Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Значительное место в продукции пищевой промышленности занимают кондитерские изделия. Кондитерская промышленность вырабатывает пищевые продукты длительного хранения, высокой калорийности и усвояемости. Современное зефирное производство характеризуется высокой эффективностью процессов. Возрастает производство пастило-мармеладных и мучных изделий с пониженным содержанием сахара.

Благодаря строительству крупных механизированных и автоматизированных фабрик было значительно улучшено географическое расположение промышленности. Кондитерские фабрики были максимально приближены к районам потребления. Значительно изменился ассортимент изделий, увеличилась доля изделий, пользующихся повышенным спросом у населения, появились лечебные (диабетические, детские) кондитерские изделия.

Таким образом, кондитерская отрасль была превращена из полукустарного в индустриальное автоматизированное производство. Это было достигнуто благодаря коренной реконструкции и расширению старых фабрик и строительству новых, созданию поточных комплексно-механизированных и автоматизированных поточных линий.

В настоящее время кондитерская промышленность представляет собой индустриальное производство с высоким уровнем техники, энергетическим хозяйством, требующим большого количества специалистов высокой квалификации.

Созданное индустриальное производство кондитерских изделий превратило часть их (карамель, конфеты) в повседневный продукт питания. Кроме того, сахар стал широко использоваться и в других продуктах питания (соках, водах и т.д.). В итоге чрезмерное употребление сахара вызвало у населения распространение сердечно-сосудистых заболеваний. Вот почему возникла необходимость создания кондитерских изделий с пониженным содержанием сахара. В кондитерских изделиях кроме вкусового назначения сахар еще играет роль консерванта. Это свойство проявляется при доле сахара 0.66. Уменьшение доли сахара осуществляется за счет введения в рецептуру нетрадиционных видов сырья (фруктовых и овощных порошков, вторичных молочных продуктов, «взорванных» круп и т.д.).

Дальнейшее развитие кондитерской промышленности пойдет по пути применения новых, более совершенных, высокопроизводительных линий с автоматизированным управлением, с меньшим влиянием на окружающую среду, с меньшим потреблением воды, материальных, энергетических и людских ресурсов. Весьма перспективным направлением является создание установок с рециркуляцией воды, особенно той, которая содержится в используемом сырье. Существенной механизации и автоматизации требуют склады и экспедиции, а также участки приема и хранения сырья.



1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Развитие кондитерского производства должно быть направлено:

- на более быстрое техническое переоснащение производства, создание и внедрение новой техники и прогрессивных технологий;

- на применение высокопроизводительных, автоматизированных поточных линий с компьютерной техникой;

- на внедрение новых ресурсосберегаемых технологий, обеспечивающих более полное использование сырья, материалов, энергетических ресурсов;

- совершенствование ассортимента изделий с учетом рыночного спроса;

- увеличение сроков годности кондитерских изделий за счет повышения требований к качеству сырья, совершенствования технологий, оборудования, повышения качества упаковочных материалов, совершенствования способов завертки и упаковки;

- освоение технологий кондитерских изделий профилактического назначения с биологически активными добавками, повышающих устойчивость организма в неблагоприятных условиях;

В курсовом проекте рассматривается поточно-механизированная линия производства вафель глазированной шоколадной глазурью. Основная идея предлагаемого в данном проекте технического новшества - модернизация и реконструкция технологического оборудования.

Целью проекта является техническая доработка линии производства вафель, благодаря чему снизится количество возвратных отходов, улучшится качество готовых изделий, расширится их ассортимент, повысится надежность оборудования. Эта доработка заключается в модернизации машины для резки вафельных пластов и, в частности - оптимизации конструкции режущего устройства данной машины.

2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ С ОБЗОРА ЛИТЕРАТУРЫ

Режущие машины предназначены для деления пластов конфетных масс на отдельные части. Они имеют в качестве рабочего органа струны и ножи пластинчатые и дисковые. В современном производстве применяют различные виды режущих машин, описание некоторых из них приведено ниже.

Бисквиторезательная машина ХК-531 предназначена для послойного разрезания бисквита на два и более пластов. Машина (рис. 2.1) состоит из привода, станины, конвейера, поддона, ножей и прижимных валиков. На станине 11 машины установлен электродвигатель 9, вал которого заменен на вал с двумя выходными концами. На одном конце вала посажен эксцентрик 10, который через шатун 4 связан с полуосью. Полуось крепится на двух горизонтальных штангах 2, которые движутся в бронзовых втулках. На концах штанг жестко смонтированы приспособления для крепления и натяжки ножа 3. Таким образом, нож эксцентрика получает колебательное движение, что обеспечивает ровное разрезание бисквита. Движение конвейера 1 осуществляется от второго выходного конца вала электродвигателя. Через клиноременную передачу 8 движение передается на редуктор 7, а с выходного вала редуктора через цепную передачу 5 на ведущий вал б конвейера. На станине расположен поддон со скатом, обеспечивающим сбор оставшихся на ленте конвейера крошек бисквита в сборник 12, подвешенный к станине. Поддон служит для поддержки ленты транспортера в строго горизонтальном положении, что обеспечивает наряду с прижимными валиками качественную резку бисквита.

При работе машины выпеченный бисквит, ширина которого соответствует ширине ленты, укладывается на конвейер. Проходя под прижимными валками, бисквит выравнивается по высоте и разрезается.

Рис. 2.1. Бисквиторезательная машина ХК-531

Техническая характеристика бисквиторезальной машины ХК - 531

Скорость движения ленты транспортера, м/мин.............2,14

Амплитуда колебания ножа, мм........................................15

Ширина ленты, мм..............................................................400

Установленная мощность, кВт...........................................1,7

Габаритные размеры, мм....................................................1616x624x850

Масса, кг...............................................................................218

Струнная режущая машина (рис. 2.2) предназначена для деления конфетных масс на отдельные части в форме параллелепипеда. Она обычно применяется для резки вафельных пластов с жиросодержащей начинкой.

При работе машины штабель из трех пластов, уложенных один на другой, длинной осью вдоль движения поступает из штабелера 1 на поворотный стол 4.

