Foodtech, фудтек: переработка овощей, фруктов, ягод, Сушка овощей, ягод, Оборудование для консервных заводов Фудтех, Сушильное оборудование и линии, мойки, резки, tecnoceam. Ручные сеялки, Овощные сеялки ручные точного высева, Овощные сеялки, Огородные сеялки, Мини сеялки terradonis, Туннельная сушилка, Бланширователь, Элеватор с наклонным транспортером, Парогенератор, Моечная машина, Машина для резки груш, яблок кольцами, машина для удаления косточек, hortech, urbinati, урбинати, spapperi, спаппери, koppert

Оборудование для консервных заводов и овощеперерабатывающих предприятий

01.04.2013

Оборудование предприятий по хранению и переработке плодов и овощей

Улучшение снабжения населения свежими и переработанными плодами и овощами - первоочередная задача отрасли. В решении данной задачи огромное значение имеет создание современной материально-технической базы для хранения и переработки плодов и овощей. В ближайшее время в хозяйствах и на плодоовощных базах необходимо осуществить строительство современных хранилищ с активной вентиляцией и искусственным охлаждением, холодильников, фруктохранилищ с регулируемой газовой средой и камерами предварительного охлаждения, увеличить производство специальных транспортных и погрузочно-разгрузочных средств для перевозки плодов и овощей.

Особое внимание должно быть обращено на создание технической базы для хранения свежей продукции в сельских хозяйствах. При этом резко сокращаются потери, которые пока еще составляют более 30%, так как уменьшается травмирование плодов и овощей при их доставке и загрузке на хранение, сокращаются сроки вывоза продукции с полей.

В решении проблемы улучшения продовольственного снабжения населения важное место занимает холодильное хозяйство, включающее холодильные установки для хранилищ и комплексов, холодильное оборудование для замораживания продуктов и др. Однако при явно недостаточном количестве холодильников их использование составляет около 70%, что обусловлено отсутствием квалифицированных кадров, неправильной эксплуатацией оборудования.

Устройства для хранения плодов и овощей разделяют на временные (бурты, траншеи) и постоянные (хранилища, комплексы, холодильники). Хранилища различают по назначению: картофеле-, капусто-, корне-, плодо-, луко- и фруктохранилища; по системе вентиляции: с естественной, принудительной, активной вентиляцией; по способу охлаждения: естественным холодом или с помощью холодильных агрегатов; по степени механизации погрузочно-разгрузочных работ и др.

В современных хранилищах имеются помещения для хранения самой продукции, сооружения и помещения для обработки продукции перед загрузкой на хранение и перед реализацией, вспомогательные помещения (машинные отделения, вентиляционные камеры, электрощитовые и др.). Практически хранилище представляет собой целый комплекс помещений, в которых возможно проведение всех операций, необходимых для подготовки продукции к хранению, сохранению и реализации с определением качества продукции.

Одним из наиболее перспективных направлений в консервной промышленности является производство высококачественных быстрозамороженных продуктов из плодоовощного сырья. Разработана система оборудования, включающая комплексы для быстрого замораживания, хранения и реализации замороженной продукции. Перспективно внедрение и использование криогенной (низкотемпературной, ниже -153 °С) техники в консервировании соков и замораживании свежих плодов, ягод и овощей.

Особое внимание уделяется асептическому методу консервирования жидких и пюреобразных продуктов, позволяющему решить в какой-то мере проблему сезонности производства, повысить качество продукции, сократить потребность в таре и транспорте. Для хранения продукции асептическим методом строят емкости на 8-100 м³.

Разрабатывается и внедряется технология комплексной переработки плодов и овощей на основе механизированных и автоматизированных линий непрерывнодействующих стерилизаторов с системами управления с применением микропроцессорной техники.

В хозяйствах в большинстве случаев еще используются стерилизаторы периодического действия, поэтому проводится модернизация этого оборудования, направленная на сокращение энергопотребления и повышение качества продукции.

В промышленности внедряются линии для производства сушеных фруктов, фруктозно-глюкозных порошков из яблочных выжимок и другого сырья. Перспективно оснащение предприятий линиями А9-КЛШ для выработки сухого картофельного пюре производительностью 1 т/ч, что значительно сокращает потери картофеля.

Для консервной промышленности предусмотрен выпуск новых машин с высокими технико-экономическими показателями. Например, моечные машины А9-КМБ для томатов, семечковых и крупных косточковых плодов имеют более высокую производительность (на 60%) при снижении удельной металлоемкости (со 131 до 96 кг на 1 т продукции) по сравнению с ранее выпускаемыми машинами. Высокие показатели имеют усовершенствованные дробилки Д 1-7,5 для овощей и фруктов, Д2-7,5 и Д2-15 для томатов. В унифицированных овоще-обжарочных печах А9-КЖД производительностью 1; 2 и 4 т/ч использован новый метод обжаривания, позволяющий получать продукты высокого качества при экономном расходовании масла. Одновременно с этим снижена металлоемкость и уменьшены габариты печей.

Для сокращения затрат ручного труда большое практическое значение имеет внедрение комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ, в частности упаковка консервной продукции в термоусадочную пленку.

Расширение ассортимента выпускаемой продукции - одно из основных направлений развития консервной промышленности. От него зависят удовлетворение потребительского спроса и экономическая эффективность деятельности предприятия. Следует увеличить выработку продукции, пользующейся повышенным спросом, а для этого необходимо коренное повышение технического и технологического уровня производства.

