17.39)
де R – радіус лопаті, мм; r – радіус ступиці, мм.

210
Величина рівнодіючої сили, Н, с танови ть:
z
0r
к
M
P


,
(17.40)
де
к – обертовий момент на валу мішалки, Н·мм; z – кількість
лопатей на ва лу, ш т.
Р
10
7,9
M
л
6
к


,
(17.41)
де Рл
–
потужність еле ктродви гуна приводу мішалки, кВт;
–
кількіс ть обертів вала м іша лки , хв
–1
.
в
r
r
R
0
P
P
к
Рисунок 17.6 – Схе ма навантаже нь на дволопате ву мі шалку
Згинальний момент в основі лопаті, Н·мм, становить:
).
0
(r
r
Р
зг


(17.42)
Момент опору лопаті визначають з умови міцнос ті , м м
3
,
станови ть :
.
о
зг
W


(17. 43)
Для лопаті прямокутного перерізу:
.
6
2
S
b
W


(17. 44)

211
Звідс и товщина лопа ті
b
W
6
S
.
Роз ахунок товщини цилін ичної стінки а а ата, навантаж ног о
зовнішнім тиском
Циліндричні обичайки працюють у межах пружності, що
відповідають у разі визначення товщини с тінки такій умові:
6
p
P
E
6
10
68
,
7
D
l
4
6
10
E
p
P
052
,
0





,
(17. 45)
а в разі визначення допустимого тиску – умові:
1,5
)C
S(2
D
D
l
D
)C
S(2




.
(17. 46)
Розраховуються на стійкість за о днією з та ки х формул:
–
товщина стін ки обичайки :
S= 0,47
4,0
D
l
E
106
Pp
100
D









+C;
(17. 47)
–
допустимий тиск:
Р о = 6,49·10
-6
Е
2
D
)C
S(
100
l
D




D
)C
S(
100 
,
(17. 48)
де РР – розрахунковий тис к, кгс/см
2
,Р≈1
10
с; D – внутрішній діам етр
апарата, м ; Е – модуль пружності (поздовжньої) за розра хункової
тем ператури, кгс/см
2
, Е≈2·10
6
; l – довжина цилін дричної частини
апарата без кілець твердості, м ; S – товщина стін ки апарата, м;
C – збільшення на корозію, С ≈ 0,001 м; P о .
–
допустим ий тиск,
кгс/см
2
.
Наведені формули дійсні в разі виконання та кої умови:

212
3
2
Е
3
10
2
D
l
2
10
1,1
D
C
S



















.
(17. 49)
Якщо ця умова не виконується, то зовнішній допустимий тис к
за заданої товщи ни с тінки становить :
Ро=
D1
)
C
S
(Е
2

,
(17. 50)
де ξ1 – поправковий коефіцієнт, що враховує умови експ луатації
посудини або апарата і визначається за формулою
ξ1
E
53
,
1
Е
5,1
G




C
S
D

2
C
S
l







.
(17. 51)
Гладкі обичайки працюють у межа х пружності й відповідаю ть у
разі визначення товщин и с тін ки та кій умові:
D

>
)C
S(2
D

,
(17. 52)
а в разі визначення допустимого тиску – умові:
D

>7,686
p
6
P
10E

.
(17. 53)
Розраховуються на стійкість за о днією з формул та кі параметри:
–
товщина стін ки обичайки :
S=1,06
3
6
p
Е
100
D
10
P

+C;
(17. 54)
–
допустимий тиск:
Р о = 0,85·10
-6
Е
3
D
)C
S(
100




.
(17. 55)

213
Ці формули дійсні в разі виконання та кої умови:
E
95
,
0
D
C
S



,
(17. 56)
де 
–
мінімаль не значення м еж і текучості за розрахунковою
тем пературою, кгс/ см
2
, що обчислюється за формулою
о
n





,
(17. 57)
де
n – коефіцієнт запасу міцності за межею текучості,

n =1,5.
За температури t = 100 оС для сталево ї стінки марки 12Х18Н10Т

о

= 1500 кгс/см
2
–
допустим а напруга для леговани х с талей .
Для леговани х с талей за тем ператури t = 100 оС значення
модуля пружності дорівнює Е = 2·10
6
к гс/см
2
.
Роз ахунок товщини стінки лі тичних і сф ичних нищ,
навантаж них зовнішнім тиском
Для еліп тични х і сферичних днищ, наванта жени х зовн ішнім
тиском, допустимий тиск приймають найменшим із дво х значень :
Ро =9·10
–6
Е
2
1
R
100
)C
(
K
S






,
(17. 58)
Ро=
R
)C
(
2
S1
о



.
(17.59)
Товщину днища прийм аю ть більшу з дво х значень :
S1=
C
E
300
R
10
P
K
6
p


,
(17. 60)
S1=
С
R
1
о
p
2
P



.
(17. 61)
У першому наближенні К приймають таким, що дорівнює 1.

214
Коефіцієнти β і β1 визначають за формулам и:
β=1+6
E
R
C
S
К
1
2


,
(17.62)
β1=0,5+
о
2
К
12
25
,
6




.
(17.63)
Незале жно в ід резуль татів розрахун ку тов щину днища варто
приймати не менше, ніж у циліндричної оболонки , з якою воно
з’єднує ться.
Для попередніх і перевірни х розра хунків товщину стін ки
апарата, наван тажено го зовнішнім тис ком, можна розрахува ти за
такою м ето дикою.
Товщину стін ки (мм) коротко ї оболонки (L / D < 5),
навантажено ї зовнішнім тис ком, можна розрахувати за та ким
рівнянням :
S=0,47
C
D
L
E
P
100
D
4,0
6
10









,
(17. 64)
де D – внутрішній діаметр оболонки, мм ; L – довжина оболонки, мм;
P – розрахун ковий тис к, що приймаємо – 105 Па; E – модуль пружності
для леговано ї ста лі, Н/мм
2
, що приймаємо2·10
5
Н/м м
2
; C – приймаємо
таким, що дорівнює 1 мм.
Формула (17.64) дійсна для сп іввідношення
3
2
2
6
2
2
2
E
10
D
L
10
1,1
D
C
S


















,
(17. 65)
де στ – межа температури для леговано ї ста лі 12Х18Н10Т, що за
температури t = 100 оC можна приймати στ = 225 Н/мм
2
.
Роз ахунок товщини цилін ичної стінки а а ата, навантаж ног о
зовнішнім тиском, ля
ві них оз ахунків
Найменший кри тичний тиск Рк (Н), за якого втрачається
стійкість циліндричних апаратів, що мають кільця твердості (кри шки,
днища , фланці, трубні ґрати), визначає ться за формулою

215
Рк=
2
Х
УХ
Е
6,2
=
2
X
LX
ED
6,2
,
(17. 66)
де Е – моду ль пружності, Н/м
2
, для легованої ста лі приймаємо
Е=2·10
5
мм/м
2
; D – діаметр циліндра, м; L – довжина циліндричної
частини корпусу апарата, м;  – товщина стінки апарата, м .
Х=

D
іY=
D
L
.
(17.67)
Зовнішн ій на длишков ий тиск, що допускає ться , Н/м
2
:
Рзов =
m
Рк
,
(17. 68 )
де m – коефіцієн т запасу стійкості циліндричної обичайки.
За звичайної точності виго товлення апаратів, коли відхилен ня
від циліндричності менше ніж 0,005R (радіус апарата), для вуглецеви х
сталей m = 5...6, для кольорових металів і легованих сталей m = 4...5.
Товщину стінки ц иліндричного корпусу апарата, що працює під
зовнішнім надлишковим тис ком, можна визначити за формулою
(17.46). Підс тавим о значення Рк = Рз ов m у рівняння (17.46) і зам інимо
величину Х на D / δ, тоді товщи на стінки апарата, м , с танови ть :
4,0
зов
Е
6,2
my
DP








+С,
(17. 69)
де С – величина, що врахо вує хімічне спрацювання ма теріалу,
С = 0,001...0,003 м.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
загальн і відомості (с тис ло);
–
розрахункову частину, у якій наво диться розрахунок роботи
вакуум -випарного апарата з внутрішньою нагріва льною камерою за
запропонованим варіантом (табл. 17.2);
–
графічну частину, у якій подається крес лення вакуум -
випарного апарата з внутрішньою на гріва льною камерою і
специфікац ія до нього.

216
Таблиця 17.2 – В аріанти індивідуальних завдань
Ве ли-
чини
1
2
3
4
5
6
Продукт (паста)
томат-
на
я блуч-
на
томат-
на
яблуч-
на
томат-
на
я блуч-
на
Gв, кг
455
640
495
800
530
550
n,%
8
12
9
15
10
11
t1, oC
20
40
30
25
35
20
m,%
28
30
29
30
30
32
b, кПа
88
76
86
78
84
80
1t,°C
70
80
71
79
75
72
1t , °C
20
22
21
23
25
20
а,%
2
3
4
5
2
3
Конт ольні за итання
1. Яке призначення ва куум -випарного а парата?
2. З я кою метою в апараті підтримується вакуум?
3. Охарактеризуйте принцип роботи вакуум-випарно го апарата.
4. Який теп лоносій використовує ться у вакуум-випарному
апараті?
5. Як регулюється продуктивність ва куум -випарного апарата?
6. Назвіть
шляхи
зниження енерговитрат під час
концентрування плодоовочевих пюре.
7. Які чинники впливають на економічну ефективність роботи
вакуум -випарного апарата?
18. РОТОР НИЙ ПЛ ІВКОВ ИЙ АПАРАТ
Мета роботи:
–
вивчення конс трукції і принц ипу дії роторного плівкового
апарата (РПА);
–
набуття практични х навичок із розра хунку роторного
плівкового апара та;
–
виявлення й ана ліз чинників, що впливають на економічну
ефективн іс ть роботи ро торного плівково го апарата.
Завдання : визначи ти площу повер хні теп лообміну F, потужніс ть
приводу вала ротора Pp та зага льну по тужніс ть на грівач ів P роторного
плівкового апарата з двома електричними блокам и обігріву по висоті
робочої камери.

217
Загаль ні відом ості
Операція концен трування
часто
використовується для
підвищен ня концентрації речовини і да вно зас тосовується з
використанням тонки х плівок . У раз і обм еження, що накла даються
природою процесу, концентрування проводи ться із зас тосуванням
падаючи х п лівок, що ме хан ічно перем ішуються. Одержання вторинної
пари може бути самостійною метою, як,
наприкла д,
під час
дис тиляції. У цьому випа дку роторні п лівкові випарники
використовую ться як бойлер, оскільки оброблюван і продукти є
чутливими до нагріванн я, особливо якщо вони мають підвищену
в’язкіс ть . У разі ви користанн я цього способу забезпечується не тільки
висока якість кубового залишку, а ле й висока якість дисти ля ту. Це
відбувається тому, що залишо к не розкла дає ться і не забруднен ює
дис тилят. У зв’язку з цим те хно логія концен трування із зас тосуванням
те хніки тонки х пліво к має величезн і перспективи для впровадже ння в
харчову промисловість.
Застосування Р ПА дозволяє значно ін тенсиф ікува ти уварюван ня
фруктови х пюре з рослинної сировини та здійснюва ти необ хідне його
концентрування за один про хід кр ізь апарат за трива лості цього
процесу декіль ка секунд під час згущення пло дових соків із яблук,
абрикос, вишні, вино граду, персиків до 10...16% СР і концен тровани х
до 40...60% СР. У РПА майже виключаються незворотні змін и їх
якісн и х показни к ів, зберігаються вітам іни, зн ижуються енергови трати
на здійснення цього процесу. Випарювання ци х продуктів зазвичай
здійснюється за зали шкового тис ку 8...21 кПа і тем ператури 50...70 oС.
У плівкови х апарата х продукт с тікає по поверхні теп лообміну
тонкою плівкою (завтовш ки 2 мм і менше), яка має дуже малий
термічний і дифузійний оп ір, що дозволяє іс тотно ін тенсифікувати
теп ломасоперенесення і вида лення во логи з продукту. Ключовим
моментом для забезпечення високоефективної роботи апарата є
досягнення р івномірного розподілу стікаючого рідкого продукту
(тоб то сталості товщ ини п лівки) по всій повер хні теп лообміну.
Принципова особливіс ть РПА, що визначає високу їх
ефективність, поля гає в тому, що формування плівково го руху
продукту та його ін тенсивна турбулізац ія здійснюю ться п ід впливом
лопатей, укріплен и х на валу обертового ротора. У резу льтаті цього
гідродинаміка руху оброблюваного продукту РПА є акти вн ішою, а
інтенсивн ість теп лофізични х процесів більш високою, н іж у плівкови х
апарата х інш и х типів.

218
Слід за значити , що ви трати енергії на обертання ротора РПА
порівняно м алі та з лиш ком ком пенсуються значним збільшенням
інтенсивнос ті термообробки харчови х продуктів та п ідвищенн ям їх
якісн и х по казни ків у результаті скорочення тривалос ті термообробки
порівняно з апаратами інши х конс трукцій.
Важливою особливістю РПА є можливість здійснення в них
термообробки високов’язки х продуктів (із в’я зкіс тю до 1000 Па с), як
правило, без утворення відкла день на робочій повер хні корпусу ,
оскільки під час роботи РПА градієнти ш ви дкості в плівці продукту
зазвичай досягаю ть порядку 500...5000 c
–1
.
Можливість п ідключення апарата до вакуумної лінії та
проведення термообробки під вакуумом забезпечує високий с тупінь
концентрування продукту порядку 1:5...1:50 (сп іввідношення ви тр ат
готового і вихідного продуктів), а також глибокий відг ін ле гколе тки х
компонентів з оброблюваного продукту в результа ті зниження
тем ператури процесу та негайного ви дален ня з апарата вторинної
пари, що утворюється.
Застосування тон коплівкови х техноло гій на практиці дуже
широке. У цю галузь вхо дя ть : концен трування, крис талізац ія , сушіння,
адсорбція, десорбція , хімічні реакції, ректифікація, моле ку лярна
дис тиляція і фільтрація, тобто всі основні види фізико -хімічни х і
хім ічни х процесів.
За своїми конструктивними особливостями та відповідно до
свого функціонально го призначення
роторні прис трої бувають
(рис. 18.1): із жорстко закр іплен им и лопатям и; із шарнірно
закріп леними лопатями; із призматично закріп леними лопатями; із
м аятниковим и
е лем ентам и; із
турбулізуючими
елем ентам и,
виконаними у вигляді щіткови х пристроїв; із ротором, що розприскує.
Найпоширенішими є роторні пристрої з шарнірно та жорстко
закріп леним и лопатям и.
Роторні прис трої з жорсткими елементами зображено н а
рис. 18.1а. Зазор між краями лопатей і корпусом апарата становить
0,3...3 мм. Колова швидкість обертання лопатей 8...15 м/с.
При шарнірни х зв’язка х (рис. 18 .1 ) роторний прис трій є валом,
на якому кріпляться на спицях диски з отворами. У ці отвори
вводяться цапфи прямокутни х лопатей. Лопаті кожного наступного
ярусу зм іщені на половину кроку лопа тей попередньо го ярусу. Лопаті
під дією відце нтрової сили при тискаю ться до корпусу апарата,
створюючи за собою тонку рідинну п лівку. Перед передньою крайкою
формується циклічна хви ля. Колова шви дкіс ть обертання становить
0,8...3 м/с.

219
а
б
Рисунок 18.1 – Типи роторних п рист рої в: а – і з жорстко зак рі пле ними
лопатя ми; б – із шарні рно закрі пле ними лопатями; в – із призматично
закрі пле ними лопатя ми; г – із мая тниковими еле ме нтами
Призматичн і лопаті роторного прис трою (рис. 18.1в) є
прямокутними, на перетині – пластинки зі скісними шліцами (кут
близько 45o) , що вс тавляються в U -подібні профілі, закріп лен і по всій
довжин і роторного прис трою. Призма тичні лопа ті ви готовляю ться з
електрографіту, фторопласту чи бронзи. Вибір виду матеріа лу
визначається типом продукту, що обробляється . До не доліків цієї
конструкції можна віднести процес за липання скісни х прорізів-шліців
і припинен ня виконання ними очисни х функцій.
Ротор із маятни ковими елементами (рис. 18.1г) є валом із
жорстко закр іп леними пластинами, на крайка х яки х шарнірно
закріп лені масивні лопаті. Під час обертання ротора ці лопа ті
займають радіальні положен ня з мінімальним зазором 0,3...0,5 мм.
Зустрічаючи в’язк ий рідинний потік чи тверді часточки на повер хні
теп лообміну, лопаті починають колива тися навколо осі підвіски
(шарнірні зв’язки), тим самим очищуючи поверхню .

220
Із вище наведеного можна зробити висновок, що від конструкц ії
плівкоутворювальни х елементів за лежа ть плин п лівки продукту на
робочій поверхні апара ту та теп лообмін. Так, зас тосування РПА із
шарнірно закріп леним и лопа тям и дозво ляє здійсни ти ін тенсив не
випарювання цукрови х розчин ів, я кі мають початкову концен трацію
СР від 18 до 60%.
Правиль не уявлення про гідроди наміку п лину рідини в РПА є
необхідною умовою для з’ясування за кономірностей процесів тепло - й
масообміну та складання мето ду розрахунку.
РПА може бути використаний я к підігрівач, випарник,
змішувач. Його вс тановлюють у лінія х для виробництва пюре, пасти,
соусів. Усі части ни ва куум -апарата, що кон тактують із продуктом,
виготовлен і з нержавіючої с талі.
Роторний плівковий апарат (РПА)
РПА м ає вертика льний корпус 1 (рис. 18.2), ва л ротора 2 з
укріпленими на ньому дисками 3, до яких за допомогою шарнірів
кріп ля ться шарнірні лопа ті 4. На валу ротора навпро ти па трубка
введен ня 5 ви хідного проду кту укр іп лений розпод ільний дис к 6 із
відбортованим и краями, що утворюють за зор 1,5...3 ,0 мм з обичайкою
корпусу. У вер хній частин і апара та над корпусом є сепаратор 7.
У сепараторі, а ще раніше і в розподільнику, відбуває ться
сепарація вторинної пари, що надходить із корпусу апарата. Вал
ротора встановлен ий у підшипникови х вузла х 8 і 9, розта шовани х
зовні корпусу апарата. Привід ротора здійснює ться через клинопасову
передачу.
Шарнірні лопа ті зібрані в кіль ка секцій по висо ті. Секції зм іщені
одна відносно одної в п лощині попере чного перерізу ротора. Із
зовнішн ього боку робочої поверхні апарата в оболонці 11 установлено
ніхромову спіраль 12 із проміжним теп лоносієм (ПФМС-4). Для
доли вання теп лоносія в секції на гріван ня є па трубок 10.
Продукт на дхо ди ть в а парат через па трубок 5 і розподільний
пристрій, стікає вниз, підхоплює ться лопа тями ротора і розподіляється
по робочій повер хні у вигляді тонкої плівки. Оброблений проду кт
надхо ди ть із робочої повер хні в камеру розвантаженн я 13 і через
патрубок виво ди ться з апарата.
Вторинна пара, що утворюється п ід час обробки, надхо ди ть у
сепаратор, а звідти через патрубок відве дення пари і повітря 14 – у
конденса тор. Оброблюваний продукт і вторинна пара рухаю ться в
корпусі проти течією о дне до одно го. Вакуум -насос підтримує
залиш ковий тиск в апараті й підключається через конденсатор до
патрубка 14.

