Анализ существующих технологий производства мясорастительных консервов

20 - объем экстракта, отобранный для высушивания, см³.

Вычисления проводят с погрешностью ± 0,1 %.

За окончательный результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, допускаемое расхождение между которыми не должно превышать 0.5 % при выполнении анализов в одной лаборатории и 1 % - при выполнении анализов в разных лабораториях (Р = 0.95).

3.2.4. Метод определения массовой доли белка по Кьельдалю

Метод основан на минерализации пробы по Кьельдалю, отгонке аммиака в раствор серной кислоты с последующим титрованием исследуемой пробы.

Проведение испытания

1. На пергаментной бумаге отвешивают около 2 г пробы с погрешностью не более 0.001 г. Для проб с большой массовой долей жира масса навески не должна превышать 1,5 г.

2. Навеску помешают в колбу Кьельдаля, добавляя несколько стеклянных или карборундовых бус или несколько кусочков фарфора, 15.5 г медного катализатора, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г. и не более 25 см³ серной кислоты. Содержимое колбы осторожно перемешивают и колбу укрепляют пол углом около 40? относительно вертикали на установке для сжигания. Содержимое колбы обогревают осторожно, до появления пенообразования и полного растворения пробы.

3. Затем обогревают интенсивно и выдерживают в состоянии кипения, вращая периодически колбу вокруг ее оси. После полного осветления содержимого колбы продолжают обогрев в течение 90 мин. Общая продолжительность минерализации должна быть не менее 120 мин. Затем содержимое колбы охлаждают до температуры около 40 ?С, осторожно добавляют 50 см³ воды, перемешивают и охлаждают до комнатной температуры.

Во избежание потерь во время минерализации пробы следует избегать проникновения пены в горло колбы, испытание проводить в условиях, не удлиняющих чрезмерно его продолжительность, но гарантирующих полную минерализацию пробы.

4. Содержимое колбы Кьельдаля подвергают перегонке с водяным паром или простой перегонке, для чего монтируют соответствующую установку.

В стадии перегонки следует соблюдать плотность установки для перегонки, добавлять раствор гидроокиси натрия по стенке колбы Кьельдаля и смешивать оба слоя только после подключения колбы к установке.

В качестве приемника применяют коническую колбу вместимостью 500 см³ (при применении титратора химический стакан вместимостью 500 см³), в которую наливают 50 см³ раствора борной кислоты и 4 капли индикатора Таширо. Колбу помешают под холодильник установки для перегонки таким образом, чтобы нижний конец холодильника был полностью погружен в жидкость.

5. После сбора не менее 150 см³ дистиллята, полученного после перегонки коническую колбу (приемник) опускают таким образом чтобы нижний конец холодильника находился над уровнем дистиллята, споласкивают конец холодильника водой и проверяют при помощи лакмусовой бумажки или универсального индикатора изменение окраски конденсата, стекающею из холодильника. При отсутствии изменений окраски перегонку заканчивают.

6. Содержимое конической колбы (приемника) титруют раствором соляной или серной кислоты (0.1 моль/дм³ - 0.05 моль/дм³ ), применяя бюретку, и отмечают с погрешностью не более 0.02 см³ количество израсходованной кислоты.

7. Полученные результаты титрования используют для вычисления массовой доли общего азота и последующего пересчета на белок.

Обработка результатов

Массовую долю общего азота (Х), в процентах, вычисляют по формуле:

где т -- масса пробы, г;

V₁-- объем точно 0.1 моль/дм³ -- 0,05 моль/дм³ кислоты (0,1 и. -- 0,1 н.), израсходованный на титрование исследуемой пробы, см³;

V₂-- объем точно 0.1 моль/дм³ -- 0,05 моль/дм³ кислоты (0,1 и. -- 0,1 н.), израсходованный на титрование контрольной пробы, см³;

Если разница между двумя параллельными определениями не превышает 0,1 % по азоту, то за результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных определений с точностью до 0.01 %. Если разница больше, определение повторяют.

При применении соляной или серной кислоты другой концентрации, в формулу следует ввести соответствующий корректирующий коэффициент.

Массовую долю общего белка (X₁). в процентах, вычисляют по формуле:

где X -- средняя массовая доля общего азота в испытуемой пробе.

3.2.5 Анализ аминокислотного состава муки бобов нута

Анализ проводят методом ВЭЖХ на хроматографе Knauer Smartline 5000 с использованием обратнофазовой хроматографии на колонке Диасфер -110 С18 5 мкм 2*150 мм с предколоночной модификацией аминокислот 6-аминоквинолин гидроксисукцинамидил карбамата по методу Waters WAT 052880. Детекция фотометрическая при л 248 нМ.

Подготовка образцов.

Навеску массой 200 мг (мука нута) переносят в пробирки для гидролиза. Анализ проводят в 3 повторностях. Вливают 5 мл 6 н HCL, продувают азотом и укупоривают. Гидролиз проводят 24 часа при 110 °С.

Затем образцы нейтрализуют эквимолярным количеством 2 н NaOH и доводят бидистилятом до 80 мл.

Для анализа отбирают 10 мкл образца, добавляют 70мкл буфера и 20 мкл модифицирующего реактива. Выдерживают 10 мин при t=50 °С. Объем инжекции - 20 мкл.

Количественный расчет проводят по соотношению площадей пиков стандарта и образца.

3.2.6 Расчет энергетической ценности продукта

Для расчета энергетической ценности продуктов питания применяют стандартные факторы конверсии, которые получают путем округления данных теплоты сгорания и с учетом всасываемости веществ. Обозначаются они как коэффициенты энергетической ценности (ккал/г) (табл. 1).