В настоящее время выработка плодоовощной консервной продукции сконцентрирована на крупных плодоперерабатывающих заводах. Однако необходима значительная реконструкция перерабатывающей промышленности. Основные производственные фонды малопроизводительны, многие из них материально и морально устарели. Для их обновления необходимы время и значительные капитальные вложения, вследствие чего решение задачи полного обеспечения населения плодоовощной консервной продукцией в ближайшем будущем весьма затруднительно. Проблему быстрого насыщения рынка продуктами в значительной степени можно решить созданием небольших предприятий, которые целесообразно размещать непосредственно в местах производства плодов и овощей. Приемлемы разнообразные организационные формы малых перерабатывающих предприятий: внутрихозяйственные подразделения совхозов и колхозов, малые и совместные предприятия, кооперативы и др. Объем производства продукции в них обусловлен возможными объемами используемого плодоовощного сырья, а ассортимент продукции — специализацией хозяйств или компактных регионов на выращивании тех или иных видов плодов и овощей.

ДЕТАЛИ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ.

Машины в зависимости от сложности состоят из узлов и деталей. При этом узлы могут быть разъемными и неразъемными.

Деталь — элементарная часть машины, изготавливаемая без процесса сборки, узел — сборочная единица, включающая отдельные детали. Детали машины могут быть общего и специального назначения.

К деталям общего назначения относятся детали, входящие в состав машин различных конструкций и выполняющих разные задачи: элементы разъемных и неразъемных соединений (гайки, болты, винты и т. п.), части механизма преобразования движения одного направления в другое, валы и оси, муфты, подшипники и т. д.

К деталям специального назначения относятся такие детали, которые выполняют специфические функции в определенных машинах, например, поршни, специальные валы, копиры, рычаги и т. п.

Детали первой группы изучают в курсе «Детали машин»; второй группы — в специальных дисциплинах: «Подъемно-транспортные механизмы», «Станки и инструмент» и т. д.

Основные понятия и определения.

Детали общего назначения делятся на следующие три основные группы:

механические передачи (зубчатые, винтовые, ременные и т. д.);
детали и узлы передач (валы, подшипники, муфты, шестерни и т. д.);
детали соединений (болты, гайки, шпильки, винты, шплинты, заклепки и т. д.).

Машина — это механическое устройство, предназначенное для выполнения определенной задачи, связанной с процессом переработки сырья или полуфабрикатов в готовую продукцию, преобразованием одного вида энергии в другой.

Из деталей составляются механизмы, представляющие собой систему подвижно соединенных деталей или тел, обеспечивающих возможность преобразования движения одного или нескольких тел в другое целесообразное движение одного или нескольких тел.

Основной особенностью деталей является их работоспособность, то есть состояние детали, при котором она способна выполнять заданные функции. Критериями работоспособности деталей машин являются прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость.

Под прочностью понимается свойство материалов детали в определенных условиях, не разрушаясь, воспринимать те или иные нагрузки.

Жесткостью называется способность деталей сопротивляться изменению их формы под действием приложенных нагрузок.

Износостойкость — это сопротивление деталей машин и других трущихся изделий изнашиванию — процессу разрушения поверхностного слоя детали.

Под теплостойкостью понимают способность детали осуществлять свое назначение в заданном интервале температур, определенном технологическим процессом производства продукции.

Механизмы, преобразующие вид передаваемого движения.

Для приведения в движение машин — орудий необходима механическая энергия. Чаще всего механическая энергия, получаемая в машинах — двигателях, представляет собой энергию вращательного движения.

В современных условиях передача энергии может осуществляться механическими, гидравлическими, пневматическими и другими устройствами.

Передача — это устройство, предназначенное для передачи энергии от двигателя к исполнительному механизму. Механическими передачами, или просто передачами, называются механизмы для передачи энергии, как правило, с преобразованием скоростей, моментов, а иногда и видов движения. Для последних характерными являются механизмы для передачи возвратно-поступательного движения во вращательное (двигатель внутреннего сгорания) или наоборот (привод строгального станка).

Передачи винт-гайка предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное, в редких случаях (при несамотормозящей винтовой паре) — поступательного во вращательное. Передачи нашли широкое применение в натяжных, нажимных и грузовых устройствах, в механизмах перемещения, подачи и настройки и т. п.

Достоинствами передачи винт-гайка являются простота, компактность и технологичность конструкции; высокая нагрузочная способность и надежность; высокая степень редукции (изменения передаваемых усилий); возможность обеспечения точных плавных перемещений; выполнение самоторможения. К недостаткам передач этого типа следует отнести повышенный износ резьбы, низкий коэффициент полезного действия (для несамотормозящих 0,6...0,8, для самотормозящих менее 0,5).

В зависимости от компоновки передача винт-гайка может быть выполнена по следующим кинематическим схемам:

винт вращается, гайка перемещается поступательно (натяжное устройство транспортера);
гайка вращается, винт перемещается поступательно (стопорное устройство, настроечный механизм);
гайка неподвижна, винт вращается и перемещается поступательно (винтовой пресс для отжима сока, домкрат);
винт неподвижен, гайка вращается и перемещается поступательно (стол одношпиндельной закаточной машины).

По числу заходов резьбы различают передачи с одно, двух- и многозаходной резьбой. Однозаходные механизмы применяются в домкратах и точных настроечных механизмах. Многозаходные механизмы используются в тех случаях, когда необходимо иметь высокоскоростные перемещения.

Кривошипно-шатунные механизмы предназначаются для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Эти механизмы получили широкое распространение — от первых паровых двигателей до современных двигателей внутреннего сгорания.

