Тема 1. Машины для обработки овощей

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ИМЕНИ К.Г. РАЗУМОВСКОГО

 (ПЕРВЫЙ КАЗАЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

Башкирский институт технологий и управления (филиал)

 

 

Курс лекций

по дисциплине

«Производственное оборудование и его эксплуатация»

 

 

Направление подготовки бакалавров      

 

15.03.04- «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Форма обучения: заочная.

 

 

 

2018 г.

Учебно-методический материал лекционного курса

Введение

Во введении курса необходимо ознакомиться с историческим обзором развития и перевооружения технологического оборудования, отечественного и зарубежного, ознакомиться с последними достижениями в области новой техники на отечественных предприятиях.

Основными направлениями развития предприятий торговли и общественного питания является успешное внедрение современных методов производства готовой кулинарной продукции, а также полуфабрикатов высокой степени готовности с максимально возможной механизацией и автоматизацией процессов.

При анализе работы отдельных машин и аппаратов необходимо знать теорию процессов, отражающих их сущность применительно к конструкции и работе оборудования.

Ввиду того, что на предприятиях торговли и общественного питания используется различное по конструкции оборудование, близкое по назначению, необходимо изучить классификацию машин и аппаратов отрасли, уметь проводить сравнительный анализ конструкций, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью.

Следует ознакомиться с краткой характеристикой сырья, поступающего в машину (аппарат) и готового продукта после окончания процесса.

Поэтому нужно знать технологические параметры обрабатываемого сырья, которые должны быть обеспечены машинами или аппаратами и знать характер воздействия этого оборудования на продукт.

При выполнении основных расчетов машин и аппаратов следует обратить внимание на методы определения производительности, методы теплотехнических, конструктивных, кинематических расчетов, методы определения мощности электродвигателя для привода машины.

Расчеты должны опираться на знания, приобретенные при изучении курсов теоретической и технической механики, теплотехники, процессов и аппаратов, деталей машин, электротехники, технологии производства продукции общественного питания.

В результате проработки курса студенты должны знать назначение и устройство оборудования, основные технико-экономические показатели, методы расчета оборудования, должны быть знакомы с основными правилами эксплуатации, охраны труда и техники безопасности.

Во введении курса необходимо ознакомиться с историческим обзором развития и перевооружения технологического оборудования, отечественного и зарубежного, ознакомиться с последними достижениями в области новой техники на отечественных предприятиях.

Тема 1. Машины для обработки овощей

1.1. Классификация

На предприятиях существует несколько способов очистки овощей от кожуры: щелочной, паровой, комбинированный, термический и механический. При щелочном способе картофель и другие овощи предварительно нагревают в воде, а затем обрабатывают щелочным раствором, нагретым до 100 ⁰С, который размягчает поверхностный слой клубней. Затем в барабанной моечной машине клубни очищаются от наружного слоя и отмываются от щелочи. При паровом способе картофель обрабатывают паром под давлением 0,6 ¸ 0,7 МПа в течение 1–2 мин, затем поступает в роликовую моечно-очистительную машину, где размягченный слой с клубней снимается. При комбинированном способе картофель вначале обрабатывается 10% раствором каустической соды при температуре 75–80 ⁰С в течение 5–6 минут, затем паром в течение 1–2 минут. После этого картофель поступает в моечные машины обычно барабанного типа.

При термическом способе овощи обжигают в цилиндрической печи с вращающимся цилиндрическим ротором и достигают глубину провара не более 1,5 мм. Затем овощи очищаются в моечно-очистительной машине. Продолжительность термической обработки для лука 3–4 сек, для моркови 5–7 сек, для картофеля 10–12 сек. Еще один способ очистки – механический.

 

1.2. Оборудование для измельчения и нарезки овощей.

Овощерезательные машины бывают: дисковые, роторные, пуансонные и комбинированные.

Машина настольного типа МРО-200 [4, с. 48] используется для нарезки сырых овощей кружочками, ломтиками, соломкой, брусочками. Привод машины состоит из электродвигателя и клиноременной передачи. Рабочая камера выполнена в виде цилиндра с окнами для загрузки овощей. В комплект машины входит дисковый нож, два терочных диска и два комбинированных ножа. Дисковый нож используется для нарезки овощей ломтиками и шинкования капусты, комбинированные – овощей брусочками сечением 3 х 3 и 10 х 10 мм.