Таблица 1. Теплота сгорания и энергия, усваиваемая из пищевых веществ

Пищевые вещества	Теплота сгорания	Энергия окисления у человека	Стандартный фак-тор конверсии
	ккал/г	кДж/г	ккал/г	кДж/г	ккал/г	кДж/г
Белки	5.4	22,6	4,1	17,2	4	17
Жиры	9,3	38,9	9,3	38,9	9	38
Углеводы («по разности»)	4,1	17,2	4,1	17,2	4	17
Сумма моно- и дисахаридов	3,8	15,9	3,8	15,9	3.8	15
Крахмал, определенный экспериментально	4,1	17,2	4,1	17,2	4	17
Клетчатка	0,0	0.0	0,0	0,0	0	0
Органические кислоты:
уксусная	3,5	14,6	3,5	14,6	3.5	14
яблочная	2,4 3,6	10.0 15,0	2,4 3,6	10,0 15,0	2,4 3,6	10
молочная						15
лимонная	2,5	10,4	2,5	10,4	2,5	10
Этанол	71	29.7	7,1	29,7	7	29

На основании химического состава можно рассчитать энергетическую ценность пищевых продуктов на 100 г по формуле:

где Э-- энергетическая ценность пищевого продукта, ккал/100г;

Кб, Кж, Ку, Ккисл -- коэффициенты энергетической ценности, ккал/г(см. табл.);

тб, тж, ту, ткисл -- массовая доля белков жиров, углеводов, органических кислот, г/100 г.

3.2.7 Определение жирнокислотного состава

1.Масла

1.1 Приготовление метиловых (этиловых) эфиров кислот.

Пробу испытуемого масла хорошо перемешивают. В стеклянную пробирку берут пипеткой 2--3 капли масла, растворяют их в 1,9 см³ гексана. В раствор вводят 0,1 см³ раствора метилата натрия в метаноле (этилата натрия в этаноле) концентрации 2 моль/дм³. После интенсивного перемешивания в течение 2 мин реакционную смесь отстаивают 5 мин и фильтруют через бумажный фильтр. Раствор готов для анализа. Готовый раствор хранят в холодильнике не более 2 суток

1.2 Подготовка хроматографа к измерению

Подключение хроматографа к сети, подготовку и установку колонок, и вывод прибора на режим выполняют согласно инструкциям по монтажу и наладке хроматографа.

1.3 Проведение испытания.

На хроматографе устанавливают следующие условия анализа масел, не содержащих низкомолекулярных кислот (кроме масел типа кокосового):

температура термостата колонок -- 180--190 °С; температура испарителя -- 250 °С; температура печи детекторов -- 200 °С; скорость потока газа-носителя (азот, аргон, гелий) -- 30-- 40 см³/мин; объем пробы -- около 1 мм³ раствора метиловых (этиловых) эфиров кислот в гексане.

Время выхода метилолеата не более 15 мин.

Относительные объемы удерживания метиловых (этиловых) эфиров жирных кислот (К_готн.), определяющие порядок выхода их из хроматографической колонки, а также обозначения жирных кислот, входящих в состав образующихся метиловых (этиловых) эфиров жирных кислот растительных масел, приведены ниже:

Метиловые (этиловые) эфиры кислот К_г отн.

С14:0 Тетрадекановая (миристиновая) …….0,3

C15:0 Пентадекановая …….0,4

C16:0 Гексадекановая (пальмитиновая) …….0,5

С1б:1 Гексадеценовая (пальмитинолеиновая)…...0,6

C17:0 Гептадекановая (маргариновая) …….0,7

C17:1 Гептадеценовая (маргаринолеиновая) …...0,8

C18:0 Октадекановая (стеариновая) …….1,0

C18:l Октадеценовая (олеиновая) …….1,1

C18:2 Октадекадиеновая (линолевая) ………1,3--1,4

C18:3 Октадекатриеновая (линоленовая) .1,7--1,8

С 20:0 Эйкозановая (арахиновая) …… ….. 1,9

С20:1 Эйкозеновая (гондоиновая) …….2,1

С20:2 Эйкозадиеновая …………….……….2,5--2

1.4 Обработка результатов

Расчет состава метиловых (этиловых) эфиров жирных кислот масла проводят методом внутренней нормализации.

Площадь пика компонента S_h мм², вычисляют по формуле:

где hi -- высота пика, мм;

а -- ширина, измеренная на половине высоты, мм.

Результат измерения высоты пика записывают в целых числах, ширину пика записывают до первого десятичного знака.

Сумму площадей всех пиков на хроматограмме S, принимают за 100 %.

Массовую долю каждой кислоты масла , вычисляют по формуле

Где Si -- площадь пика метилового (этилового) эфира, мм²;

-Y,Si -- сумма площадей всех пиков на хроматограмме, мм² .

Вычисление проводят до второго десятичного знака с последующим округлением результата до первого десятичного знака.

За окончательный результат измерений принимают среднее арифметическое значение результатов двух последовательных измерений.

Для расчета хроматограмм можно использовать интегрирующее устройство.

3.3 Результаты исследований

Нами проведены исследования жирнокислотного состава (табл. 2) жировой фазы исследуемых образцов методом газовой хроматографии (хроматограф «Кристалл-2000М» с капиллярной колонкой НР FFAP 50м*0.32 мм). В ходе исследований выяснилось, что в нуте присутствует высокое содержание эссенциальных незаменимых жирных кислот, таких как линоленовой - около 3%, линолевой - 59%, олеиновой - 27%. Хотелось бы отметить, что в печени содержание перечисленных кислот соответственно равны - 0.17%, 14.9%, 19.5%, что значительно меньше, чем в нуте, поэтому введение нутового компонента в печеночный паштет способствует улучшению жирнокислотного состава.

Таблица 2. Жирнокислотный состав исходного сырья

Исходное сырье Наименование жирной кислоты	Нут	Печень говяжья
Миристиновая С14:0	0,2	1,7
Пальмитиновая С 16:0	9,5	15,9
Пальмитолеиновая С16:1	0,3	1,77
Стеариновая С18:0	1,5	28,7
Олеиновая С 18:1	26,9	19,5
Линолевая С18:2	58,6	14,9
Линоленовая С 18:3	2,9	0,71
Арахиновая С 20:0	0,6	-
Гондоиновая С20:1	0,4	-
Арахидоновая С20:4	-	7,8
Докозагексаеновая С22:6	-	6,4

Проведение лабораторных исследований

Проведя литературный обзор, мы столкнулись с огромным количеством предлагаемых рецептур печеночных паштетов. Приступив непосредственно к получению опытных образцов, было решено взять за основу рецептуру по ГОСТ 12319-77 «Паштет печеночный», которая согласно документу представлена в таблице 3.