Механизм копиршток также довольно часто используется для преобразования вращательного движения в поступательное. Достоинством этого механизма является возможность получить от одного вращающегося копира поступательное движение нескольких штоков. Этот механизм является основным узлом закаточных и наполнительных машин в консервной промышленности. В этих же машинах вращательное движение шнека (винта) преобразуется в поступательное движение банок с заданным шагом.

Кривошипно-кулисные механизмы предназначаются для преобразования вращательного движения в колебательное. Частота колебаний и их амплитуда зависят от частоты вращения кривошипа и его геометрических размеров.

Кулачковые передачи или копиры часто используются в машинах, в которых возвратно-поступательное движение рабочего органа должно зависеть от вращения ведущего органа. Закон движения толкателя, задаваемый передаточной функцией, определяется профилем кулачка или копира. Наиболее типичным графиком зависимости между перемещением толкателя и углом поворота кулачка является кривая, которую можно разделить на четыре фазы и соответствующие им фазовые углы поворота кулачка или копира: угол удаления, угол дальнего стояния, угол сближения и угол ближнего стояния.

При силовом замыкании контакта движение толкателя на фазе сближения происходит под действием приложенной силы пружины (или силы тяжести и т. п.), а на фазе удаления — под действием профиля кулачка. На фазе удаления в контакте возникает сила, направленная по нормали к профилю кулачка. Угол между нормалью и направлением движения толкателя называют углом давления. Этот угол является переменной величиной, определяемой профилем кулачка и имеющей знак «плюс» или «минус» в зависимости от расположения нормали относительно вектора скорости толкателя. Его величина определяется размерами механизма, передаточной функцией, равной отношению линейной скорости кулачка к скорости перемещения толкателя.

Проектирование кулачкового механизма разделяется на ряд этапов: выбор закона движения толкателя, разработка структурной схемы механизма, определение основных габаритных размеров, расчет координат профиля кулачков, ориентировочный и уточненный расчет кулачка на контактную прочность, расчет толкателя на контактную прочность и изгиб.

В пищевом машиностроении используются механизмы, которые позволяют в пределах рабочего цикла иметь остановки ведомого звена заданной продолжительности при непрерывном вращении ведущего звена. Такие механизмы называют механизмами с остановками или механизмами с прерывным движением ведомого звена.

Для осуществления такого движения применяются разные механизмы: храповые, мальтийские и др.

Рис.1. Храповой механизм

Храповой механизм (рис. 1) состоит из храпового колеса 4, с зубьями, в рабочие поверхности которых упираются элементы рабочей 5 и стопорной 6 собачек. Рабочая собачка шарнирно связана с коромыслом 3 четырехзвенного механизма, имеющего кривошип 1 и шатун 2. Плавность хода храпового колеса обеспечивается прижимным щитком 7.

При полном обороте кривошипа шатун и коромысло совершают возвратно-поступательные или качательные движения, вследствие чего рабочая собачка захватывает один или более зубьев храпового колеса и поворачивает его на определенный угол. При возвратном движении рабочей собачки храповое колесо удерживается в неподвижном положении стопорной собачкой.

Основным размерным параметром храповых колес является стандартный модуль по окружности вершин зубьев.

Угол головки рабочей собачки и угол впадины храпового колеса отличаются один от другого на 5°. Конструктивно механизм выполняется таким образом, чтобы наружная поверхность головки рабочей собачки совпадала с плоскостью впадины. Это осуществляется с той целью, чтобы нагрузка при рабочем ходе коромысла равномерно распределялась по площади зуба.

Основным прочностным расчетом храпового механизма является расчет на изгиб зубчатого колеса, осуществляемый по известным формулам расчета зубьев.

Храповые механизмы редко применяют в быстроходных машинах из-за большого уровня шума при их работе и необходимости создания тормозной системы для надежной остановки храпового колеса.

Рис. 2. Мальтийский механизм.

Мальтийский механизм (рис.2) получил широкое распространение благодаря хорошим кинематическим характеристикам и надежному обеспечению заданного времени покоя. Ведомое звено 2 этой передачи выполняется в виде диска или стола, на котором расположено несколько пазов (наиболее часто четыре или шесть). В паз может входить палец-ролик 6, расположенный на ведущем кривошипе 1. Палец входит в паз по касательной к окружности вращения пальца, совпадающей с осью паза. Это осуществляется с целью исключения жесткого удара. В момент входа и выхода пальца из паза положение диска должно фиксироваться. Конструкции фиксаторов могут быть различными. На приведенном рисунке фиксатор 3 получает движение от копира 5 посредством рычага 4.

Коэффициент времени движения мальтийского механизма: .
Коэффициент времени остановки : .

Для двухзаходного диска (z = 2) К_д = 0 и K_о = 1, т. е. такой механизм является неработоспособным, поэтому наименьшее число пазов должно быть равно трем. При увеличении числа пазов эти коэффициенты имеют следующие значения:

Z	2	3	4	5	6	8	10
K_д	0	0,167	0,25	0,3	0,33	0,375	0,4
K_о	1	0,833	0,75	0,7	0,67	0,625	0,6

Эти данные показывают, что если рабочий процесс в машине осуществляется в момент остановки диска, то используется мальтийский механизм с меньшим количеством пазов, что обеспечивает сокращение времени на холостой ход в момент поворота диска. Однако это не является определяющим для выбора числа пазов и связано с тем, что поворот диска происходит неравномерно.

Кинематическим расчетом данного механизма установлено, что кинематическая передаточная функция ε₂/ω²₁, равная отношению углового ускорения ведомого звена (диска) к квадрату угловой скорости пальца (кривошипа), достигает максимального значения при наименьшем количестве пазов, где ε₂ определяется из значения угловой скорости ведомого звена ω². Если имеется 3 паза, значение этой функции равно 31,44, если, например, 8 пазов, то значение равно 0,7. Это значит, что при малом числе пазов ведомое звено мальтийского механизма имеет плохие динамические характеристики.