 

1.2.1. Классификация

Машины для измельчения сырья условно можно разделить на две группы: машины, обеспечивающие грубое измельчение сырья и машины, обеспечивающие тонкое измельчение. Современные машины для грубого измельчения бывают: валковые, ножевые, молотковые, дробилки - гребнеотделители для винограда, дробилки - семяотделители для томатов. Машины для резки сырья существуют с неподвижными ножами, с вращающимися дисковыми ножами; комбинированные машины для резки овощей брусочками. Для тонкого измельчения сырья и отделения семян применяются протирочные машины, а также гомогенизаторы, коллоидные мельницы, дезинтеграторы, микронор, куттер и др.

 

1.2.3. Дробилки

Однобарабанная ножевая дробилка [4, с. 148-142]; [2, с. 55] используется для измельчения плодов, рыбы. Машина состоит из барабана, вдоль образующей которого имеется восемь прорезей-канавок для установки гребенчатых ножей толщиной 5 мм и режущей кромки длиной 220 мм. С одной стороны барабана, насаженного на горизонтальный вал в подшипниках, на пружинах-амортизаторах установлены четыре нажимные колодки, которые при помощи регулирующего устройства могут перемещаться и регулировать зазор между барабаном и прижимными колодками. В зависимости от степени измельчения возвышение ножа над барабаном регулируют от 0,5 до 5 мм. Регулируют также зазор между прижимными колодками и остриями ножей от 0,5 до 20 мм. Минимальные зазоры обеспечивают более тонкое измельчение сырья.

Производительность однобарабанной дробилки можно определить по формуле: [10, с. 302, 528].

                     

где D - диаметр барабана, м; n - минимальное число оборотов барабана в минуту;  - длина барабана, м; h - выступ лезвий ножей над поверхностью барабана, м;  - насыпная масса сырья, кг/м³;  - опытный коэффициент, зависящий от физических свойств сырья (для мелкой рыбы  = 0,1  0,2).

Современные дробильно-гребнеотделительные машины по способу разрушения кожицы ягод винограда можно разделить на раздавливающие при помощи профильных валков и разрушающие за счет удара профильных валков [14, с. 23-25]. Основными рабочими органами валковой дробилки-гребнеотделителя являются валки и гребнеотделитель. Профильные валки выполняются четырех-, шести- или восьмилопастными. Гребнеотделитель представляет собой горизонтальный перфорированный цилиндр, внутри которого на оси смонтирован ротор-вал с бичами, закрепленными на одно- или двухзаходной винтовой линии.

 

1.2.4. Овощерезка

Имеет два горизонтальных вала, вращающихся в противоположных направлениях [8, издание 1961 г., рис. V-8]. Вал 1 вращает барабан, во внутреннюю полость которого поступает сырье. Вал 2 приводит во вращение дисковые ножи, число оборотов которых в пять раз больше числа оборотов барабана. Сырье, поступившее в барабан, под действием центробежной силы отбрасывается лопастью к неподвижному цилиндрическому корпусу и подводится под воздействие дисковых ножей и неподвижного плоского ножа. Форма лопасти обеспечивает заклинивание продукта во время резки. Поэтому сырье разрезается в двух плоскостях на брусочки и по желобу выводится из машины. В той же корнерезке после модернизации основным усовершенствованием является применение устройства, которое сообщает плоскому ножу колебательное движение в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, улучшающее качество резки.

Производительность машины может быть определена по формуле:

                   

где n - число оборотов барабана в минуту; D - диаметр кожуха, в котором находится барабан, в м; h - высота среза продукта горизонтальным ножом; ℓ - ширина лопасти барабана, м;  - объемная масса продукта, кг/м³;  - коэффициент использования режущего инструмента ( = 0,3  0,4).

Машина для резки баклажанов и кабачков кружками отрезает концы плодов вместе с плодоножкой и соцветием и разрезает их на кружки набором дисковых ножей; толщина кружков определяется дистанционными шайбами [8, с. 150-152], [11, с. 116-117].

 

1.2.5. Протирочные машины

Протирание - это не только процесс измельчения, но и разделения, т.е. отделения массы плодоовощного сырья от косточек, семян и кожуры на ситах с диаметром ячеек 0,8–5,0 мм. Финиширование - это дополнительное измельчение протертой массы пропусканием через сито диаметром отверстий 0,4–0,6 мм.