221
6
3
4
1
а)
в)
б)
Рисунок 18.2
–
Рото рний плі вковий апарат: а – схе ма
повздовжнь ого пе рерізу; б – схема попе ре чного пе рерізу; в – зовнішній
вигляд лопаті; 1 – корпус РПА; 2 – вал ротора; 3 – опорні диски;
4 – шарні рна лопать ; 5 – патрубок уве дення вихідного продукту;
6 – розподіль ний диск; 7 – се паратор; 8, 9 – підшипникові вузли;
10 – патрубок для ві две дення те плоносія; 11 – нагрі валь на оболонка;
12 – ніхромова спіраль; 13 – керамічна решітка; 14 – камера
розванта же ння; 15 – патрубок відве дення пари
а
б
в

222
Розрахунок роторног о плів кового апарата
Гі о инамічний оз ахунок
Товщина п лівки продукту в апараті станови ть :
3
2
g
Г





,
(18.1)
де Г– питома густина потоку.
D
G
Г



.
(18.2)
Швидкіс ть с тікання плівки продукту становить , м/с:


Г
л
.
(18.3)
Критерій Фруда відцен тровий обчислюємо за формулою
Frві ц. =
g
R2

,
(18.4)
де ω – кутова швидкість; ω = 2Пn.
Плів ковий критер ій Рейноль дса (вертика льна ск ла дова) :
R=

Г
.
(18.5)
Критерій Рейноль дса цен тровий станови ть :



ц
Re
,
(18.6)
де υ = Dn – лінійна ш видкість руху кінцевих елементів лопа тей.
Критерій по тужності розра ховуємо таким чином :
58
,
0
35
,
0
ц
1
ц
58
,
0
n
N
3
z
Fr
Re
Re
7,
21
K











.
(18.7)

223
Потужніс ть приво ду ротора станови ть :
L
R
K
P
4
3
N

.
(18.8)
Т ловий оз ахунок РПА
Тепловий по тік, підведени й до про дукту , обчислюємо за
формулою
Q =Gc(tk – tн) + rGконд ,
(18.9)
де Gкон – кіль кіс ть випареної вологи , кг/с;
Gкон = G(ак – ан).
(18.10)
Тепловий по тік, що п ідводи ться до продукту, з ура хуванням
теп ловтрат розраховується як Q + Qвт.
Визначаємо середню різницю тем ператур теп лоносія (ПФМ С-4)
і продукту :
Δt=tт–tм;
Δtм=tт–tк;
Δt=
м
t
t


.
Середня різниця температури теплоносія і продукту станови ть :
.
2
t
t
t
м
_



(18.11)
Визначаємо середню температуру стін ки з боку теплонос ія:
,
t
к
t
t
1
т
cт




(18.12)
де К – коефіцієнт теплопередач і, Вт/(м
2
·К); α1 – коефіц ієнт
теп ловіддачі з боку теп лоносія, Вт/(м
2
·К).
У першому наближенні приймаємо відношенн я К/α1 = 0,45, а
потім уточнюємо це значення після визначення α2 – коефіцієн та
теп ловіддачі від стін ки до продукту і К – коефіцієнта теплопередач і.

224
Визначаємо коефіцієн т теп ловіддачі з боку теплоносія до стін ки
α1 за формулою
d
Nu
1




,
(18.13)
де Nu – критерій Нусельта; λ – коефіцієнт теп лопровідності теп лоносія,
Вт/(м · К).
Критерій Нусель та визначаємо за формулою
n
)
Pr
Gr
(c
Nu


,
(18.14)
де Gr – критер ій Грасгофа,
t
g
Gr
2
3




; Pr – критер ій Прандтля.
Для теп лоносія ПФМС-4 (кремнійорган ічна рідина ) беремо такі
теп лофізичн і характеристики : ρ = 1044 кг/м
3
; β = 7,27·10
-3
град
-1
;
с = 1498 Дж/(кг·К); η = 36,65 10-3
Па·с; λ = 0,12 Вт/(м·К);
ν = 35,3·10-6
м
2
/с; Pr = 460.
Визначаємо коефіцієнт теп ловіддачі від стінки до продукту за
формулою
051
,
0
г
П
266
,
0
л
201
,
0
ки
244
,
0
r
Pr
053
,
0
ц
Re
942
,
5
Nu


















,
(18.15)
де Nu кри терій Нусельта ,

/
Nu
; критерій Рейнольдса
відцен тровий,

 /
Reц 
; кри терій Прандтля,

/
c
Pr
.
Значення
)
/
(),
/
(
ки
л




і
)
D
/
вzh
(
Пг



враховують
впли в на теп лообмін гравітаційного стікання п лівки , кипіння в ній і
геометрії кінцевих е лементів лопа тей відповідно. Тут α – коефіцієнт
теп ловіддачі; δ – товщина п лівки; λ – коефіцієн т теп лопровідності,
p – щільніс ть; η – динамічний коефіцієн т в’язкості; cp – питом а
теп лоємність; r – питома тепло та пароутворення продукту; швидкість
руху бульбашок пари
n
ки
r
/q

; ρn – густина пари в леткій частині
продукту; υ л – швидкість гравітаційного стікання плівки вздовж осі
РПА; υ – лінійна швидкість руху кінцевих елементів лопатей;
q – щільність теп лового пото ку на повер хні теплообміну
(q=1,44 ·10
4
Вт/м
2
); в – довжина; h – висота кінцевого елемента
лопаті; z – кіль кість лопа тей; D – діаметр робочої камери РПА.
Товщина п лівки δ і ш видкість її плину υ л визначені за формулами

225
Нусель та:
3
2
g
/
Г
3



,
,
/
Г
л


де щільн ість зрошення
продуктом поверхні робочої камери
D
/
G
Г


; G – масова витрата
продукту.
Термічний опір між теп лоносієм і зовнішньою повер хнею
корпусу R1, (м
2
·К)/ Вт, ви значаємо за формулою
1
1
1
R


.
(18.16)
Теоретичний опір с тінки , (м
2
·К)/ Вт, визначаємо за формулою
ст
ст
2
R



,
(18.17)
де δст – товщина стін ки апарата, м ; коефіцієн т теплопровіднос ті стінки
апарата λст = 17,5 Вт/(м·К).
Термічний опір між внутрішньою повер хнею корпусу та
продуктом, (м
2
· К)/ Вт:
2
3
1
R


.
(18.18)
Повний термічний оп ір , (м
2
·К)/ Вт, станов ить:
R=R1+R2+R3.
(18.19)
Коефіцієнт теплопередач і між теп лоносієм і продуктом , що
випаровується, Вт/(м
2
·К), визначаємо за формулою
R
1
К
.
(18.20)
Розраховуємо співвідношення К/ α1. Якщо є відмінніс ть із
прийнятим и значенням и, то як друге набли ження беремо відношення
К/ α1 і повторюємо розрахунок із формули (8.12), робимо його тільки
для значень, що змінилися, доки отримане відношення не буде
збіга тися з прийня тим , то ді розрахунок можна вва жати правильним .
Отрим ані значення зво димо в табл. 18.1.

226
Таблиця 18.1 – Р озрахункові дані
К/ α1
α1
α2
К
К/ α2
0,45
...
...
Перевіряємо площу повер хні теп лообміну:
t
К
Q
F


.
(18.21)
Визначаємо час перебування продукту в апараті (с) за
формулою
n
l


.
(18.22)
Роз ахунок отуж ності ніх омової с і алі
Електрична потужність Р , що виділяє ться в ніхромовій спіралі
однієї секції, становить :
n
2
n
R
U
Р,
(18.23)
де R – опір ніхрому, Ом.
Загальна е лек трична потужн іс ть
n
nP
Р
,де
–
кіль кість
нагрівальни х е лектрични х блоків РПА.
Нагрівач живи ться від мережі змінного струму з напругою
U = 220 В. Величина R визначається за формулою
c
c
c
S
L
R

,
(18.24)
де ρс – питомий опір матеріалу спіралі, Ом м; Lc – повна довжина
ніхромового дроту, м; Sc – площа поперечного перерізу ніхромового
дроту, м
2
.
Величина ρс визначається за довідковими таблицям и для
вибраного м атеріалу.

227
2
c
c
d
4
S


,
(18.25)
де dc – діаметр ніхромового дроту, м
2
.
Величина Lc визнача лася як
)
d
d(
2
1
N
L
0
1
c



,
(18.26)
де N – кількіс ть ви тків ніхромової спіралі; d1 – зовнішній діаметр
спіралі, м; d0 – внутрішній діаметр спіралі, м .
Розраховуємо електричну потужніс ть, що виділяється в
нагрівач і однієї се кції. Ре комендований діаметр ніхромового дроту
dc = 1/2(d1 – d0) =1⁄2(1 – 0,7)·10
–2
= 1,5·10–2
м.
Кількість витків спіралі приймаємо, ураховуючи тепловий
потік, підведений до продукту.
Опір ніхромової спіра лі R визначається за формулою (18.24) при
ρс = 1,22 ·10
–6
Ом · м для температури t = 150oС.
Загальна електрична потужність станови ть Р = 2·Р . Потр ібно,
щоб значення Р відр ізня лося від ран іше ви значеної кількос ті
затрачуваної теп лоти Q не більш ніж на 1%, тоді розрахунок можна
вважати прави льним .
изнач ння т хніко - кономічних оказників а а ата
Коефіцієнт корисної дії η за с таціонарного режиму станови ть :
Q
Q


,
(18.27)
де Q – корисно використана тепло та за стаціонарного режиму, Вт;
Q – загальна кількість теп лоти за стаціонарного режиму, Вт.
Питома продуктивність (m , кг/м
2
) визначається таким чином:
F
m
т,
(18.28)
де m – маса металоконструкцій апарата, кг; F – площа повер хні
робочої камери, м
2
.
Питомі витрати теп лоти (q , Дж/кг) за стаціонарного режиму
дорівнюю ть :

228
G
Q
q
.
(18.29)
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій ви кла дає ться к ласифікац ія
випарного обладнання, будова та принцип роботи роторного
плівкового апарата, вимоги з е ксп луатації;
–
розрахункову частину, у я кій наво ди ться розра хунок
роторного плівкового апарата за запропонованим
варіантом
(таб л. 18.2);
–
графічну частину, у якій подається креслення роторного
плівкового апарата і специфікація до ньо го.
Таблиця 18.2 – В аріанти індивідуальних завдань
No
з/п
Найме нування даних для
розрахункі в
І
ІІ
ІІІ
IV
V
1
2
3
4
5
6
7
1 Пр оду ктивність апар ата
G, кг/с
0,028
0,025
0,03
0,032
0,035
2 Початковий вміст су хих
речовин, %
15
10
8
12
14
3 Кінцевий у міст су хих
речовин, %
30
28
30
28
30
4 Початкова тем пер ату р а
пр одукту t ,
о
С
50
50
50
50
50
5 Кінцева темпер атур а
пр одукту tк ,
о
С
65
68
70
65
68
6 Довжина робочої камери L,
м
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
7 Діаметр р обочої камер и D,
м
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
8 Частота об ер тання р отор а
n, хв
–1
200
195
200
205
195
9 Т емпер ату р а теплоносія в
оболонці tт,
о
С
120
120
120
120
120
10 Динаміч на в ’яз кість
пр одукту η, П а·с
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
11 Щільність пр оду кту ρ, кг/м
3
1200
1200
1200
1200
1200
Пр одовження табл. 18 .2
1
2
3
4
5
6
7

229
12 Кіне мат ична в ’яз кість
пр одукту ν , м2/с
0,00208 0,00208 0,00208 0,00208 0,00208
13 Питома теплоє мність
пр одукту с,
Дж/(кг·К)
3700
3700
3700
3700
3700
14 Питома тепло та
пар отвор ення r·103, Дж/К
2350
2350
2350
2350
2350
15 Коефіціє нт
теплопр овіднос ті λ,
Вт/(м·К)
0,51
0,51
0,51
0,51
0,51
16 Довжина к інцевого
елемента лопаті в, мм
11
11
11
11
11
17 Висота к інцевого еле мен та
лопаті h, м м
2
2
2
2
2
18 Тепловтрати Qвт, %
2
3
4
3
2
Конт ольні за итання
1. Охара ктери зуйте конс трукцію та призначенн я роторного
плів кового апара та.
2. Д ля чого потрібні шарнірні лопаті в апараті?
3. Я кий принцип роботи ро торного п лівково го апарата?
4. Я кий теп лоносій використовується в ро торному плівковом у
апараті й чому?
5. Як регу люється продуктивність роторного п лівкового
апарата?
6. Назвіть напрями зниження енерговитрат під час
концентрування плодоовочевих пюре.
7. Які чинники впливають на економічну ефективність
роботи роторного п лівково го апара та?
19. ВЕРТИКАЛЬНИЙ АВТОКЛАВ
Мета роботи:
–
вивчення конструкц ії та принципу дії вертика льного
авток лава;
–
набуття пра ктични х навичок із розра ху нку вертикального
авток лава;
–
виявлення й ана ліз чинників, що впливають на економічну
ефективн іс ть роботи вер тика льного а вто клава.
Завдання : визначи ти ви трату пари на один автоклав; ви трату
води, що о холо джує; діаметр патрубків для подач і пари і во ди;

230
товщину стін ки корпусу автокла ва. Проду ктивність за купорювальної
машини 35 банок СКО 83-1 бакла жанової ікри за хвилину (0,17 банки
за секунду). Температура ікри в банках до стерилізації t4, °С, п ісля
охо лоджуван ня tк, ° С. Поча ткова температура о холоджувально ї води
tо, °С.
Загаль ні відом ості
Верти ка льні
автоклави
виго товляють
двосітчасті й
чотирисітчасті. У пром исловості ви користовуються також о дно- і
трисітчасті автоклави . Відрізняю ться вони один від одного тільки
висотою корпусу.
Двосітчастий вертика льний ав токла в (рис. 19.1) м ає зварний
циліндровий корпус, виготовлений із вуглецево ї ста лі Ст. 3.
Герметичність з ’єдна ння кришки з корпусом забезпечується
прокладкою. Усередині автокла ва, над днищем , розташований
хрестоподібний барботер. На опорном у кільці встановлюю ть с та леві
сітки з отворами на всій бічній поверхні. На кришці автокла ва
встанов лен і запобіжний клапа н і продувний кран. Спускова труба
приєднана до днища автоклава в центрі. До циліндрової частини
автоклава приварена коробка, на якій установлен і термометр
(до 150 oС) і манометр (до 0,6 МПа або 6 кг/см
2
). Для цирку ляції води
коробка з’єднана трубкою з нижньою частиною автоклава , зав дяки
цьому забезпечуються правильн і по казання термом етра.
Існують та кож автоклави, у яки х криш ка при тискає ться до
корпусу спеціальним и за тискам и (зам ість де кіль ко х баранчикови х
гайок). Завдяки цьому полегшує ться праця автокла вників і
скорочується час на закривання і відкриванн я кришки автоклава. На
корпусі автоклава і на кришці укр іплен і кільця трапецеїдального
перетину, між я кими розташована прокла дка ущільню вача. При
повороті ва желя поясний за тиск стягує сегмен ти. Се гменти , с хо дя чись,
входять сво їми внутрішніми вирізами у виступи кілець і при тискають
кришку до корпусу авто клава . Зовн ішній пояс обм ежує переміщення
сегментів та утримує їх у певному положенні при відкритій кришці.
Верти ка льний двосітчастий а вто клав періо дичної дії марки
«Б6-КАВ-2» (таб л. 19.1) призначено для с тери лізації консервів під
тиском до 3,5 кгс/см
2
.

231
Рисунок 19.1 – Вертикаль ний двосітчастий автоклав: 1 – корпус
автоклава; 2 – днище ; 3 – кришка; 4 – баранчикові гайки; 5 – прокладка;
6 – кі ль це прокладки; 7 – противаги; 8 – барботе р для підведе ння пари;
9 – сі тки; 10 – коробка для термоме тра
Таблица 19.1 – Технічна характеристика автоклава Б6-КАВ-2
No з/п
Те хнічна характе ристика
Стандартні параме три
1
Ємні сть автоклава, л
1570
2
Внутрішній діаметр, мм
1000
3
Робочий тиск, кгс/с м
2
3,5
4
Кількість зав антажу в ани х кор зин, шт.
2
5
Ємні сть кор зини, л
485

232
Охоло ж ування ко нс вів у автоклавах
Охо лоджуванн я консервів, особли во у скляній тарі, є о дним із
найскла дн іши х процесів. Дос лідженн я показали, що терм остій кість
скла під час охо лоджуванн я значно нижча, ніж під час нагрівання.
Пояснюється це тим, що під час нагр івання на зовнішні шари стінки
скляно ї банки дію ть с тискаюч і зусилля, тоді як під час охоло джування
в ни х вин икаю ть розтягуючі зусилля.
Напруга, за яко ї відбувається руйнування ск ла, станов ить : на
стиснення 650...1750 М Па (6500...17500 кг/см
2
); на розтягування
35...80 МПа (350...800 кг/см
2
). Таким чином, у разі розтягування
опірність у 16...17 разів менша, н іж у разі стиснен ня.
Найбільш небезпечним є етап о хо лоджування банок від
температури стери лізації до 70 °С. У цьом у інтерва лі тем ператур у
матеріалі банок вини кає особливо висока напруга, що призводить іно ді
до їх руйнування. Щоб запобігти би ттю банок під час о холо джування,
температура в автоклаві має знижува тися поступово й рівномірно.
За умов звичайної комунікації, через яку вода, що о холо джує,
подається о дним струм енем збоку автоклава, не м ожна досяг ти
рівномірного о холодження всіх банок. З а цього способу подачі во ди її
температура навіть в одній горизонтальн ій площині відрізняє ться на
величину до 20 oС. Для поступового й рівномірного о холо джування
банок воду, що о холо джує, подаю ть дрібними струменями через
барботер або душ, укріп лений під криш кою автоклава.
ханізація завантаж ння і озвантаж ння автоклавних сіток
Пристрої для заван таже ння автоклавни х сіто к банками й
виван таження їх із сіто к значно полегшую ть працю обслуговуючого
персоналу, підвищую ть проду кти вн ість праці та зм еншую ть би ття
банок.
Найбільш простий спосіб заван таження банок у сітк и – це
заванта ження із зас тосуванням водя ної по душки . За цього способу
порожню сітку за допомогою електроталя занурюють у посудину,
наповнену водою, рівень яко ї дещо вище за кромку сітки. Із
транспортера банки падаю ть у воду, яка оберігає їх від деформації або
биття. Коли сітка заповнює ться бан ками, її виван тажують із посудини
з водою і заван тажую ть в автоклав. Д ля розван таження сіток п ісля
стерилізац ії може бути використана та ка сам а посудина, а ле заповнена
розчином, густина яко го більше за щільніс ть банок.
Для заван таження банок у сітки і ви ван таження банок із сіто к
застосовують та кож установки з гідравлічним підйомником, а також з
електромагнітною го ловкою.