При трехпазовом диске значение углового ускорения в 45 раз больше, чем у восьмипазового диска при одинаковой частоте вращения кривошипа. Соответственно возрастают и динамические нагрузки в кинематических пазах.

Оптимальное сочетание требуемого коэффициента времени остановки, коэффициента времени движения и динамических нагрузок выбирают на основе анализа конкретных условий работы передачи. Если нет жестких ограничений коэффициента времени движения, то можно использовать мальтийский механизм с внутренним зацеплением, при котором максимальные ускорения ведомого звена (диска) значительно меньше, чем при наружном, но при этом продолжительность поворота диска всегда больше продолжительности остановки, так как К_д > 0,5.

Механизмы передачи вращательного движения.

По принципу действия передачи вращательного движения делятся на передачи трением и передачи зацеплением. К первым относятся ременные (плоскоременные и клиноременные) и фрикционные передачи, ко вторым — цепные, зубчатые, зубчато— ременные и червячные.

Плоскоременные передачи. Ременная передача по сравнению с другими имеет следующие преимущества:

простота конструкции и меньшая начальная стоимость;
эластичность привода, смягчающая колебания контура;
плавность хода и бесшумность работы;
способность выполнять роль предохранительного звена вследствие проскальзывания при перегрузках;
несколько пониженная требовательность к точности монтажа (для тихоходных передач);
простота ухода и обслуживания. Недостатки ременных передач следующие: значительные габариты;
непостоянство передаточного числа из— за проскальзывания ремня;
необходимость создания больших сил нормального давления для обеспечения требуемых сил трения между поверхностями ремня и шкива;
необходимость предупреждения попадания масел на ремни; неприменимость передач во взрывоопасных помещениях вследствие электризации ремней.

По форме поперечного сечения ремня различают передачи: плоскоременные, клиноременные, круглоременные и зубчато-ременные.

Для обычной открытой ременной пары угол обхвата на малом шкиве α₁⁰=180°-(D₂-D₁)/A, где D₂ и D₁ — диаметры малого и большого шкифов, м; А —межцентровое расстояние, м.

Геометрическая длина ремня (без учета натяга, провисания, соединения концов) L=2A+πm+Δ/A, где m=(D₂+D₁)/2, Δ=(D₂-D₁)/2.

Межцентровое расстояние , где λ=L-πm.

В машиностроении применяются в основном четыре вида плоских приводных ремней: кожаные, прорезиненные, хлопчатобумажные и шерстяные.

Кожаные ремни изготовляют из кожи животных, они обладают высокой тяговой способностью, эластичностью и износостойкостью, но и высокой стоимостью.

Прорезиненные ремни представляют собой прочную кордовую провулканизированную техническую ткань в несколько слоев. Резина делает ткань износостойкой. К этому же типу ремней относятся синтетические тканевые ремни из капрона или найлона, пропитанных полиамидными смолами. Эти ремни применяют в быстроходных передачах.

Хлопчатобумажные ремни изготовляют на ткацких станках из хлопчатобумажной ткани с последующей пропиткой азокеритом или битумом.

Шерстяные ремни выполняют из шерстяной пряжи, переплетенной и прошитой хлопчатобумажной пряжей, пропитанной составом из олифы, мела и железного сурика. Нагрузочная способность этих ремней больше, чем хлопчатобумажных, они более стойки к влаге, парам кислот и щелочей, вследствие чего их применяют в химической и пищевой промышленности.

Расчет обыкновенных плоскоременных передач приведен ниже.

Удельное окружное усилие (кг/см), передаваемое единицей ширины ремня: P₀=Р₀/b, где Р₀ — передаваемое окружное усилие, кг; b — ширина ремня, см.

Удельная мощность (л.с./см или кВт/см), передаваемая единицей ширины ремня: N₀=P₀V/75 или N₀=P₀V/102, где V — линейная скорость ремня, м/с.

Мощность, передаваемая плоскоременной передачей: N = N_оbC, где N₀— удельная передаваемая мощность, выбираемая по таблицам в зависимости от типа ремня, его конструктивных особенностей, диаметра меньшего шкива, напряжения ремня и линейной скорости ремня; С — поправочный коэффициент, учитывающий влияние условий работы (вида передачи, скорости ремня, угла обхвата малого шкива и т. д.).

Передаточное число определяется с учетом упругого скольжения. Соотношение между скоростями ремня на ведущем и ведомом шкивах зависит от коэффициента скольжения ремня, поэтому V₁ > V₂. Отсюда передаточное число , где ω₁ — угловая скорость ведущего шкифа; ω₂ — угловая скорость ведомого шкифа, D₁ и D₂ — диаметры ведущего и ведомого шкифов; ε — коэффициент скольжения.

Коэффициент полезного действия (КПД) учитывает неизбежные потери при работе. В ременной передаче происходят потери КПД из-за следующих факторов:

скольжения ремня на шкивах;
упругого внутреннего трения между частицами ремня при переменных изгибе, растяжении, сжатии;
сопротивления воздуха движению ремня, шкивов; трения в опорах.

Для плоскоременных передач среднее значение коэффициента полезного действия обычно принимается равным 0,96-0,98.