Таблица 3. Рецептура «Паштета печеночного» согласно ГОСТ 12319-77.

Наименование сырья	Массовая доля компонентов паштета печеночного со сливочным маслом, %
Печень бланшированная измельченная:	55
Мозги измельченные:	10
Масло сливочное несоленое:	30
Лук репчатый пассированный со сливочным маслом:	3.1
Соль поваренная:	1.3
Сахар-песок:	0.4
Специи( перец, гвоздика, корица):	0.2

На этапе выбора оптимальной рецептуры мясорастительных паштетов были получены опытные образцы паштета на основе печени говяжьей с добавлением цельносмолотой муки из нута. При этом было отмечено, что введение растительного компонента (муки) уже в количестве 5% масс. вызывает негативные изменения органолептических свойств продукта, ощущается мучнистость, явный привкус растительного белка.

Поэтому в дальнейших исследованиях нутовый ингредиент получали путем варки бобов и их измельчении на волчке. Отмечено что гидротермическая обработка нута устраняет характерный бобовый привкус.

В таблице 2 представлена характеристика опытных образцов паштетов: первый образец - паштет готовили в лабораторных условиях по взятой нами за основу рецептуре (исключая мозги и сахар) из печени говяжьей бланшированной , с добавлением сливочного масла , лука , специй , соли - (холостая проба); второй и третий образцы - кроме указанных ингредиентов содержали добавку нутового компонента в количестве 15 и 25% масс, соответственно. Четвертый образец - был закуплен в местной торговой сети, согласно информации на маркировке содержит печень говяжью, маргарин, воду, соль, муку, морковь, лук, стабилизатор- каррагинан, перец душистый, усилитель вкуса - глютамат натрия; пищевая и энергетическая ценность в 100 г продукта - жир 30 г, белок 7 г, углеводы 3 г, калорийность 310 ккал.

Таблица 2.

Физико-химические показатели мясных консервов

	Образец паштета печеночного
	Холостая проба	С добавлением нутового компонента 15%	С добавлением нутового компонента 25%	Паштет «Деликатесный»
Массовая доля жира, %	25,5	22,9	23,2	8,7
Массовая доля хлоридов, %	0,8	0,7	0,6	1,1
Массовая доля сухих веществ, %	48,2	48,6	49,5	26,3
Массовая доля белка, %	15,3	14,7	16,9	7,0
Энергетическая ценность, ккал/100 г	315	304	307	143

Органолептическая оценка полученных образцов представлена в таблице 3.

Таблица 3. Органолептическая оценка полученных образцов паштетов

№ про-бы	Наименование продукта	Оценка продукта по 5-ти бальной шкале
		Внешний вид	Цвет	Запах	Консис-тенция	Вкус	Соч-ность	Общая оценка в баллах
1	Печеночный паштет	оч. красивый	оч. красивый	ароматный	нежный	оч.вкусный	сочный	5
2	Печеночный паштет с добавлением нутового компонента 15%	красивый	красивый	достаточно ароматный	достаточно нежный	вкусный	сочный	5
3	Печеночный паштет с добавлением нутового компонента 25%	красивый	красивый	достаточно ароматный	достаточно нежный	вкусный	сочный	5
4	Паштет «Деликатесный»	хороший	средний	немного неприятный	нежный	средний	сочный	3

Данные таблицы 3 свидетельствуют, что введение нутового компонента в рецептуру паштета позволяет, не ухудшая органолептических показателей, уменьшить массовую долю жира и незначительно снизить энергетическую ценность продукта .

Нами так же была исследована возможность замены сливочного масла, в рецептуре паштета, на растительные масла, такие как оливковое и конопляное.

Это обосновывается тем, что растительные масла содержат большое количество эссенциальных незаменимых жирных кислот, действие которых приравнивается к действию витаминов (линолевая, линоленовая, олеиновая).

Сравнительная характеристика масел (жирнокислотный состав) представлена в таблице 4.

Таблица 4. Сравнительная характеристика жирнокислотного состава масел.

Вид масла Жирная кислота	Масло сливочное	Масло оливковое	Масло коноплянное
Масляная С4:0	3,121	-	-
Капроновая С6:0	2,328	-	-
Каприловая С8:0	1,540	-	-
Каприновая С10:0	3,593	-	-
Лауриновая С12:0	4,197	-	-
Миристиновая С14:0	11,643	-	-
Пальмитиновая С 16:0	31,529	12,576	6,704
Пальмитолеиновая С16:1	2,059	0,480	0,120
Стеариновая С18:0	10,496	4,077	3,103
Олеиновая С 18:1	25,961	74,252	16,821
Линолевая С18:2	2,867	6,952	58,687
Линоленовая С 18:3	0,463	0,487	14,564
Арахиновая С 20:0	0,203	1,176	-

Приготовив паштеты по ранее использованной нами рецептуре с добавлением нутового компонента (25% масс), заменяя сливочное масло на растительные в количестве 5% масс., получили опытные образцы паштета с оливковым и конопляным маслами. Образцы так же исследовали по органолептическим и физико-химическим показателям, данные проведенных исследований представлены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5.Физико-химические показатели мясных консервов

	Проба с нутовым компонентом (25%),с добавлением сливочного масла(30%)	Проба с нутовым компонентом (25%),с добавлением оливкового масла(5%)	Проба с нутовым компонентом (25%),с добавлением конопляного масла(5%)
Массовая доля жира, %	23,2	8,4	7,5
Массовая доля хлоридов, %	0,6	0,3	0,3
Массовая доля сухих веществ, %	49,3	30,8	30,4
Массовая доля белка, %	16,9	14,7	15,2
Массовая доля золы, %	1,3	1,2	1,2
Энергетическая ценность, ккал/100 г	291	160	154