233
Розрахункова частина
Т хнолог ічний оз ахунок
Цим розрахун ком установлюю ть продуктивніс ть а вто клава ,
потім визначають кількість необ хідних авто клавів і складаю ть графік
роботи це ху с терилізації.
Кількість банок, я кі вміщаютьс я в одну сітку авто клава ,
станови ть :
2
2
c
d
d
а
, 785
0
Ζ


,
(19.1)
де dс – діаметр сітки автоклава, м, dс = 940 мм; dб – зовнішній діаметр
банки, м , dб = 78 мм; а – відношення висоти сітки (700 мм) до висоти
банки (115 мм), приймаємо а = 6.
Час наповнення однієї сітки банками, якщо за 60 с подає ться
40 банок, станови ть:
n


(с),
(19.2)
де n – продуктивність лінії в банках за секунду.
Оскіль ки максимально допустима трива ліс ть ви тримування
закупорени х банок до їх стери лізації с тановить 1800 с, то потр ібно
врахувати кількість сіто к автоклава марки Б6-КАВ-2.
Тривалість заван таженн я банок у сітки дорівнює 1560 с.
Кількість банок, що заван тажую ться в двосітчасти й автоклав:
.
ан
2
n


(19.3)
Тривалість повного циклу роботи автокла ва, с:
4
3
2
1
0











,
(19.4)
де τ0 – заван тажен ня, с; τ1 – підвищення температури і тис ку (за
формулою стерилізації), с; τ2 – трива лість стери лізації, с;
τ3 – зм еншення тиску і о хо лоджування (за формулою стерилізації), с;
τ4 – розвантаження автоклава, с.
Продуктивність автоклава , банок за секунду (банок за хвилину):

n

.
(19.5)

234
Кількість необ хідних автоклавів:
M
n
nа
,
(19.6)
де n – кількість банок , що по даю ться за одну хви лину в автоклав.
Інтервал часу між заван таженням и чергови х автоклавів , с:
n
n



.
(19.7)
Т ловий оз ахунок
Тепловим розрахунком авток лава визначається ви тра та пари на
стерилізацію і витра та во ди, що о хо лоджує.
Витрату пари за один цикл роботи авто клава розра ховую ть
окремо для першого періо ду, коли температура в автоклаві
підвищує ться до тем ператури стерилізації, і для другого періоду, коли
в автоклаві підтримується постійна температура стерилізації. У
перший періо д роботи автоклава теп лова енер гія ви трачається на
нагріванн я апарата, сіток, банок, кришок, продукту і води (у разі
стерилізац ії у воді) і на ком пенсацію втрат теп ла в навколи шнє
середовище ш ля хом випромінюван ня і кон векції. Ви трата теп ла за
перший періо д роботи автоклава визначи ться таким чином.
Витрата теп ла на нагр івання автокла ва (кДж) станови ть:
)t
t(
c
G
Q
1
c
1
1
1



,
(19.8)
де G1 – м аса автоклава, кг; G1 = 1150 кг; c1 – теплоємність ста лі;
с1 = 481 Дж/кг·град; t1 – початкова температура автоклава, ° C;
tc – температура стерилізації, oC.
Кількість тепла на нагр івання сіток ( кДж) ста новить:
)
t
t(
c
G
Q
2
c
2
2



,
(19.9)
де G2 – маса сіток, кг (маса однієї сітки 105 кг); t2 – температура сітки
(25 oC).
Кількість тепла на нагр івання банок:
)
t
t(
c
G
Q
3
c
3
3
3




,
(19.10)
де G3 – маса банок, кг; c3 – теплоємність скла (с = 0,84 кДж/ кг·град);
t3 – початкова температура банок (t3 = t4 oC).

235
Кількість тепла на нагр івання продук ту:
),
t
t(
c
G
Q
4
c
4
4
4




(19.11)
де G4 – маса продукту в о дній банці, кг (0,485 кг); c4 – теплоємність
продукту (3,56 кДж/к г· град).
Кількість тепла на нагр івання во ди в автокла ві:
)
t
t(
c
G
Q
5
c
5
5
5




,
(19.12)
де G5 – м аса води, що визначається за об’ємом автокла ва за винятком
об’єму сіток і банок, 575 кг; c5 – теп лоємність води
(с = 4,18 кДж/кг·град); t5 – початкова температура води в автоклаві
(t5 = 40 oC).
Втрати те пла в навколи шнє середовище :
)
t
t(
F
Q
в
ст
0
2
c
6







,
(19.13)
де Fс – поверхня автоклава (6,5 м
2
); τ2 – тривалість на гріванн я, с;
tв – температура зовнішнього повітря (25 °C); tст – температура
зовнішн ьої с тінки ізоляції;
),
t
t(
K
t
t
в
с
2
в
ст





(19.14)
де К – коефіцієнт теп лопередачі від во ди, що зна ходиться в автоклаві
до повітря .
2
2
2
1
1
1
1
1
1
K










,
(19.15)
де α1 – коефіцієнт теп ловіддачі від води до стінки автокла ва
(232 Вт/  град); α2 – коефіцієнт теп ловіддач і від стінки автоклава до
повітря (10,5 Вт/м
2
 град); λ1 – коефіцієнт теплопровіднос ті с тінки
авток лава (46,5 Вт/м  град); λ2 – коефіцієн т теп лопровідності ізоляції
(0,11 Вт/м  град); δ1 – товщина стінки автоклава (5 мм); δ2 – товщина
ізоляції (50 мм).

236
Середня температура води в автоклаві (oC):
2
t
t
t
c
5
с


.
Сумарний коефіцієнт те пловіддач і (Вт/м
2
 град):
)t
t(
07
,
0
7,9
в
ст
0





.
Загальна витрата теп ла (кДж):
6
5
4
3
2
1
заг
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q






.
(19.16)
Витрата пари в перший періо д роботи авто клава :
к
n
заг
1
i
i
Q
D


,
(19.17)
де i – ента льпія пари (2947 кДж/кг); iк – ента льпія конденсату.
Тепловміст конденсату під час с териліза ції консервів у во ді
(485 кД ж/кг). Секундн ий розрахунок пари (кг/с):
2
1
с
D
D


.
(19.18)
Теплова енергія в другий періо д роботи автоклава ви трачається
тіль ки на компенсацію втрат теп ла в навколишнє середовище.
)t
t(
F
Q
в
I
ст
0
3
a
от







,
(19.19)
де τ3 – трива лість с терилізації, с.
Температура води в авток лав і
116
tс

°C; ст
t
–
тем пература
зовнішн ьої стінки ізо ляції з рівняння (19.14), причому α0 – сумарний
коефіцієн т тепловіддачі (Вт/м
2
 град):
)
t
t(
07
,
0
7,9
в
ст
0






.
(19.20)
Витрата пари в другий період роботи автоклава (кг):
к
n
от
2
i
i
Q
D


.
(19.21)

237
Секундна ви трата пари (кг/с):
3
2
с
D
D


.
(19.22)
Загальна витрата пари (кг):
Dзаг = D1 +D2.
(19.23)
Тепловий ба ланс ав ток лава (кД ж) :


заг
D
Q
in.
(19.24)
Тепловий баланс показує величину кожної ста тті ви трати теп ла
у відсотка х від загальної ви трати теп ла на процес. Тепловий баланс у
разі стери лізації консервів парою, графічно змальований на рис. 19.2а,
показує, що основною статтею ви тра ти теп ла є нагрівання продукту
(46,9 %) і що втрати тепла скла становля ть 24,2 % (на випромінювання
і продування). Для зменшення втра т теп ла потр ібно ізолю вати
поверхню апарата і с коротити час та ін тенсивн іс ть продування
апарата.
а
Рисунок 19.2 – Те пловий баланс автоклава

238
У разі стери лізації консервів у во ді основна кількіс ть теп ла
витрачається на нагрівання води і продукту, що видно з теп лового
балансу на рис. 19.2
. Під час стерилізації у воді економія пари може
бути досягну та за рахунок ізоляції апарата і використан ня для потреб
виробництва гарячої во ди піс ля стерилізації.
Витрата во ди для о хо лодження консервів зале жи ть від кіль кості
теп ла, що віддається автоклавом і консервами під час охоло джування
їх до тем ператури, в изначеної для певного ви ду консервів, заз вичай
tK = 40...50 °С. При цьому температура автоклава, води, що його
заповнює, сіток і банок до кінця о холо джування нижче за температуру
продукту на 5...7 oС.
Можна прийняти з доста тньою для те хн ічного розрахунку
точністю, що температура тари , сіток і автокла вів t завжди дорівнює
температурі води в а втоклаві лише продукт має вищу температуру, що
дорівнює t + ∆t.
Витрата води для о холо джування продукту t, ° C:
)
t
t
t
t
lg
с
с
G
t
t
t
t
lg
c
c
G
(
3,2
W
0
к
0
c
в
0
к
0
c
в














,
(19.25)
де G – маса продукту, G =
42
,
0
n
кг; с – теп лоємність продукту,
с = 3,5 кД ж/кг·град; св – теплоємність води; св = 4,18 кДж/кг·град;
c
t – температура стери лізації, oC; 0t – початкова температура води , o C.
Таблиця 19.2 – Технічні дані тепловог о балансу ав токлавів
Те хнічні дані
рис. 19 .2а рис. 19 .2б
1– тепло гострої пари, %
100
100
2 – витр ати тепл а з конденсато м, %
4,9
18,44
3 – витрата тепла на нагрівання продукту, %
46,9
17,25
4 – витрата тепла на нагрівання банок, %
1,8
3,45
5 – витрата тепла в навколишнє середовище, %
13,4
10,17
6– витрати через повітряний кран, %
10,8
–
7 – витр ата тепл а на нагрівання води, %
–
41,18
8 – витрата тепла на нагрівання сіток, %
0,9
2,16
9 – витр ата тепл а на нагр івання автоклава, %
11,3
7,35
Маса авток лава, сіток , банок, води с танови ть:
4
3
2
1
G
G
G
G
G





,
(19.26)
де
3
2
1
,
,
G
G
G
–
маса автоклава, сіток, банок; 4
G–масаводив
авток лаві.

239
2094
575
27
,
0
1368
1150
G






кг.
Наве дена теплоємніс ть дорівнює:
,
G
c
G
c
G
c
G
c
G
c
4
4
3
3
2
2
1
1









(19.27)
де с1, с2 і с3 – теплоємність матеріалу автоклава, сіток і банок,
Дж/кг·град; с4 – теплоємність води , Дж/кг·град.
Кінцева температура автоклава, сіток, банок і во ди:
)7
5
(
t
t
к
к




,
(19.28)
де кt – кінцева температура продукту.
Витрата води за о диницю часу:
4
ск
W
W


,
(19.29)
де4
 – час о холоджування.
Конст уктивний оз ахунок
Діаметр па трубка для пари с танови ть:
п
п
D
4






d
,
(19.30)
де υ – швидкість пари,υ = 30м/с; ρП – густина пари,ρП = 2,125 кг/м
3
.
ч
3600
D
4
d








м.
(19.31)
Обираємо трубу за ГОСТ 9567-60.
Діаметр па трубка для води :







в
с
в
W
4
d
(19.32)
де υв – швидкість води, υв = 1 м/с.

240







в
3600
W
4
d
ч
в
м.
Обираємо трубу за ГОСТ 9567-75.
Товщина с тінки корпусу автоклава :
c
p
3,2
D
p
о









,
(19.33)
де D – діаметр автоклава, що дорівнює 101,6 см .
Для с тикови х швів при ручному зварюванні (о дносторонній)
φ=0,7;σо
=
120 мПа для ста лі Ст.3;
–
надм ірний тиск,
= 0,3 мН/м
2
.
Робоче навантаження на один болт а вто клава :
Z
4
D
p
P
2





,
(19.34)
де Z – кількість болтів, Z = 8.
Вну трішній діаметр різі болтів, мм:
о
оз
1
Р
4
d




,
(19.35)
Роз=
P
5,3

Н,
(19.36)
т
о
4,0 



м Па,
(19.37)
де σm – межа текучості, для сталі Ст.3 σm = 220мПа.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
загальн і відомості (с тисло);
–
розрахункову частину, у якій наво ди ться розрахунок
вертика льного автоклава машини за запропонованим варіантом
(таб л. 19.1);

241
–
графічну частину, у якій по дається креслення верти кально го
авток лава та спе цифікація до нього.
Таблиця 19.3 – В аріанти індивідуальних завдань
No
варі анта
Найме нування
І
ІІ
ІІІ
IV
1
Температура ікри в банках до
стер илізації t4, °С
45
44
46
47
2
Температура ікри після
охолоджу в ання tК, °С
46
45
47
48
3
Початкова температура води tо,
що охолод жу є, °С
18
17
19
20
4
Фор му ла стер илізації
116
25
90
25


Конт ольні за итання
1. Яка конс трукція та призначення вер тика льно го автоклава?
2. З якою метою в апараті підтримується тис к?
3. Який принцип роботи вер тикального авто кла ва?
4. Який теплоносій використовується у
вертика льно му
авто кла ві?
5. Як регулюється продуктивність вер тикаль ного авто кла ва?
6. Назвіть способи зниження енерговитрат вертикального
авто кла ва.
7. Які чинники впливають на економічну ефективність
роботи верти кального а втоклава?
20. БАРАБАННИЙ (РОТОРНИЙ) СТЕРИЛІЗАТОР
БЕЗПЕРЕРВНОЇ ДІЇ
Мета роботи:
–
вивчення класиф ікац ії стериліза торів безперервної дії;
–
вивчення будови та прин ципу дії барабанного (роторного)
стериліза тора безперервної дії;
–
набуття практични х навичок із розрахун ку барабанного
(роторного) стери лізатора безперервної дії.
Завдання:
визначити
продуктивність
бараб анно го
стерилізатора за часу стерилізації τ, хв, а також витрату пари,
якщо температура стерилізації томатної пасти в банці No 8 tc, °С;
початкова тем пература пасти tп, oС; навколишнього повітря tв, °С;
тиск нагрівальної пари = 0,6МПа; ступінь сухості х = 0,95.

242
Загаль ні відом ості
Барабанні (роторні) с териліза тори безперервної
дії
виготовляю ть дво х типів: для стерилізації у воді за атмосферного
тиску і для с териліза ції в парі за тис ку вище атмосферного.
Установка для безперервної стерилізації складається зі стерилізатора й
охолоджувача, конструктивно майже однаково оформ лених.
Стерилізатором є
нерухом ий
горизонтально розташований
циліндровий корпус 1 (рис. 20.1 а, ) із листової сталі; усередині корпусу на
валу обертається барабан 2. До зовнішньої поверхні барабана паралельно
валу прикріплені штаби з кутової сталі таким чином , що м іж ними
розм іщуються банки.
На внутрішній поверхні нерухомого корпусу укріплена
спіральна напрямна 3 зі сталі, крок якої дорівнює висоті банки.
Для виведення банок із середовища з атмосферним тиском і
введення їх у середовище з надмірним тиском апарат має
завантажувальний 4 ірозвантажувальний 5 пристрої (рис. 20.1 в, г)
типу шлюзового затвора.
Банки
подаються
до завантажу вального
пристрою
ланцюговим елеватором 6. Із завантажувального пристрою банки
потрапляють у барабан. Під час обертання барабана банки
переміщаються від одного кінця апарата до іншого завдяки
спіральній напрямній. При цьому вони обертаються разом із
барабаном навколо його осі. Одночасно банки обертаються
навколо своїх осей і здійснюють поступальнийрух уздовж ребра
барабана від одного його кінця до іншого.
Корпус заповнений водою, що має тем пературу 100 °С, або
парою, завдяки чому відбуваються підігрівання і стерилізація
консервів. Тривалість стерилізації регулюється кількість обертів
барабана. Зі стерилізатора банки прямують в охолоджувач, що
влаштований і працює за тим самим принципом, що і
стерилізатор; проте замість гарячої води або пари охолоджувач
наповнюється проточною холодною водою.
Розрахункова частина
Кількість банок, що одночасно зна хо дяться в барабані
стериліза тора:
n
z
M

.
(20.1)

243
Рисунок 20.1 – Барабанний (рото рний) сте рилі затор безпере рвної дії:
1 – цилі ндровий корпус; 2 – барабан; 3 – спі раль на напря мна;
4 – завантажуваль ний прист рі й; 5 – розвантажу валь ний пристрі й;
6 – ланцюговий е ле ватор

244
Кількість ви тків сп іралі:
z=
S
Lp
,
(20.2)
де Lp – довжина ротора, Lp = 5910мм; S – крок спіралі,S = 197 мм.
Кількість банок на о дному витку:
n=
а
Do


.
(20.3)
Діаметр ко ла, що про ходить крізь центр банок (рис. 20.2), мм:

ц
D
b
d
Dp ,
(20.4)
деd –діаметрбанкиNo14,d
= 157 мм; Dp – діаметр ротора,
Dp = 1030 мм.
Рисунок 20.2 – До роз рахунку барабанно го стерилізатора
Відстань між центрами банок на роторі, мм:
b
dp
a


,
(20.5)
деb–зазорміжбанками,b =12мм.

245
Продуктивніс ть стериліза тора за час с терилізації, банок/с :

M
G
.
(20.6)
Визначимо витра ту теп ла за продуктивності с терилізатора G,
банок/с. Ви тра та тепла на на гріванн я жерстяни х банок, кДж/с :
Q1=G ·с (
)t
t



,
(20.7)
де с – теплоєм ність жерсті, с
= 0,46 кДж/(кг·град); t  – початкова
тем пература банки, прийня та 40 oC; t – кінцева тем пература банки,
що дорівнює температурі стери лізації 120 oС.
Маса банок, кг/с:
G=
m
G
,
(20.8)
де m – маса однієї жерстяної банки, m = 0,33 кг.
Витрата теп ла на нагр івання томатно ї пасти в банка х, кДж/с:
Q2=
)t
t(
с
G




.
(20.9)
Маса пасти, к г/с:
m
G
G


,
(20.10)
деm –масапастиводнійбанціNo8,m =3кг;с –теплоємність30%
томатної пасти; см = 3,3 кДж/(кг·град); t і t  – відповідно початкова і
кінце ва тем пература том атної пас ти, oС.
Втрати теп ла в навколиш нє середовище визначимо окремо для
ізольовано ї й неізольованої повер хні барабана.
Зовнішня повер хня с терилізатора, м
2
:
2
4
D
L
D
F
2
k
k
k








,
(20.11)
де Dk – діаметр корпусу барабана, Dk = 1400 мм; Lk – довжина корпусу
барабана, Lk = 6500 мм.

246
Ізольована частина барабана станови ть 70% від загальної, м
2
:
22
32
7,0
F
7,0
Fіз




.
(20.12)
Неізольована час тина повер хні барабана, м
2
:
10
22
32
F
F
F
із
н





.
(20.13)
Втрати тепла ш ля хом конве кції і випромінювання з ізольовано ї
частини повер хні барабана, кДж/с:
)t
t(
F
'
Q
в
ст
із
0
3



,
(20.14)
де
)t
t(
07
,
0
7,9
в
ст
0




Вт/м
2
 град; tcт – температура поверхні
стінки ізоляції за оп тимальної товщи ни ізоляції, tcт = 0,5tсm або
tcт=0,5·98=49oС.
Втрати те пла неізо льованої частини повер хні барабана , кДж/с:
),
t
t(
F
"
Q
в
ст
ніз
0
3



(20.15)
де
)t
t(
07
,
0
7,9
в
ст
0




Вт/м
2
 град.
Загальна витра та теп ла на стерилізацію, кД ж/с:
3
3
2
1
ощ
"
Q
'
Q
Q
Q
Q




,
(20.16)
Знайдемо витрати пари, кг/с:
к
заг
і
і
Q
D


,
(20.17)
де і – ентальпія пари, якщо
=
0,6 Мн/м
2
тах=0,95,
і = 2655,7 кДж/ кг; ік – ентальпія конденсату, якщо t = 120 oС,
ік = 502 кДж.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
загальн і відомості (с тис ло);

247
–
розрахункову частину, у я кій наво ди ться розра хунок
барабанного стериліза тора безперервної дії за запропонованим
варіантом (таб л. 20.1);
–
графічну частину, у якій подається кресленн я барабанного
стериліза тора безперервної дії і с пецифікація до нього.
Таблиця 20.1 – В аріанти індивідуальних завдань
No
варіанта
Найме нування
ІІІІІІIV
1
Час стерилізації τ, хв
22332233
2
Температура стерилізації томатної пасти tc, °С 98 98 97 97
3
Початкова темпер атура томатної пасти t , °С
40404242
4
Темпер атур а навколишнього повітр я tв, °С
25202025
Конт ольні за итання
1. Я ка конс трукція та призначен ня барабанного стерилізатора
безперервної дії?
2. Що таке режим с терилізац ії?
3. Який
принцип роботи барабанного стерилізатора
безперервної дії?
4. Назвіть переваги та не доліки барабанного стерилізатора
безперервної дії.
5. Як регулюється продукти вніс ть барабанного стерилізатора
безперервної дії?
6. Назвіть нові способи й апарати для стерилізації консервів.
21. ВЕРТИКАЛЬ НИЙ КОЖУХОТРУБ НИЙ ПАСТЕР ИЗАТОР
Мета роботи:
–
вивчення класиф ікац ії пас теризаторів безперервної дії;
–
вивчення будови та принципу дії вертикального
кожу хотрубчастого пас теризатора;
–
набуття практични х навичок із розрахун ку вертикального
кожу хотрубчастого пас теризатора .
Завдання : зробити розра хунок верти кального кожу хо трубного
пастериза тора. Як теплоносій ви користовується насичена водяна пара,
що надхо дить у міжтрубний простір. Продукт (молоко, вода) під
створюваним насосом тиском переміщається по труб ах. Ру х
теп лоносія і проду кту зустрічний.

