4

Лабораторна робота №6 Тема: Призначення і класифікація, будова і принцип дії машин для отримання чистих фракцій

1. Призначення і класифікація

У кондитерському виробництві машини для отримання чистих фрак­цій сировини, напівфабрикатів і виробів використовуються:

для очищення сипкої сировини (борошна, цукру, горіхів, бобів какао та ін.) і напівфабрикатів від сторонніх домішок і поділу їх на фракції за крупністю;

для відокремлення оболонок від ядра (горіхів, бобів какао, насіння олійних культур та ін.);

для очищення і фільтрації рідкої та в'язко-пластичної сировини і напівфабрикатів.

До машин для очищення сипкої сировини та напівфабрикатів відно­сяться:

з обертовими або нерухомими барабанними ситами (просіювачі ПП, ГОП, "Воронеж", бурати циліндричні, конічні, призматичні та пірамідальні);

з плоскими ситами, які приводяться в поступально-зворотний (ситові та повітряно-ситові очисно-сортувальні машини) і круговий поступальний (розсійники) рух;

повітряні сепаратори (для очищення від оболонки ядра кунжуту, соняшнику, відділення порошку какао та ін.);

для миття та замочування сировини (кунжутного насіння, ізюму та ін.).

До машин для відокремлення оболонок від ядра відносять:

подрібнювально-сортувальні машини для бобів какао, арахісу та ін.;

лопатеві та валкові лущильні машини для насіння кунжуту, соняш­нику і мигдалю;

соломурні машини для поділу продуктів лущення кунжуту.

До машин для очищення і фільтрації рідких та в'язко-пластичних напівфабрикатів відносять протиральні машини та фільтри.

2. Будова і принцип дії машин для отримання чистих фракцій

Розглянемо функціональні схеми та принцип дії машин для отримання чистих фракцій сировини, напівфабрикатів і виробів.

Машини з обертовими (бурати) і нерухомими (просіювачі ПП, ГОП і "Воронеж") барабанними ситами і деякі машини з плоскими ситами роз­глядали при вивченні устаткування хлібопекарських підприємств.

Розглянемо повітряно-ситову очисно-сортувальну машину марки 37-Е-6 (рис. 1). Принцип дії машини полягає в поділі какао-бобів на фра­кції на похилому обертовому циліндричному ситовому барабані з пара­лельним відокремленням легких домішок (часток ядра, оболонок, пилу, волосся, ниток та ін.) за допомогою повітря.

Рис.1. Повітряно-ситова очисно-сортувальна машина з обер­товими ситами: 1 - ситовий барабан; 2 - приймальний бункер; З - живильник; 4 вентилятор; 5 - пневмопровід; 6 розподільчий конус; 7 - відсадочна камера; 8 - повітропровід; 9,10 - збірники для дрібних домішок і лому; 11,12 - транспортери; 13,14 - канали для відведення нормальних і крупних какао-бобів; 15 - корпус машини

Какао-боби надходять у приймальний бункер 2, з якого за допомогою живильника 3 по пневмопроводу 5 подаються в середню зону ситового барабана, де розташовані сита 6х6 мм для відокремлення лому какао-бобів і дрібних домішок. Лом збирається в збірнику 10, а какао-боби скочуються в нижню зону барабана 1, де знаходяться сита 11x11 мм. Нормальні боби проходять крізь сито, патрубок 13 і виводяться лівим транспортером 11, а крупні і здвоєні - сходом із ситового барабана подаються по патрубку 14 на правий транспортер 12, який виводить їх із машини.

Повітря підхоплює легкі частки (оболонки, частки ядра, пил) і перено­сить їх повз розподільчий конус 6 у верхню зону ситового барабана із си­тами 2x2 мм, де відокремлюються дрібні важчі частки. Пил і легкі частки відокремлюються від повітря в камері 7, звідки вони подаються разом з проходом із верхньої рамки сита в збірник 9. Очищене повітря з камери 7 по повітропроводу 8 засмоктується вентилятором 4 і знову подається в жи­вильник 3. Для забезпечення нормальної роботи машини ситовий барабан розташований у щільно закритому корпусі 15.