Из таблицы видно, что с введением в паштет растительных масел способствует значительному снижению массовой доли жира, а значит и снижению энергетической ценности, что очень выгодно с диетической точки зрения

Таблица 6. Органолептическая оценка полученных образцов паштетов

№ пробы	Наименование продукта	Оценка продукта по 5-ти бальной шкале
		Внешний вид	Цвет	Запах	Консистенция	Вкус	Сочность	Общая оценка в баллах
1	Паштет печеночный с нутовым компонентом (25%),с добавлением оливкового масла(5%)	красивый	красивый	ароматный	нежный	вкусный	сочный	5
2	Паштет печеночный с нутовым компонентом (25%),с добавлением конопляного масла(5%)	красивый	красивый	достаточно ароматный	достаточно нежный	вкусный	сочный	5

Результаты исследования жирнокислотного состава жировой фазы исследуемых образцов представлены на рисунке 2. Представляло интерес сравнить образцы полученные в лабораторных условиях со справочными данными приводимыми в литературе, для сравнения был взят паштет «Богатырь» (состав: потроха цыплят, мышечные желудки, сердца, тушки кур, бульон, масло сливочное, лук пассерованный, перец Технология продуктов детского питания) и проведен сравнительный анализ. Анализ показал, что опытные образцы паштетов, по жирнокислотному составу, не уступают паштету, выпускаемому в настоящее время промышленностью. По данным диетологов, необходимо обеспечить следующее соотношение жирных кислот в рационе питания здорового взрослого человека: 30% насыщенных кислот, 50-60% мононенасыщенных, 10-20% полиненасыщенных Табакеева О.В. Новые виды растительных масел как источники полиненасыщенных жирных кислот и селена// Хранение и переработка сельхозсырья.-2007.-№6.-С. 333-35. С учетом приведенного соотношения, можно сделать вывод о том, что в опытных образцах паштетов с растительными маслами соотношение насыщенных, моненасыщенных и полиненасыщенных кислот (рис. 3) приближается к рекомендуемому диетологами.

Рис. 2. Жирнокислотный состав образцов печеночного паштета





Рис. 3 Соотношение жирных кислот паштетов.

4.Механические прочностные расчеты

4.1 Расчет клиноременной передачи привода шнека волчка

Клиноременная передача, устанавливается в системе привода от электродвигателя к рабочему шнеку, должна отвечать следующим характеристикам:

кВт - передаваемая мощность,

n₁=750 об/мин - частота вращения электродвигателя,

i=3,65- передаточное число.

По графику 12.23 [3] выбираем сечение ремня В.

По графику 12.26 [3] , учитываем условия, принимаем dp1 =200 мм - диаметр шкива.

Рассчитываем геометрические параметры передачи: диаметр большого шкива:

мм, принимаем стандартное значение мм, отклонение i не более 4%, что допустимо.

Предварительно принимаем межосевое расстояние а = dр2 =710 мм.

Определяем длину ремня:

(1)

По таблице 12.2 [3] принимаем lp =3150 мм

При выбранной длине ремня уточняем межосевое расстояние:

(2)

Определяем угол обхвата ремнем малого шкива:

при i ? 7 (3)

Полученное значение а находится в допустимых пределах.

Определяем мощность, передаваемую одним ремнем в условиях эксплуатации:

, (4)

где - коэффициент угла обхвата при б=145^° ;

- коэффициент длины ремня по рис.12.27 [3];

- коэффициент передаточного отношения при i ? 3 ;

- коэффициент режима нагрузки (умеренное колебание).

Подставив в (4) значение параметров, получим:

(5)

Определяем число ремней по формуле:

, (6)

где - коэффициент числа ремней при количестве ремней

Вычисляем значение z:

(7)

Таким образом, условие z ? 6 [4] удовлетворяется.

Определяем силу предварительного натяжения одного ремня:

[Н], (8)

где м/с - скорость движения ремня;

, где с=1250 кг/м³ - плотность материала ремня;

А=138Ч10^-6 м² - площадь сечения ремня;

[Н]

[Н] (9)

Сила, действующая, на вал определяется по формуле:

[Н] (10)

где 30'.

В статическом состоянии передачи:

[Н] (11)

При n1=750 об/мин [Н]. В данном случае влияние центробежных сил мало.

Определяем ресурс наработки ремней [1]

(12)

Для эксплуатации в среднем режиме нагрузки (умеренное колебание) ч, - коэффициент режима нагрузки; - коэффициент для климатических условий (центральные зоны =1), тогда:

ч. (13)

2. Расчет клиноременной передачи на привод ножевого вала

Клиноременная передача, установленная в системе привода от электродвигателя к ножевому валу, должна отвечать следующим характеристикам:

кВт - передаваемая мощность

n1=750 об/мин - частота вращения вала электродвигателя,

i=1,5- передаточное число.

По графику 12.23 [3] принимаем сечение В.

По графику 12.26 [3] принимаем диаметр малого шкива dр1 =200 мм. и находим Р0 =3,2 кВт.

Рассчитываем геометрические параметры передачи:

диаметр большого шкива:

мм, принимаем стандартное значение мм, отклонение i не более 4%, что допустимо.

Межосевое расстояние принимаем исходя из того, что привод ножевого вала и привод шнека находятся на одной оси, следовательно а=821 мм (из расчета передачи на привод шнека)

Определяем длину ремня:

(14)

Принимаем стандартное значение lp =2500 мм

Определяем угол обхвата ремнем малого шкива:

при i ? 7

- в допустимых пределах.

Определяем мощность, передаваемую одним ремнем в условиях эксплуатации:

, (15)

где ; ; ; .