Рис. 2.2. Струнная режущая машина

Стол поворачивает штабель на угол 90°. Упор 3 цепного транспортера 2 сдвигает пласт со стола 4 и по столу 5 продвигает его до упора 8. Здесь на пласт опускаются прижимы 6 и ползун 7 сдвигает пласт вправо до упора 17 через струны 9, находящиеся в сменной рамке 10. Отрезанные боковые кромки пласта захватами 15 сбрасываются в сборник 16. Затем на полосы опускаются держатели 18 и ползун 19 проталкивает полоски через струны 14, закрепленные в сменной рамке 13. Боковые обрезки сбрасываются в сборник 11. Полученные стопки параллелепипедов собираются на столе 12. Ползуны и поворотный стол имеют индивидуальные приводы, которые включаются и выключаются конечными выключателями 20.

Техническая характеристика струнной режущей машины приведена в табл. 2.1.

Машина с дисковыми и гильотинными ножами (рис. 2.3) применяется в поточных линиях производства конфет.

Равномерно движущаяся лента 1 подает конфетный пласт к дисковым ножам 2, расположенным в шахматном порядке на двух параллельных валах. Дисковые ножи разрезают пласт на полоски, соответствующие ширине конфет. Шахматное расположение дисковых ножей устраняет заклинивание между ними полосок. Полоски разрезаются на конфеты прямым ножом, привернутым к траверсе 3. Траверса закреплена на двух ползунах 4, движущихся вертикально от кулачка 12 при помощи коромысел 8. Направляющие ползунов находятся в каретке 5, которую кулачок 11 перемещает горизонтально при помощи шатуна 10 и коромысла 6. Плоский нож при резке перемещается горизонтально со скоростью пласта.

Горизонтальное перемещение плоского ножа равно длине конфеты и регулируется винтом 9. Пружина 7 постоянно прижимает ролик к кулачку.

Техническая характеристика режущей машины с дисковыми и гильотинными ножами приведена в табл. 2.1.

Рис. 2.3. Машина с дисковыми и гильотинными ножами

Пастилорежущая машина (рис. 2.4) предназначена для разрезания пласта пастилы на изделия размером 73x21x20 мм.

Рис. 2.4. Режущая машина для пастилы:

а -- общий вид; б -- механизм поперечной резки

Пласт пастилы укладывается на ленту 3, предварительно посыпанную сахарной пудрой из сита 1. С ленты 3 пласт переходит на шесть узких лент 8. При переходе пласт поддерживается свободно вращающимся роликом 4. Узкие ленты подают пласт к дисковым ножам 6 и опорным резиновым дискам 5. Режущие кромки дисковых ножей находятся между узкими лентами и соприкасаются с резиновыми дисками. Окружные скорости ножей и дисков равны скорости узких лент. Дисковые ножи разрезают пласт на полоски. Их ширина равна длине пастилы. Обрезки боковых сторон пласта падают вниз и отводятся шнеком 7 в сборник.

На внутренней поверхности узких лент имеется трапециевидное ребро, которое движется по кольцевым канавкам на приводном, натяжном и направляющем барабанах. Это позволяет за счет деформации эластичной резиновой узкой ленты увеличить зазор между лентами при подходе их к ножам 9 поперечной резки.

Ножи поперечной резки (рис. б) имеют моющее устройство 2. Через трубку с отверстиями вода стекает на ножи, смывая с них приставшую массу, и собирается в ванночке 3. Ограждение 7 предотвращает попадание рук рабочего под ножи.

Ножи поперечной резки, постепенно приближаясь к узким лентам, надрезают полоски и окончательно разрезают их на вращающемся резиновом валике 10. Изделия попадают на деревянные решета, перемещаемые цепным транспортером 2. По окончании укладки пастилы на решето цепи транспортера 2 сообщается ускорение от механизма опережения 11, в результате чего следующий ряд пастилы попадает на следующее решето, а не в промежуток между ними. Обгонные механизмы рассмотрены в главе 14. Привод 12 машины имеет трехступенчатую коробку скоростей.

На рис. б приведен механизм поперечной резки полос. К двум цепям огибающим ведущие и натяжные звездочки, прикреплены плоские ножи 5. Ножи наклонены к звену под углом 80°.

На валу 7 между ведущими звездочками закреплен барабан 10. В нем имеются прорези с толкателями 8 в них. Концы толкателей скользят по неподвижным кулачкам 9. Они закреплены на подшипниках ведущего вала 7.

При вращении ведущих звездочек с барабаном толкатели скользят по неподвижным кулачкам и перемещаются радиально в пазах барабана.

При радиальном перемещении толкатели плавно сдвигают пастилки с расходящихся ножей при огибании ими звездочек. Изделия падают на решета. Винтами 6 можно менять положение неподвижных кулачков, добиваясь хорошего отделения пастилок от ножей.

Техническая характеристика пастилорежущей машины приведена в табл. 2.1.



Таблица 2.1

Показатели	Струнная машина	С дисковыми и гильотинными ножами	Пастилорежущие
Производительность, кг/ч	330	850	423...732
Диаметр рабочего органа, мм	0,5	135	100
Скорость движения пласта, м/с	0,16	0,02... 0,04	0,02...0.04
Мощность электродвигателей, кВт	1,32	1,0	-
Габаритные размеры, мм	2325х2240х12ОО	1500х770х1255	9250х1175хх2300

Очевидно, что для резки вафельных блоков целесообразней применять струнную режущую машину.



3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Общие сведения

Вафли - мучные кондитерские изделия, представляющие собой тонкие выпеченные листы, прослоенные начинкой или без нее. Вафельные листы обладают специфическим свойством издавать хруст при раскусывании. Это обусловлено низким содержанием влаги, рифленой клетчатой поверхностью и мелкопористой внутренней структурой листов. Вафельные листы являются составной частью вафель, вафельных тортов, конфет на вафельной основе и др. Вафельные листы и стаканчики применяют при производстве мороженого.

В состав рецептуры вафельных листов входят мука пшеничная, питьевая вода, соль, гидрокарбонат натрия (сода), а также растительное масло и лецитин - натуральный эмульгатор. Два последних компонента могут быть заменены яйцепродуктами.

