17.5.4. Розрахунок помадозбивальних машин

Розрахунок помадозбивальних машин полягає у визначенні продуктивнос-ті, розмірів поверхні теплообміну і робочих органів машини.

Продуктивність помадозбивальної машини, кг/год, визначають з формули:

(355)

де – коефіцієнт заповнення поперечного перерізу робочої зони машини; – площа поперечного перерізу робочої зони машини, м²; – середня швид-кість сиропу (помади) вздовж робочої зони машини, м/с; – щільність сиропу (помади), кг/м³.

Площа поперечного перерізу робочої зони машини, м²,

(356)

де і – зовнішній і внутрішній радіуси лопатей, м.

Таблиця 38

Технічні характеристики помадозбивальних машин

Показники	Тип або марка машини
	З не охолоджуваним валом, ПСА	З охолоджуваним валом, ШАЕ	Станція з плівковою машиною для приготування помади, ШПА
Продуктивність, кг/год	175–250	800–1000	60–150
Частота обертання лопатевого вала, об/хв.	250	320	400
Кількість рядів лопатей	52	200	14
Кількість лопатей у ряду	4	4	4
Електродвигун: потужність, кВт частота обертання ротора, об/хв.	3,5 950	10 970	950
Габаритні розміри, мм: довжина ширина висота	3090 535 1445	3220 730 1750	950 550 2300
Маса машини, кг	–	800	–

Осьова швидкість продукту на лопатях робочої зони машини, м/с,

(357)

де – колова швидкість лопаті, м/с; – кут нахилу лопаті до поверхні, перпендикулярної до осі, обертання.

Середня осьова швидкість продукту в робочій зоні машини, з урахуванням виразу (357), м/с:

(358)

де – коефіцієнт, який враховує зменшення швидкості за рахунок перетікання продукту за кромки лопатей; – кількість лопатей в площині по-перечного перерізу робочої зони; – ширина лопаті, м.

З урахуванням того, що отримаємо із (358):

(359)

де – кутова швидкість лопатей, рад/с.

Після підстановки виразів (356) і (359) у формулу (355) остаточно отри-маємо:

(360)

Для теплового розрахунку помадозбивальної машини необхідно визначити кількість цукру, який кристалізується в процесі збивання помади.

Якщо відома продуктивність помадозбивальної машини П, відношення вмісту сухих речовин патоки до вмісту цукру , відношення вмісту патоки до вмісту води , де – відносна вологість патоки в долях одиниці, з графіка збивання помади (рис. 97,а) в залежності від концентрації си-ропу а визначають температуру кипіння (крапка 1 на графіку), з якою він поступає у машину. Охолодження сиропу до температури (крапка 2) призво-дить до його переохолодження, тому що температура стає нижче температури насичення розчину (крапка перетену кривої залежності температур насиче-ного розчину від концентрації з лінією С₁). Коли переохолоджений сироп попа-дає на лопаті помадозбивальної машини, він починає кристалізуватись, і якщо все тепло кристалізації цукру відводиться, то зміна його концентрації в рідкій фазі зобразиться горизонтальною прямою, проведеною до крапки 3 на кривій насиченого розчину, і кристалізація цукру припиниться. Якщо теплота криста-лізації відводиться недостатньо, то температура буде підвищуватиcь, і процес закінчиться в крапці , а якщо надмірно, – то в крапці .

У готовій помаді в кінці процесу збивання буде отримано тверду фазу, кількість якої за одиницю часу буде пропорційною відрізку 2–3 (2– або 2– ), тобто, кг/год,

(361)

де і – концентрація цукру в рідкій фазі на початку і в кінці процесу збивання помади, %;

а кількість рідкої фази, кг/год,

(362)

Якщо відомі і – то можна визначити кількість тепла, яке потрібно відвести від сиропу в процесі збивання помади:

(363)

де і – тепловміст помадного сиропу на вході в машину і помади на виході із неї, Дж/кг; – прихована теплота кристалізації (розчинення), Дж/кг ( Дж/кг).

Задаючи температуру охолоджуючої води на вході і виході із охолод-жуючих сорочок, визначають її витрати і площу теплообміну з формул (322) і (344).

Кінцеву температуру охолодження визначають за коефіцієнтом пересичен-ня:

(364)

де – концентрація цукру в насиченому розчині за однакової темпера-тури з розчином концентрацією а.

Коефіцієнт пересичення вибирають в залежності від значення і мак-симального розміру кристалів цукру у помаді з графіка (рис. 97,б).

Довжину робочої частини помадозбивальної машини, м:

(365)

де – тривалість кристалізації, с.

Тривалість кристалізації визначають із формули кривої кристалізації, нап-риклад:

(366)

де і – постійна часу і коефіцієнт форми кривої кристалізації, які за-лежать від і температури помади під час кристалізації.

Силовий розрахунок помадозбивальних машин полягає у визначенні по-тужності необхідної для обертання їх лопатевих роторів за формулами (139–147), які наведені у підрозділі 4.5.2 для розрахунку тістомісильних машин.

Питання для самоперевірки

1.Яке призначення помадозбивальних машин?

2.Як класифікують помадозбивальні машини?

3.Яку будову і принцип дії мають помадозбивальні машини з неохолод- жуваним валом?

4.Який принцип дії і будова машин з охолоджуваним валом?

5.Опишіть принцип дії плівкової збивальної машини.

6.За якою формулою розраховують продуктивність помадозбивальної ма- шини?

7.За якою формулою розраховують довжину помадозбивальної машини?