Тогда: (16)

Определяем число ремней по формуле:

шт. (17)

где . Таким образом условие z ? 6 [2] удовлетворяется

Определяем силу предварительного натяжения одного ремня:

[Н], (18)

где м/с - скорость движения ремня;

[Н]

[Н]

Сила, действующая, на вал определяется по формуле:

[Н]

где .

В статическом состоянии передачи:

[Н] (19)

При n1=750 об/мин

[Н]. (20)

Сравнение данных полученных по формулам (19) и (20) показывает, что влияние центробежных сил мало.

Определяем ресурс наработки ремней [1]

(21)

ч.; =1; =1.

Получаем, что ч. (22)

3. Расчет приводного вала

Исходные данные для расчета приводного вала:

материал - сталь 45, улучшенная, у_в=750 МПа, ут=450 МПа. Срок службы длительный, нагрузка близка к постоянной.

а=40 мм ; в=l=200 мм;с=192 мм.

Определяем крутящий момент на конце вала:

 (23)

где Р=3,8 кВт - передаваемая мощность;

м/с - угловая скорость, где n=476 об/мин. - частота вращения вала.

Расчет дает: Нм (24)

На конце вала установлен шкив диаметром 315 мм.

Определяем допускаемую нагрузку на выходном конце вала по формуле:

Н (25)

Определяем силы в соединении с ножевым валом:

осевая сила Н (из расчета мощности электродвигателя);

окружная сила Н , где d=33 мм - диаметр поверхности вала, передающий вращение Н

Определяем реакции в опорах и строим эпюры изгибающих и крутящих моментов.

Рассмотрим реакции от сил и , действующих в вертикальной плоскости:

Сумма проекций ; (26)

 (27)

сумма моментов , где

Н (28)

Н (29)

Реакции от сил и , действующих в горизонтальной плоскости:

, (30)

(31)

Н (32)

Н (33)

Определяем запасы сопротивления усталости в опасных сечениях. Просчитываем два предполагаемых опасных сечения: сечение I-I и сечение II-II, ослабленное шпоночным пазом.

Для первого сечения изгибающий момент определяем по формуле:

Н (34)

Напряжение изгиба определяем по формуле:

(35)

Напряжение кручения определяем по формуле:

МПа (36)

где d=55 мм - диаметр вала в сечении I-I

Определяем пределы выносливости:

МПа

МПа

МПа

Запас сопротивления усталости по изгибу определяем по формуле:

, (37)

Где - амплитуда переменных составляющих циклов напряжений:

- постоянная составляющая;

- эффективный коэффициент

Концентрации напряжений на изгибе равны:

- эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении;

- масштабный фактор (рис.15.5 [3])

- фактор шероховатости (рис.15.6 [3])

- коэффициент, корректирующий.

Влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости учитываем величиной:

(38)

Запас сопротивления усталости по кручению вычисляем по формуле:

, (39)

где - постоянная и переменная соответственно составляющие циклов напряжений;

- коэффициент, корректирующий влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости

Расчет по формуле (39) дает:

(40)

Определяем запас сопротивления усталости при совместном действии напряжений кручения и изгиба [3]:

(41)

>[s] (42)

Для сечения II-II

Изгибающий момент определяем по формуле:

Н·мм (43)

Напряжение изгиба определяем по формуле:

МПа (44)

где d=38 мм - диаметр вала в сечении II-II.

Напряжение кручения будет равно:

МПа (45)

Запас сопротивления усталости по изгибу будет равен:

(46)

по таблице 15.1 [3] для шпоночного паза;

(по таблице 15.5 [3]);

Запас сопротивления усталости по кручению вычисляем по формуле:

; (47)

где

Определяем запас сопротивления усталости при совместном действии напряжений кручения и изгиба:

>[s]=1,5 (48)

Проверяем статическую прочность при перегрузках. Расчет ведем для сечения II-II, так как оно больше напряжено. При перегрузках напряжения удваиваются, следовательно:

МПа

МПа (49)

Допускаемое напряжение:

МПа (50)

Требуется, чтобы (51)

Это условие выполняется, так как

<=360МПа (52)

Проверяем жесткость вала. По условиям работы вала опасным является прогиб вала в сечении II-II под шкивом от натяжения ремней.

Определяем момент инерции сечения вала:

(53)

Прогиб в вертикальной плоскости от силы :

(по таблице 15.2 [3]) (54)

Где

Подставив численные значения параметров, получим:

(55)

Прогиб от силы в горизонтальной плоскости определяем по формуле:

(56)

Суммарный прогиб будет равен:

(57)

Определяем допускаемый прогиб:

(58)

Где l=200 - расстояние между опорами

(59)

Допустимое условие выполняется, так как

(60)

Определяем угол закручивания вала:

(61)

Где l - длина вала = 433мм; G=2Ч10⁵ модуль упругости при сдвиге;

(62)

Тогда

 (63)

угол закручивания в допустимых пределах.

Таким образом, условия прочности и жесткости для приводного вала выполняются.

4. Подбор и расчет подшипников

Подбор подшипников производим для приводного вала. Диаметр в месте посадки подшипников d=45мм.

Частота вращения вала n=476 об/мин.

Режим нагрузки подшипников - II: средний, равновероятный. По рис.8.42 и табл.16.4 [3] допускаются двукратные кратковременные перегрузки; температура подшипника t<100°С, ресурс Lh =20000ч.

Определяем реакции опор (из расчета вала):

(63)

(64)

Учитывая сравнительно небольшую осевую силу , предварительно выбираем шариковые радиальные подшипники легкой узкой серии (условные обозначение 209), для которых по каталогу [13]:

c=68750Н - динамическая грузоподъемность;

c0=17738Н - статическая грузоподъемность;

nпр=6300 об/мин - предельное число оборотов.

Выполняем проверочный расчет только подшипника левой опоры, как наиболее нагруженного.

Определяем эквивалентная нагрузку :

(6.65)

где Fr=1584Н - осевая нагрузка;

X=1 - коэффициент радиальной нагрузки [13]

Y=0 - коэффициент осевой нагрузки [13]

V=1 - коэффициент вращения [13]

kу=1,3 - коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки;

kT=1 - температурный коэффициент при t до 100°С.