Клиноременные передачи. В этих передачах ремни трапецеидального типа работают на шкивах с канавками того же профиля. Благодаря клиновой форме сила сцепления ремня со шкивом при этом же натяжении значительно выше, чем плоского ремня. Это позволяет в клиноременных передачах снизить натяжение ремня и уменьшить нагрузки на опоры при передаче одинаковой мощности.

Клиновые ремни изготовляют преимущественно бесконечными. Для удобства надевания ремней и их смены клиноременные шкивы следует располагать консольно, на концах валов.

Длина клиновых ремней стандартизирована, вследствие чего межцентровое расстояние определяют расчетным путем, исходя из диаметров шкивов и требуемого передаточного отношения. Обычно конструкция клиноременной передачи обеспечивает возможность регулирования межцентрового расстояния с целью изменения натяжения ремней. Шкивы клиноременных передач выполняют из серого чугуна или алюминиевых сплавов.

Геометрические параметры клиноременной передачи определяют по тем же формулам, что и плоскоременной.

Расчет тяговой способности клиноременной передачи заключается в определении числа клиновых ремней z для обеспечения нормальной работоспособности передачи.

, где F₁ — передаваемая окружная сила, Н; А₀ — площадь поперечного сечения клинового ремня, мм²; [k]_n — допускаемое напряжение в ремне, Н/мм², k₂ — коэффициент числа ремней (для двух-трех ремней k_z=0,95; четырех-шести ремней k_z=0,9; для более чем шести ремней k_z=0,85); [z]=8 — наибольшее число клиновых ремней, обеспечивающее равномерность их нагружения в передаче.

При получении по расчету z>[z] необходимо увеличить площадь поперечного сечения ремня, выбрать следующий больший профиль ремня и таким образом снизить число ремней.

При расчете на долговечность действительное число пробегов ремня за 1 с : u=V/L<[u], где V —скорость ремня, м/c; L — расчетная длина, м; [u] — допускаемое число пробегов ремня, меньшее или равное 10.

Мощность, которую может передать клиновой ремень данного сечения: N₁=N₀С, где С=C₁C₂ — поправочный коэффициент, учитывающий коэффициент угла обхвата (С₁) и коэффициент режима работы (С₂); N₀— мощность, передаваемая стандартным ремнем при определенных условиях.

При многоременной клиноременной передаче N = zN₁.

При выполнении многоручьевых передач необходимо принимать все меры для обеспечения возможно более равномерного распределения нагрузки между ремнями. С этой целью, надо при обработке в шкивах канавок для ремней следить за тем, чтобы расчетные диаметры всех канавок различались как можно меньше, применяя для этого специальные методы контроля; тщательно подбирать ремни в комплект по длине и по поперечному сечению; при одевании ремней обеспечить равномерное их натяжение.

Фрикционные передачи. Простейшие передачи этого вида состоят из двух колес (ведущего и ведомого), которые прижимаются своими рабочими поверхностями друг к другу с таким усилием, чтобы сила трения, развившаяся в результате этого нажатия, была равна величине передаваемого окружного усилия. Фрикционные передачи применяются для передачи движения между валами с параллельными и пересекающимися осями, превращения вращательного движения в поступательное или наоборот, преобразования вращательного движения в винтовое.

Достоинства этих передач заключаются в простоте тел качения, равномерности передачи движения и бесшумности работы, удобстве регулирования передаточного отношения; недостатки — в больших нагрузках на валы, необходимости прижимных устройств, опасности повреждений при буксовании и неравномерном износе.

Необходимая сила нажатия может быть по величине постоянной или переменной, изменяющейся автоматически в зависимости от величины передаваемого момента.

Классификация фрикционных передач показана на рис. 3. Фрикционные передачи с переменным передаточным числом называются вариаторами.

Основными элементами фрикционных передач являются фрикционные колеса, конструкция которых определяется в основном материалами рабочих поверхностей.

К материалам рабочих органов предъявляются следующие требования:

высокое значение модуля упругости — для уменьшения упругого скольжения и потерь на перекатывание;
высокое значение коэффициента трения — для уменьшения требуемой силы нажатия;
высокая контактная прочность и износостойкость — для обеспечения необходимой долговечности передачи.

Чаще всего в этих передачах используют следующие пары материалов:

закаленная сталь по закаленной стали;
чугун по чугуну;
текстолит или фибра по стали;
кожа, дерево, резина по стали или чугуну.

Возникающее во фрикционной передаче скольжение вызывает потерю скорости ведомого колеса, а также нагрев и изнашивание рабочих поверхностей. Геометрическое скольжение возникает по длине площадки контакта, вдоль образующих колес и зависит от формы последних. Положение точки, в которой нет скольжения, изменяется с изменением величины передаваемой нагрузки. Поэтому в передачах, работающих с геометрическим скольжением, передаточное число непостоянно. Для того чтобы не происходило геометрического скольжения, в передачах с параллельными валами линия контакта должна быть параллельна валам, а в передачах с пересекающимися валами она должна быть направлена в точку пересечения осей валов. На рис. 3 все передачи, кроме имеющих гладкий обод, работают с геометрическим скольжением в большей или меньшей мере.

Упругое скольжение сопутствует фрикционным передачам с любой формой колес. При передаче момента фрикционной парой элементы поверхности ведущего колеса подходят к начальной точке контакта сжатыми и уходят от конечной точки контакта растянутыми, а ведомого колеса — наоборот. Растяжение элементов поверхности на одном колесе и сжатие их на другом приводят к упругому скольжению. В результате упругого скольжения происходит отставание ведомого колеса от ведущего.

Рис. 3. Классификация фрикционных передач.

Расчет на прочность колес фрикционных передач сводится к определению размеров колес при условии ограничения величины контактных напряжений сжатия.