248
1. Продуктивність G, кг/с.
2. Температура ви хідного продукту t1, o C.
3. Температура продукту кінцева t2, o C.
4.Тиск пари, що гріє, p, МПа.
5. Швидкість руху продукту , м/с.
6. Тепловитрати від корисної теплоти Qвит, %.
7. Продукт.
Загаль ні відом ості
П изнач ння і суть
оц су
аст изації. Пастеризац ія
харчови х продуктів є одним із найважли віши х специфічних теп лови х
процесів, що застосовується для обробки різни х рідких харчови х
продуктів (молоко, соки , сиропи, бульйони, пиво, вино тощо).
Основна м ета пастеризації – знищення хвороботворни х мікробів
і придушенн я життє діяльності мікроорганізмів, що спричиняють
псування продукту. Під час пастеризації насамперед гинуть
пси хрофільні бактерії. Не витримує високи х температур більшість
хвороботворни х мікроорганізмів, що спричиняю ть різн і за хворювання
в людей . Як прикла д таки х за хворювань можна навести: туберкульоз,
дизен терію , тиф, диф терит, різні ш лунково-кишкові за хворювання.
Однак під час пастеризації гинуть не всі мікроорганізми. Так,
залишаю ться
незнищеним и
спорові бактерії,
ви тримують
пастеризацію деякі види термофільних бактерій.
Потр ібно підкрес ли ти, що, хоча м етою пас теризації є знищен ня
мікроорганізмів, що спричиняють псування проду ктів, ефективн ість
процесу в першу чергу визначається с тупенем знищення
хвороботворної, або, я к її нази вають , па тогенно ї мікрофлори.
Установлено, що різні види мікроорганізмів гину ть за різни х
режимів пастеризації. У зв’язку з цим с танови ть ін терес графік
(рис. 21.1), який показує взаємозв’язо к температури нагрівання
(пастеризац ії) і тривалос ті ви тримування проду кту за цієї тем ператури,
що забезпечує знищення дея ки х ви дів патоге нни х мікроорганізмів.
Як ви дно з графіка, м іж тем пературою, що спричиняє початок
змін властивостей основни х складових частин харчови х продуктів, і
температурами, необхідними для знищенн я мікроорганізмів, є
визначена зона розриву. Це дає ве ликі можливості для вибору
оптимальни х режимів пас теризації, які забезпечують максималь н е
знищення мікроорганізм ів за мінімального с тупеня руйнування
складових частин продукту.

249
Рисунок 21.1
–
Граф і к зале жності те мпе ратури ві д тривалості
пасте ризації (граф ік ре жимі в пастеризації , що спричиняють знище ння
мі кроорганізмі в, і змі на ф ізико -хі мі чних властивосте й продукту):
1 – кри ва за гибе лі дифте рі йної палички; 2 – крива за гибе лі тиф озної
палички; 3 – крива загибе лі туберкульозної палички; 4 – крива
руйнування ф е рме нті в; 5 – крива змі ни фізико-хі мі чних властивосте й
продукту
Таким чином, крива, яка відповідала б оптималь ним умовам
пастеризації, має зна ходитис я вище кривої 3. Більше того, я кщо є
необхідність іна ктивува ти ферменти, то режим и пастеризації
зна ходяться в зоні вище криво ї 4.
Т о тичні
основи
аст изації. Розрахунки
процесів
пастеризації ґрунтуються на даних залежності тривалості ви тримування
продуктів від тем ператури середовища (рис. 21.1). Криві, наве дені на
графіку, показують логарифмічну залежність параметр ів, тому
рівняння, що відповідає цим кривим, має такий вигляд:
t
ln
к





,
(21.1)
де τ – необ хідна трива лість ви тримування продукту за за даної
тем ператури пастеризац ії, с; t – тем пература пастеризац ії, ° С;
α – постійне число; βк – коефіцієнт. Значення α і βк мають бути
визначені експеримента льним шля хом для продуктів, що піддаються

250
пастеризації. Однак ці дан і визначено не для вс іх видів продуктів.
Залежніс ть м іж тем пературою нагрівання і триваліс тю
витримування пояснюється двома причинами. Одна з них пов’язана з
тим , що дена турація, руйнування структури речовини, з якої
складається мікробна клітина, відбувається протя гом певного часу.
Цей час тим м енше, чим вища тем пература. Інша причина спричинена
закономірностями те плообміну. Нагрівання м ікроорганізмів за будь-
якого ви ду пастеризації здійснюєтьс я не безпосередньо, а через те
середовище, у я ком у є бактер ії. Тому для то го, щоб темпера тура
кліти ни бактер ії досяга ла тієї самої температури, що і середовище,
потр ібен певн ий час.
Фундамен тальна залежність (21.1) дозволяє визначи ти
необ хідну умову досягнен ня ефекту пастериза ції. Вона по лягає в
рівнос ті дійсно го часу перебуван ня про дукту за темпера тури
пастери зації і теоре тично необ хідно го.
На практиці можливі три випадки:
Θ=τ,
Θ>τ,
Θ<τ,
(21.2)
де Θ – дійсни й час перебування про дукту за темпера тури
пастери зації, с .
Перший випадок є ідеальним, про нього вже говорилося вище.
У другому випадку продукт за температури пастеризації
знаходиться більш тривалий період, ніж потрібно за умовами
пастеризації. При цьому можуть істо тно зм іню ва тися властивос ті
продукту, що, звичайно , неба жано.
У третьому випадку ефект пастеризації не буде досягнутий, що
зовсім неприпус тим о.
Для оцінки ефекту пастеризації Г.А . Ку к увів критерій
Пастера, що стано ви ть собою відноше ння дійсної трива лості
перебування проду кту за бактерицидної темпера тури до теоре тично ї:
Ра= Θ/ τ.
(21.3)
Відповідно до вищевикладеного ідеального вар іанта для
проведення пастеризації є умова, при якій Ра = 1. Ці обґрунту вання
ефективності пас териза ції побудован і на передумові, що зни щенню
підлягає о дна клітина або кіль ка бактерій, що гину ть одна за о дною.
Крім того, вважається, що рідина не містить інших компонентів, що
ускладнюють доступ тепла до мікроорганізм ів.

251
Одна к у дійснос ті в кожному кубічному сантиметр і рідини , що
піддає ться пастеризації, містяться сотні тисяч і навіть мільйони
бактерій. У зв’язку з цим установлена дуже важлива залежність
ефективності пастериза ції від кілько с ті мікроорганізм ів у продукті до
його пас териза ції. Д ля ц ього введени й так зва ний коефіціє нт
швидкості загибелі мікроорганізмів. Він визначаєтьс я за р івнянням :
С=

/)
N
ln
N
(ln
к
o
,
(21.4)
де С – коефіцієнт швидкості загибелі бактерій, 1/с; Nо – початкова
кількість бактерій в 1 см
3
продукту; Nк – кінцева кількість бактерій в
1см
3
; Θ – трива лість перебува ння продукту за температури
пастери зації, с .
Якщо в про дукті крім мікроорганізмів міс ти ться я кась
дисперсна фаза, то пас теризація ускла днюється. Це пояснює ться тим,
що мікроорганізми, адсорбовані на повер хні частино к дисперсної
фази, будуть менш доступні для прогрівання. Особливо важко досягти
доста тнього ефекту пастеризації рідких про дуктів, що мають високу
зда тн ість до піноу творення. Піна або повітряні бульбашки є відм інним
теп лоізо лятором і ускла днюю ть прогрівання м ікроорганізмів.
Р жими аст изації. Як було зазначено вище, режими
пастеризац ії визначаються тем пературою і триваліс тю ви тримуван ня
продукту за цієї температури. На сього дні виділяю ть три режими
пастеризац ії:
1) трива ла пас теризац ія;
2) короткочасна пас теризація;
3) миттєва (моментальна) пастеризація.
За тривалої пас теризац ії тем пература середовища станови ть
63...65 °С, ви тримування 30 хв; за короткочасної пас теризації –
відповідно 72...76 °С та 20...30 с; за миттєво ї пастеризації – відповідно
85...95 °С та 1...2 с.
Виб ір режим ів пастеризації виз начається те хнолог ічним и
умовами і властивос тями продукту. Якщо продукт містить
компоненти, що мають малу термостійкість (під дією високи х
тем ператур шви дко руйнуються) , то варто зас тосовувати трива лу
пастеризац ію.
У переважній біль шості випа дків пас теризацію вар то проводи ти
за короткочасним або миттєвим режимом .
На завершення розгля ду режимів пас теризації с лід ще раз
зазначити , що цей процес дозволяє знищи ти не всі мікроорганізми і в

252
продукті залишається деяка кількість бактеріальних клітин. У зв’язку з
цим пастеризований продукт необ хідно зберігати в умова х, що
перешкоджаю ть розви тку за лиш кової мікрофлори. Однією з та ки х
умов є охолодження продукту піс ля пас теризації. Раціональна
температура о холодження 2...4 °С.
У вся кому разі вона не повинна бути вище ніж 6...8 °С.
А а ату а, що вико истову ться ля аст изації може бути
найрізном анітн ішою .
Сьогодн і
найбільш поширеним ии
є
пастеризац ійні установки (пастериза тори) безперервної дії. Для
пастеризації невели кої кількос ті продукту використовую ть апарати
періодичної дії.
Пастериза тори періодично ї дії, так з вані ванни тривало ї
пастеризації (ВТП), становля ть собою теплообмінні апарати з
оболонками. Як нагріва льний а гент використовує ться гаряча вода.
Підтрим ання потрібно ї тем ператури води з дійснюється барботуванням
пари.
Пастеризаційні ус тановки безперервної дії м ожна п ідрозділити
на два основни х типи: трубчасті й пластинчасті.
Т у часті аст изато и
Ці теп лообмінники найчастіше застосовуються в промисловості
завдя ки своїй компактності, простоті виго товленн я та надійності в
роботі. Вони ви користовуються для теп лообміну між потоками в
різноманітни х агрега тни х станах: пара – рідина, р ідина – рідина , газ –
газ, газ – р ідина.
На рис. 21.2 показано вер тикальний о дно хо довий пас теризатор
жорсткої конструкції, що с кла дається з ци ліндричного корпусу (або
кожу ха) 1 та приварених до нього трубних решіток 2 із пучком труб 3.
Пучок труб по діляє весь об ’єм корпусу пастериза тора на трубний
простір усередині на гріва льни х труб та між трубний простір.
До корпусу герметично приєднані за допомогою прокладок 8 і
болтового сполучення 7 два дн ища 5. Д ля вве дення та виве дення
теп лоносіїв корпус і днища мають патрубки 4. Один по тік теп лоносія,
наприкла д р ідина, спрямовується в трубний простір, про ходи ть по
трубка х і ви хо ди ть із теплообмінника кр ізь па трубок у вер хньому
днищі. Інший потік теплоносія, наприклад пара, рухається в
міжтрубному просторі теп лообмінника, омиваючи ззовні пучок
нагріва льни х труб. При цьом у середовище, що нагрівається,
спрям овують знизу вгору, а середови ще, що віддає теп лоту, – у
протилежному напрямі.

253
Нагріваль ні труби з’єдную ться з трубними решіткам и
зварюванням , пайкою або розвальцьован і в ни х. Нагріваль ні труби
виготовляю ть із ста лі, міді або ла туні. Труби в решітка х зазвичай
розміщують рівном ірно за периметрам и правильни х шести кутників,
що забезпечує ком пактніс ть розта шування. Інко ли труби розміщують
по концентрични х кола х. За необ хіднос ті очищення зовнішніх
поверхонь труб застосовується коридорне розташування – по боках
квадра тів.
Пастеризатор, зображений на рис. 21.2, є верти кальним ,
одно ходовим . Через вели кий сумарний про хідний переріз труб і
м іжтрубного простору швидкості ру ху теп лоносіїв неве ликі,
коефіцієн ти теп ловіддач і в цьому теплообмінни ку порівняно низькі.
Рисунок 21.2 – Кожухотрубний пастеризато р
Для збільшен ня шви дкості руху (інтенсифікац ії теп лообміну) у
трубному і міжтрубному просторах установлюють перегородки, я кі
зм еншують переріз потоку теп лоносіїв.

254
Розрахункова частина
Т ловий оз ахунок а а ата
Визначення середньо ї різниці тем ператур теп лоносія і продукту:
–
більша різниця тем ператур:
1t
t
t



,
(21.5)
де tn – температура пари для за даного тиску, oС;
–
менша різниця температур (додато к А, табл. А.2):
2
м
t
t
t



.
(21.6)
Якщо
2
t
/
t
м


,то
2
t
t
t
м
с





.
(21.7)
Якщо
2
t
/
t
м


,то
м
м
с
t
/
t
lg
3,2
t
t
t







.
(21.8)
Визначення середньо ї температури продукту:
с
с
t
t
t



.
(21.9)
Різниця температур теплоносія і с тінки ви значається за
формулою
с
1
с
1
1
t
R
R
t
k
t






,
(21.10)
різниця температур стінки і продукту за формулою
c
ст
1
с
2
с
2
2
t
R
R
R
R
1
t
R
R
t
k
t















,
(21.11)
де R, R1, Rст, R2 – відповідно термічний опір загальний , від теплоносія
до с тін ки, матеріа лу стін ки і забруднень, від стін ки до продукту.
На початку розрахунку ці ве личини невідомі й їх за даю ть, а
після закінчення розрахун ку перевіряю ть за відповідними формулами.
Рекомендується прийня ти : R1/ R = 0,6; Rст/R = 0,06.
Температура стін ки з боку теплоносія:

255
)t
t(
t
1
1
ст



.
(21.12)
Температура стін ки з боку продукту:
)
t
t(
t
2
c
2
ст



.
(21.13)
Тем пература плівки конденса ту теп лоносія :
)
t
t(5,0
t
1
cт
л


.
(21.14)
За тем пературою плівк и кон денсату ви значаємо теплофізичн і
параметри λ, ρ, с, μ конденсату (додаток А, табл. А.4) та питому
теп лоту конденсації пари r (додаток А, табл. А.2).
Коефіцієнт тепловіддачі від теп лоносія до с тінок трубок
визначається з критеріа льного р івнян ня
25
,
0
)
Ku
Ga
(Pr
C
Nu



,
(21.15)
де С = 1,15 у разі конденсації на вертикальних поверхнях.
4
1
2
3
1
lt
rg
15
,
1





,
(21.16)
де l – довжина трубок, l = 2,0...2,5 м.
Залежно від середньо ї тем ператури продукту tс визначаються
теп лофізичні параметри λ, ρ, с , μ продукту (додаток А., табл. А.3, А.4).
Коефіцієнт теп ловіддач і 2 від стін ки до продукту визначає ться
залежно від режиму ру ху продукту:
приRe104
43
,
0
8,0
Pr
Re
021
,
0
Nu
;
(21.17)
при2300 Re104
43
,
0
9,0
Pr
Re
008
,
0
Nu
;
(21.18)
при Re  2300
25
,
0
ст
1,0
43
,
0
33
,
0
Pr
Pr
Gr
Pr
Re
17
,
0
Nu







.
(21.19)

256
Тому насамперед потрібно визначи ти значення критерію Re:





вн
вн
d
d
Re


,
(21.20)
де dвн – внутрішній діам етр труби, причому рекомендується прийм ати
внутрішній діаметр dвн = 0,025 м, зовнішній dз = 0,03 м.
Критерій Нусе льта залежно від чис ла Re ви значається за однією
з формул (11.17) – (11.19).
Визначення коефіцієн та теп ловіддачі α2 від с тінки до продукту:
вн
2
d
Nu

.
(21.21)
Термічний опір стін ки:
ст
вн
з
ст
d
d
R



,
(21.22)
де–
коефіцієн т
теплопровіднос ті стін ки,
для м іді
ст = 384 Вт/(м·К), для сталі ст = 46,5 Вт/(м·К).
Загальний коефіц ієнт теплопередач і:
2
1


/1
R
/1
1
К
ст


.
(21.23)
Визначення різни ці теп лови х напорів з боку теплоносія і з боку
продукту :
)
t
(
)t
(
A
2
2
1
1






.
(21.24)
Різниця термічни х наван тажень по обидва боки повер хні
теп лообміну не повинна перевищува ти 5 %.
Якщо 
11 t
05
,
0
A



> 0, то розрахунок повторюється за
формулами (11.10)  (11.24) для розрахован и х значень
ст
R
,
,
K
до ти, поки виконаєтьс я умова 
0
t
05
,
0
A


1
1

.
Кількість те пло ти, переданої через повер хню теп лообміну від
теп лоносія до продукту :

257
)t
t(
Gc
Q
1


2
,
(21.25)
де с – теплоємність продукту tс .
Повер хня теп лообмінника, що передає теп ло:
с
t
K
Q
F


.
(21.26)
Загальна в итра та теп ла:
вит
заг
Q
Q
Q


.
(21.27)
Витрата пари, що гріє :
r
Q
D вит

.
(21.28)
Конст уктивний оз ахунок
Площа перерізу пото ку продукту (площа перерізу пучка труб):

G
f
,
(21.29)
де ρ – густина продукту при tc .
Кількість труб у пучку:
2
вн
d
785
,
0
f
n
.
(21.30)
Уточнення значення шви дкос ті руху продукту:
d
G
4
2
вн


.
(21.31)
Розрахункова довжина однієї труби в пучку:

258
n
d
F
L
вн
0


.
(21.32)
Кількість хо дів теп лообмінника :
l
L
z
0

.
(21.33)
Необ хідна
кількість
труб у трубчасти х
реш ітка х
теп лообмінника:
n
z
n


.
(21.34)
За табл. 21.1 обирають теп лообмінник із числом найближчого
ряду.
Таблиця 21.1 – Обирання кі лькості ходів теплообмінника
згідно з розрахунком
Розрахункові
дані
Проектні варіанти для уточне ння кі лькості
ході в те плообмі нника
Кількість
шест ику т-
ників
123456
7
8
9101112
Кількість
труб по
діагонал і
шест и-
ку тника
35791113151719212325
Загальна
кількість труб 7 19 32 61 99 127 167 217 271 331 397 469
Графічно розміщають труби в трубчасти х решітка х по
периметрах шестику тників. Під час за кріп лення труб у трубчасти х
решітка х розвальцьовуван ням крок розм іщення м ає зна хо ди тися в
межах: t = (1,3...1,5) dн – обирають за ДСТУ.
Вну трішній діаметр корпусу:
н
в
d4
t)1
в
(
D



,
(21.35)
де в – кількість труб по діагоналі шестикутника з табл. 21.1; t – крок
труб.

