3 Технологическое оборудование производства мороженого

3.1 Описание конструкции и принципа действия оборудования

Одним из главных оборудований при производстве мороженого является шестеренчатый насос.

Насос – машина, преобразующая механическую энергию двигателя в механическую энергию состояния жидкости с целью ее подъема, перемещения или получения сжатых газов. Насос состоит из корпуса 1, к которому крепиться с одной стороны при помощи винтов 13 крышка 2. С другой стороны на штифты 23 центрируется фланец 3 и закрепляется шпильками 21, шайбами 19 и гайками 14. В корпусе устанавливаются шестерня 4 и вал 7, на конце которого выполнены зубья. Цилиндрический конец вала посажен на подшипники 18, установленные во фланце 3. На свободном конце вала 7 закреплен установочным винтом 12 шкив 5. Для передачи вращательного движения на валу установлена шпонка 22. Вращательное движение двигателя с помощью клиноременной передачи через шкив 5 передается на ведущий вал 7, находящийся в зацеплении с шестерней 4. Вал 7 вращается по часовой стрелке, а шестерня 4 – против ее (см. вид слева, местный разрез). При выходе зубьев из зацепления в полости насоса образуется вакуум, в который засасывается жидкость и перегоняется зубьями шестерен по цилиндрическим отверстиям – корпуса насоса фланцу 8. Герметизация шейки вала 7 в месте его выхода из корпуса осуществляется кольцом 16.

Шестерённый насос с внешним зацеплением работает следующим образом. Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в проти-

воположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления образуют разрежение (вакуум). За счёт этого из гидробака в полость всасывания поступает рабочая жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок колодцев в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания невозможен.[1].

3.2 Инженерные расчеты оборудования

При расчете гомогенизатора определяются его производительность, степень раздробления жировых частиц при гомогенизации, мощность, необходимая для работы гомогенизатора.

Производительность гомогенизатора V (в м³/с) рассчитывается как производительность плунжерного насоса:

V=πd²SnZφ, (3.2.1)

где d- диаметр плунжера, м;

- S-ход плунжера, м;

- n- частота вращения коленчатого вала, с ;

- Z-количество плунжеров;

- φ- объемный КПД насоса (φ=0,8-0,85).

Степень раздробления жировых шариков при гомогенизации можно охарактеризовать диаметром, который они имеют после обработки в гомогенизаторе.

При давлении гомогенизации [(30-200)*10 Па] и температуре продукта 60°С средний диаметр жирового шарика (в м) можно рассчитать по формуле:

, (3.2.2)

где р - давление гомогенизации, Па.

Мощность, необходимую для работы гомогенизатора (в Вт), определяют по формуле для расчета мощности насоса:

, (3.2.3)

где p -давление, создаваемое плунжерами гомогенизатора (давление перед клапаном), Па;

η – механический КПД гомогенизатора (η=0,75).

При гомогенизации в результате перехода механической энергии в тепловую температура молока повышается.

Существует линейная зависимость изменения температуры молока ∆t от давления:

∆t= , (3.2.4)

где р - давление гомогенизации.

Произведя расчет гомогенизатора, получим:

Производительность гомогенизатора:

V=0,04²*3,14*0,06*150*3*0,8=5,72 м³/с.

Средний диаметр жировых шариков:

,

d ср = 0,00085 м.

Мощность привода гомогенизатора:

N=5,72*20*0,75=41,52 Вт

Перепад температур процесса:

∆t= ,

∆t=5,22°С.