Предварительно находим:

(6.66)

По каталогу [13] находим е=0,28 и

>е (6.67)

Тогда

, Н (6.68)

По таблице 8.10 [8] kНЕ=0,25.

Определяем эквивалентную долговечность [6]:

(6.69)

где kНЕ=0,25 - коэффициент режима нагрузки;

=20000 ч. - суммарное время работы подшипника.

Получаем:

ч. (6.70)

Определяем количество оборотов за 5000 ч:

млн. об. (6.71)

Определяем динамическую грузоподъемность:

, (6.72)

где a1=1 - коэффициент надежности [5];

a2=1 - обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатации (таблица 16.3 [3]);

P=3 - для шариковых подшипников

Получаем: Н (73)

Условие с=66609Н<с (паспортное)=68750Н выполняется.

Проверяем подшипник по статической грузоподъемности. Определяем эквивалентную статическую нагрузку:

, (74)

где - коэффициент радиальной статической нагрузки (для радиальных подшипников);

- коэффициент осевой статической нагрузки.

Статическая нагрузка с учетом двукратной перегрузки:

(75)

Условия <c0=17738Н выполняется; значит, подшипники выбраны правильно.

Монтаж оборудования.

Организация монтажной площадки.

Монтажной площадкой называется комплекс производственных и бытовых зданий с дорогами и коммуникациями. При организации монтажной площадки особое внимание уделяется вопросам техники безопасности - ограждению опасных зон, освещению монтажной площадки, наличию пожарного инвентаря и аптечек.

Процесс монтажа подразделяют на подготовительный и собственно монтажный периоды.

Подготовительные работы связаны с подготовкой к проведению монтажа машины и включает следующее:

· отгрузку машин, подлежащих монтажу, их разгрузку на монтажной площадке, осмотр и проверку комплектности узлов и деталей, а также частичную пригонку;

· полное укомплектование узлов перед монтажом;

· сборку отдельных узлов в укрупнённые узлы, допускаемые по массе, габаритам для данного такелажа;

· приёмку строительных работ - фундаментов, рельсовых путей;

· доставку подъёмно-транспортных средств.

Производство монтажных работ включает следующее:

· установку и размещение на монтажной площадке такелажного оборудования;

· проведение такелажных работ, связанных с подъёмом, перемещением, установкой и креплением машины;

· окончательную наладку машин после выполнения монтажа или установки;

· опробование узлов машин в целом без нагрузки и под нагрузкой.

Монтаж волчка.

Техническая характеристика волчка К6-ФВП-120

Производительность, кг/ч 2500

Диаметр решеток режущего механизма, мм 120

Установленная мощность, кВт 12.5

Габаритные размеры, мм

длина 1600

ширина 900

высота 1600

Масса, кг 800

Волчок поступает в монтаж в собранном виде. Установку оборудования производят на чистом полу с креплением к нему болтами. Перед началом монтажа волчка на высоте 2-2.5 м натягивают контрольную ось. После установки оборудования на свое место, необходимо опробовать волчок вхолостую. Его запускают на холостом ходу, и в течение 2 ч машина должна работать.

Монтаж волчка осуществляется следующим образом: на автомобиле к цеху привозят волчок, краном снимается с машины и устанавливается на металлический лист на катках. С помощью каната и электролебедки волчок затаскивается в цех измельчения сырья, где его с помощью отводных блоков устанавливают в конечное положение и закрепляют анкерными болтами. Лебедка прикреплена к стене и далее приведены ее расчеты. Отводной блок находится на потолке цеха, рассчитан и также рассчитаны стропы и канат.[2]

Расчетная часть.

1.Подбор крана

Выбираем кран МГК-25 грузоподъемностью 6 т. [1]

2. Расчет канатных стропов.

2.1Определим натяжение (кН) в одной ветви стропа:

,

Р- расчетное усилие, приложенное к стропу, без учета коэффициента перегрузки и динамичности, кН; m- общее количество ветвей стропа;

45, угол между направлением действия расчетного усилия и ветвью стропа, которым задаемся исходя из поперечных размеров поднимаемого оборудования и способа строповки.

кН

2.2 Находим разрывное усилие в ветви стропа кН:

кН

К- коэффициент запаса прочности для стропа (по прилож XI), к=5.

По расчетному разрывному усилию по табл. ГОСТа (прилож I) подбираем канат типа ЛК-О конструкции 6*19(1+9+9)+1 о. с. (ГОСТ 3077-80) с характеристиками:

Временное сопротивление разрыву 1372 МПа; разрывное усилие 53.7 кН, диаметр каната 10.5 мм, масса 1000 м каната 387.5 кг.

3. Расчет проушин.[1]



3.1 Проверяем проушину на растяжение:

,

Р - усилие дейсвующее на проушину, кН;

F - площадь сечения проушины, см².

Сечение а-а: ,

Сечение б-б: .

lпр- ширина проушины, см;

d0- диаметр отверстия для каната, см;

д-толщина проушины, см.

см²;

см².

В сечении а-а: ;

В сечении б-б: .

3.2 Проверяем проушину на срез в сечении б-б:

ср,

F=hд, h-расстояние от отверстия в проушине до ее кромки.

,

3.3 Проверяют проушину на смятие:

Выбранные проушины удовлетворяют требованиям прочности.

4.Расчет лебедки.[1]

4.1 Определим канатоемкость лебедки для каната d=11 мм, если известно, что длина барабана мм, диаметр барабана мм, количество слоев навивки каната на барабан n=5.

Определяем шаг навивки каната на барабан лебедки:

мм.

Подсчитываем число витков каната на длине барабана:

Определяем канатоемкость лебедки:

м.

4.2 Рассчитаем элементы закрепления электролебедки типа ЛР-1, установленной на стене без контргруза

Находим силу трения лебедки о бетонную стену, определив т по прилож. VII и f=0.45 по прилож. XVIII:

кН.