259
Вну трішній діаметр Dв рекомендується прийм ати від 400 до
3000 мм через кожні 200 мм.
Живий переріз між трубчастого простору:
)
d
D
(
4
f
2
н
2
в
мт



.
(21.36)
Розміри па трубків для робочи х середови щ:
а) діаметр па трубка для входу пари в апарат
n
n
n
n
G
13
,
1
d



;
(21.37)
б) діам етр па трубка для ви ходу конденсату
к
к
k
к
G
13
,
1
d



;
(21.38)
в) діаметр патрубка для вхо ду продукту в апарат

G
13
,
1
dв
,
(21.39)
де ρ виз начають за певн и х значень тем ператури t1 продукту;
г) діаметр па трубка для вихо ду продукту з апарата




G
13
,
1
dв
,
(21.40)
де   визначають за пе вни х значень температури t2 продукту.
Вихідні параметри пари і конденсату для розрахунку розмір ів
патрубків приймаємо з табл. 21 .2 .
Таблиця 21.2 – Параметри пари та конденсату
Се ре довище
υ, м/с
ρ, кг/м
3
G, кг/с
Пар
20
1,12
0,31
Конденсат
0,2
964,14
0,31

260
ханічний оз ахунок
Товщина с тінки корпусу (кожу ха):
C
2
D
g
в











,
(21.41)
де
–
внутрішній надлишковий тиск у кожусі, МПа;
σg – припустима напруга (для сталі марки Ст. 3 σg = 130...135 МПа);
φ – коефіцієнт міцнос ті звареного шва, φ = 0,65. ..0,85; С – збільшення
на корозію, С = 0,001 м.
Товщина трубчасти х решіток:
5
)8/
d(н
1



1,
(21.42)
де dн – зовнішній діаметр труб, мм.
Товщина днища :
C
2
к
pD
g
н
2





,
(21.43)
де Dн – зовнішній діаметр корпусу апарата, м; к – фактор днища,
к = 0,76...2,00;  =0,95;С =0,003м.
Гі авлічний оз ахунок
Гідравлічний опір трубного простору:
2
d
L
p
p
2
т
0
мс
т


















,
(21.44)
де
т

–
опір тертя, Па;
мс
 – місцеві опори, Па; λ – коефіцієнт
опору тертя;  – коефіцієнт місцево го опору; d – діаметр труби, м;
υ – швидкість руху продукту, м/с.
За числом Рейнольдса визначають λ :
при Re = 3000 ...100000
4
Re
3164
,
0


;Re<2320
Re
64


.

261
Сума коефіцієнтів місцеви х опорів:




)1
z
(5,2
5

,
(21.45)
де z – кількість хо дів.
Потужніс ть приво ду насоса:

p
V
N
,
(21.46)
де V – об’ємна витрата продукту, м
3
/с;
S
V

; η – ККД насоса,
η =0,85.
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викла даютьс я основи теорії
пастеризації, та будова й принцип роботи кожухотрубного
пастериза тора;
–
розрахункову частину, у я кій наво ди ться розра хунок
вертикального кожу хо трубного пастеризатора за запропонованим
варіантом (табл. 21.3);
–
графічну частину, у якій подає ться креслення верти кального
кожу хотрубного пастеризатора і специфікац ія до нього.
Таблиця 21.3 – В аріанти індивідуальних завдань
Ве личини
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
G, кг/с
3,0 2,3 1,2 1,8 2,5 1,6 2,6 1,7 2,8 1,5
t1, oC
10201214171922151112
t2, oC
70808575908887827880
p, МП а 0,13 0,20 0,22 0,16 0,19 0,17 0,15 0,18 0,21 0,14
, м/с
1,2 1,5 1,8 2,0 1,7 1,3 1,9 1,3 1,7 1,2
Qвит, %
4
5
3
7
6
4
5
3
7
6
Поукт
Мо-
ло-
ко
Во-
да
Мо-
ло-
ко
Во-
да
Мо-
ло-
ко
Во-
да
Мо-
ло-
ко
Во-
да
Мо-
ло-
ко
Во-
да
Конт ольні за итання
1. Я кі види пастеризаторів Ви знає те?
2. О харак теризуйте будову та принцип роботи верти кального
кожу хотрубного пастеризатора.

262
3. За рахунок чого досягається ін тенсифікація в бага то хо дових
кожу хотрубного пастеризатора?
4. Я кі умови враховують , вибираючи пастеризатор?
6. Від яких параметрів
за лежи ть
про дуктивніс ть
кожу хотрубного пастеризатора?
22. ПЛАСТИНЧАСТИЙ ПАСТЕРИЗАТОР
Мета роботи:
–
вивчення за гальн и х положень із пастеризац ії харчови х
продуктів;
–
вивчення будо ви та принци пу дії пластинчастих
пастери за торів;
–
набуття практични х на вичок із розра хунку п ластинчас ти х
пастериза торів.
Загальні положення
Найбільш досконалим и апаратам и для пастериза ції є
пластинчасті. У ни х пастеризують молоко та молочні продукти,
фруктові й овочеві соки, вино, пиво та інші види рідини. У
пластинчасти х пастеризатора х по ходу руху рідини , що обробляється
(по секціях), відбуваються такі процеси : часткове на гріван ня проду кту,
що надходить, теп лотою продукту (пастеризованого ), що ви ходить
(секція рекуперації тепло ти); нагр івання продукту гарячою водою або
парою до заданої тем ператури (секц ія пастеризац ії); ви тримування
нагрітого продукту протягом певного часу за тем ператури пастеризації
(секція витримування); охоло дження продукту, що ви хо ди ть із
передачею тепла продукту, що надходи ть на на грівання (секція
рекуперації тепло ти); о хо лоджуванн я продукту холодною водою
(секція о хо лоджуванн я во дою); о холо джування продукту розсолом
(секція о хо лоджуван ня розсолом).
Кожна секція пласти нчастого пастериза тора місти ть па кети з
декілько х п лас тин. Як прави ло, пастеризація й о холо джування
здійснюю ться з автоматичним регулюванням те хнологічного процесу.
Плас тинчас тий пастериза тор, с хему якого подано на рис. 22.1,
складається з групи стале ви х теп лообмінни х штамповани х п ластин 6,
підвішених на горизонтальних штангах 7, кінці яких закріплено в
стійки 3 і 9.
За допомогою натискної плити 8 та гвинта 10 пластини в
зібраному стані стис нуті в один паке т. На схем і для чіткішого

263
зображення потоку рідини показано тіль ки п’я ть пластин у
розімкненому положенні. Насправді пластини в робочому положенні
щільно притиснуті одна до одної на гумових прокладках 4 і 5.
Плас тини мають о днакові габарити , а ле відрізняю ться розташуванням
вхідних і ви хідних каналів 2, 11 та 12. Під час збирання пластини
чергуються та утворюють ряд замкнени х камер, по один бік яких
прохо ди ть продукт, що пастеризується , а по інший – охоло джувальна
або нагрівальна р ідина. У зібраному апараті теп лообмінні плас тини
групуються в секції (рекуперації, пастеризац ії, о холо джування ). Кожна
секція складає ться з пакетів, через які продукт рухається послідовно.
Рисунок 22.1 – Схе ма пластинчастого пасте ризатора
Паралель не розташування п лоски х плас тин із м алим и
проміжками між ними дозволяє розмісти ти в просторі робочу
поверхню теп лообмінника найб ільш ком пактно, що дозво ляє значно
зм еншити габарити плас тинчас того апарата порівняно з ін шим и
типам и
рідинних теп лообмінників.
Напри кла д,
коефіц ієнт
компактності п ласти нчасти х апаратів (відношення робочої поверхні до
об’єм у робочої зони) досягає 200 м
2
/м
3
, що у 5...10 разів більше, ніж
для трубчасти х.
Основним конструктивним елем ентом пласти нчастого апарата є
теп лопередавальна п ластина (рис. 22.2), що я вляє собою дета ль,
особливіс тю якої є скла дна форма поверхні теп лообміну. Від форми
поверхні значною мірою залежи ть інтенс ивність теп ловіддач і та
ефективн іс ть роботи апара та.
Для збільшен ня повер хні теп лообміну та інте нсифікац ії процесу
пластини робля ть рифленими. Рифлі 1 буваю ть різного профілю , а ле

264
обов’язково мають забезпечувати турбулізацію по току. Проміжо к між
пластинами залежи ть від висоти гумови х прокладок 2, у більшос ті
випадків він дорівнює 3...10 мм. Плас тини штампують із листової
нержавіючої с та лі 1Х18Н9Т товщиною 0,7. ..1,0 мм.
Рисунок 22.2 – Пластина розбі рного пластинчасто го пасте ризатора
Відзначим о,
що
пластинчастий
теплообмінни к
надає
конструктору і виробникові ве ликі можливос ті для застосування
різноманітни х компонувальни х варіан тів і припускає збільше ння (або
зменшення) робочої поверхні а парата, який зна хо ди ться в
експлуа тації. Він припускає внесення різном анітни х корегувань у
с хеми руху потоків і дозволяє зосереджувати на о дній стан ині
теп лообмінні секції різного призначення для виконання в о дному
апараті всього комплексу операцій теп лової обробки продуктів, що є
надзвичайно важливим чинником.
Розрахункова частина
Постановка за ачі й фо мулювання м то ичних ос нов оз ахунку
На основі теоретични х закономірностей процесу теплопередач і
через пластину
необхідно
зробити
проектний розра хунок
пластинчастого пас теризатора (рис. 22 .3). Прийня тий для розра хунку
тип апара та – тр исекційний п ластинчас тий пастеризатор. Вважаємо,
що:
–
прийнятий тип п лас тин – 0,5Е;
–
рідина, що пастеризується, –
це те хно логічний продукт
бродильної промисловості – пиво «Ро гань»;
–
секція 1 є секцією рекуперації (пиво – пиво), 2 – секцією
пастеризації (пиво – вода), 3 – секцією розсільного о холодження (пи во
–
розсіл);

265
–
продуктивність установки не перевищує Gmax = 15000 кг/го д
(~ 4 кг/с) продукту, що нагріває ться;
–
рух теп ло- і холо доносіїв про ти течійний;
–
продукт, теп ло- і хо лодоносії переміщаються п ід впливом
тиску, що утворюється відповідними насосами; тепловіддача до і від
стінки відбуває ться без зм іни а грега тного с тану теплоносіїв;
–
вхідні та пром іжні параметри теплоносіїв постійні;
–
прихід теп лоти з продуктом і теп лові втрати в секціях
постій ні;
– процес теплопередачі с талий;
–
шви дкість руху теп лоносіїв м іж п ластинам и с танови ть 0,3. ..0,8
м/с;
–
на початку розрахунку тем пература стіно к визначає ться
приблизно як напівсум а відповідни х тем ператур теплонос іїв; після
обчислення
наближени х коефіцієн тів
тепловіддачі необ хідно
перевірити умову рівності пи томи х теп лови х по токів (методом
ітерацій).
Паа
оа
Розсоль
Пиво
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2t 2t 
pt 
p
t
1t
2t
3t
4t 5t
Рисунок 22.3 – Пластинчастий пастеризатор пива: 1 – розсі ль на секці я;
2 – секція рекуперації теплоти; 3 – секція пастеризації; 4 – водяний насос;
5 – збі рник гарячої води; 6, 8, 9, 10 – прилади контролю і ке рування;
7 – витриму вач пива; 11 – пивний насос
Вихідні д ані:
–
продуктивність апарата G = 15000 кг/год;
–
температура: вхідна для пи ва t1 = 2 °С; пастеризації t3 = 70 °С;
вхідна для гарячої води 2t = 75 °С; вхідна для розсолу pt = –7
°
С; пива
на виходіз апарата t5= 1°С;
Розсіл

266
–
коефіцієнт рекуперації теп ло ти ε = 0,9;
–
кратність гарячої води в = 2;
–
кратн іс ть розсолу = 2;
–
тиск пива в сек ції водяно го підігр івання = 105 Па;
–
коефіцієн ти зага льного гідрав лічного опору секції; рекуперації
ξn = 1,6; пастеризації ξ =1,4; розсольного о хо ло дження ξ = 2,4;
–
ККД приво дів насосів η = 0,8;
–
трива ліс ть роботи а парата протягом року τ = 7920 год;
–
річна частка амортизаційних відра хувань а = 0,1;
–
вартість: 1 кВт·год електроенергії ξN = 0,27 грн; 1 м
2
поверхн і
пластин ξF = 60 грн;
–
робоча поверхня пластин F =0,5 м
2
;
–
зазор між пластинами h = 0,04 м;
–
еквівалентний діаметр каналу d = 0,008 м;
–
ширина проточної частини пластини b = 0,45 м;
–
товщина пластин δ = 0,001 м;
–
наведена довжи на кана лу L = 1,15 м;
–
площа поперечного перерізу кана лу f1 = 0,0018 м;
–
матеріал пластин і патрубків – ста ль 12Х18Н10Т;
–
ін декс м атер іалу прокла дки ( гум а СУ -359, ТУ 38-10-5376-72).
Варіанти вихідних даних наведено в табл. 22 .1 .
Таблиця 22.1 – В аріанти індивідуальних завдань
Т ловий оз ахунок ластинчастог о т лоо мінника
1. Ви значим о в хідні й кінцеві тем ператури, тем пературні напори
і параметри (рис . 22 .4).
А. Секція рекуперації тепло ти. Температура пива наприкінц і
секції с танови ть :
t2=t1+(t3–t1)ε=2+(70–2)0,9=63,3
о
С.
(22.1)
Ве личи-
ни
1
2
3
4
5
6
7
8
9
G, кг/с 4,00
3,9
5 9,90
3,8
5
3,8
0
3,75
3,7
0 3,65 3,60
t1, oC
2
3
4
2
3
4
2
3
4
t3, oC
68
70697068
69
717069
2t
73
75747573
72
737475
p
t
–7
–6
–5
–6
–5
–5
–6
–7
–8
t5, oC
1
2
3
2
3
1
2
3
1

267
0
25
50
75
К
м
т

,

3
,
м
кг

)(tf
C
C
t
o
,
99,5
100,0
100,5
101,0
101,5
0,55
3900
3950
4000
4050
0,05
0,10
0,15
0,20
К
кг
ж
С

,
0,60
0,65
)(tf
)(tf
)(tf
)(tf
C
с
м
2
7
,
10


Рисунок 22.4 – Фізико-хі мічні властивості пива «Рогань »
Тем пература пастеризованого пива після секц ії рекуперації (при
вході в секцію о холо дження розсолом) станови ть:
t4=t1+(t3–t2)=2+(70–63,3)=9oС.
(22.2)
Середн ій тем пературний напір у секції рекуперації при
характерній для неї постійн ій різниці температур обчислюється як:
Δt к=t3–t2=70–63,3 =7°C.
(22.3)
Тоді симплекс дорівнює:
Sк=
.
71
,
8
7
2
3,
63
t
t
t
к
1
2





(22.4)
Б. Се кція пас теризації. Температуру гарячої води при ви ході з
цієї секції знаходимо з умов балансу теплоти :
2t =







)t
t(
С
C
t
2
3
в
2
;
(22.5)

268

7,
74
7
75
t
2
4186
4014
2





°C,
де теп лоємність пива при С = 73 °С дорівнює 4014 Дж/(кг·К).
Середній температурний нап ір за умов:
5,
11
63
5,
74
t
t
t
2
2







°C,
(22.6)
5
70
75
)
t
t(
t
3
2
M







°C
(22.7)
визначимо за та кими формулам и:
якщо
2
t
/
t
м


,то
2
t
t
t
м
с





;
(22 .8)
якщо
2
t
/
t
м


,то
м
м
м
м
с
t
t
ln
t
t
t
/
t
lg
3,2
t
t
t













,
(22.9)
.
С
75
,
7
5/5,
11
ln
5
5,
11
t
o
с




Тоді
903
,
0
75
,
7
63
70
t
t
t
S
с
2
3






.
(22.10)
В. Секція о холо дження розсолом. Температура розсолу
станови ть :

33
,
2
8
3408
2
3978
7
)
t
t(
С
С
t
t
5
4










oС,
(22.11)
де: С = 3978Дж/(кг·К)  теплоємність пива при 4 °С.
Середній температурний нап ір за умов:


33
,
11
33
,
2
9
t
t
t
4








°С,
(22.12)

8
7
1
t
t
t
5
м








°С
(22.13)

269
визначимо за формулою (22.8) чи (22.9)
С
о
47
,
9
8
33
,
11
ln
33
,
3
tоз



Тоді
845
,
0
47
,
9
8
t
t
t
S
5
4





.
(22.14)
2. Визначимо робочі поверхні та припустим і гідравлічні опори
за секціями. Вибираємо орієнтовно такі значення коефіцієнтів
теп лопередачі: у се кції рекуперації К к = 2900 Вт/(м
2
·К), пас теризац ії
К = 2900 Вт/(м
2
·К), у секції розсільного о холо дження
К оз = 2100 Вт/(м
2
·К). Співвідношення робочих повер хонь секцій є
таким :
оз
оз
к
к
оз
к
К
S
:
К
S
:
К
S
F
:
F
:
F

.
(22.15)
Приймаючи найменше із ци х співвідношень за одиницю ,
записуємо:
.
6,1
:
1:
67
,
9
F
:
F
:
F
оз
к

Вважаючи розподіл припус тими х гідравлічни х опорів
відповідним розподілу робочи х повер хонь і допускаючи неве ли ке
округлення, одержимо:
оз
к
Р
:
Р
:
Р



= 9,67:1:1,6.
Не хай зага льний гідравлічний припустимий опір руху пива в
апараті с танови ть 5 10
5
Па. Тоді, з огляду на те, що через секцію
рекуперації пиво про ходить двічі, можна записати
5105
=
т
оз
к
Р
Р
Р
Р
2







,
(22.16)

270
де ΔРт – гідравлічний опір у трубопроводах, які з’є дную ть секції
апарата, і в ку тови х штуцера х, що приєднуються. Через невели ку
довжину трубопроводів, я кі з’єднують секції апарата , м ожна вважати
ΔРт = 10000 Па.
Тоді
ас
к
Р
Р
Р
2





= 4,9 105 Па.
(22.17)
Відповідно до прийня того співвідношення опорів розподілимо
сумарний опір за секціями та ким чином:
ΔРоз =60000Па;ΔР =40000Па;ΔР к= 390000Па.
3. Ви значимо максимально припустимі швидкості продукту в
міжплас тинчасти х кана лах за секціями. Попередньо за дамо допоміжні
величини : очікуваний коефіцієнт тепловіддач і α = 5000 Вт/(м
2
· К).
Середня тем пература стінки в се кції рекуперації ста новить:
С
о
1,
37
4
9
5,
74
63
2
4
t
t
t
t
t
4
2
2
1
к
.
cт










; (22.18)
у секції пас теризац ії
С
о
6,
70
4
5,
74
75
70
63
4
t
t
t
t
t
2
2
3
2
.
cт











; (22.19)
у секції розсільного о хо ло дження
С
о
17
,
0
4
33
,
2
7
9
1
4
t
t
t
t
t
5
4
оз
.
cт











.
(22.20)
Визначимо максимально припустим і швидкості руху пива :
у секції рекуперації




,
t
t
С
Р
t
t
5,0
t
23
к
2
1
2
37
к
2
1
к
.
ст
к









(22.21)

271


552
,
0
021
,
0
2
6,1
1019
61
3994
390000
5,
32
1,
37
5000
2
3
3
2
к







м/с;
у секції пас теризац ії


27
,
0
2
4,1
1019
7
4014
50000
2,
65
6,
70
5000
23
2







= 0,54 м/с;
у секції розсільного о хо ло дження




3
оз
2
5
4
оз
оз
.
ст
5
4
оз
t
t
С
Р
t
t
t
5,0
5000
2








;
(22.22)
3
2
оз
4.2
1014
11
3978
60000
83
.
3
5000
2







= 0,226 м/с.
Із трьо х отримани х швидкостей обираємо найменшу, тобто
υn = 0,226 м/с.
Об’ємна продуктивність апарата станови ть:
/с,
м
3
2
10
41
,
0
1014
17
,
4
G
V






(22.23)
де ρ – є функцією від t5.
Знайдем о кіль кіс ть кана лів у пакеті для пива, прийняв ши
υn = 0,226м
3
/с:
1,
10
226
,
0
0018
,
0
0041
,
0
f
V
т
1





.
(22.24)
Число кана лів у паке ті не може бути дробовим, тому округляємо
його: т = 10. Уточнюємо у зв’язку з цим швидкість потоку пива:
 = 0,226
10
1,
10
= 0,226 м/с.