Лом і дрібні частки, які збираються в збірниках 9 і 10, періодично, де­кілька разів за зміну, видаляються з машини обслуговуючим персоналом.

Розглянута машина має найменшу продуктивність із усіх очисно-сортувальних машин, які використовуються в кондитерській промисловос­ті України.

Великого поширення набули також очисно-сортувальні машини марок BRSA-11, BRSA-23 фірми "Баумейстер", К-459, КР - фірми "Шокотех" (Німеччина), SPS фірми "Карле е Монтанарі" (Італія) і деяких інших фірм.

Машини BRSA-11 (продуктивністю до 900 кг/год) і BRSA-23 (до 1000 кг/год) отримали найбільше поширення через гарну очистку поверхні какао-бобів на щіткових барабанно-декових механізмах.

Кращу очистку забезпечує машина BRSA-23, але вона споживає біль­ше електроенергії (потужність двигунів 6,3 кВт проти 3 кВт у BRSA-11).

Схема машини BRSA-23 показана на рис. 2.

Рис. 2. Очисно-сортирувальна машина з плоскими ситами (BRSA-23):1 - прийма­льний бункер; 2 - норія (ковшовий елеватор); 3,4 - щіткові барабан і дека; 5 - пневмосепарувальний канал; 6 - ящик; 7 - криволінійна напрямна; 8 - регулювальний клапан для повітря; 9 - аспіраційна камера; 10 - шнеки для виведення легких до­мішок; 11, 13, 16, 18 - ситові рамки; 12, 14, 15, 17, 19 - лотки дня виведення дріб­них домішок, лому, нормальних, крупних і здвоєних бобів; 20 - циклон для очист­ки повітря від пилу; 21 - мішок для збирання пилу; 22 - вентилятор

Принцип дії указаних машин полягає в очищенні і розподілі какао-бобів на фракції на зворотно-поступально рухомих плоских ситах з пара­лельним відокремленням легких і важких (піску і каміння) домішок за до­помогою повітря.

Какао-боби подать у приймальний бункер 1, з якого норією 2 підні­маються і спрямовуються в зазор між щітковими барабаном 4 і декою 3, де вони очищаються від пилу і скочуються по похилій площині в пневмосепарувальний канал 5. Швидкість повітря вибрана більшою швидкості ви­тання какао-бобів і меншою швидкості витання важких часток (піску, ка­мінців, грудок землі та ін.) Важкі частки опускаються вниз і збираються в ящику 6, з якого періодично видаляються. Какао-боби піднімаються повіт­рям угору, за допомогою криволінійної напрямної 7 і відцентрових сил га­льмуються і потрапляють на сита верхнього ситового корпусу, а легкі час­тки (ядра, оболонок, пилу та ін.) повз регулювальну заслінку 8 у відносоосаджувальну камеру 9, де завдяки зменшенню швидкості повітря і зміни напрямку його руху вони осідають і виводяться шнеками 10 з машини. По­вітря вентилятором 22 подається в циклон 20, де пил осаджується і збира­ється в мішок 21, а чисте повітря видаляється за межі цеху. Розміри отво­рів сит верхнього і нижнього корпусів показані на рис. 2.

Какао-боби очищуються на ситі 11 від дрібних домішок, які виводять­ся із машини по поперечному лотку 12, на ситі 13 - від лому, який виво­диться по лотку 14. Цілі какао-боби сходять із сит верхнього ситового кор­пусу і потрапляють на сито 16 нижнього корпусу, де нормальні какао-боби ідуть проходом крізь нього, потрапляють на лоток 15 і виводяться із ма­шини. На ситі 18 відокремлюються крупні какао-боби і виводяться лотком 17. Здвоєні боби йдуть сходом, потрапляють у лоток 19 і теж виводяться з машини.