Для прослойки вафель применяют жировые, пралиновые, фруктовые, помадные и другие начинки. Наибольшее количество вафель вырабатывают с жировыми начинками, представляющими собой однородную, пышную, хорошо взбитую массу. Рецептура жировой начинки включает жир, сахарную пудру, лецитин, крошку (измельченные обрезки вафель), вкусовые добавки (эссенции, лимонная кислота), а также красители.

3.2 Особенности производства и потребления готовой продукции

В настоящее время для производства вафель применяют поточные линии, в которых непрерывные процессы выпечки вафельных листов, намазки и резки вафельных пластов сопряжены с порционным приготовлением вафельного теста и жировых начинок. Разработаны также способы и оборудование для непрерывного приготовления вафельного теста и жировых начинок.

Особенностью производства вафельных листов является их формование методом отливки и выпечка в полости между двумя металлическими плитами, сопряженными с зазором 2…3 мм. Качество выполнения этих операций существенно зависит от точности дозирования порции теста при подаче его на формование, обусловленной низкой вязкостью теста. Тесто с большой вязкостью неточно дозируется, кроме того, оно медленно и неравномерно растекается по поверхности плиты формы, в результате вафельные листы имеют различную толщину и неравномерно выпекаются.

Свойства вафельного теста зависят от рецептуры и технологии производства. Количество и качество клейковины, содержащейся в муке, оказывают большое влияние на вязкость теста. Оптимальную вязкость имеет вафельное тесто, приготовленное из «слабой» муки, содержащей не более 32 % слабой клейковины. «Слабой» считают муку, которая при замесе теста нормальной консистенции поглощает относительно мало воды. Тесто из такой муки в процессе замеса и технологической обработки изменяет свои физические свойства в направлении снижения вязкости.

Для снижения вязкости вафельного теста необходимо ограничить набухаемость белковых веществ, содержащихся в муке. Этому способствуют имеющиеся в составе рецептуры жиросодержащие компоненты. Положительный эффект их применения достигается при условии образования жировой прослойки между наибольшим числом частиц муки, находящейся в тесте. Для этого необходимо диспергировать и гомогенизировать жиросодержащие компоненты, т.е. добиться тонкого измельчения жировой фазы и равномерного распределения ее в объеме теста.

При диспергировании жиров требуется не только измельчить частицы жира, но и исключить их повторное слипание. Это достигается при введении в состав рецептуры эмульгаторов - поверхностно-активных веществ, обладающих способностью при введении в небольших количествах способствовать образованию стойких жировых эмульсий (смесей воды и жира). Следует отметить, что диспергирование и гомогенизация жиросодержащих компонентов не только обеспечивают снижение вязкости вафельного теста, но и позволяют уменьшить его влажность, сократить количество оттеков при формовании и исключить прилипание выпеченных вафельных листов к формам.

Консистенция вафельного теста существенно зависит от влажности, температуры и продолжительности замеса. Необходима минимальная влажность теста, при которой обеспечивается устойчивая дисперсная система, не образующая агрегатов из частиц муки. При температуре выше 20 °С увеличивается вязкость теста вследствие большой набухаемости белков клейковины, а при сокращении продолжительности замеса тесто имеет неравномерную густую консистенцию.

В процессе выпечки необходимо удалить из теста значительное количество влаги (180 % к массе сухого вещества). Вследствие большой поверхности выпаривания в вафельных формах и небольшой толщины листов процесс выпечки продолжается в течение 2…3 мин при температуре поверхности плит 150…170 С. Наиболее интенсивная влагоотдача наблюдается в начале выпечки. Вафельное тесто с первых секунд выпечки должно получать от греющих поверхностей вафельной формы наибольшее количество теплоты. Это приведет к интенсивному массообмену в контактном слое и к наибольшей влагоотдаче теста.

Особенностью выпечки вафельного полуфабриката является то, что разрыхление теста происходит благодаря бурному парообразованию. Использование химических разрыхлителей (гидрокарбоната натрия) незначительно влияет на образование пористой структуры листа, но позволяет увеличить хрупкость листов.

В конце выпечки, когда происходит удаление адсорбционно связанной влаги, затраты теплоты следует уменьшить, так как интенсивный подвод теплоты приводит к обугливанию изделий в результате резкого повышения температуры поверхности листа, примыкающего к вафельной форме. Хорошо выпеченный лист легко снимается с вафельной формы, обладает нормальным цветом и хрупкостью, что и характеризует момент окончания процесса выпечки.

Большое значение для получения вафельных листов высокого качества имеет процесс охлаждения их после выпечки. На некоторых предприятиях вафельные листы после выпечки складывают в стопки и помещают для длительной выстойки (до 10 ч) в теплую камеру. При этом способе выстойки все листы искривляются, а часть листов растрескивается. Листы такого качества можно намазывать начинкой только на малопроизводительных валковых машинах, требующих значительных затрат ручного труда.

Охлаждение вафельного листа (каждого в отдельности) при температуре и относительной влажности воздуха в помещении является наиболее рациональным режимом охлаждения, так как при этом увеличивается площадь теплоотдачи и за счет этого продолжительность охлаждения сокращается до 2…3 мин. Этот способ охлаждения предотвращает искривление вафельных листов и позволяет применять машины для автоматизированной намазки листов начинкой.

Вафли заворачивают во влагостойкие, жиро- и маслонепроницаемые упаковочные материалы: пергамент, пергамин, полимерная или комбинированная пленка и др. Срок хранения вафель с жировыми начинками составляет от двух до шести месяцев в зависимости от свойств применяемого жира и вида упаковки.

3.3 Стадии технологического процесса

Приготовление вафель с начинкой можно разделить на следующие основные стадии и операции:

- подготовка сырья к производству: хранение, смешивание, просеивание и дозирование муки; подготовка питьевой воды; приготовление водного раствора смеси соли и соды, смеси растительного масла и лецитина и последующего приготовления из этих компонентов концентрированной эмульсии для теста; измельчение сахара-песка и вафельных обрезков; приготовление водного раствора смеси лимонной кислоты и эссенции, смеси жира и лецитина и последующего приготовления из этих компонентов эмульсии для начинки;

- приготовление вафельного теста: дозирование муки, воды и концентрированной эмульсии; замес вафельного теста;

- приготовление начинки: дозирование жира, сахарной пудры и эмульсии; замес начинки;

- дозирование вафельного теста, отливка порций теста в вафельные формы и выпечка вафельных листов;

- охлаждение вафельных листов;

- приготовление вафельных блоков;

- охлаждение вафельных блоков;

- резка вафельных блоков на заготовки;

- упаковывание вафель в потребительскую и транспортную тару.

Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса производства вафель с начинками выполняются при помощи комплексов оборудования для измельчения сахара-песка и вафельных обрезков, приготовления эмульсий для теста и начинки. В состав этих комплексов входят ударно-центробежные и валковые мельницы, растворители, обогреваемые емкости с мешалками, а также оборудование для дозирования рецептурных компонентов.

Два следующих комплекса выполняют замесы вафельного теста и начинки. Они состоят из дозирующего оборудования и месильных машин.

Ведущий комплекс оборудования линии предназначен для получения заготовок вафель и содержит оборудование для формования, намазки, охлаждения и резки вафельных пластов.

В заключительный комплекс линии входит оборудование для упаковывания вафель в потребительскую и транспортную тару.

На рис. 3.1 показана машинно-аппаратурная схема линии производства вафель с жировыми начинками, в состав которой входит оборудование для непрерывного приготовления вафельного теста и начинок.

Рис. 3.1. Машинно-аппаратурная схема линии производства вафель с жировыми начинками

Устройство и принцип действия линии. Приготовление теста непрерывным способом осуществляется путем предварительного приготовления эмульсий из всех компонентов рецептуры, за исключением муки, и последующего смешивания ее с мукой.

Приготовление эмульсии производят следующим образом. В эмульсатор СМ1 периодического действия с Т-образными лопастями с частотой вращения 270 мин-¹ сначала загружают желток или меланж, предварительно разведенный в воде в соотношении 1 : 1, затем растительное масло, пищевые фосфатиды, гидрокарбонат натрия (соду) в виде 7,5 %-ного раствора, соль и перемешивают в течение 10…15 мин. К полученной из распределительного бака БР1 через кран К1 с помощью порционного дозатора Д5 добавляют примерно 5 % общего количества воды, идущей на замес теста, и перемешивают еще 5 мин. Полученную концентрированную эмульсию подают насосом НД1 через фильтр Ф1 в расходную емкость БР2 с мешалкой, откуда она поступает в бачок постоянного уровня БПУ. Бачок обеспечивает стабильный напор на всасывающей линии плунжерного насоса-дозатора НП, направляющего эмульсию в гомогенизатор Г. В нем при интенсивном перемешивании в небольшом объеме концентрированная эмульсия смешивается с оставшимся количеством воды, подаваемой из дозатора Д2 непрерывного действия.

После гомогенизатора Г разбавленная эмульсия непрерывно поступает в вибрационный смеситель СМВ1. Туда же из бункера Б1 дозатором Д1 непрерывно подается просеянная мука. Непрерывное интенсивное смешивание разбавленной эмульсии с мукой при одновременном воздействии направленных вибрационных колебаний позволяет ускорить приготовление вафельного теста.

Из приемного бачка смесителя готовое тесто с помощью насоса процеживается через фильтр и подается в расходный бачок вафельной печи ПВ. Температура готового теста должна быть не выше 20 °С, влажность 58…65 %. Формование вафельных листов осуществляется путем отливки заданной порции теста непосредственно в формы печи ПВ. Тесто заполняет внутреннюю полость толщиной 2…3 мм между металлическими плитами вафельной формы. Стабилизация формы листа происходит в результате удаления влаги при выпечке. Температура выпечки составляет 170…210 °С, продолжительность выпечки 2…3 мин, влажность выпеченного вафельного листа 0,7…1,3 %, его масса - 48…52 г.

Вафельные листы из печи ПВ подаются на люльки конвейера КО1 и охлаждаются до температуры воздуха в помещении цеха, а затем поступают в намазывающую машину МН.

Непрерывное приготовление начинки осуществляется следующим образом. Вафельные обрезки и оттеки предварительно измельчают в меланжере МЛ, а затем в пятивалковой мельнице М. Полученная вафельная крошка подается шнековым дозатором ДШ2 в смеситель СМ2. В него же из темперирующей машины МТ1 с помощью дозатора Д3 подается расплавленный жир (около 20 % общего его количества, идущего на приготовление начинки), в котором растворяют лецитин. В приемную воронку смесителя СМ2 дозируют также растворы лимонной кислоты, ароматизирующей эссенции и красителя. В результате смешивания этих компонентов получается пастообразная эмульсия, которая шестеренным насосом подается через фильтр в дозатор непрерывного действия ДШ1. Из него эмульсию дозируют в вибросмеситель СМВ2.

Жир (в блоках) подают в темперирующую машину МТ1 и после перевода в жидкообразное состояние большая часть жира насосом непрерывно подается в охладитель О1-О2 через сетчатый фильтр ФС.

Благодаря охлаждению до 20…23 °С и механической обработке жир приобретает сметанообразную консистенцию с большим количеством центров кристаллизации и непрерывно загружается в вибрационный смеситель СМВ2.

Сахар-песок из бункера Б2 дозатором Д4 подается в микромельницу ММ, откуда в виде пудры направляется в вибросмеситель СМВ2.

В результате интенсивной обработки смеси вышеперечисленных рецептурных компонентов в вибросмесителе СМВ2 образуется пышная, взбитая жировая начинка. Она насосом через сетчатый фильтр подается в приемную воронку намазывающей машины МН.

В этой машине при помощи намазывающих механизмов на листы наносится слой начинки, а после укладки намазанных листов в стопки образуются многослойные вафельные пласты. На выходе из машины МН пласты укладывают на люльки конвейера охлаждающего аппарата КО2, а затем штабелером ШТ в стопки. Далее пласты разрезают на отдельные изделия при помощи резальной машины МР. Заверточной машиной МЗ вафли упаковывают в пакеты или пачки, которые затем укладывают в гофроящики, заклеиваемые машиной МЗК. Готовая продукция направляется на склад.



4. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Описываемая машина предназначена для резки вафельных пластов струной. Применяется на предприятиях кондитерской и хлебопекарной промышленности.

Представляет собой сварную станину с продольными и поперечными столами, на которых смонтированы передвижные каретки с рейками» а также рамки для крепления струн. На каретках установлены прижимы с рукоятками для прижатия пластов вафель.

Электродвигатели и редукторы продольной и поперечной передач, на выходных валах которых насажены реечные шестерни, находящиеся в сцеплении с рейками, размещены внутри станины.

Устройство для резания кондитерских пластов, преимущественно вафельных пластов, содержащее рамку со струнами (рис. 4.1), имеющую верхний и нижний шарниры для крепления струн, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения качества продукции за счет обеспечения необходимого натяжения струн в зависимости от усилий резания, устройство снабжено приспособлением для натяжения струн, состоящим из вертикального стержня, размещенного внутри полого вала и связанного с валом посредством пружины, при этом струны установлены в сферических шарнирах и кинематически связаны с вертикальным стержнем, посредством кулачка и рифленого пальца.



Рис. 4.1. Режущая рама

Техническая характеристика струнной режущей машины приведена в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Показатели	Струнная машина
Производительность, кг/ч	330
Диаметр рабочего органа, мм	0,5
Скорость движения пласта, м/с	0,16
Мощность электродвигателей, кВт	1,32
Габаритные размеры, мм	2325х2240х1200



5. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Технологические расчеты

5.1.1 Определение производительности резательной машины SB-9/1

Основной характеристикой работы резательной машины является ее производительность G, кг/ч , которая определяется по формуле [4]:

, (5.1)

где I₁ - количество струн режущей рамы установки продольной резки

вафельных пластов, шт, I₁=12;

I₂ - количество струн режущей рамы установки поперечной резки

вафельных пластов, шт, I₂=4;

T₁ - время одного движения толкателя установки продольной резки, c,

T₁=6 с;

T₂ - время одного движения толкателя установки поперечной резки, с,

T₂=5,5 с;

К - количество готовых изделий в одном килограмме, шт, К=28.

кг/ч. G=3600х(1+4)/(6+5,5)х28=179 кг/ч.

5.1.2 Определение материалоемкости машины

Для оценки машины по затратам материалов при её изготовлении используются удельная масса М_уд ,кг/(кг/ч) рассчитываемая по формуле:



(5.2)

где М - масса машины, кг, М=410 кг;

G - производительность машины, кг/ч, G=179 кг/ч;

кг/(кг/ч).

5.1.3 Определение компактности машины

Для оценки компактности машины определяются удельная площадь F_уд м²/(кг/ч) и удельный объём, занимаемый машиной V_уд ,м³/(кг/ч):

, (5.3)

где L - длина машины, м, L=2,39 м;

B - ширина машины, м, B=1,705 м;

b - ширина проходов, необходимых для обслуживания машины, м,

b=0,8 м.;

м²/(кг/ч),

, (5.4)

где H - высота машины с учётом ремонтных работ, м, H=1,2 м.

F_уд - удельная площадь машины, м²/(кг/ч);

м³/(кг/ч).



5.2 Кинематические расчеты

5.2.1 Кинематический расчет машины для резки вафельных пластов

Максимальная сила F, Н, возникающая при резке вафельных пластов, определяется по формуле [4]:

F=F_р+F_тр, , (5.5)

где F_p - сила, возникающая при прохождении вафельного пласта через режущую раму, Н, определяемая по формуле [4]:

, (5.6)

где F_уд - удельное усилие резания для вафельных пластов, Н/м,

F_уд = 700 Н/м;

d_c - диаметр струны режущей рамы, м, d_c = 5·10^-4 м;

n - длина режущей части струны, м, n = 0,08 м;

m - количество струн в режущей раме, для продольной резки

m₁ = 13, для поперечной m₂ = 4;

?_отн - безразмерная величина, учитывающая пористость

вафельного листа, ?_отн = 0,7;

К_к - конструктивный коэффициент учитывающий степень

использования режущих струн, К_к = 0,88;

F_тр - суммарная сила трения, возникающая при продвижении

вафельного пласта толкателем, определяемая по формуле [4]

F_тр = F_тр.т + F_тр.пл, (5.7)



здесь F_тр.т - сила трения в подшипниковых узлах толкателя,

определяемая по формуле [4]:

(5.8)

где f₁ - коэффициент трения с учетом жидкостной смазки, f₁ = 0,05;

m_T - масса толкателя, кг, для продольной резки m_T1 = 4 кг,

для поперечной резки m_T2 = 3,6 кг;

g = 9,81 м/с²;

для продольной резки:

;

для поперечной резки:

.

F_тр.пл - сила трения, Н, возникающая при продвижении вафельного

пласта по столу, определяемая по формуле [4]:

(5.9)

где f₂ - коэффициент трения вафельного пласта по стали, f₂ = 0,7 [6];

m_пл - начальная масса пласта, кг, перед продольной резкой,

m_пл = 8 кг;

масса вафельного пласта перед поперечной резкой определяется по формуле [4]:

, (5.10)

где х - коэффициент, учитывающий появление отходов после

продольной резки, х=0,95 [7]

кг,

для продольной резки

Н,

для поперечной резки

Н.

Определение максимальной силы резания для продольной резки:

Н,

F_тр1 = 1,96 + 55 = 57 Н;

F₁ = 224 + 57 = 281 H.

Определение максимальной силы резания для поперечной резки:

Н,

F_тр2 = 1,77 + 52,2 = 54 Н,

F2 = 69 + 54 = 123 H.

Мощность N, Вт, потребная для разрезания вафельного пласта находится по следующей формуле:

, (5.11)

где F - суммарная сила, Н, учитывающая максимальное усилие резания и силу натяжения тяговой цепи механизма резки, определяемая по формуле [9]:

F = F₁ + F_н , (5.12)

где F₁ - максимальное усилие резания, Н, F₁ = 281 Н;

F_Н - сила натяжения тяговой цепи, Н, F_Н = 300 Н;

F = 281+300 = 581 H,

v_пл - скорость перемещения вафельного пласта по столу, м/с, v_пл = 0,3 м/с;

Вт

Мощность привода механизма резки определяется по формуле [9]:

, (5.13)

где К_з - коэффициент запаса, принимаем К_з = 1,5;

? - к.п.д. передач привода, ? = 0,85;

Вт.