272
Швидкіс ть розсолу і гарячої води приймаємо такими, що
дорівнюють 2 υn. Тоді υ оз = 0,452 м/с; υг.в = 0,452м/с.
Кількість кана лів у па кеті для гарячої во ди с танови ть:
5
452
,
0
0018
,
0
0082
,
0
f
V
т
в.г
1
в
в.
г





.
(22.25)
Кількість кана лів у па кеті для розсолу станови ть:
1,
10
452
,
0
0018
,
0
0082
,
0
f
V
т
1





.
(22.26)
4. Розра хуємо середні температури, число Рr , в’язкість і
теп лопровідніс ть продукту і робочих рідин . Число Рr зна хо димо за
формулою


c
a
Pr


,
(22.27)
де ν і λ визначаємо за середніх температур рідин, користуючись
довідковими даними з до датків.
Розрахуємо середні температури потоків:
А. Секція рекуперації теп лоти . Д ля с торони нагр івання :
5,
32
2
63
2
2
t
t
t
2
1
с





о
С.
(22.28)
Залежно від tс вибираємо по рис. 22 .4 λ = 0,537 Вт/(м·К),
ν = 1,2·10
-6
м
2
/с. ТодіРr= 8,94.
Для сторони о холо дження відповідно
С
о
5,
39
2
90
70
2
t
t
t
4
3
с





,
(22.29)
λ =0,546 Вт/(м К); ν = 0,975·10
-6
м
2
/с; Рr = 7,18.
Б. Се кція пастеризації. Д ля с торони о холо дження
С
о
8,
74
2
5,
74
75
2
t
t
t
1
2
с







.
(22.30)

273
Цій тем пературі відповідаю ть λ
=
0,586 Вт/(м К);
ν = 0,485·10
–6
м
2
/с; Рr = 3,38. Д ля с торони нагрівання
tс = 74,8 –Δt =67,05°С;
λ = 0,578 Вт/(м К); ν = 0,55·10
-6
м
2
/с; Рr = 3,86.
В. Се кція о хо лодження розсолом. Д ля с торони нагрівання

С
о
66
,
4
2
33
,
2
7
2
t
t
tс








,
(22 .31)
λ = 0,527 Вт/(м К); ν = 3,1·10
-6
м
2
/с; Рr = 23,6.
Для о хо лоджуваної с торони
С
5
2
1
9
2
t
t
t
о
5
4
с





,
(22.32)
λ = 0,45 Вт/(м К), ν = 2,3·10
-6
м
2
/с;Рr=28.
5. Обчислимо числа R для техно логічни х потоків за формулою:





l
l
Re


.
(22.33)
А. Секція рекуперації теп лоти . Д ля холо дного пи ва
1505
10
2,1
008
,
0
226
,
0
Re
6
х
к





.
Для гарячого пива
1852
10
975
,
0
008
,
0
226
,
0
Re
6
г
к





.
Б. Се кція пас теризації. Д ля пива
3284
10
55
,
0
008
,
0
226
,
0
Re
6
г
к





.

274
Для гарячої во ди
.
7440
10
435
,
0
008
,
0
452
,
0
Re
6
г





В. Секція о хо лодження пи ва розсолом. Для пива
.
782
10
31
,
2
008
,
0
226
,
0
Re
6
оз





Для розсолу
.
1170
10
1,3
008
,
0
452
,
0
Re
6
оз





6. Визначим о
коефіцієнти
теплопере дачі. Уза гальнене
критеріальне р івняння має та кий вигляд:
25
,
0
ст
43
,
0
73
,
0
Pr
Pr
Pr
Re
135
,
0
Nu







,
(22.34)
коефіцієн т теп ловіддачі:
25
,
0
ст
43
,
0
73
,
0
'
2,1
Pr
Pr
Pr
Re
135
,
0
d









.
(22 .35)
Відношення Рr/Рrст прийм аєм о на стороні нагрівання таким , що
дорівнює 1,05, на стороні о холо дження 0,95.
А. Секц ія рекуперації тепло ти.
Із боку
нагріван ня
непастеризованого пи ва:
5350
05
,
1
91
,
8
1505
135
,
0
008
,
0
537
,
0
43
,
0
73
,
0
2






Вт/(м
2
·К);
із боку о хо лодження пас теризованого п ива:
4940
95
,
0
45
,
7
1852
135
,
0
008
,
0
546
,
0
43
,
0
73
,
0
1






Вт/(м
2
·К).

275
Коефіцієнт теп лопередач і (з ура хуванням термічного опору
стінки товщиною 0,001 м) визначимо за формулою
2
1
/1
/
/1
1
К







,
(22.36)
де α1, α2 – коефіцієнти теп ловіддачі відповідно для гарячого та
хо лодного теплоносія, Вт/(м
2
·К).
2180
4940
/1
15
/
001
,
0
5350
/1
1
Kк




Вт/(м
2
·К);
Б. Се кція пас теризації. Із боку нагр івання пива :
7600
05
,
1
01
,
5
2384
135
,
0
008
,
0
578
,
0
43
,
0
73
,
0
2






Вт/(м
2
·К);
із боку о хо лодження гарячою водою :
10450
095
,
0
36
,
3
7440
135
,
0
008
,
0
586
,
0
43
,
0
73
,
0
1






Вт/(м
2
·К).
Коефіц ієнт теплопередач і:
3400
10450
/1
15
/
001
,
0
7600
/1
1
K




Вт/(м
2
·К).
З огляду на постійне відкладення пригару на стінках зменшимо
цю величину (під час розрахунку) до Кn = 3300 Вт/(м
2
·К).
В. Секція о холо дження пива розсолом. Із боку на гріван ня
водою:
5058
05
,
1
31
,
14
1170
135
,
0
008
,
0
527
,
0
43
,
0
73
,
0
2






Вт/(м
2
·К);
із боку о хо лодження п ива:
3900
95
,
0
41
,
27
782
135
,
0
008
,
0
45
,
0
43
,
0
73
,
0
1






Вт/(м
2
·К).

276
Коефіц ієнт теплопередач і:
1990
3900
/1
15
/
001
,
0
5058
/1
1
Kоз




Вт/(м
2
·К).
Конст уктивний оз ахунок а а ата
А. Се кція рекуперації теп лоти. Робоча повер хня секції:
4,
66
7
2180
61
3994
17
,
4
t
K
)t
t(
GC
F
к
к
1
2
П
к








м
2
.
(22.37)
Кількість плас тин у секц ії:
.
133
8,
132
5,0
4,
66
5,0
Fк
к




(22.38)
Кількість па ке тів
к
х
визначаєм о з огляду на кіль кіс ть каналів
у пакеті т =10:
7
10
2
133
т
2
х
к
к




.
(22.39)
Б. Се кція пас теризації. Робоча повер хня се кції:

73
,
4
75
,
7
3200
7
4014
17
,
4
t
K
t
t
C
G
F
n
n
2
3
n
n
n








м
2
.
(22.40)
Кількість плас тин у секц ії:
10
;
46
,
9
5,0
73
,
4
5,0
F




плас тин.
(22.41)
Кількість паке тів:
5,0
10
2
10
т
2
х




.
(22.42)
Приймаємо х = 1.

277
Кількість па кетів для потоку гарячої во ди з урахуванням її
кратності:
1
5
2
10
т
2
х
в.
г
в.
г




.
(22.43)
В. Се кція о хо лодження розсолом.
Робоча поверхня се кції:
07
,
7
47
,
9
1990
8
3978
17
,
4
Fоз





м
2
.
Кількість плас тин у секц ії:
14
;
14
,
14
5,0
07
,
7
оз
оз



.
(22.44)
Кількість паке тів у секції:
7,0
10
2
14
2
х
оз
оз




.
(22.45)
Приймаємо х оз = 1.
Кількість паке тів для по току розсолу:
4,1
5
2
14
т
2
х
ас
оз
оз




.
(22.46)
Конт ольний оз ахунок загальног о гі авлічног о о о у
Гідравлічний опір руху пива в кожн ій секції визначаємо за
формулою
т
2
d
L
p
2



,
(22.47)
у якій коефіцієн т гідравлічного опору
25
,
0
Re
8,
18


.

278
А. Секція рекуперації теп лоти .
Для потоку хо лодного (що нагр іваєтьс я) пива, я кщо
Re к=1505:
.
02
,
3
1505
8,
18
25
,
0
к






Гідравлічний опір руху холо дного пи ва:
3
2
к
10
793
70
2
008
,
0
226
,
0
1009
15
,
1
02
,
3
p








Па.
Для по току гарячого (о холо джуваного) пива, якщо Re к = 1852:
.
86
,
2
1852
8,
18
25
,
0
к






Гідравлічний опір руху гарячого пива :
3
2
к
10
738
70
2
008
,
0
226
,
0
1011
15
,
1
86
,
2
p








Па.
Б. Се кція пас теризації пива :
48
,
2
3284
8,
18
25
,
0





;
3
2
10
47
5
2
008
,
0
226
,
0
1000
15
,
1
48
,
2
p







Па.
В. Секція о хо лодження пива розсолом:
57
,
3
782
8,
18
25
,
0
оз





;
3
2
оз
10
120
10
2
008
,
0
226
,
0
1019
15
,
1
57
,
3
p







Па.
Сумарний гідравлічний опір руху пива в апараті:


Па.
3
3
г
оз
к
к
10
1708
10
10
47
120
738
793























279
Гідравлічний опір ру ху розсолу в секції розсольного
охо лоджен ня:
3
2
10
559
10
2
008
,
0
452
,
0
1185
15
,
1
21
,
3
P








Па,
де коефіцієнт місцевих гідравлічни х опорів , станови ть:
.
21
,
3
85
,
5
8,
18
1170
8,
18
25
,
0
оз




Гідравлічний опір руху гарячої во ди в секції пас теризації:
3
2
10
3,
147
5
2
008
,
0
452
,
0
977
15
,
1
03
,
2
Р







Па,
де коефіцієнт місцевих опорів с танови ть :
.
03
,
2
28
,
9
8,
18
7440
8,
18
25
,
0




Оскіль ки розра ховане значення сумарного ΔP перевищує
прийняте сум арне ΔP в 3,0 ...3,5 рази, варто провести корегувальний
перерахунок кількості п лас тин і па кетів у секціях.
Конст уктивно- кономічний оз ахунок
Потужність насоса обчислюємо за формулою

P
V
N
,
(22.48)
де V – об’ємна витрата рідини, м
3
/с; ΔP – перепад тиску в апараті, Па;
η – ККД насоса.
Насос для перекачування пива приво ди ться в рух дви гуном
потужністю :
5,
8753
8,0
10
708
,
1
0041
,
0
N
3
П




Вт.
Об’ємна ви трата розсолу V = 2VП = 0,082 м
3
/с; гарячої води
Vв =2VП=0,082м
3
/с.

280
Насос для перекачування розсолу приводи ться в рух дви гуном
потужністю :
8,
5729
8,0
10
559
0082
,
0
N
3
p




Bт.
Для перекачування гарячої води – потужністю:
8,
1509
8,0
10
3,
147
0082
,
0
N
3
B




Вт.
Обчислюєм о
сум арні
витрати
на
перебіг процесу.
Експлуатаційні ви трати становлять :




)
N
N
N
(
K
B
p
П
N
Е


(22.49)
5,
219207
10
)
8753
8,
5729
8,
1509
(
7920
27
,
0
3





грн/рік .
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викла даютьс я основи теорії
пастеризац ії, будова й принцип дії плас тинчасто го пастериза тора;
–
розрахункову частину, у якій наво ди ться приклад розра хунку
пластинчастого пас териза тор а;
–
графічну частину, у якій подає ться креслення п ластинчас того
пастериза тора.
Конт ольні за итання
1. Я ке призначення плас тинчас того пас теризатор а?
2. Охарактеризуй те принцип дії та основні конс труктивні
елем енти п лас тинчасто го пастериза тора .
3. Визнач те основні етапи розра хунку п ластинчастого
пастериза тора.
23. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ВИПІКАННЯ ХЛІБА
Мета роботи:
–
вивчення за гальни х по ложень що до роботи обладнання для
випікання хліба;
–
вивчення будови та принципу дії хлібопекарських печей;
–
набуття прак тични х навичок із розрахун ку хлібопекарсько ї
печі.

281
Загальні положення
У харчовій промисловос ті застосовуються різноманітні
конструкції печей , що розрізняю ться між собою способом обігрівання
пекарної кам ери, продуктивніс тю , асортиментом продукції, що
виробляється, конс трукцією конвеєрного поду та інш им и ознакам и.
Основн і ознаки к ласифікац ії:
–
призначення пічного агрега та (те хнологічна озна ка);
–
способи генерування теплоти та нагрівання пекарної камери
(теп лоте хнічна озна ка);
–
ступінь ме хан ізації пічного агрега та;
–
тип або конфігурація пекарної кам ери;
–
робоча площа с телажів.
П изнач ння ічного аг г ата. Ця те хнологічна озна ка
класиф іка ції визначає спеціаліза цію печ і й асортимен т продукції, що
виробляє ться. За техно логічною спеціалізацією сучасні печ і й пічні
агрегати розділяю ться на хлібопекарськ і, кондитерськ і, бубличні,
пряникові та для виго товлен ня нац іон альни х і спеціальних сортів
борошняних виробів.
За асо тим нтом о укції, що ви о ля ться, пічні агрегати
можна розділити на такі групи:
а) універсальні печі, в яких можуть
вироб ля тися
хлібобулочні, конди терські, бубличні вироби різних сор тів і маси в
широкому діапазоні;
б) хлібопекарські агрегати, в яки х м ожливе виго товлення
широкого асортименту формових і по дови х сортів хліба ,
хлібобулочни х, бубличних і конди терськи х виробів;
в) спеціа лізован і печ і й агрега ти, в яки х виробляє ться
обмежений асортимент бубликів, печива , пряни ків, формови х сортів
хліба або певн і подові сор ти хлібобулочни х виробів за даної маси.
С осі наг івання
ка ної кам и. За цією теплотехнічною
ознакою всі печі розділяю ться на дек ілька ви дів.
1. Печі з регенерати вним способом обігрівання . До ни х
належать жарові печі, прис тосован і для випіканн я певно го
асортименту виробів, і та ндири для випікання національ ни х сортів
хліба.
2. Печі з канальним обігрівом.
3. Печ і й агрега ти з пароводя ним обігрівом.
4. Печі з паровим обігрівом.
5. Печ і зі спа люванн ям газу в пекарній кам ері. Цей спосіб
обігріву застосовуєтьс я в конди терських печах, у яки х випікає ться

282
широкий асортим ент печива і інши х подібни х виробів.
6. Електричні печі. Д ля електрообігріву застосовують
трубч ас ті е лектронагрівачі (ТЕН), світловипромінювачі (дзерка льні
лам пи).
7. Печі з комбінованим (змішаним) нагріванням. Для
обігріву пекарно ї камери ци х печей викорис товують комбіна цію
каналів і пароводяни х труб. Цей спосіб обігріванн я широко
застосовується в печах із п лощею поду 25, 40, 60, 100 м і більше.
Сту інь м ханізації ічного аг гата. Ця к ласифікац ійна ознака
описує таке: спосіб переміщення тістови х заго товок під час
розстоювання і в пекарній кам ері, спосіб посадки на під тіс тови х
заготовок, спосіб вивантаження випеченої продукції, м е ханізац ію й
автом атизац ію топкового процесу , спосіб регулювання теплового і
вологого режиму пекарної камери, автоматизацію управління ритмом
руху конвеєра.
За ступенем механізації всі печі можна розділити на та кі класи:
1. Печі зі стаціонарним (нерухомим) подом, під час
експлуатації яких усі операції проводяться вручну, тобто ці печі є
нем еханізованим и.
2. Печі з простою ме ханізацією: із висувними подами,
простими ро торними конвеєрами.
3. Печі з конвеєрними подами й електроприводом.
4. Пічні агрега ти у складі автоматичної по токової лінії.
Конвеєрні пічні агрега ти сполучені з розстоювальними агрегатами і з
усіма іншими машинами й механізмами, розташованими перед пічним
агрегатом і за ним , що працюють син хронно.
Ти
ка ної кам и. Ця класифікаційна озна ка обґрунтовує
напрям руху по токів тіста, готової продукції, форм відносно пічного
агрегата. Пекарні кам ери сучасних печей бувають дво х тип ів: тупикові
та про хідні.
Ро оча
лоща
о у. Із м етою уніфікації проектуван ня і
виготовленн я печей, машин, механ ізмів і пристроїв для потокови х
ліній, на хлібопекарські печі розроблено державний стандарт, у якому
головним парам етром печей прийнята робоча площа поду. Відповідно
до рядів переважни х чисел ус тановлюю ться такі робочі площі поду:
10, 16, 25, 50, 80, 100, 125 м
2
.
Печі тупикового типу
Тупикові конвеєрні хлібопекарські печі є найбільш поширеними
не тільки серед конвеєрни х печей, але й серед будь-яки х печей, що

283
встановлюються на хлібозавода х. Ці печ і дозво ляють вир обля ти майже
всі види продукції.
Пе чі ФТЛ-2 належа ть до групи тупи кови х печей середньо ї
продукти вності з ланцю говим колисковим подом і канальним
обігрівом . Вона призначена для вироблення хлібобулочни х виробів
широкого асортименту і складає ться з топки, пекарної кам ери,
ланцюгового конвеєра з колис ками і привідного ме ханізму. Топка печі
пристосована для спалювання дров, вугілля , мазуту і газу. Для
спалювання вугілля застосовується повітряне дуття. Повітря від
відцен трового вентиля тора надхо дить під колосники і через отвори в
нихпроникає в запальник палива.
Піч ХПП-25 є реконструйованим варіан том печі ФТЛ -2 і
призначена в основному для вироблення формового хліба. Піч
складається з камери зволоження , пекарної камери й топ ки. У
пекарній кам ері розташовано чотириярусний колисково-по диковий
конвеєр із 65 колисками розміром 1920 х 220 мм або 43 колисками
розміром 1920 х 350 мм і шість парових блоків, із яких крайній справа
у вер хньому ряду є натяжним. Ру х конвеєра безперервний.
Піч РЗ-ХПА має кана льний обігрів із рецирку ляцією продуктів
згоряння. Піч складає ться з тупи кової пекарної камери, топ кового
пристрою, трубчасти х обігріва льни х кана лів на вер хній гілц і конвеєра
і дво х кана лів на нижній гілці конвеєра, натяжно го барабана.
Усередині пекарної камери розміщені парозволожувальн ий пристр ій і
колисково-подиковий конвеєр, на я кому шарнірно підвішені 36
колисок розміром 2000 х 350 мм. Заван таження печі відбувається через
посадкове вікно, випечені вироби ски даються на транспортер.
Піч ХПА-40 має комбіновану систему обігріву, що с кла дає ться
з пароводяни х труб і каналів. Ця система забезпечує теплотехн ічні
переваги тіль ки порівняно з пароводяним обігрівом , оскільки в цьом у
випадку тем пература газів, що ви ходять п ісля обігріву пекарної
камери, за всіх інши х о динакови х умов значно нижча, н іж за
пароводяного обігріву. Перевагою цієї комбінації є також можливість
підбору бажаного ступеня екранування топки від роду покла ду і якос ті
спалюваного па лива. У разі чис то пароводяного обігріву ве ликий
ступінь екранування топки ускла днює спа люванн я па лива з вели кою
зольн істю і високою во логістю .
Піч П-104 належи ть до групи тупи кови х конвеєрних колис ково-
подикови х печей середньої потужнос ті з е лектрообігрівом. Піч
призначена для випіка ння широкого асортим енту хлібобулочни х,
бубличних і борошняних конди терськи х виробів. Вона скла дає ться з

284
блоково-каркасно ї огорожі, пекарної кам ери, у якій розташований
двони тковий конвеєр із вту лково-роли ковими ланцюгами з кроком 140
мм . На конвеєрі через кожні три одиниці підвішені 34 ко лиски
розміром 1920 х 350 мм зі знімними подиками. Передній вал конвеєра
привідний, а задній – на тяжн ий. Ва ли спираються на підши пники
кочення, які у привідного вала винесені за межі печі, а в натяжного –
розташовані в нішах бічних пане лей. Напрямні зірочки кр іпляться на
консольни х осях. Ру х конвеєра печі є рівномірно-переривчастим , що
досягається за допомогою реле часу і кінцевого вимикача,
установленого в привідн ій зірочці. Привід печі складається з
електродви гуна, клинопасової передачі, черв’ячного редуктора і
ланцюгово ї передач і.
Печі тунельного типу
Печі тунель ного типу зі стрічковим по дом і блоково-каркасною
огорожею набули поширення на хлібозавода х середньо ї та великої
продуктивності. Д ля обігріву цих печей ви користовую ться
рециркуляція продуктів згоряння па лива (га з, рідке пали во) й
електрострум .
Піч марки ПХС є металевою конс трукцією з ізоляц ією з
мінеральної ва ти. Пе карна камера обігрівається газовими кана лами. У
першій зон і пе карної камери встановлений парозво ложувальний
пристрій. У другій зоні є два ви тяж ні о твори, сполучені каналами з
венти ляційною сис темою для вида лення пар и. На торцях печі
встановлен і ви тяжні пристрої.
Туне льна пі ч ХПС з електрообігрівом призначена для
випікання хлібобулочних виробів широкого асортименту. Вона є
м еталевою
блоково- каркасною
конс трукцією із
засипною
термоізоляцією з мінеральної ва ти . Піч містить пекарну камеру, що
складається з чотирьо х секцій, с ітчастий конвеєрний під, при відну і
натяжну с танції, нагріва льн і елемен ти й систему контрольно -
вимірювальни х приладів і автомати ки. Під печ і ви готовлено зі ста левої
сітки, прикріп леної до дво х неск інченни х ла нцюг ів. Ширина с тела жа
станови ть 2,1 м. Над і під сітчас тим стелажем установлені
електронагрівач і зага льною потужніс тю 240 кВт. Парозво ложувальн ий
пристрій складає ться з восьм и перфорованих трубок. По вс ій довж ині
печі у вер хній її частин і розміщений вентиляційний кана л ви тяжного
пристрою, що відво ди ть пароповітряну суміш під нагн ітанням із
робочої камери.

