Практическая работа № 4 Изучение принципиальных схем оборудования для производства конфет и ириса

Поточно-механизированные линии производства конфет и ириса включают оборудование для приготовления конфетных масс, оборудование для формования корпусов конфет и ириса, оборудование для глазирования корпусов конфет.

Корпуса конфет в зависимости от структурно-механических свойств конфетной массы формуют отливкой, выпрессовыванием, прокатыванием и резанием. В зависимости от способа формования применяют соответствующее оборудование. Конфетные массы с жидкой консистенцией при температурах, когда они обладают достаточной текучестью, формуются главным образом, отливкой. К таким массам относятся: помадные, фруктовые (желейные), молочные и ликерные. При температурах, когда помадные, фруктовые (желейные), молочные, грильяжные и сбивные массы приобретают упруго-вязко-пластичную консистенцию, их формуют прокаткой (размазкой) в пласт с последующей резкой. Пралиновые, марципановые, а также помадные массы, полученные холодным способом, формуют выпрессовыванием или прокаткой с последующей резкой.

Рассмотрим оборудование для формования корпусов конфет на примере конфетоотливочных машин и расчета их параметров и характеристик.

Для механизированной отливки конфетных корпусов применяются полуавтоматы с одним или двумя отливочными аппаратами. В качестве материала для образования форм в этих машинах используется кукурузный или рисовый крахмал.

Для отливки корпусов конфет в формы из крахмала применяют следующие машины:

- конфетоотливочные машины с одним отливочным механизмом, на котором получают монолитные корпуса из массы одного сорта;

- машины с двумя последовательно установленными отливочными механизмами, на которых получают двухслойные корпуса из различных конфетных масс.

Конфетоотливочная машина с одним отливочным механизмом. Машина состоит из следующих основных узлов и механизмов: конвейера для подачи лотков, каретки для переворачивания лотков, устройства для заполнения лотков крахмалом, штампа, отливочного механизма, системы сит для отделения и очистки крахмала и щеточного устройства для очистки корпусов конфет.

Схема машины с одним отливочным механизмом приведена на рис. 1. В начале процесса производства пустые деревянные лотки или лотки с затвердевшими корпусами конфет, отлитыми ранее, устанавливают вручную в штабель 1. При наличии установки ускоренной выстойки штабель не нужен. Конвейер для подачи лотков 2 досылает лоток своими гонками до каретки 3. После этого каретка поворачивается на угол 360° и останавливается. Во время поворота содержимое лотка (крахмал и корпуса конфет) высыпается на поверхность сита 21, совершающего возвратно-поступательное движение вдоль оси полуавтомата. Освободившийся лоток выдвигается из каретки следующим лотком на конвейер 4, совершающий периодическое движение. Для правильного и полного перехода лотка на конвейер имеется досылатель, рычаг которого 5 упирается с внутренней стороны лотка в его передний борт и несколько продвигает его вперед. Далее лоток входит в механизм для заполнения крахмалом, который состоит из двухцепного элеватора 7. Ковш 6 элеватора забирает крахмал снизу, поднимает его и на верхней горизонтальной ветви высыпает в лоток.

Рис. 8 Схема конфетоотливочной машины с одним отливочным механизмом

При дальнейшем движении лотка поверхность крахмала выравнивается приспособлением 10. После этого лоток проходит мимо неподвижных щеток, которые очищают его продольные борта. Поперечные борта лотка очищаются вращающейся щеткой. Затем лоток останавливается под штампом 11. При опускании штампа в крахмале отштамповываются ячейки по форме корпусов конфет. Штамп снабжен приспособлением для остукивания, во время которого поверхность ячеек слегка подпрессовывается и крахмал отделяется от пуансонов. Конвейер, совершая периодическое движение, перемещается каждый раз на расстояние, равное шагу между соседними лотками.