Контактные напряжения при начальном касании по линии (тела качения — цилиндры, конусы, тела вращения с образующими по форме дуг окружностей одного радиуса)

,
где Q —сила нажатия тел качения, Н; Е — модуль продольной упругости материала при изготовлении тел качения из разных материалов, МПа; E=2E₁E₂/(E₁+E₂); b- длина контакта, мм; 1/p — приведенная кривизна, 1/см.

При касании цилиндра с плоскостью 1/ρ=1/R₁, при внешнем касании цилиндров 1/ρ = 1/R₁ + 1/R₂, при внешнем касании конусов и торов 1/ρ = 1/ρ₁ + 1/ρ₂, при внутреннем касании конусов 1/ρ = 1/ρ₁ = 1/ρ₂, где R_l и R₂ — радиус соприкасаемых цилиндров.

Проверочный расчет цилиндрической фрикционной передачи с металлическими катками проводится по формуле:, где a — межосевое расстояние, мм; Е — модуль упругости, МПа; f — коэффициент трения; M₁ —момент на ведущем валу, Н*мм; k — коэффициент запаса сцепления, вводится без предупреждения пробуксовки от перегрузок в период пуска передачи; i>1 — передаточное число; b — рабочая ширина обода катка, мм; [v]_k — допускаемое контактное напряжение для менее прочного материала, МПа.

Для конической передачи формула приобретает вид: , где R — среднее, мм.

Расчет фрикционных передач с неметаллическими катками (текстолит, фибра, резина и т. п.) по критерию работоспособности — износостойкости, определяемой нормальной нагрузкой на единицу длины контактных линий:

для цилиндрических передач ;
для конических передач где Dm — средний диаметр ведущего катка, мм.

Значения допускаемой нагрузки (Н/мм) на единицу длины контактной линии [q] для некоторых материалов контактирующих пар (один материал — сталь или чугун) следующие: для фибры 34-39, резины 10-30, кожи 14,5-24,5, для дерева 2,4-4,9.

Общие потери передаваемой мощности во фрикционных передачах складываются из потерь: на трение качения, от проскальзывания, обусловленного масляной пленкой на рабочих поверхностях, от скольжения вследствие неодинакового изменения скоростей по линии контакта.

Потери на трение качения при больших модулях упругости материалов невелики, и в расчетах ими часто пренебрегают. Потери от проскальзывания составляют долю передаваемой мощности, не превышающую относительного скольжения, и составляют 2-3%.

Коэффициент полезного действия передач колеблется в пределах 0,70-0,95.

Цепные передачи. Они состоят из двух колес— звездочек, соединенных цепью. Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек. Достоинствами цепной передачи по сравнению с ременной являются отсутствие проскальзывания, компактность, меньшие нагрузки на валы и подшипники, постоянство передаточного отношения; недостатками — удлинение цепи вследствие износа ее шарниров и растяжения пластин, шум при работе из-за того, что цепь располагается на звездочке не по окружности, а по многограннику.

Современные цепные передачи могут передавать большие мощности при сравнительно высоких скоростях (до 25-30 м/с). Этот вид передачи выбирают, если применение зубчатой или другой передачи нецелесообразно из-за слишком большого межосевого расстояния. Цепные передачи широко распространены в транспортирующих устройствах (конвейерах, элеваторах, мотоциклах, велосипедах), в приводах машин для производства пищевых продуктов и т. д.

По конструкции приводные цепи делятся на роликовые, втулочные и зубчатые и их размеры стандартизированы.

Роликовые цепи с прямыми пластинами (однорядные и многорядные) изготовляют с диапазоном шагов от 12 до 65 мм.

Многорядные цепи (до шести рядов) способны передавать нагрузку, пропорциональную числу рядов.

Втулочные цепи не имеют ролика. В зацепление с зубьями звездочки входит втулка. Втулочные цепи с шагом 15 мм и больше рекомендуется применять для легких конвейерных и транспортирующих устройств в качестве тяговых цепей. Цепи с шагом менее 10 мм применяют в быстроходных передачах.

Зубчатые (бесшумные) цепи отличаются от приводных цепей других типов более тихой и плавной работой. Звенья зубчатых цепей состоят из набора пластин зубообразной формы, шарнирно соединенных валиками, опирающимися на вкладыши.

Цепи изготовляют на специализированных заводах. Прочностной характеристикой цепей является разрушающее усилие Q. Величина его устанавливается опытным путем на заводе-изготовителе и регламентируется стандартом.

Основными геометрическими параметрами являются ширина цепи и ее шаг. Передаточное число определяется отношением числа зубьев ведущей и ведомой звездочек i=z_б/z_м, где z — число зубьев звездочки (большой и малой).

Максимальное рекомендуемое передаточное число равно 7. Если i > 7, но не более 10, цепную передачу можно осуществить при условии малой скорости (v ≤ 3 м/с) и постоянства рабочей нагрузки.

Наименьшее допускаемое межцентровое расстояние Amin (мм) определяется в зависимости от передаточного отношения i и диаметров звездочек.

При i ≤ 4 A_min=0,6(D_б+D_м)+(30-50).

Межцентровое расстояние, обеспечивающее благоприятные условия работы, принимается равным А = (30...50)t

Наибольшее расстояние рекомендуется принимать A_max ≤ 80t.

Скорость набегания цепи на звездочку, или средняя окружная скорость звездочки (м/с), v=znt/(60*1000), где z — число зубьев; n — частота вращения; t — шаг цепи, мм.