285
Тунельна піч із газовим обігрівом конструкції Брувера –
Саліхов а складає ться з туне льної пекарно ї камери, що обігрівається
вер хнім і нижним кана лами, двони ткового ланцю гового конвеєра з
пластинчастим сте лажем , привідно го і на тяжного ва лів, посадкового
механ ізму і стр ічкового транспортера для готово ї продукції. Для
зняття коржиків із с телажа передбачений н іж -скребок.
Пекарна камера обігрівається га зовим пальни ком, уставленим у
торцеву стінку вер хнього каналу , і двома газовими па льни ками, що
підігріваю ть с тела жі керам ічним и нагрівачам и стелажа в ниж ньом у
каналі. Д ля ви значення тем ператури середовища пекарної кам ери і
газу у вер хньому кана лі передбачені термопари.
Хлібопекарська піч РЗ-ХПА
Сучасна промислова піч хлібопекарського виробництва є складним
агрегатом, що складається з теплових, механічних, автом атичних та інших
пристроїв. Опис елементів і механізм ів пічного агрегата подано на прикладі
сучасної хлібопекарської печі РЗ-ХПА з тупиковою пекарною камерою,
канальним обігрівом і застосуванням рециркуляції продуктів згоряння; вона
призначена для зам іни печі ФТЛ-2.
Піч (рис. 23.1) складається з тупиково ї пекарної камери 3,
топкового прис трою 9, трубчастих обігрівальн и х каналів : каналів 4 і 5
для обігріву тістово ї хлібно ї заготовки на вер хній гілці 6 конвеєра і
каналів 12 і 11 для обігріву тістово ї хлібної заго товки на нижній гілці
10 конвеєра.
Рисунок 23.1 – Пі ч РЗ- ХПА: 1 – па розволо жуваль ний пристрі й;
2 – верхня напрямна; 3 – пе карна камера; 4, 5, 11, 12 – обігрівні канали;
6 – верхня гілка конвеєра; 7 – натяжний вал; 8 – ведені зірочки;
9 – топковий пристрі й; 10 – нижня гі лка конве єра; 13 – нижня напря мна;
14 – ве дучі зірочки; 15 – приві дний вал
78
1
2
345
6
151413
10
9
10
9
78

286
Усередин і пекарної кам ери розм іщені парозволожувальн ий
пристрій 1 і колисково -подиковий конвеєр із вер хньою гілкою 6 і
нижньою 10. Конвеєр приводиться в рухпривідним ва лом 15, на я кому
закріп лен і ве дучі зірочки 14. На тя гнення ланцюгів конвеєра
здійснюється на тяжним валом 7 і веденими зірочками 8.
Втулково-роликові ланцюги кон веєра підтримуються вер хніми
2 і нижніми 13 напрямними з кутикової стали, які кріпля ться до
консолі з кутиків. До ланцюгів із кроком лан ки 140 мм через кожні три
ланки шарнірно підвішено 36 ко лисок довжиною 2000 мм із шириною
350мм із вкладними подиками з листової сталі.
Рух конвеєра є переривчастим, управляють тривалістю
зупинення і запуском конвеєра за допомогою реле часу. Зупинка
конвеєра здійснює ться за допомогою пристрою, що складає ться з
кулачка, укріп леного на валу черв’ячного колеса редуктора. Після
повного оберту колеса кулачок своїм виступом натис кає на шпин дель
кінце вого вимикача, розриває ланцюг і знес трумлює котушку
магнітного пускача. Унас лідо к цього е лектродви гун зупиняє ться, рух
конвеєра припиняється .
Електродвигун вмикається за допомогою реле часу, що дозво ляє
регулювати тривалість оберту пічного конвеєра залежно від
асортименту, що випікається, і маси виробів.
Повер хня гарячого хліба перед його ви хо дом із пекарної камери
зволожується водою. Із цією метою над нижньою гілкою конвеєра,
поблизу посадкового віконц я вс тановлено во дяні, періо дично діючі
форсунки.
Стінки печі зроблено з це гли з ізо ляційними прошаркам и.
На рис. 23.2 наведено с хему газо хо дів сис теми обігріву. Газ або
рідке пали во надходи ть у па льни ковий пристр ій 4 (га зовий па льник
або форсунку).
Спа лювання па лива в ідбувається в ци лін дричній футерован ій
вогнетривким матеріалом камері згоряння 5 топково го пристрою 6.
Відпрацьовані гази з високою тем пературою направляю ться в
циліндричну камеру змішування 7, куди на дхо ди ть також потік
рециркуляційних продуктів згоряння з температурою ви хідних газів.
Суміш продуктів згоряння з камери змішування 7 направляє ться
в м алоінерційну кана льну систем у обігріву, зроблену зі с тале ви х
тонкос тін ни х труб. Температура продуктів згоряння на ви хо ді з
камери змішування с танови ть б лизь ко 400...600 °С.
Із камери змішування 7 (рис. 23 .2) продукти згорання спочатку
через патрубки 5 а по тім через газо хо ди 8 направляютьс я в бічні

287
газо ходи 2, а потім у трубчасті канали вер хнього контуру обігріву 1 і
одночасно (паралельно) в канали ни жнього кон туру обігріву 3. У
бічних стінках печі є збірні газоходи 19 і 17. У цих газоходах
установлен і нас троювальн і шибери 20 і 18 для вер хнього і ниж нього
контурів обігріву. Під час налагодження печі за допомогою цих
шиберів регулюється рівномірне надхо дженн я продуктів згоряння в
кожен кана л систем и обігріву. Цим забезпечується необ хідне
підве дення теп ла в пекарну кам еру.
Рисунок 23.2 – Схе ма газоходів систе ми обі грі ву пе чі Р3-ХПА
У вихідних па трубка х 16 обо х контурів обігріву є регулювальні
шибери 15. З їх допомогою можна регулювати ве личину потоків
продуктів згоряння, що надхо дять у верхній і нижній кон тури системи
обігріву.
Розрахунок хлібопекарської печі РЗ-ХПА
Завдання: зробити розра хунок хлібопекарської печі, якщо задан і
такі параметри: τ – трива лість випікання, хв; gх – маса одного буханця
хліба, кг; W׳ ис
–
упікання відносно гарячого хліба, %;
t׳ .к
–
температура перегрітої пари, °С; tm – початкова температура
тіста , ° С; t′′ф – температура форми при виході з печі, ° С;
tв – температура навколишнього середовища в цеху, °С; δ – товщи на
стінки, м.
Вихідні дані на ведено в табл. 23.1

288
Таблиця 23.1 – Вихідні дані для розрахунку
No
варіанта
Найме нування
І
ІІ ІІІ IV
V
1
gх – маса одного буханця хл іба,
кг
0,6 0,5 1,0 0,8 0,6
2
τ – тр ивалість випікання , хв
4845535150
3
W׳ви – у пікан ня відносно
гар я чого хліба, %
8,1 8,0 7,8 7,7 7,6
4
tm – початкова температура
тіста, °С
2324262728
5
t′′ф – температура форми при
виході з печі, °С
164 163 161 160 159
6
t׳ .к
–
темпер ату р а пер егр ітої
пари, °С
121 122 124 125 126
7
δ – товщина стінки, м
0,83 0,84 0,86 0,87 0,88
8
tв – температура
навколишнього сер едовищ а
в цеху, °С
1920222324
П икла оз ахунку:
Дано:gх=0,3кг;τ=44хв;W׳ви
=7,9%;t׳.к=125oС;
tm=25oС;t′′ф =162 oС;tв=25oС;δ=0,85м.
Роз ахунок
о уктивності
чі. Продуктивність пічного
агрегата Gx, кг/год, із колис ково-поди ковим конвеєром:
,
45
,
353
44
15552
44
3.0
24
36
60
g
n
n
60
G
x
ф
л
x











(23.1)
де nл – кількість робочих колисок конвеєра (nл = 36); nф – кількість
форм із хлібом на колисці (nф = 24); gх – маса одного бухан ця хліба, кг;
х – тривалість випікання, хв.
Добова продуктивність хлібопекарської печі П о , кг/доба:
,
45
,
8129
45
,
353
23
П
23
П
ч
доб





(23.2)
де 23 – час роботи печі, го дин на добу.
Роз ахунок т ловог о
алансу
ка ної кам и. Рівняння
теплового балансу пекарної камери для безперервно працюючої печі
має такий вигляд:

289
k.
n
8
k.
n
7
k.
n
6
k.
n
5
k.
n
4
k.
n
3
k.
n
2
k.
n
1
k.
n
q
q
q
q
q
q
q
q
q








,
(23.3)
де
k.
n
1
q – теоретична витрата теп лоти на випі кання 1 кг хліба (корисна
теп лота), кД ж/кг;
k.
n
2
q – теп лота на перегріванн я пари, що по дається
для зволоження середовища пекарної камери і тістових заготовок, кДж/к г;
k.
n
3
q – ви трата теп лоти на на гріванн я вен ти ляційного повітря, кДж/кг;
k.
n
4
q – витрата тепло ти на нагр івання транспортни х прис троїв, кДж/к г;
k.
n
5
q – втрати теп ло ти в навколишнє середовище через огорожі
пекарної кам ери, кДж/к г;
k.
n
6
q – втрати тепло ти через нижню стін ку
пекарної кам ери, кДж/к г;
k.
n
7
q – втрати теп ло ти випромінюванням
через посадкове вікно пекарної камери в навколишнє середови ще, кДж/к г;
k,
n
8
q – ви трата теп лоти на а кумуляцію, кДж/ кг.
Теоретична витрата тепло ти на вип ікання 1 кг хліба k.
n
1
q,
кДж/кг :

 








m
k
в
x
см
см
m
k
k
k
в
n
.
n
ви
k.
n
1
t
t
c
W
c
g
t
t
c
g
i
i
W
q
(23.4)
= 0,079(2727 – 125) + 0,285·1,47(120 – 25) + (0,265·1,47 +
0,45·4 ,187)(120 – 98) =
= 205,558 + 39,8 + 49,94 = 295,298,
(23.4)
де ви
W  = 7,9 % – упікання відносно гарячого хліба (тоді масова частка
вологи, що ви парувалася на 1 кг хліба, с танови ть
ви
W =0,079кгна
1 кг гарячого хліба); n
.
n
i – ентальпія перегр іто ї пари за температури
k.
n
t і атмосферного тиску
= 100 кПа,
k.
n
i
= 2727 кДж/кг;
в
i – ента льп ія води в тісті при температурі тіс та
m
t,°С,
в
i = 125 кДж/кг;
k
g – вміст скоринки в 1 кг гарячого виробу,
k
g = 0,285 кг/кг;
k
c
–
питома теплоємність скоринки ,
kc = 1,47 кДж/(кг·К); kt – середня температура скоринки, °С,
прийм ається такою, що дорівнює середньоарифметичній тем пературі
поверхні кір ки і підкіркового шару, kt = 120 °С; mt
–
тем пература
тіста ,
о
С;м
.
с
g – вміст сухоїречовини м’якушки в 1 кг хліба, кг/кг;

290
x
k
м
.
с
W
g
1
g



=1 – (0,285 + 0,45) = 0,265,
(23.5)
де Wx – вміст вологи в 1 кг хліба в момент його виходу з пекарної
камери, кг вологи на 1 кг гарячого хліба, Wx = 0,45 кг/кг; сс.м
–
питома
теп лоємність су хої речовини м ’якушки хліба, ск
=
сс.м
=
=
1,47 кДж/(кг· К); св
–
питома
теплоєм ніс ть
води,
св = 4,187 кДж/(кг·К); tm – середня тем пература м ’якушки гарячого
хліба, tm 98 °С.
Розрахунок теплоти на перегрівання пари, що подається для
зво лож енн я середовища пекарної камери і тіс тови х заготово к
k.
n
2
q,
кДж/кг :


47
,
24
09
,
0
09
,
2455
2727
D
)i
i(
q
n
н
n
.
n
k.
n
2






,
(23.6)
де ін – ен тальп ія насиченої пари, я кщо тис к перед парозволожува льним
пристроєм ρ1 = 120 кПа і ступінь су хос ті пари х = 0,9, за таблицею
водяної пари в стані насичення зна хо димо i = 439 кДж/кг;
н
i обчислюється за формулою
09
,
2455
1,
2240
9,0
439
xr
i
iн







,
(23.7)
де іn.n визначаємо при


k.
n
t
125°С та p = 100 кПа, іn.n = 2727 кДж/кг;
Dn – масова частка насиченої пари, що надхо дить у пекарну камеру на
1 кг гарячого хліба, Dn = 0,09 кг/кг.
Ви трата теп лоти на нагр івання вентиляц ійно го повітря
,
k.
n
3
q
кДж/кг :









в
k.
n
в
k.
n
p
n
исп
k.
n
3
d
d
/
t
t
c
D
W
q
=

,
74
,
41
142
,
0
421
,
0
25
125
005
,
1
09
,
0
079
,
0






(23.8)
де с – масова питома теплоємність повітря, с
= 1,005 кДж/к г;
k.
n
d
–
вологовміст гарячого волого го повітря в перерізі посадкового
вікна на виході з пекарної камери, кг на 1 кг сухого повітря, при
%
40
k.
n



і
C


125
tk.
n
421
,
0
dk.
n

кг/кг (див. додаток А);
dв – вологовміст повітря, при φв = 70 % і температурі tв = 25 °С
dв = 0,0142 кг на 1 кг сухого повітря.

291
Витрата теп ло ти на нагрівання транспортних пристроїв
k.
n
4
q
відсутня , оскільки конвеєр печі не ви ходи ть за межі пекарної камери.
Втрата теп лоти відбува тим еться тільки під час о хо лоджуванн я форм,
що ви ходя ть із печі, кДж/кг:

,
33
,
38
30
166
462
,
0
61
,
0
t
t
с
g
q
ф
ф
м
ф.
м
k.
n
4








(23.9)
де gм .ф.
–
маса металу форм, що припадає на 1 кг хліба,
gм .ф. = 0,61 кг/кг; см – питома теплоємність с талі, см = 0,462 кДж/(кг·К);
фt 
–
температура форми при ви ході з печі,


фt 166 °С;
фt – температура форми при вході в пекарну камеру,
С


30
tф
.
Втрати те пло ти огорожами пекарної камери обчислюємо за
формулою
x
c.
o
k.
n
5
G
Q6,3
q
,
(23.10)
де Gx – продуктивність печі, кг/год; Qoc – втрата теп лоти огорожам и
пекарної камери в навко лишнє середовище, Вт :



4
cm
4
n
n
0
в
n
n
k
c.
o
T
01
,
0
T
01
,
0
f
С
t
t
f
Q






,
(23.11)
деС0=5,67 ·10
–8
т/(м
2
·К
4
) – пос тійна Стефана–Больцмана.
Коефіцієн т теп ловіддач і конвекц ією αК, Вт/(м
2
·К), від поверхні
стінок пе карної камери в навко лишнє середовище Nu = C · (Gr · Pr)
n
.
У разі тепловіддачі від верти кальни х с тінок я к визначаль ний
розмір приймається висота h1 бічних стінок (рис. 23.3).
Тем пература середовища tв є визначальною. Середня
температура поверхні огорож tn = 40 °С. Середня температура стін
приміщення tcm прийм ається такою, що дорівнює температурі повітря в
приміщенні tв.
При tв для повітря зна хо димо такі теплофізичні характеристи ки:
кінематичну в’язкість ν , м
2
/с; коефіцієнт теплопровідності λ 1, Вт/(м·К);
число Прандтля Pr: ν = 15,74 м
2
/с;λ1=2,6310
2
Вт/(м К); Pr = 0,702.