Определим усилие на закрепляющий лебедку канат:

кН.

По усилию Р рассчитаем канат для закрепления лебедки за колонну здания:

кН.

4.3.Выбираем канат типа ЛК-О

конструкции 6*19(1+9+9)+1 о. с. (ГОСт 3077-80) с характеристиками: временное сопротивление разрыву, 1372 Мпа; разрывное усилие 53.7 кН, диаметр каната 10.5 мм, масса 1000 м каната 387.5 кг.

4.4 Выбираем лебедку типа ЛР-1 со следующими характеристиками

По S выбираем лебедку Л-1001 со следующими характеристиками (минимальное тяговое усилие):

Тяговое усилие…..10 кН

Канатоемкость …150 м

Диаметр каната….11 мм

Число слоев навивки…..5

Диаметр барабана……180 мм

Длина барабана……..562мм

Масса с канатом…………..0,3 т

5.Расчет элементов закрепления электролебедки, установленной на бетонном полу цеха без контргруза

5.1 Находим силу трения лебедки о бетонный пол, определив,что масса лебедки равна 0,3 т по прилож. VII и f = 0,45 по прилож. XVIII

Тс = 10 Gл*f= 10*0,3*0,45 = 1,35 кН,

5.2 Определяем усилие на закрепляющий лебедку канат:

Р = S - Тс = 10 - 1.35 = 8.65 кН,

где S -- тяговое усилие лебедки типа ЛР-1, кН.

5.3 По усилию Р рассчитываем канат для закрепления лебедки за колонну здания:

Находим разрывное усилие в ветви стропа по формуле:

Rк=S*Кз

Кз=6 - коэффициент запаса,

Rк=8,65*6=51,9 кН

По расчетному разрывному усилию, пользуясь таблицей ГОСТа (прилож. I), подбираем для крепления лебедки стальной канат типа ЛК-О конструкции 6х19 (1+9+9)+1о.с. (ГОСТ 3077-80) с разрывным усилием 53,7 кН, диаметром каната 10,5 и массой 1000м каната-387,5кг.

6. Выбор отводных блоков и крепления.[1]

Тяговое усилие S=10 кН - усилие, действующее на канат, проходящий через ролик блока.

- коэффициент, зависящий от угла .

6.1.Определим усилие, действующее на отводной блок:

кН.

По найденному Р (прилож. VI) подберем 5-ти тонный блок с диаметром ролика 200 мм.

Взяв канат, для закрепления блока вдвойне, и определив по прилож. XI

Коэффициент запаса прочности К=6, как для стропа, находим разрывное усилие в каждой из двух ветвей каната:

кН.

6.2 По расчетному усилию, пользуясь табл. ГОСТа (прилож. I), подбираем для крепления отводного блока строповый канат типа ЛК-О конструкции 6*19(1+9+9)+1 о. с. (ГОСТ 3077-80)

Временное сопротивление разрыву 1666 МПа, разрывное усилие 55.9 кН, диаметр каната 10.5 мм, масса 100 м каната 387.5 кг.

В результате проведенного расчета была выбрана такелажная оснастка для проведения монтажа волчка: кран автомобильный марки МГК-25 , лебедка марки ЛР-1, отводной блок марки ЛК-О, рассчитаны и выбраны траверса, канатные стропы и крепление лебедки.

8.Безопасность проекта

8.1.Организация работы по охране труда на предприятии

Охрана труда представляет собой систему технических, организационных и правовых мероприятий, направленных на устранение вредного воздействия на работников факторов производственной среды, профилактику производственного травматизма и профессиональных заболеваний, создание благоприятных условий труда на предприятиях.

Наряду с требованиями безопасности, которые должны соблюдаться при проектировании, строительстве и эксплуатации предприятия, а также при конструировании и изотовлении технологического оборудования, существуют требования, связанные с нейтрализацией или компенсацией вредных условий труда.

Нейтрализация заключается в том, что на работах с вредными условиями труда или проводимых в неблагоприятных температурно-влажностных условиях рабочим и служащим выдаются бесплатно специальные одежда, обувь и другие защитные средства, отпускается молоко или другие равноценные продукты. При особо вредных условиях труда рабочим и служащим предоставляется лечебно-профилактическое питание.

Безопасность труда -- состояние условий труда, при котором исключено воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов .

Факторы производственной среды условно подразделяют на две группы:

- вредные производственные факторы - факторы среды и трудового процесса, воздействие которых на работающих при определенной интенсивности и длительности, способно вызвать профессиональное заболевание, временное или стойкое снижение работоспособности, привести к нарушению здоровья потомства

- опасные производственные факторы - факторы среды, которые являются причиной острого заболевания, внезапного ухудшения здоровья, нарушение здоровья потомства.

Классификация условий трудовой деятельности осуществляют согласно ГОСТ 12.1.003-74/99 «Опасные и вредные производственные факторы»:

- физические;

- химические;

- биологические;

- психофизиологические.

Опасные и вредные физические производственные факторы

· перемещающиеся изделия заготовки, незащищенные подвижные элементы производственного оборудования;

· загазованность, запыленность раб. зоны;

· повышенный уровень шума;

· повышенный уровень напряжения в электрической сети, замыкание которого может произойти в теле человека;

· повышенный уровень ионизирующего излучения;

· повышенный уровень электромагнитных полей;

· повышенный уровень ультрафиолетового излучения;

· недостаточная освещенность рабочей зоны.

Опасные и вредные химические производственные факторы

· раздражающие вещества

Опасные и вредные биологические производственные факторы

· макро- и микроорганизмы

Опасные и вредные психофизиологические производственные факторы

o физические перегрузки:

§ статические нагрузки;

§ динамические нагрузки;

§ гиподинамия

o нервно-эмоциональные нагрузки:

§ умственное перенапряжение;

§ переутомление;

§ перенапряжение анализаторов (кожные, зрит., слуховые и т.д.)