Ситові корпуси приводяться в коливальний рух за допомогою ексцентрикового коливального механізму.

Крім названих машин, фірма "Баумейстер" випускає машини марки BR великої продуктивності (до 3000 кг/год) (табл. 1).

Машини для миття і замочування сировини використовують для миття ізюму, для замочування, мигдалю, насіння кунжуту та деяких інших про­дуктів.

Машина для миття ізюму має нерухомий ситовий барабан і обертовий лопатевий ротор, куди по похилому гофрованому спуску подаються вода та ізюм. Ізюм переміщується з водою за допомогою лопатевого ротора, пил та інші забруднювачі забираються водою, а чистий ізюм виводиться з ма­шини.

Рис. 3. Машина для замочування сировини: 1 - при­ймальний бункер; 2 - датчики рівня води в бункері; 3 -шнек (2 шт); 4 - корпус; 5 - вивідний патрубок; 6 - регульований приводний механізм

Для замочування кунжутного насіння (або мигдалю) використовують машини з похилими шнеками (рис. 3). Вода і сировина подаються в приймальний бункер 1. Рівень води в машині контролюють за допомогою датчиків 2. Якщо рівень води досягне верхнього датчика, подача води припиняється, а якщо нижнього, то відновлюється. Насіння осідає на дно бунке­ра, де підхоплюється нахиленими під кутом π/6 рад до горизонту двома шнеками, поступово видаляється з води і виводиться з машини крізь пат­рубок 5. Шнеки приводяться в обертальний рух за допомогою регульова­ного храпового механізму 6, завдяки чому можна регулювати тривалість замочування від 0,75 до 5 год.Для відокремлення оболонки від ядра бобів какао (арахісу та ін.) ви­користовують подрібнювально-сортувальні машини різних фірм. Схема однієї з таких машин марки 88-ДЕ-6 наведена на рис. 4.

Рис. 4. Схема подрібнювально-сортувальної машини: 1 - приймальний бункер; 2 - норія; 3 - постійні магніти; 4 - валковий подрібнювальний механізм; 5 - ситовий кор­пус з 7-ма рамками; 6 - аспіраційні колонки; 7 - вентилятор; 8 - циклон; 9 - ексцент­рик для регулювання отворів решітки; 10 - похилі полички аспіраційного каналу, 11 - решітка для регулювання швидкості повітря в аспіраційному каналі; 12, 17 - лотки для випуску какао-крупки і какаовели; 13,16 - аспіраційні камери; 14 - шлюзовий за­твор для винесених із каналу 10 часток ядра; 15 - шнек; 19 - ексцентриковий привод ситового корпусу; 20 - електродвигун; 21 - диски дискового подрібнювача; 22 - жи­вильний шнек; 23 - канал для повітря

Принцип дії машини полягає в подрібненні какао-бобів, для того щоб оболонка відокремилася від ядра, сортування продуктів подрібнення на фракції за крупністю з подальшим відокремленням какаовели (оболонки) від ядра за допомогою повітря на аспіраційних колонках.

Очищені від домішок і обжарені какао-боби подають у приймальний бункер 1, звідки вони забираються норією 2 і подаються спочатку до по­стійних магнітів 3, де відокремлюються феромагнітні домішки, а потім - у зазор між валками 4 подрібнювального механізму. Під час подрібнення оболонка відокремлюється від ядра, оскільки вона не має з ним щільного зв'язку. Подрібнені какао-боби надходять на ситовий корпус 5 з 7-ма рам­ками, на яких закріплені сита з розмірами отворів 0,75; 1,5; 3,0; 4,5; 6,0; 7,0 і 8,0 (або 1; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 і 8,0 мм), і розподіляються на сім проходових і восьму сходову фракції. Проходові фракції лотками подаються на по­хилі полички 10 аспіраційних колонок, де продуваються повітрям, яке всмоктується вентилятором 7, крізь регулювальну решітку 11. Повітря під­хоплює більш аеродинамічно легкі частки і переносить їх спочатку в аспіраційну камеру 13, де відокремлюються важчі частки (ядра, зв'язаного з какаовелою, крупні частки оболонки та ін.), а потім в аспіраційну камеру 16, де від повітря відокремлюється какаовела. Очищене від какаовели по­вітря вентилятором 7 подається в циклон 8, де відокремлюється пил, а з нього - в навколишнє середовище. Відноси з камери 13 виводиться шлю­зовим затвором 14 і шнеком 15, направляються в норію 2 і далі на повтор­не подрібнення. Чисте ядро виводяться по лотку 12, а какаовела - шлюзо­вим затвором по лотку 17. Сходова фракція попадає в шнек 15 і разом з важкими відносами подається в норію 2 для повторного подрібнення.