292
Рисунок 23.3 – Розрахунко ва схе ма пе чі РЗ-ХПА
Коефіцієнт об’ємного розширення повітря :
в
t
273
1



0034
,
0
25
273
1



.
(23.12)
Число Грасгофа:
2
3
/
th
g
Gr





10
12
2
6
3
10
97
,
3
10
75
,
427
85
,
9
10
74
,
15
7,2
15
0034
,
0
81
,
9











. (23.13)
Обчислимо до бу ток:
GrPr
.
10
10
79
,
2
702
,
0
10
97
,
3
9
10
10






При GrPr > 109 (турбулентн ий режим) :
Nu = 0,15(GrPr)
0,33
= 0,15 · (27,9 109)
0,33
= 0,45 10
3
.
Звідси коефіцієн т теп ловіддачі конвекцією αk, Вт/(м
2
К):
h
Nu 1

.
10
44
7,2
10
1835
,
1
7,2
10
63
,
2
10
45
,
0
3
5
2
3








(23.14)
Для горизонта льної повер хні огорожі печі, Вт/(м
2
К):


3,1
го
=57,2 10
3
.
(23.15)

293
Площа вертикальни х повер хонь огорожі, м
2
,
становить
(рис.23.3):h1=2,7м;h2=1,8м;l1=7,76м;l2=5,26м;l3=2,5м;
b1= 3,05м;
3
2
1
F
2
F
F
F



,
(23.16)
де F1 – п лоща передн ьої верти кально ї огорожі пекарної камери, м
2
:
F1=h1·b1=2,73,05=8,235,
(23.17)
де F2 – п лоща за дньої вертика льної огорожі пе карної камери, м
2
:
F2 = h2 · b1=1,8 3,05 = 5,49,
(23.18)
де F3 – п лоща вер тика льної огорожі бічної стінки пекарної камери, м
2
:
F3=h2·l3+h2·l2=2,7 2,5+1,8 5,26=16,218.
(23.19)
Площа вер хньо ї горизонта льної огорожі пе карної камери , м
2
:
Fго = l1·b1.= 7,76 3,05=23,668,
(23.20)
F = 8,235 + 5,49 + 2 16,218 = 46,161.
(23.21)
Втрата тепло ти пекарної кам ери вертикальним и повер хням и ,
кВт:



4
cm
4
n
n
0
в
n
n
k
в.c
.
o
T
01,0
T
01,0
f
С
t
t
f
Q






=
=4410
3
46,161(40 – 25) + 5,67 10-8
0,82 46,161[(0,01 313)4
–
(0,01 298)4] =
= 30466,26 3 + 214,62 10-8
[95,98 – 78,86] = 30466. (23.22)
Втрата теплоти пекарної камери верхньою горизонтальною
поверхнею огорожі, кВт:


4
cm
4
n
n
0
в
n
n
k
г.c
.
o
T
01,0
T
01,0
f
С
t
t
f
Q






=
= 57,2 103 23,668(40 – 25) + 5,67 10–8
0,82 23,668[95,98 – 78,76] =
= 20307 + 144 103
+ 1884,87 10-8
= 20307.
(23.23)

294
Загальна втра та тепло ти о горожами Qо.с, кВт:
Qо.с=Qо .с .в + Qо.с .г
.= 30 366 + 20307 = 50773.
(23.24)
14
,
517
45
,
353
50773
6,3
qk.
n
5



.
Визначаємо втрату теп лоти через нижню стінку пе карної кам ери.
Проводимо розрахунок ділянки стінки довжиною l4 = 4,41 м
(рис. 23.3), у я ком у відсутні газо хо ди й інші теп ловиділяючі пристрої:
,
G
Q
6,3
q
r
с.
н
k.
n
6
(23.25)
і
cm
с.
н
2
с.
н
t
t
f
Q









,
(23.26)
де Qн.с
–
втрата теп ло ти пекарно ї камери через нижню с тінку печі, Вт;
λ2 – коефіцієнт теп лопровідності ізоляційного матеріа лу (шла кова
вата), λ2 = 0,086 Вт/(м К); S – товщина стінки, м; fн.с
–
площа повер хні
нижньої стін ки, м
2
, через яку втрачається теп лота пе карної камери, де
tcm – температура стінки з боку передньої камери, яку приймаємо
такою, що дорівнює температурі середовища в нижній зоні печі,
tcm = 175 °С; t і – температура підлоги, t і = 20oС.
fн.с.= l4b1= 4,41 3,05=13,45м
2
,
(23.27)

Вт,
475
,
208
20
175
45
,
13
85
,
0
086
,
0
Q.
с.
н










кДж/кг.
12
,
2
45
,
353
475
,
208
6,3
qk.
n
6



Знаходимо втрати теп лоти випромінюва нням через посадко ве
вікно печі розмірами h3 = 0,23м, b2 = 2,3 м (рис. 23.3).
x
k.
n
7
G
Q
6,3
q


.
(23.28)

295
Площа вікна f, м
2
, станови ть :
f=h3b2= 0,23 2,3 = 0,529.
(23.29)
Тепло вий по тік через вікно можна визначити за формулою


4
cm
4
k.
n
0
T
01
,
0
T
01
,
0
f
C
Q




,
(23.30)
де ε = 1 – коефіцієнт теп лового випромінювання о твору; φ – кутовий
коефіцієн т (рис. 23.4); tn.k
–
середня температура пекарної камери, oС.
Рисунок 23.4 – Номограма для визначе ння кутового коеф і ці єнт а
випромі нювання для посадкового та роз вантажу валь ного ві кон
пе карної камери

2/
t
t
t
2.k
.
n
1k.
n
k.
n


=(125+175)/2=150 °С,
(23.31)



Вт,
8
4
4
8
10
026
,
623
313
01
,
0
423
01
,
0
45
,
0
1
10
67
,
5
Q












296
кДж/кг,
8
8
k.
n
7
10
3,6
45
,
353
10
026
,
23
6.3
q







де Tcm – температура стін у пічній залі, приймається такою, що
дорівнює температурі повітря tв , ° С.
Піч розраховується для безперервної роботи і за сталого
теп лового режиму, тому
.
0
qk.
n
8











0
10
3,6
12
,
2
14
,
517
33
,
38
74
,
41
47
,
24
298
,
295
q
8
k.
n
.
кг
/
кж
10
3,6
358
,
919
8



Тепловий потік від сис тем и обігріву в пекарну кам еру, Вт :
6,3
G
q
Q
x
k.
k.
n
=
3
10
26
,
90
6,3
45
,
353
36
,
919



.
(23.32)
Технологічний ККД пекарної камери, %:
 100
q
/
q
k.
n
k.
n
1
k.
n



=
.
12
,
32
100
36
,
919
298
,
295


(23.33)
По я окофо мл ння звіту
Звіт про розрахунково-практичну роботу має включа ти:
–
мету роботи;
–
теоретичну частину, у якій викла даю ться відомості про
обладнання для вип ікан ня хлібобулочни х виробів;
–
розрахункову частину, у якій наво ди ться приклад розра хунку
хлібопекарської печі РЗ-ХПА;
–
графічну частину, у якій подає ться креслення хлібопекарсько ї
печі РЗ–ХПА.
Конт ольні за итання
1. Назвіть види хлібопекарськи х печей.
2. Які основн і не доліки і перева ги хлібопекарськи х печей?
3. Які основні напрями підвищення теп лової ефективнос ті
хлібопекарськи х печей?
4. Охарак теризуйте пристрій і принцип дії хлібопекарської печі
РЗ-ХПА.

297
5. У чому полягає суть процесу випікання хліба? Які зміни при
цьому відбуваю ться в тістовій заготовці?
6. Назвіть основні види теп лообміну, що відбувається в печах.
Охарактеризуй те їх.
7. Яка механіка руху газів у печах?
8. Які основні вимоги до конс труктивного оформлен ня
пекарної камери?
9. У чому полягає суть теплового розрахунку пекарної камери
печі?

298
ДОДАТОК А
Таблиця А.1 – Температура кипіння води за тиску, що нижче
атм осферног о
Тиск р, кПа
Розрядже ння b, кПа
Те мпе ратура t, oС
1,33
99,75
11,3
2,66
98,42
22,1
3,99
97,09
29,0
5,32
95,76
34,0
6,65
94,43
38,1
7,98
93,10
41,6
9,31
91,77
44,5
10,64
90,44
47,1
11,97
89,11
49,4
13,30
87,78
51,6
14,63
86,45
53,5
15,69
85,12
55,3
17,29
83,79
57,0
18,62
82,46
58,6
19,95
81,13
60,1
21,28
79,80
61,5
22,61
78,47
62,8
23,94
77,14
64,1
25,27
75,81
65,3
26,60
74,48
66,4
27,93
73,15
67,5
29,26
71,82
68,5
30,59
70,49
69,6
31,92
69,16
70,6
Таблиця А.2 – Термод инамічні властивості води і водяної пари
на лі нії насичення
р, МПа
tн,
oС
ρ, кг/м
3
,
i кДж/к г
,
i кДж/кг
r, кДж/кг
1
2
3
4
5
6
0,10
99,6 0,590
417,4
2675
2258
0,11
102,3 0,645
428,9
2679
2250
0,12
104,8 0,670
439,4
2683
2244
0,13
107,1 0,754
448,2
2687
2238
0,14
109,3 0,809
458,5
2690
2232
0,15
111,4 0,869
467,2
2693
2226
0,16
113,3 0,916
475,4
2696
2221

299
Продовження таб л. А .2
1
2
3
4
5
6
0,17 115,2
0,970
483,2
2699
2216
0,18 116,9
0,023
490,7
2702
2211
0,19 118,6
1,076
497,9
2704
2206
0,20 120,2
1,129
504,8
2707
2202
0,21 121,8
1,182
511,4
2709
2198
0,22 123,3
1,235
517,8
2711
2193
0,23 124,7
1,287
524,0
2713
2189
0,24 126,1
1,340
529,8
2715
2185
0,25 127,4
1,392
535,4
2717
2182
0,30 134,0
1,673
559,5
2732
2162
0,35 139,8
1,925
581,5
2739
2146
0,40 143,5
2,175
601,1
2745
2134
0,45 148,0
2,423
619,4
2750
2120
Таблиця А.3 – Теплофізичні характеристики молока
t,oC
ρ, кг/м
3
с, Дж/кг·К
λ, Вт/м∙К
μ∙10
3
, Па∙с
Рr
10
1032
3870
0,489
2,52
20,0
20
1029
3890
0,495
1,82
14,3
30
1025
3900
0,500
1,35
10,6
40
1021
3910
0,506
1,10
8,5
50
1016
3870
0,516
0,87
6,5
60
1011
3856
0,518
0,72
5,35
70
1005
3852
0,524
0,63
4,65
80
1000
3850
0,530
0,58
4,2
Таблиця А.4 – Фізичні властивості води на лінії насичення
t, oC
ρ, кг/м
3
с, кДж/кг·К
λ, Вт/м∙К
ν∙10
6
,м
2
/с
Рr
1
2
3
4
5
6
0
999,8
4,237
0,551
1,790
13,7
5
999,7
4,224
0,563
1,540
11,3
10
999,6
4,212
0,575
1,300
9,56
15
998,9
4,208
0,586
1,100
8,15
20
998,2
4,204
0,599
1,000
7,06
25
996,9
4,204
0,608
0,910
6,20
30
995,6
4,199
0,618
0,805
5,50
35
993,9
4,199
0,626
0,720
4,85
40
992,2
4,199
0,634
0,659
4,30
45
990,1
4,199
0,641
0,615
3,90
50
988,0
4,199
0,648
0,556
3,56
55
985,6
4,199
0,654
0,515
3,25

300
Продовження таб л. А .4
1
2
3
4
5
6
60
983,2
4,204
0,659
0,479
3,00
65
980,5
4,208
0,664
0,445
2,75
70
977,7
4,212
0,668
0,415
2,56
75
974,8
4,212
0,671
0,385
2,35
80
971,8
4,216
0,674
0,366
2,23
85
968,5
4,220
0,678
0,347
2,10
90
965,3
4,224
0,680
0,326
1,95
95
961,8
4,224
0,682
0,310
1,85
100
958,3
4,229
0,683
0,295
1,75
110
951,0
4,237
0,685
0,268
1,58
120
943,1
4,250
0,686
0,244
1,43
130
934,8
4,271
0,686
0,226
1,32
140
926,1
4,291
0,686
0,212
1,23
Таблиця А.5 – Термод инамічні властивості води і водяної пари
на лі нії насичення
р, МПа
tн, oС
ρ, кг/м
3
,
i кДж/к г
,
i кДж/кг
r, кДж/кг
0,10
99,6
0,590
417,4
2675
2258
0,11
102,3
0,645
428,9
2679
2250
0,12
104,8
0,670
439,4
2683
2244
0,13
107,1
0,754
448,2
2687
2238
0,14
109,3
0,809
458,5
2690
2232
0,15
111,4
0,869
467,2
2693
2226
0,16
113,3
0,916
475,4
2696
2221
0,17
115,2
0,970
483,2
2699
2216
0,18
116,9
0,023
490,7
2702
2211
0,19
118,6
1,076
497,9
2704
2206
0,20
120,2
1,129
504,8
2707
2202
0,21
121,8
1,182
511,4
2709
2198
0,22
123,3
1,235
517,8
2711
2193
0,23
124,7
1,287
524,0
2713
2189
0,24
126,1
1,340
529,8
2715
2185
0,25
127,4
1,392
535,4
2717
2182
Таблиця А.6 – Теплофізичні характеристики молока
t,oC
ρ, кг/м
3
с, Дж/кг·К
λ, Вт/м∙К
μ∙10
3
, Па∙с
Рr
1
2
3
4
5
6
10
1032
3870
0,489
2,52
20,0
20
1029
3890
0,495
1,82
14,3
30
1025
3900
0,500
1,35
10,6
40
1021
3910
0,506
1,10
8,5

301
Продовження таб л. А .6
1
2
3
4
5
6
50
1016
3870
0,516
0,87
6,5
60
1011
3856
0,518
0,72
5,35
70
1005
3852
0,524
0,63
4,65
80
1000
3850
0,530
0,58
4,2
Таблиця А.7 – Діаметри мідних труб (ГОСТ 617-90)
Зовні шній діаметр dз, м
Товщина стінки σст, м
0,010
0,0005...0,002
0,012
0,0008...0,002
0,014
0,001; 0,0015...0,003
0,016
0,001...0,002; 0,0035
0,018
0,001; 0,0015; 0,002
0,020
0,001...0,003
0,022
0,001...0,006
0,024
0,0015...0,006
0,038
0,001...0,004
0,040
0,001...0,005
0,042
0,001...0,005
0,045
0,001...0,005
0,048
0,001...0,005
0,050
0,001...0,005
0,053
0,002...0,005
Таблиця А.8 – Фізичні властивості води на лінії насичення
t,oC
ρ, кг/м
3
с, кДж/кг·К
λ, Вт/м∙К
ν∙10
6
,м
2
/с
Рr
1
2
3
4
5
6
0
999,8
4,237
0,551
1,790
13,7
5
999,7
4,224
0,563
1,540
11,3
10
999,6
4,212
0,575
1,300
9,56
15
998,9
4,208
0,586
1,100
8,15
20
998,2
4,204
0,599
1,000
7,06
25
996,9
4,204
0,608
0,910
6,20
30
995,6
4,199
0,618
0,805
5,50
35
993,9
4,199
0,626
0,720
4,85
40
992,2
4,199
0,634
0,659
4,30
45
990,1
4,199
0,641
0,615
3,90
50
988,0
4,199
0,648
0,556
3,56
55
985,6
4,199
0,654
0,515
3,25
60
983,2
4,204
0,659
0,479
3,00
65
980,5
4,208
0,664
0,445
2,75
70
977,7
4,212
0,668
0,415
2,56
75
974,8
4,212
0,671
0,385
2,35

302
Продовження таб л. А .8
1
2
3
4
5
6
80
971,8
4,216
0,674
0,366
2,23
85
968,5
4,220
0,678
0,347
2,10
90
965,3
4,224
0,680
0,326
1,95
95
961,8
4,224
0,682
0,310
1,85
100
958,3
4,229
0,683
0,295
1,75
110
951,0
4,237
0,685
0,268
1,58
120
943,1
4,250
0,686
0,244
1,43

303
СПИСОК РЕКОМ ЕНДОВА НОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Т ир К. В. Комплексный расчет ку лачковы х ме ханизмов /
К.В.Тир. – М.;К.:Машгиз,1958. – 254с.
2. Основы расчета и конструирования м ашин и аппара тов
пищевых производств / под ред. А . Я. Соколова.
–
М.:
Пищепромизда т, 1960. – 46 5 с.
3.
Артоболевски й
И.
И.
Машины -а втом аты
/
И. И. Артоболевский . – М . : Машиностроение, 1964. – 56 8 с.
4. Шува лов В. Н. Машины -автоматы и поточные лин ии
пищевой промышленности / В. Н . Шува лов.
–
М.;Л.:
Машиностроение, 1966. – 2 67 с.
5. Соколов А. Я . Техно логическое оборудование предприятий
по хранению и переработке зерна / А. Я. Со колов.
–
М. : Колос,
1967. – 488с.
6. Гинзбург А. С. Теплофизические хара ктерис ти ки пищевы х
продуктов / А. С. Гинзбург, М. А . Громов, Г. И. Красовская.
–
М.:
Пищевая пром-сть, 1980. – 288 с.
7. Справочник по оборудованию зерноперерабатывающи х
предприятий / А. Б. Демских, М. А . Борискин, Е. В. Тамаров и др.
–
Изд.2-е,перераб.и доп. – М.:Колос,1980. – 383с.
8. Соколов В. И . Основы расчета и конструирования де талей и
узлов пищево го оборудования / В. И. Соколов.
–
М.:
Машиностроение, 1970. – 4 24 с.
9. Хар ламов С. В. Расчет и конс труирование машин и аппаратов
пищевых произво дств: практикум по курсу / С. В. Хар ламов.
–
Л.:
Машиностроение, 1971. – 2 00 с.
10. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроите ля :
в3т./В.И.Анурьев.
–
5-е и зд., перераб. и доп.
–
М.:
Машиностроение, 1981. – Т . 3. – 5 57 с.
11. Проек тирование процессов и аппаратов пищевы х
производств / под ред. В. П. Стабникова . – К. : Высшая шко ла, 1982. –
198с.
12. Мороз В. К. Курсовое и дип ломное проектирование по курсу
«Эксплуатация
оборудования
предприя тий
пище вой
промышленности» / В. К. Мороз. – М . : Ле гкая и пище вая пром -сть,
1984. – 200с.
13. Золотин Ю. П. Оборудование предприятий молочной
промышленности / Ю. П. Золотин, М. Б. Френклах, Н. Г. Лашутина. –
М. : Агропромиздат, 1985. – 270 с.

304
14. Те хно логическое оборудование пищевы х произво дств / под
ред. Б. М . Азарова. – М . : Агропромиздат, 1988. – 250 с.
15. Бутковский В. А . Техно логия мукомольного, крупяного и
комбикормового
производства
(с основам и
экологии) /
В. А . Бутковский , С. М . Мельников.
–
М. : Агропромиздат, 1989.
–
464с.
16. Васи линец И. М . Роторные пленочные аппараты в пищевой
промышленности / И. М. Васи линец , А. Г . Сабуров.
–
М.:
Агропромиздат, 1989. – 136 с.
17. Аминов М. С. Те хно логическое оборудование консервны х
заводов / М. С. Аминов, М. Я. Дикис, А. Н. Мальский. –
М. : Колос,
1995. – 397 с.
18. Аминов М. С. Те хнологическое оборудование консервны х и
овощесушильны х за водов / М. С. Аминов, М. С. Мурадов,
З.М.Аминова. – М.:Колос,1996. – 431c.
19. Кретов И. Т. Те хнологич еское оборудование предприятий
пищеконцентрат-ной промышленности / И. Т. Кретов, А . Н . Остриков,
В. М . Кравченко.
–
Воронеж : Изд-во Воронежского ун-та, 1996.
–
446с.
20. Оборудование для производства муки и крупы : справочн ик /
[сост.А.Б.Демскийидр.]. – CПб.:Профессия,2000. – 624с.
21. Личко Н. М . Технологи я переработки продукц ии
растениеводства /Н.М.Личко. – М. : Колос, 2000. – 156с.
22. Машины и аппараты пи щевы х производс тв : учеб. для вузов
в 2 кн. / С. Т. Антипов [и др.]; под ред. акад. РАСХН В. А . Панфилова.
–
М. : Выс ш. школа , 2001.
23. Курочкин А. А . Основы расчета и конструирование машин и
аппаратов перерабатывающи х произво дс тв : учеб. пособие для вузов /
А.А.Курочкин,В.М.Зимняков. – М.:Колос,2006. – 320с.
24. Байкин C. В. Те хноло гическое оборудование для
переработки продукции растение водс тва : учеб. пособие для вузов /
С. В. Байки н, Л. А . Курочкин, С. В. Шабурова.
–
М. : Колос, 2007. –
445с.
25. Те хно логическое оборудование сахар ны х заво дов : учеб. для
вузов/С.М.Гребенюк[идр]. – М.:Колос,2007. – 520с.
26.
Прогрессивные
процессы
концен трирования
нетрадиционного плодоовощного сырья : монография / А. И. Черевко
[и др.];Харьк. гос.ун-т пит.и торг. – Х. : ХГУПТ,2009. – 241с.
27. Марценюк О. С . Процеси і апарати харчови х виробництв :
підручник / О. С. Марценюк, Л. М. Мельник. – К. : НУХТ, 2011. – 407с.

305
Навчальне ви дання
РОЗРАХУНОК ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ
ХАРЧОВ ИХ ВИРОБНИЦТВ
Навчальний посібник
Укладач і:
ЧЕРЕВКО Оле ксан др Іванов ич
МИХАЙЛ ОВ Ва лерій Ми хай лович
КІПТЕЛА Лю дмила Васи лівна
ЗАГОРУЛЬКО Оле ксій Євге нович
ЛЯШЕНКО Богдан Віта лійович
ЗАГОРУЛЬКО Ан дрій Миколайович
Реда ктор Л. Ю . Кротченко
План 2017 р., поз 35
.
Підп . до друку 10.01.2018 р. Формат 60х84 1/16. Пап ір офсет. Друк офс.
Ум. др. арк. 19,1. Тираж 100 прим.
.
Ви давець і виго тівни к
Харківський державний універси тет харчування та торгівлі.
вул. Клочківська, 333, Харків, 61051.
Свідоцтво суб’єкта ви давничо ї справи
ДК No4417 від 10.10 .2012 р.