Лоток с отштампованными ячейками переходит на цепной конвейер 12, подающий его под дозирующее устройство 15 отливочного механизма, снабженного загрузочной воронкой 14. Конвейер 12 периодически перемещается на расстояние, равное шагу между рядами ячеек в лотке. После заливки всех рядов лотка конвейер получает ускоренное движение от механизма обгона и продвигается на расстояние, равное шагу между крайними рядами соседних лотков. Лотки снимают с конвейера 12 и устанавливают на стеллажи для выстойки, либо направляют в установку ускоренной выстойки.

На сите 21 корпуса конфет отделяются от крахмала. С поверхности сита корпуса конфет сходят на корытообразную щетку 19, закрепленную на общей с ситом 21 раме и совершающую вместе с ним возвратно-поступательное движение вдоль оси машины. Над этой щеткой совершает поперечное качательное движение щетка 18, очищающая поверхность корпусов от крахмала. С щетки 19 корпуса сходят на поперечный ленточный конвейер 13, с которого они ссыпаются во внутрицеховую тару, а затем поступают в глазировочную машину.

Для лучшей очистки корпусов установлен вентилятор 9, нагнетающий воздух в продольный короб 17 качающейся щетки 18. Крахмал, отделенный щетками от корпусов конфет, скребковым конвейером 16 отводится к ковшам наполнительного элеватора. Крахмал с крошками конфетной массы, пройдя через отверстие сита 21, движется по его поддону 22 и поступает на поверхность сита 20. Крошки сходят с сита в сборник, расположенный в хвостовой части машины, а чистый крахмал собирается на поддоне 23, а затем сходит с него под ковши наполнительного элеватора.

При заполнении лотков крахмалом, штамповании ячеек и очистке корпусов образуется много крахмальной пыли. Для отсоса пыли установлен вентилятор 8, который направляет запыленный воздух в рукавный матерчатый фильтр.

Привод машины осуществляется от электродвигателя 24 и коробки передач 25. Для изменения хода конвейера в зависимости от количества рядов ячеек в лотке отливочный механизм снабжен коробкой передач 26.

Щеточные очистительные устройства конфетоотливочных машин очищают поверхность корпусов конфет не полностью, оставляя значительные следы крахмала. Для корпусов, которые в дальнейшем будут покрыты шоколадной глазурью, это не имеет большого значения, а корпуса конфет, поступающие в продажу без глазирования, например молочные, необходимо дополнительно очищать от крахмала. Для этой цели применяют крахмалоочисти-тельные машины или устройства для очистки корпусов конфет обдувкой сжатым воздухом на отводном конвейере.

Конфетоотливочная машина с несколькими отливочными механизмами. Для производства многослойных отливных конфет, состоящих из нескольких слоев конфетных масс, применяются конфетоотливочные машины с двумя и тремя отливочными механизмами. В этих машинах лоток проходит последовательно под всеми отливочными механизмами, каждый из которых дозирует один слой массы.

На рис. показана схема конфетоотливочной машины с двумя отливочными механизмами и вынесенным устройством для очистки корпусов конфет. Лотки 7 с затвердевшими корпусами конфет, расположенными в крахмале в виде штабеля (или по одному), цепным конвейером подаются в опрокидыватель 5, который поворачивает их на 360°. В результате содержимое высыпается из лотка и поступает под ковши 10 цепного элеватора, которые заполнены формующей смесью. Проходя над пустым лотком, ковши опрокидываются и крахмал высыпается в лоток.

Рис. 9 Схема конфетоотливочной машины с двумя отливочными механизмами

 

При дальнейшем движении лотка поверхность крахмала выравнивается устройством 4, а боковые стенки очищаются щеточными механизмами от крахмала. Затем лоток поступает под плиту 3, которая снабжена формочками, имеющими размеры корпусов конфет. Эти формочки внедряются в крахмал и на выходе из него оставляют ячейку (позиция I). После штампования ячеек лоток поочередно проходит под отливочными головками 2 и 1, отливочные механизмы которых (каждый наполовину) заполняют ячейки в крахмале (позиции II и III). Далее лотки снимают с конвейера и подают на выстойку.