Основные конструкции протирочных машин различаются по взаимодействию сита и бичевых устройств. В основу положены следующие признаки: ситчатый барабан неподвижен, движутся бичи, «инверсивные» протирочные машины, в которых движется сито, а бичи неподвижные, и безбичевые. В них сито совершает сложное вращательное движение вокруг собственной оси и планетарно. По количеству ступеней: одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые, две сдвоенные машины. По конструкции сита: коническое и цилиндрическое; секционные и по диаметрам отверстий. По конструкции бичевых устройств: плоские; проволочные и др. По загрузочным устройствам: шнековые, в сочетании с лопастным устройством, загрузки по трубе.

Одноступенчатая протирочная машина [10, с. 312] состоит из станины, приводного вала, укрепленного в 2-х подшипниках со шнеком, лопастью и бичевым устройством, загрузочного бункера и привода с клиноременной передачей.

Работа машины основана на силовом воздействии бичей на обрабатываемый продукт, продавливая его через сито и за счет центробежной силы. Рабочая машина также регулируется изменением угла между осью вала и бичами, изменением зазора между ситом и бичами и диаметром отверстий сит. Протертая масса выводится через поддоны, а отходы из цилиндра выводятся через лоток.

 

1.3. Оборудование для протирки и перемешивания

1.3.1. Протирочные и фаршесмесильные машины

Протирание - это не только процесс измельчения, но и разделения, т.е. отделения массы плодоовощного сырья от косточек, семян и кожуры на ситах с диаметром ячеек 0,8–5,0 мм. Финиширование - это дополнительное измельчение протертой массы пропусканием через сито диаметром отверстий 0,4–0,6 мм.

Основные конструкции протирочных машин различаются по взаимодействию сита и бичевых устройств. В основу положены следующие признаки: ситчатый барабан неподвижен, движутся бичи, «инверсивные» протирочные машины, в которых движется сито, а бичи неподвижные, и безбичевые. В них сито совершает сложное вращательное движение вокруг собственной оси и планетарно. По количеству ступеней: одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые, две сдвоенные машины. По конструкции сита: коническое и цилиндрическое; секционные и по диаметрам отверстий. По конструкции бичевых устройств: плоские; проволочные и др. По загрузочным устройствам: шнековые, в сочетании с лопастным устройством, загрузки по трубе.

Одноступенчатая протирочная машина [10, с. 312] состоит из станины, приводного вала, укрепленного в 2-х подшипниках со шнеком, лопастью и бичевым устройством, загрузочного бункера и привода с клиноременной передачей.

Работа машины основана на силовом воздействии бичей на обрабатываемый продукт, продавливая его через сито и за счет центробежной силы. Рабочая машина также регулируется изменением угла между осью вала и бичами, изменением зазора между ситом и бичами и диаметром отверстий сит. Протертая масса выводится через поддоны, а отходы из цилиндра выводятся через лоток.

Для получения однородной смеси компонентов овощного, рыбного и мясного фарша предназначена фаршемесильная машина периодического действия. Машина снабжена дежой с двутельной рубашкой для подогрева перемешиваемого продукта горячей водой или паром и двумя месильными z-образными лопастями, вращающихся навстречу одна другой.

 

1.3.2. Машины типа МП-800

Машина МП-800 предназначена для протирания вареных овощей, творога, печенья, мяса и рыбы.

Рабочей камерой машины [4, с. 50] служит цилиндр с конической загрузочной воронкой. На дне рабочей камеры устанавливаются неподвижные сменные сита или терочный диск. На вертикальном валу расположены сменные роторы, которые протирают продукты, подаваемые в машину. Роторы бывают лопастные и роликовые. Для удаления непротертых продуктов в стенке рабочей камеры имеется специальный люк, который имеет закрываемую крышку и рукоятку. Удаление непротертых продуктов осуществляется ротором, который реверсивным двигателем вращается в обратном направлении. В зависимости от вида протираемого продукта используются различные сочетания ротора и сит.

При работе машины вареные продукты загружают в бункер рабочей камеры. Вращающийся ротор своими лопастями захватывает продукт и подает к ситу, где он измельчается и продавливается через отверстия в сите. Готовая продукция сбрасывателем подается по лотку в поставленную тару.