Допускаемая частота вращения звездочки в зависимости от шага установлена экспериментально. Если принять предельное значение частоты вращения звездочки, то скорость цепи имеет следующие значения: для роликовых цепей v_mах ≤ 18 м/с, для зубчатых цепей v_mах ≤ 22 м/с.

На работоспособность цепи сильно влияет частота ударов ее звеньев в секунду u=4zn/60L, где L — число звеньев цепи.

Общепринятым методом расчета цепей является подбор их по наибольшему натяжению ведущей ветви (с учетом центробежных сил) с последующей проверкой на износ.

Общее натяжение ведущей ветви цепи (кг)

В отличие от ременной в цепной передаче при холостом ходе натяжение в ветвях цепи обусловлено лишь ее провисанием под действием собственной массы.

Величина этого натяжения может быть приближенно определена из условия равновесия цепи:

Величина стрелы провисания f при горизонтальном расположении новой цепи принимается 2-3% от межцентрового расстояния. Натяжение цепи от действия центробежных сил.

Динамическая нагрузка, возникшая вследствие неравномерности движения цепи:

Динамическую нагрузку следует вводить в общее уравнение при скоростях движения цепи более 5 м/с.

Нормальная работа цепной передачи возможна лишь только при наличии смазки в шарнирах цепи и на зубьях звездочек. Периодическое смазывание цепи допускается при скорости ее движения до 4 м/с. При скорости 4-6 м/с рекомендуется через определенные промежутки времени всю цепь погружать в слегка подогретое масло. При скорости 6-8 м/с передача должна быть снабжена кожухом, наполненным маслом. Нижняя ветвь при этом должна быть погружена в масло не более чем на высоту пластины. При скорости более 8 м/с следует непрерывно подавать масло насосом или с помощью специальных разбрызгивающих колес и отражательных щитков.

Приближенное значение коэффициента полезного действия передачи при передаваемой мощности N: η=N/(N+П), где П — потери мощности.

Потери мощности в цепной передаче слагаются из потерь на преодоление жесткости цепи (трение в шарнирах, между пластинами смежных звеньев), на трение между цепью и зубьями звездочек, в опорах валков и сопротивления движению цепи в масле.

Среднее значение коэффициента полезного действия хорошо выполненных передач колеблется от 0,96 до 0,98.

Зубчатые передачи. Эти передачи представляют собой механизмы, которые посредством зубчатого зацепления преобразуют или передают движение, связывают вал с валом или вал с рейкой.

Широкому распространению зубчатых передач способствуют высокий коэффициент полезного действия, компактность, надежность в работе, простота эксплуатации, постоянство передаточного числа. К недостаткам зубчатых передач относятся необходимость специального оборудования для изготовления элементов передачи, шум, возникающий при неточном изготовлении передачи, и значительные потери передаваемой мощности.

По расположению осей зубчатые передачи подразделяются на передачи с параллельными, с пересекающимися, со скрещивающимися осями.

Разновидностью зубчатой передачи является реечная передача, состоящая из сцепляющихся между собой шестерни и рейки и служащая для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот.

Работу пары цилиндрических зубчатых колес можно представить как качение без скольжения одного по другому двух снабженных зубьями цилиндров, имеющих общие с зубчатыми колесами оси. Такие воображаемые цилиндры называются начальными цилиндрами, а их основания — начальными окружностями.

Расстояние между одноименными профилями смежных зубьев, измеренное по дуге делительной окружности, называется шагом зацепления.

Длина делительной окружности зубчатого колеса πd=zt, откуда d=zt/π=zm.

Модуль зацепления m является основным параметром зубчатых колес. Величина модуля стандартизирована.

Для обеспечения нормальной работы пары зубчатых колес с постоянным передаточным числом профили зубьев должны быть очерчены по кривым, подчиняющимся определенным законам. Эти, законы вытекают из основной теоремы зацепления, которую можно сформулировать так: общая нормаль к профилям зубьев в точке их касания пересекает межосевую линию в точке, называемой полюсом зацепления и делящей межосевое расстояние на отрезки обратно пропорционально угловым скоростям.

Рис. 4. Элементы зубчатого эволъвентного зацепления и силы, действующие в зацеплении.

Расчет прямозубых зубчатых цилиндрических передач. Рассмотрим силы, действующие в зацеплении пары прямозубых зубчатых колес (рис. 4).

Нормальное усилие Fn (Н) разлагается на две составляющие силы:

окружную F₁— 2MK/dK;
радиальную F_r — F_ntgα_w, где Мк — передаваемый крутящий момент; α_w — угол зацепления.

Нормальное усилие на зубья

Это усилие используется при расчете зубьев на прочность.

Расчет зуба на прочность проводится при введении некоторых упрощений и допущений: зуб рассматривается как консольная балка прямоугольного сечения, работающая на изгиб и сжатие; вся нагрузка, действующая в зацеплении, передается одной парой зубьев и приложена к их вершинам; нагрузка распределена равномерно по длине зуба.

При расчете зубьев на контактную прочность можно применить результаты исследований на контактную прочность цилиндрических роликов. Это можно осуществить, сделав следующие допущения: зубья рассматривают как два находящихся в контакте цилиндра с параллельными образующими (радиусы этих цилиндров принимают равными радиусам кривизны профилей зубьев в полюсе зацепления); нагрузку считают равномерно распределенной по длине зуба; контактирующие профили предполагают неразделенными масляной пленкой.