Регулювання швидкості продування відбувається підняттям або опус­канням решіток 11 шляхом обертання ексцентриків 9, якими оснащена ко­жна із 7-ми аспіраційних колонок.

Подрібнення какао-бобів залежно від марки машини може відбуватись на валковому (рис. 3,б) або дисковому (рис. 3, в) дробильних механі­змах.

Валковий дробильний механізм оснащують рифленими (з кроком 12 мм і глибиною рифлів 3-5 мм) валками, які обертаються назустріч один одному з різною швидкістю. У машині марки BR-51-EH фірми "Баумейстер" (Ні­меччина) встановлені два шестигранних валки, які обертаються з великою швидкістю в одному напрямку і відкидають какао-боби на дві відбійних рифлених плити, одна з яких розташована над валками горизонтально, а інша - збоку і вертикально в напрямку польоту бобів. Таким чином, у да­ному випадку відбувається подрібнення не за рахунок зсуву і стикання ча­сток у зазорі між валками, а внаслідок зіткнення бобів з рифленими плита­ми. Валки в даному випадку тільки розганяють продукт до потрібної швидкості.

Валкові дробильні механізми, крім названих вище, мають машини фі­рми "Леман", BR-41 фірми "Шокотех" (Німеччина), РСМ-7 і RCMG-7 фір­ми "Карле е Монтанарі" (Італія). Машини інших фірм мають дискові дро­бильні механізми.

Подрібнення в дисковому дробильному механізмі (рис. 3, в) відбу­вається в зазорі між нерухомим і обертовим рифленими дисками 21, куди боби подаються із живильного патрубка шнеком 22, закріпленим на одно­му валу з обертовим диском.

Продуктивність подрібнювально-сортувальних машин коливається від 500 кг/год (РСМ-7 фірми "Карле е Монтанарі" ) до 2000 кг/год (BR-51-ЕН фірми "Баумейстер") при потужності електродвигунів від 4,4 до 11 кВт.

Технічні характеристики деяких подрібнювально-сортувальних машин наведені в табл. 1.

Рис. 5. Лущильна машина для насіння кунжуту: 1 - приймальна воронка; 2 -- живильний шнек; 3 -лопатевий ротор; 4 - корпус; 5 - клинопасова пере­дача; 6 - ведена зірочка приводного механізму

Для обрушування на­сіння кунжуту використо­вують лопатеві лущильні машини (рис. 5), що мають циліндричний кор­пус 4, у якому обертають­ся з кутовою швидкістю 2,4 - 4,5 рад/с живильний шнек 2 і з 85-105 рад/с лопатевий ротор 3. Насіння кунжуту подають у приймальну воронку 1, звідки воно потрапляє в шнек 2, який спрямовує його на лопаті лопатевого ротора 3. Внаслідок ударної дії лопатей та тертя часток об корпус машини відбувається лущення насіння. Лопаті ротора мають нахил, який можна регулювати, завдяки чому лущене насіння виво­диться із машини. Найкраще лущення відбувається при коефіцієнтові за­повнення корпуса 4 машини не менш як 0,2. Коефіцієнт заповнення регу­люється зміною положення лопатей лущильного ротора.

Таблиця 1