Высыпавшиеся из лотка корпуса конфет и крахмал разделяются на сите 8. По ходу сита 8 корпуса очищаются от прилипших частиц крахмала щетками сита и короба 12, расположенного над ситом. Для лучшей очистки в короб 12 вентилятором б нагнетается воздух. Очищенные корпуса конфет движутся по ситу 8 и собираются в тару 14, откуда передаются на глазирование и упаковывание.

Крахмал и обломки корпусов конфет проходят сито 8 и падают на сито 9. Размер ячеек таков, что проходом сквозь сито вдет крахмал, который подгребается скребковым конвейером 11 и ковшами 10 наполнителя. Сходом по ситу 9 в сборник 13 поступают обломки корпусов конфет и комочки слипшихся частиц крахмала.Формование многослойных конфет на отливочных машинах с несколькими отливочными механизмами имеет большие преимущества перед получением их на размазных конвейерах, так как отпадает операция резки конфетных пластов.

Рис. 10 Схема поточной линии производства отливных глазированных конфет

Производительность П (в кг/с) конфетоотливочных машин определяют по формуле

₍₆₈₎

где z - количество рабочих поршней в дозирующем механизме, шт. (z = =10...24 шт.); п - количество отливов в минуту (устанавливается в зависимо­сти от количества рядов на штампе и составляет при z = 22- 30...60; при z = 24 - 40...80; для «Цухо» - 42); с₁ - коэффициент, учитывающий возвратные отходы (c₁ = 0,87); с₂ - поправочный коэффициент на вид корпуса (для корпуса из помады с₂ = 1,0; из желейных масс - 0,95; из сбивных масс - 0,85; из молоч­ных масс - 0,8); к - количество корпусов в 1 кг.

Мощность для привода поршней отливочного механизма (в кВт)

₍₆₉₎

где Р - усилие, которое необходимо приложить к одному поршню, Н; v_cp -средняя скорость движения поршня, м/с; η - КПД передачи отливочного меха­низма (принимают в пределах 0,6...0,65).

Расчетное усилие (в Н) для привода в движение поршня

₍₇₀₎

где p₁ - расчетное давление конфетной массы внутри цилиндра, Па; F - пло­щадь сечения поршня, равная 0,785 d² (здесь d - диаметр поршня, м; в конфетоотливочных машинах d = 18 мм), м².

(71)

где V - объем дозы конфетной массы, м³; ψ- коэффициент объемной подачи (принимают ψ = 0,9...0,95); S- ход поршня, м.

₍₇₂₎

Или

₍₇₃₎

где т₀ - масса одного корпуса, кг (т₀ = Vρ); ρ - плотность конфетной мас­сы, кг/м³.

(74)

Средняя скорость поршня (в м/с)

где τ = 60/п - время, затрачиваемое на двойной ход поршня, с; п - количество двойных ходов в минуту.

Среднюю скорость массы внутри канала насадка (в м/с) определяют из уравнения

(75)

где d₁ - диаметр внутреннего канала насадка, м (d₁≈0,5d).

Расчетное давление конфетной массы внутри цилиндра (в МПа)

₍₇₆₎

Где l – длина канала насадка, по которому движется масса, м (l≈100 мм); μ – абсолютная вязкость конфетной массы, Па·с; p₂ – давление среды, в которую выпрессовывается масса, Мпа (p₂=0,1 МПа).

Пример 1. Определите производительность и мощность, расхо­дуемую на привод в движение поршней конфетоотливочной машины, имеющей следующие параметры: количество дозирующих поршневых насосиков 10 шт.; диаметр поршня 18 мм, ход поршня 40 мм, число двойных ходов в минуту 38. Плотность конфетной массы 1390 кг/м3, коэффициент объемной подачи 0,94. Вязкость конфетной массы 13 Па·с. Диаметр внутреннего канала насадка при его длине 100 мм -0,5d поршня.

По формуле (73) определяем объем (в м3) конфетной массы, по­даваемой поршневым насосиком за один рабочий ход:

V = 0,785·0,0182·0,04= 1,01·10-5.

Массу (в кг) одного корпуса находим по формуле:

т0 =1,01·10-5·1390 = 0,01404.