На основании полученных результатов для привода механизма толкателя продольной резки принимается мотор-редуктор типа МЦ2СФ-40-63-0,37-330-Ц-У3, мощностью 0,55 кВт и частотой вращения выходного вала 63 мин^-1 [9].

С целью унификации конструкции резательной машины для привода механизма поперечной резки вафельных пластов и привода подающего транспортера принимаем аналогичный мотор-редуктор

5.3 Энергетический расчет машины для резки вафельных пластов

5.3.1 Определение суммарной мощности машины

Суммарная мощность N_общ , кВт, потребляемая резательной машиной определяется по формуле:

N_общ = N₁ + N₂ + N₃ , (5.14)

где N₁ - мощность, потребляемая приводом механизма продольной резки

вафельных пластов, кВт, N₁ = 0,55 кВт;

N₂ - мощность, потребляемая приводом механизма поперечной резки

вафельных пластов, кВт, N₂ = 0,55 квТ;

N₃ - мощность, потребляемая приводом транспортера для подачи

вафельных пластов, кВт, N₃ = 0,55 кВт;

N_общ= 0,55 + 0,55 + 0,55 = 1,65 кВт.

5.3.2 Определение удельного расхода энергии

Основной характеристикой энергоемкости процесса, реализуемого резательной машиной, является удельный расход энергии Э_уд , который можно рассчитать по формуле:

, (5.15)

где N_общ - суммарная мощность, потребляемая машиной, кВт,

N_общ = 1,65 кВт;

G - производительность резательной машины, кг/ч, G = 179 кг/ч;

Вт/(кг/ч) (33,12 кДж/кг).

5.4 Расчет деталей на прочность и жесткость

5.4.1 Определение диаметров приводной и натяжной звездочек механизмов продольной и поперечной резки. Выбор тяговой цепи

Делительный диаметр приводной звездочки D_пр , м, механизма толкателя можно определить по следующей формуле [10]:

, (5.16)

где t - шаг тяговой цепи, м, рассчитываемый по формуле [10]:

, (5.17)

где T - вращающий момент на валу мотор-редуктора, Н·м, определяемый по формуле:

, (5.18)

где N - мощность мотор-редуктора, кВт, N = 0,55 кВт;

n - частота вращения мотор-редуктора, об/мин, n = 63 мин^-1;

кН·м (83 Н·м);

К_э - коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи, рассчитываемый по формуле [10]:

(5.19)

где К_д - динамический коэффициент, К_д = 1;

К_а - коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния,

К_а = 1;

К_н - коэффициент, учитывающий влияние наклона цепи, К_н = 1;

К_р - коэффициент, зависящий от способа регулирования натяжения

цепи, К_р = 1,25;

К_см - коэффициент, зависящий от способа смазывания цепи,

К_см = 1,4;

К_п - коэффициент, учитывающий периодичность работы передачи,

К_п = 1;

;

z_пр - число зубьев приводной звездочки, принимаем z_пр = 12, так как скорость перемещения цепи менее 1 м/с;

[p] - допустимое давление на шарнир тяговой цепи, Н/мм²,

[p] = 18 Н/мм²;

m - число рядов тяговой цепи, m = 1;

м.

По результатам расчетов в качестве тяговой цепи принимаем приводную роликовую цепь с шагом t_пр = 25,4 мм, типа ПРА-25,4-ГОСТ-13568-78, разрушающая нагрузка цепи [p] = 60 кН, диаметр ролика цепи D_p = 15,88 мм. [9].

Исходя из полученных результатов, можно определить делительный диаметр приводной звездочки

м.

Так как цепная передача привода механизма толкателя имеет передаточное число u = 1, то делительный диаметр натяжной звездочки D_н = 98,1 мм.

В механизмы приводов толкателей принимаем звездочки с делительным диаметром D_пр= 98,1 мм с профилем зуба по ГОСТ 591-69.

Выбранная в результате предыдущих расчетов тяговая цепь ПРА-25,4 ГОСТ 13568-73, должна быть проверена на прочность по условию [9]:

, (5.20)

где S_пуск - усилие, Н, возникающее в цепи в период пуска, определяемое по формуле [9]:



, (5.21)

где N_пр - мощность привода механизма резки, кВт, N_пр= 0,55 кВт;

? - к.п.д. приводного вала, ? = 0,91; К_п - поправочный коэффициент, К_п = 1,3; v_.ц - средняя скорость движения цепи, м/с, v_.ц = 0,3 м/с;

S_сб - усилие, возникающее в сбегающей ветви цепи, Н, S_сб = 300 Н;

H;

[S] - допустимая нагрузка на цепь, определяемая по формуле [9]:

, (5.22)

где S_разр- разрушающая нагрузка на цепь, Н, S_рвзр= 60000 Н;

К - коэффициент запаса прочности цепи, К = 8;

Н.

На основании проведенных расчетов проверим условие прочности цепи в период пуска:

Таким образом, условие прочности выполняется и ранее выбранную цепь ПРА-25,4 ГОСТ 13568-75 можно применять в механизме привода толкателей.

5.4.2 Расчет оси натяжной звездочки

Величину изгибающего момента, М_в, Н·м, действующего на ось натяжной звездочки в точке В (рис. 4.2) можно найти по формуле [9]



Рис. 5.1. Схема закрепления натяжной звездочки на оси.

, (5.23)

где F_ц - усилие на цепи, Н, F_ц = 581 Н;

l - расстояние между местом закрепления оси и звездочкой, м,

l = 0,06 м;

Н·м

Определение диаметра оси, мм, проведем из расчета на изгиб по формуле [9]:

, (5.24)

где М - величина изгибающего момента, Н м, М = 36,84 Н м;

[?]_-1 - предел выносливости стали оси, МПа, [?]_-1 = 50 МПа;

мм.