 

1.3.3. Перемешивающие устройства

На консервных и рыбоконсервных производствах применяются лопастные и пропеллерные мешалки. Лопастными мешалками называются устройства, состоящие из лопастей прямоугольного сечения, закрепленных на вращающемся валу. К лопастным мешалкам относятся также и некоторые мешалки специального назначения: якорные, рамные, листовые. К недостаткам лопастных мешалок относится низкое насосное действие мешалок (слабые осевые потоки, не обеспечивающие достаточно полного перемешивания во всем объеме), якорные и другие имеют обычно форму сосуда. Лопастные мешалки делают 100–200 об/мин. Комбинированная якорно-лопастная планетарная мешалка установлена в двутельном нагревательном аппарате. В ней электродвигатель вращает вертикальный вал с якорной мешалкой. Две лопастные мешалки связаны с зубчатыми колесами (сателлитами), которые вращаются как вокруг своих осей, так и вокруг неподвижного зубчатого        (солнечного) колеса, благодаря чему якорная и лопастные мешалки вращаются в противоположные стороны, что усиливает эффект перемешивания. [8, рис. IV-3, а ].

В двутельном вакуум-выпарном аппарате с четырехлопастной мешалкой, приводимой во вращение горизонтальным валом [8, рис. IX-3, б ] сальниковое уплотнение вала мешалки препятствует проходу воздуха внутрь вакуум-аппарата. Число оборотов мешалки 8–12 в минуту. Изогнутая по окружности (по контуру аппарата) форма лопастей обеспечивает хорошее перемешивание, препятствует появлению нагара на внутренней поверхности аппарата. Пропеллерные мешалки (так же, как и турбинные) создают осевые потоки. Вращаются они со скоростью 200–1000 об/мин.

Область применения пропеллерных мешалок ограничивается сосудами небольшой емкости, заполненными невязкими жидкостями. В турбинных мешалках, применяемых для перемешивания вязких сред, турбинное колесо вращается с числом оборотов 200–2000 в минуту.

 

1.4. Поточная линия ПЛСК-63

Предназначена для комплексной механизации процессов очистки и сульфитации картофеля [4]. Состоит из загрузочного бункера с транспортером, вибрационной машины или барабанной моечной машины, камнеловушки, картофелечистки непрерывного действия, наклонного транспортера конвейера дочисти, машины для сульфитации картофеля, весового дозатора.

В линии вымытый картофель поступает в камнеловушку для отделения от картофеля камней и других предметов, которые могут повредить абразивную поверхность картофелеочистительной машины. Пройдя через картофелеочистительную машину, очищенный картофель поступает на доочистку, затем по наклонному транспортеру попадает в машину для сульфитации, где в течение 4–5 мин обрабатывается 1%-ным раствором бисульфита натрия. После сульфитации картофель поступает в дозатор и ополаскивается водой для снижения содержания бисульфита натрия и отвозится на предприятия общественного питания.

Вопросы для самоконтроля по теме

1. Какие типы машин для резки овощей вам известны?

2. Объясните механизмы резки в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях.

3. Какие типы протирочных и протиро-резательных машин вы знаете?

4. Каков состав линии для очистки и сульфитации картофеля?

5. Как рассчитать производительность и мощность двигателя машины для резки овощей?

Тесты по теме

1. Овощерезательная машина типа МРО-200 используется: 1) для отрезания плодоножки; 2) для нарезки овощей на кубики; 3) для шинкования капусты; 4) для нарезки овощей брусочками сечением 5 х 5 мм.

2. Для грубого измельчения сырья используются: 1) протиро-резательная машина; 2) куттер; 3) овощерезательная машина; 4) дезинтегратор.

3. В котле для варки бульона применяют мешалку: 1) планетарную;      2) якорную; 3) якорно-лопастную.

4. В линии ПЛСК-63 установлена: 1) щеточно-моечная машина Т1-КУМ-III; 2) овощерезательная машина типа МРО-200; 3) машина типа КНА-600М; 4) лопастная моечная машина А9-КМ-2.

5. Машина типа МП-800 применяется: 1) для нарезки сырых овощей; 2) для протирания вареных овощей; 3) для шинкования капусты; 4) для протирания сырых овощей.