Найдя т0, подсчитываем количество корпусов конфет в 1 кг:

k = 1/0,01404 = 71,2.

Вычисляем по формуле производительность (в кг/с) конфе­тоотливочной машины, принимая с1 = 0,87; с2 = 1,0:

или 278,6 кг/ч

Среднюю скорость поршня (в м/с) рассчитываем по формуле (75):

Среднюю скорость движения конфетной массы внутри канала на­садка (в м/с) вычисляем по формуле:

По формуле определяем расчетное давление (в МПа) кон­фетной массы внутри цилиндра: р1 = [32·0,214·13·0,1/(0,5 0,018)2]х 10-6 + 0,1 = 0,11 + 0,1 = 0,21. Площадь поршня (в м2) F = 0,785 х 0,0182 =0,0002543.

Усилие (в Н), необходимое на привод в движение поршня, опреде­ляем по формуле (70): Р = 0,21·106·0,0002543 = 53,4. По формуле (69) рассчитываем мощность (в кВт) для привода поршней отливочно­го механизма, принимая η= 0,6:

Задачи

1. Найдите производительность конфетоотливочной машины по следующим данным:

z, шт.	10	15	20	22	24
n, мин-1	38	40	45	60	80
k, шт/кг	81	75	65	70	68
c1	0,87	0,89	0,75	0,7	0,65
c2	0,9	1,0	0,95	0,85	0,8

2. Конфетоотливочная машина производительностью 800 кг/ч от­ливает корпуса конфет из молочных масс. Определите необходимое число рабочих поршней в дозирующем механизме, если количество от­ливов в минуту 65, а количество не покрытых глазурью корпусов кон­фет в 1 кг 75.

3. Рассчитайте, на какой ход поршня должен быть отрегулирован до­зирующий механизм отливочной машины при переходе на выпуск кон­фетного корпуса из молочной помады. Количество незавернутых корпу­сов конфет в 1 кг не менее 73,5 шт. Диаметр дозирующего поршня конфе­тоотливочной машины 18 мм, а коэффициент объемной подачи 0,95.

4. Конфетоотливочная машина отливает помадные корпуса длиной 40 мм, шириной 18 и высотой 14 мм. Диаметр дозирующего поршня у конфетоотливочной машины 18 мм, коэффициент объемной подачи 0,9. Вычислите, на какой ход поршня отрегулирован отливочный механизм машины.

5. У конфетоотливочной машины диаметр поршня дозирующего механизма 18 мм, коэффициент объемной подачи 0,92, количество отли­вов в минуту 65. Корпус помадный. Определите, с какой скоростью дви­жется поршень дозирующего устройства, если в 1 кг содержится 70 не­завернутых конфет.

6. Конфетоотливочная машина за один рабочий ход дозирующего устройства отливает в ячейки крахмальных форм 2,1 • 10"⁴ м помадной массы плотностью 1390 кг/м³. Количество рабочих поршней в дози­рующем устройстве 12, отливов - 70 мин^-1. Ход поршня 40 мм, коэффи­циент объемной подачи 0,93. Длина канала насадка 100 мм, его диаметр 0,5л¹ дозирующего поршня. Вычислите производительность, диаметр дозирующего поршня и расчетное давление конфетной массы внутри цилиндра конфетоотливочной машины, если вязкость конфетной массы 8,6 Па·с.

Практическая работа № 5 Изучение принципиальных схем оборудования для производства мармелада и пастилы

Мармеладо-пастильные изделия, выпускаемые кондитерской отраслью, в зависимости от принятых рецептур изготавливаются наливкой в формы или ложки с последующей резкой пластов на изделия соответствующей ассортименту формы. Все поточные линии, используемые для выпуска мармеладо-пастильных изделий, включают в себя оборудование для приготовления рецептурных смесей и оборудование для формования мармеладо-пастильных изделий.

Схема поточного производства масс для пастиля и зефира приведена на рисунке 11. В сборнике 1 при температуре 15-20 ºС находится рабочая (купажная) смесь из различных партий уплотненного яблочного пюре в зависимости от студнеобразующей способности, кислотности и других показателей.