Округлим полученное значение величины диаметра оси до ближайшего большего стандартного значения и примем диаметр оси под подшипник

d_o = 20 мм.

Уточненный проверочный расчет оси заключается в определении коэффициентов запаса прочности в опасном сечении из расчета на изгиб и проводится по формуле [10]:

, (5.25)

Расчетное значение должно быть не ниже допустимого [S] = 2,5.

Предварительно определим напряжения для наиболее нагруженного сечения при изгибе.

Нормальное напряжение ?, Н/мм², определяется по формуле:

, (5.26)

где М_в - изгибающий момент в сечении В, Н·м,

М_в = 36,84 Н м;

W - момент сопротивления при изгибе, Н/мм², определяемый по

формуле [10]:

, (5.27)

где d_o - принятый диаметр оси натяжной звездочки, мм, d_o = 20 мм;

мм³ ,

Н/мм² .

Далее определим касательные напряжения ?, Н/мм², для наиболее нагруженного сечения по формуле [9]:

, (5.28)

где М_В - изгибающий момент в сечении В, Н·мм, М_В = 36840 Н·мм;

W - момент сопротивления при изгибе, мм³, W = 785 мм³;

Н/мм².

Далее определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям S_? по формуле [9]:

, (5.29)

где ?_-1 - предел выносливости стали, МПа, определяемый по выражению:

, (5.30)

где ?_в - предел прочности стали, МПа, ?_в = 700 МПа;

МПа;

К_? - эффективный коэффициент концентрации нормальных

напряжений, К_? = 1,58;

?_? - масштабный фактор для нормальных напряжений , ?_? = 0,92;

? - коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности,

принимаем ? = 0,95;

?_m - напряжения при осевых усилиях ,так как осевые усилия

отсутсвуют, то ?_m = 0;

.

Далее определим коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям по формуле [9]:

, (5.31)

где ?_-1 - предел выносливости стали, МПа, определяемый по выражению [9]:

(5.32)

где ?_-1 - предел выносливости стали при изгибе, МПа, ?_-1 = 301 МПа;

МПа;

?_? - масштабный фактор для касательных напряжений, ?_? = 0,83;

К_? - эффективный коэффициент касательных напряжений, К_? = 1,22;

? - коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности,

? = 0,95;

?_? - коэффициент, ?_? = 0,1;

?_v и ?_m - напряжения при изгибе и растяжении соответственно, МПа,

?_v = ?_m = 23,5 МПа;

.

Далее определим общий коэффициент запаса прочности S:

.

Полученный коэффициент запаса прочности удовлетворяет требованию S>2,5.

Исходя из этого рассчитанная ось удовлетворяет условию прочности и может использоваться в механизме толкателя.



5.4.3 Подбор и проверка подшипников

Подбор и проверка подшипников будет произведена на натяжные звездочки механизмов продольной и поперечной резки.

Так как принятый диаметр оси под подшипник d_o = 20 мм, то принимаем подшипник легкой серии №104 со следующими параметрами:

d = 20 мм, D = 42 мм, B = 12 мм, r =1 мм, грузоподъемность подшипника С = 9,36 кН, С₀ = 4,5 кН.

Произведем проверочный расчет подшипника на долговечность по формуле [10]:

, (5.33)

где n - частота вращения внешнего кольца подшипника, об/мин,

n = 63 мин^-1;

С - динамическая грузоподъемность, кН, С = 9,36 кН;

р - показатель степени, р = 3;

Р - эквивалентная нагрузка, кН, рассчитываемая по формуле:

, (5.34)

здесь F_r - радиальная нагрузка, Н, F_r = 581 Н;

V - коэффициент, V = 1,2;

К_б - коэффициент, К_б = 1,2;

К_? - температурный коэффициент, К_? = 1,05;

Н (0,88 кН);

ч.

Полученное значение номинальной долговечности подшипника L = 318254 ч должно удовлетворять следующему условию [9]:

L > [t] , (5.35)

где [t] - минимальная долговечность подшипника, ч, [t] = 30000 ч

3185254 > 30000

Условие долговечности выполнено, значит на данной машине в механизмах резки для натяжных звездочек можно принять подшипник особолегкой серии № 104 ГОСТ 8338-75.

5.4.4 Расчет шпонок

Расчет шпонки на приводном валу мотор-редуктора механизма резки производится по выражению [10]

, (5.36)

отсюда рабочая длина шпонки, l_p мм, будет определяться как

, (5.37)

где Т - передаваемый вращающий момент, Н м, Т = 83000 Н м;

d - диаметр вала в месте установки шпонки, мм, d = 20 мм; шпонка имеет следующие параметры b х h x l = 6 х 6 х 20 [10]; t₁ - глубина паза вала, мм, t₁ = 3,5 мм ; t₂ - глубина паза втулки, мм, t₂ = 2,8 мм;

?_см - предел прочности стали шпонки на смятие, МПа, ?_см = 600 МПа;

мм.

По результатам расчетов принимаем призматическую шпонку сечением 6 х 6 мм и рабочей длиной 20 мм по ГОСТ 24071-80:

Шпонка 6 х 6 х 20 ГОСТ 24071-80.

5.4.5 Конструктивный расчет ведущей звездочки

По результатам проведенных ранее расчетов были приняты следующие параметры цепной передачи привода толкателя:

· делительный диаметр звездочек D_д = 98,14 мм;

· число зубьев звездочки z = 12;

· шаг цепи t = 25,4 мм;

· диаметр ролика цепи D_p = 15,88 мм;

Далее проведем расчет следующих конструктивных параметров [11].

