Работа 2. Формовочный одношнековый экструдер
Технологическая задача: формование продукции методом экструзии.
Цель работы: Оценить технический уровень (состояние) одношнекового экструдера и дать предложения по развитию его конструкции для повышения эффективности процесса экструдирования.
Задачи работы:
1. Изучить устройство и принцип работы одношнекового экструдера и регулируемого привода.
2. Рассмотреть особенности процесса экструдирования.
3. Определить теоретическую и экспериментальную производительности, а также мощности привода одношнекового экструдера при различных скоростях вращения рабочего вала и обработать результаты испытаний.
4. Дать предложения по техническому обслуживанию одношнекового экструдера.
5. Усвоить правила безопасной эксплуатации и наладки одношнекового экструдера.
Оборудование, инструменты и инвентарь: лабораторный одношнековый экструдер, настольные весы, секундомер, штангенциркуль, гаечные ключи, отвертки.
Продукты: крупы - 2,0 кг; хлебная крошка - 2,5 кг.
Изучение устройства и принципа работы
Лабораторный одношнековый экструдер (рис.4.3.1) состоит из станины, привода, загрузочного устройства, корпуса, шнека, нагревательно-охладительной системы, матрицы. Кроме того, в состав установки входит контрольно-измерительная аппаратура для измерения и регулирования температуры продукта, давления в предматричной зоне экструдера, частоты вращения рабочего органа (шнека) и определения расхода потребляемой установкой энергии.
Рис.4.3.1 Принципиальная схема одношнекового экструдера:
1 - станина; 2 - корпус; 3 - шнек; 4 - матрица; 5 - загрузочное устройство; б - электродвигатель; 7 - вариатор; 8 - червячный редуктор; 9 -электронагреватели; 10 - рубашка охлаждения; 11 - потенциометр; 12 - тахогенератор; 13 - частотомер-хронометр; 14 - амперметр; 15 -вольтметр; 16 – секундом
Одношнековый экструдер предназначен для эффективной гидротермомеханической обработки сырья с целью получения готовых к употреблению продуктов питания.
К станине 1 экструдера крепится корпус 2 с загрузочным устройством 5. В корпусе экструдера в подшипниковом узле (на рис. не показан) вращается однозаходный шнек 3 с постоянным шагом винтовой нарезки и переменной глубиной. На корпусе экструдера и матрице установлены электронагреватели 9, предназначенные для поддержания необходимого температурного режима в каждой зоне. Кроме того, наружный диаметр корпуса снабжен рубашкой охлаждения 10. Охлаждение осуществляется путем подачи в рубашку воды. Привод экструдера состоит из электродвигателя 6, вариатора 7 и червячного редуктора 8. Двигатель соединен через вариатор и ременную передачу с червячным редуктором, выходной вал которого через муфту соединен со шнеком.
Принцип работы одношнекового экструдера основан на одновременном воздействии на обрабатываемый материал напряжений сжатия, сдвига (механическое воздействие) с одновременной варкой (влаготермической обработкой). В результате исходный крахмалсодержащий материал из дисперсного сыпучего состояния переходит в вязкоупругую массу, характерную для крахмальных клейстеров высоких концентраций и денатурированных белков. После выхода продукта из отверстий матрицы вследствие значительного перепада давления и температуры происходит резкое испарение влаги, что приводит к образованию высокопористой структуры и значительному увеличению поперечных размеров экструдата.