§ монотонность труда;

§ эмоциональные перегрузки

Физические опасные и вредные производственные факторы

Шум отрицательно влияет на организм человека, и в первую очередь, на его центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. Длительное воздействие шума снижает остроту зрения, слуха, повышает артериальное давление, утомляет центральную нервную систему, в результате чего ослабляется внимание, увеличивается число ошибок в действиях работника и снижается производительность труда. Воздействие шума приводит к появлению профессиональных заболеваний и может явиться причиной несчастного случая. Источниками производственного шума являются машины и оборудование, такие как: волчки, куттеры, наполняющие машины, упаковочные машины. Уровни шума строго нормируются.

Вид классификации	Характеристика шума
По характеру спектра	Широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы
По временным характеристикам	Постоянный - уровень звука за рабочую смену меняется не более чем на 5 дБА
По источнику возникновения	Механический и аэродинамический

Таблица 1 - Классификация шума (в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности»)

Одним из вредных факторов является инфразвук. Источниками инфразвука являются вентиляторы, компрессорные установки, все медленно вращающиеся машины и механизмы. К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком можно отнести: устранение низкочастотных вибраций, повышение жесткости конструкций и повышение числа оборотов машин и механизмов.

При работе технологического оборудования возникает нежелательное явление, как вибрация. Для уменьшения воздействия вибрации на человека необходимо применение оборудования и инструментов с параметрами вибрации, не превышающими санитарных норм (не более 16 Гц), а также внедрение прогрессивной технологии, исключающей воздействие производственной вибрации на работающих. Защиту от вибрации предусматривают как в источнике ее образования (конструктивно-проектировочные решения), так и на пути распространения вибрации (применение средств виброзащиты). К конструктивно-проектировочным решениям относятся:

- замена кулачковых и кривошипных механизмов вращающимися;

- замена прямозубых шестерен шевронами;

- замена подшипников качения подшипниками скольжения;

- тщательная балансировка вращающихся масс;

- исключение резонансных режимов работы.

Одним из методов защиты от вибрации является вибродемпфирование. Вибродемпфирование - это снижение вибрации путем ее перевода в другие виды энергии, чаще всего в теплоту. Для этого можно использовать в конструкциях материалы с большим внутренним трением, например, из пластмасс, дерева, резины, капрона, текстолита и др. Другой путь - использование демпфирующих покрытий (пластмасса, резина, пенопласт, мастика).

Снижение уровня вибрации машин и агрегатов осуществляют также установкой их на виброизолирующих фундаментах (виброгашение). Массу фундамента подбирают так, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,1-0,2 мм.

Снижение уровня вибрации защищаемого объекта осуществляют также путем уменьшения колебаний, поступающих к этому объекту, от источника колебаний (виброизоляция). применяют виброизоляторы резиновые. пружинные, комбинированные. Наиболее эффективны комбинированные виброизоляторы, так как они обладают высокой эксплуатационной надежностью.

При наличии электромагнитных колебаний защита от них применяется при всех видах работ, если условия не соответствуют гигиеническим нормам. Она может быть выполнена в следующем виде: стационарные экранирующие устройства (навесы, козырьки, перегородки и др.); переносные (передвижные); экранирующие устройства (щиты, зонты, экраны). Стационарные и переносные экранирующие устройства заземляют посредством присоединения их к контуру заземления или металлическим конструкциям. индивидуальные экранирующие комплекты заземляют посредством применения специальной обуви с токопроводящей подошвой.

Одним из опасных производственных факторов является повышенный уровень напряжения в электрической сети, замыкание которого может произойти в теле человека. Причинами поражения электрическим током являются:

- прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

- прикосновение к отключенным частям, на которых напряжение может иметь место в случае остаточного заряда, ошибочного включения установки или несогласованности действия рабочего персонала;

- прикосновение к металлическим нетоковедущим частям или связанного с ними оборудования (кожухи, ограждения) после перехода напряжения на них с токоведущих частей;

- поражения напряжением шага или пребывания человека в поле растекания тока, в случае замыкания на землю;

- поражение через электрическую дугу при напряжении электрической установки свыше 1 кВ при приближении на недопустимо малое расстояние.

Основные способы защиты от действия электрического тока:

Согласно ГОСТ 21.1.019-79 электробезопасность обеспечивается:

- конструкцией электроустановок;

- техническими способами и средствами защиты;

- организационными и техническими мероприятиями.

Недостаточная освещенность рабочей зоны способна приводить не только к нарушению зрения и психического равновесия сотрудников предприятия, но и возникновению травм различной степени тяжести. Как правило, нормируется освещенность рабочего места с учетом характеристики и разряда зрительных работ. Частично производственное помещение освещается за счет прямого или диффузного рассеянного света небесного купола. Естественное освещение имеет положительные и отрицательные стороны. Более благоприятный спектральный состав (наличие ультрафиолетовых лучей), высокая диффузность света способствуют улучшению зрительных условий работы. В то же время при естественном освещении освещенность непостоянна и зависит от погодных условий, непостоянна во времени и пространстве (возможно тенеобразование и ослепление).

Биологически опасные и вредные производственные факторы

Биологически вредные факторы - это микроорганизмы - продуценты, живые клетки, патогенные микроорганизмы, споры. В организм человека биологический фактор проникает в основном через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, неповрежденную кожу.

Биологически вредный фактор обладает токсическим, раздражающим и аллергическим действием на организм при наличии этого фактора в производственной среде у работников отмечается снижение иммунитета. Инфекционные заболевания работников пищевой промышленности относятся к группе зооантропонозов: сальмонеллез, бруцеллез, сибирская язва и т.д. Оздоровительные мероприятия по уменьшению влияния биологически вредного фактора заключаются в устранении контакта с ними человека, доведения содержания вредного фактора до предельно доустимых уровней во всех средах обитания человека. Это достигается снижением объема, а затем полной ликвидацией атмосферных выбросов, автоматизацией, герметизацией технологических процессов.