D_l - диаметр окружности выступов (наружный диаметр):

; (5.38)

где К_z = ctg (180/z) = ctg (180/12) = 3,173 ;

мм;

D_i - диаметр окружности впадин:

; (5.39)

мм;

e_min - смещение центров дуг впадин:

мм ; (5.40)

r - радиус впадин зубьев:

, (5.41)

мм ;

? - половина угла заострения зуба: ? = 15⁰ ;

r₁ - радиус закругления головки зуба:

, (5.42)

мм ;

b₂ - ширина основания зуба звездочки:

, (5.43)

где В_вн - расстояние между внутренними пластинами цепи, мм,

В_вн = 15,88 мм;

мм;

b₃ - ширина вершины зуба:

мм. (5.44)



6. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ, МОНТАЖА, ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ОБОРУДОВАНИЯ

6.1 Монтаж оборудования

Оборудование, поступающее с заводов-изготовителей в собранном виде, не требует сборочных операций при его монтаже. Монтаж технологического оборудования сводится в основном к его транспортировке с приобъектного склада в зону монтажа; такелажным работам внутри монтажной зоны; распаковке, расконсервации; установке на фундамент, опорную металлическую конструкцию, железобетонное перекрытие или на чистый пол (в последних двух вариантах - дополнительно к разметочным работам); выверке в горизонтальной и вертикальной плоскостях; креплению фундаментными и самоанкерующимися болтами; испытанию на холостом ходу.

Перемещение оборудования к месту установки производят механизированным способом в соответствии с проектом производства механомонтажных работ. Предварительную выверку оборудования на фундаменте производят при свободном опирании на подкладки, а окончательную - при затянутых гайках фундаментных болтов.

Монтаж технологического оборудования выполняют в соответствии с планом расположения оборудования и установки его по осям и отметкам. При монтаже технологических линий строго выдерживают установочные размеры отдельных машин и их привязку к строительным конструкциям в соответствии с проектом.

Установленное технологическое оборудование выверяют при помощи инвентарных регулирующих прокладок, металлических подкладок или отжимных регулирующих винтов, вмонтированных в основание (стойки) машин.

Горизонтальность установки машин проверяют по обработанным поверхностям в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Вертикальное положение проверяют уровнем и отвесом.

6.2 Эксплуатация оборудования

При эксплуатации оборудования линии производства вафель необходимо проверять герметичность соединений труб, патрубков насосов и основного оборудования. Важным условием правильной эксплуатации машин и агрегатов является регулярная смазка рабочих органов, которая должна производиться в соответствии с картами смазки оборудования.

При эксплуатации тестомешалки ТМ-100 необходимо следить за состоянием привода и герметичностью уплотнения турбоколеса. Во время работы необходимо следить за правильностью дозировки жидких компонентов, муки и добавок; за своевременной их подачей из отделения подготовки в дозаторы. Также необходимо систематически очищать внутреннюю поверхность тестомешалки от налипшего теста и производить санитарную обработку.

Печной газовый агрегат G-30 подключается к электросети напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц, также подключаются трубопроводы для подачи теста в формы и газопровод.

Перед пуском печного агрегата проветривается помещение, проверяется исправность газовой коммуникации, кранов, наличие давления в газопроводе (3 МПа), установить отсутствие утечек газа. Далее необходимо тщательно провентилировать топку в течение 10-15 минут, отрегулировать тягу. Растопка производится запальником, постепенно увеличивая подачу газовоздушной смеси до появления устойчивого некоптящего пламени. В процессе необходимо следить за тягой в пекарной камере.

При остановке печи необходимо закрыть газовый кран у горелок и краны на выпуске газопровода, открыть дроссельные заслонки горелок и краны на выпуск газопровода, открыть дроссельные заслонки горелок и продуть топку и газоходы печи в течение 10 минут вытяжным вентилятором, снять накладочные ключи с кранов.

На выпечке должен работать 1 человек, снимающий вафельные листы с форм вручную.

При эксплуатации отбирающего устройства для вафельных листов WAE необходимо следить за работой движущихся частей. Необходимо периодически производить подрегулировку щеток, следить за тем, чтобы они не сильно тормозили вафельные листы на транспортере, но тщательно очищали листы с обеих сторон от отходов выпечки.

В приводе вафлесъемника имеется коническая передача, где корректировка зазора между зубьями производится путем подкладывания подходящих установочных шайб под коническое колесо.

Также необходимо производить техническое обслуживание мотор-редукторов - заменять масло через 10000 - 12000 часов работы, но не позже, чем через 2 года. Во время обкатки положительный эффект имеет первая замена смазки после 700 часов работы. Подшипники качения со стороны вентиляторов двигателей и на выходе валов редуктора из корпуса смазывать консистентной смазкой, причем примерно половина свободной полости между телами качения заполняется смазкой.

Автоматическая намазная машина АК-30 подключается к электросети напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц и заземляется единым контуром. закрепляется машина анкерными болтами.

При эксплуатации намазной машины необходимо соблюдать следующие указания:

- перерабатывать (накладывать) только безупречные, целые и плоские вафельные листы одинакового размера;

- жести для направление вафельных листов и удерживающие уголки слоистой секции наслаивания не должны быть запачканы начинкой;

- после продолжительных простоев машины (при чем начинка сгущается) обязательно тщательно провести работы по очистке, перечисленные в руководстве по обслуживанию (особенно, касающиеся узла для нанесения покрытия).

Для регулировки толщины слоя начинки на вафельном листе необходимо придерживаться следующих указаний. Способ изменения толщины наносимого на вафельный лист слоя начинки с помощью соотношения скоростей ленты и валика для нанесения покрытия и калибровочным валиком, зависит от состава начинки и требуемой производительности (скорость ленты - скорость валика для нанесения покрытия, которая для достижения равномерного слоя начинки должна быть больше или равной скорости ленты). При использовании соотношения скоростей для установки вафельного толщины слоя зазор щели между валиком для нанесения покрытия и калибровочным валиком должен быть установлен примерно на величину 0,8…1 мм.

При эксплуатации автоматической резательной машины SB-9/1 необходимо производить уход за механическим оборудованием. Смазку производить согласно карте. После каждых 300 рабочих часов контролировать роликовые цепи, круглые и клиновые ремни, и если необходимо, подтянуть их.

Если после длительной работы в направляющей для продольной и поперечной резки образуется зазор, его можно устранить тем, что болты для нижнего подшипника расслабляют на гайке настолько, чтобы их можно было поворачивать. Два таких болта имеют эксцентрическую посадку, а при их повороте зазор исчезает. Гайки затем нужно снова жестко затянуть. При ремонтных работах продольную и поперечную резки можно передвигать вручную.