Наибольшие нормальные контакты напряжения возникают в точках, лежащих на очень малой глубине под линией контакта:

Для учета неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий, а также для учета динамических нагрузок вследствие погрешности изготовления и деформации деталей передачи вводят коэффициент нагрузки К, определяемый по специальным таблицам в зависимости от условий работы, конструкции и точности изготовления передачи:

Расчет косозубых зубчатых перед а ч. Косозубые зубчатые передачи, как и прямозубые, предназначены для передачи момента между параллельными валами. У косозубых колес оси зубьев располагаются не по образующей делительного цилиндра, а по винтовой линии, составляющей с образующей угол β. Угол наклона зубьев β принимают равным 8- 15°, одинаковым для обоих колес, но на одном из сопряженных колес зубья наклонены вправо, а на другом — влево. В прямозубых передачах линии контакта параллельны оси, а в косозубых расположены по диагонали на поверхности зуба. Контакт в косозубых передачах осуществляется сначала в точке, увеличивается до прямой, «диагонально» захватывающей зуб, и постепенно уменьшается до точки.

Достоинства косозубых передач по сравнению с прямозубыми следующие: снижение шума при работе; уменьшение габаритных размеров; высокая плавность зацепления; большая нагрузочная способность; значительное уменьшение дополнительных динамических нагрузок.

Шевронные зубчатые колеса имеют венец, который по ширине состоит из участков с правыми и левыми зубьями. При этом зацеплении осевые усилия, возникающие на каждой половинке венца, взаимно уничтожаются и на подшипник не передаются. Ввиду сложности изготовления шевронные колеса применяют редко, только в тех случаях, когда требуется передавать большую мощность и высокую скорость, а осевые нагрузки нежелательны.

По аналогии с расчетом прямозубых цилиндрических передач проводится расчет и косозубых передач, но при этом вводятся специальные поправочные коэффициенты, учитывающие перекрытие зубьев, угол наклона зуба, распределение нагрузки между зубьями. Расчет на контактную прочность косозубых и шевронных колес проводят аналогично расчету прямозубых колес.

Расположение зубьев в косозубом зацеплении повышает коэффициент перекрытия зубьев, так как в зацеплении находится одновременно несколько пар зубьев, что уменьшает нагрузку на один зуб, повышает контактную прочность, увеличивает прочность зуба на изгиб, уменьшает динамические нагрузки. Для учета повышения контактной прочности косых зубьев по сравнению с прямыми в формулу расчета напряжений вводят поправочные коэффициенты, учитывающие распределение нагрузки между зубьями и зависящие от степени точности передачи и окружной скорости.

Расчет конических зубчатых передач. Зубчатую передачу с пересекающимися осями, у которой начальные и делительные поверхности колес конические, называют конической. Основные исходные положения, принятые при расчете цилиндрических передач, распространяются на конические передачи.

Опытным путем установлено, что нагрузочная способность конической передачи ниже, чем цилиндрической. В соответствии с этим в расчетные формулы для зубьев конической передачи вводят коэффициент, учитывающий снижение их нагрузочной способности по сравнению с зубьями цилиндрических передач.

Прочность зубьев при изгибе рассчитывают по среднему значению модуля их. Коэффициент формы зуба выбирают по аналогии с цилиндрической прямозубой передачей, но в зависимости от числа зубьев эквивалентных колес z_к = z/cosδ, где δ — угол делительного конуса.

Расчет конической передачи на контактную прочность основан на допущении, что нагрузочная способность ее равна нагрузочной способности эквивалентной цилиндрической передачи при ширине колес последней, равной ширине конических колес.

На основании этого используются формулы расчета цилиндрических колес при замене А, i и М_к соответственно на A_э, i_э и М_кэ.

Крутящий момент между скрещивающимися валами передается с помощью винтовых, гипоидных, червячных и глобоидных передач, являющихся разновидностями зубчатой передачи. Теоретически угол скрещивания валов может быть любой, но практически чаще всего он равен 90°.

Винтовые передачи. Простейшей парой такого вида является винтовая передача. Цилиндрические винтовые колеса по своей конструкции не отличаются от косозубых цилиндрических колес. Контакт зубьев в зацеплении винтовых цилиндрических колес происходит теоретически в одной точке, тогда как у косозубых колес — по линии. Поэтому винтовые передачи следует применять при небольших окружных скоростях и малых нагрузках.

Так как винтовые передачи образуются из косозубых колес, то для нахождения размеров винтовых передач пригодны формулы, определяющие размеры цилиндрических косозубых колес.

Межосевое расстояние А, определяющее габариты передачи, приближенно будет

Для определения усилий в винтовой передаче следует пользоваться формулами, аналогичными для косозубых цилиндрических. При угле скрещивания δ = 90° радиальное усилие для обоих колес будет одинаковым, осевое усилие на шестерне будет равно окружному усилию на колесе и наоборот.

Обычно винтовые передачи рассчитывают по эмпирической формуле, определяющей максимальное усилие в нормальном к зубьям направлении по условию предупреждения заедания.


Условное напряжение, k_b
Материалы колес	при непродолжительной притирке в паре	при тщательной притирке в паре
Сталь - бронза	0,35	0,84
Сталь - сталь	0,4	1,05
Чугун - чугун (бронза)	0,55	1,4
Текстолит - чугун (сталь)	0,7	1,75

Расчет зубьев на изгиб можно проводить по формулам для косозубых цилиндрических пар.

Гипоидные передачи. Они получили широкое распространение. Колеса таких передач конические с косыми либо криволинейными зубьями. Для правильного зацепления нормальный модуль зубьев на колесе и шестерне должен быть одинаков. Углы наклона зубьев на шестерне и колесе различны. Из-за разных углов наклона зубьев на колесе и шестерне при изменении направления вращения изменяется угол, зацепления.

Размер смещения осей Е с целью предупреждения заедания обычно регламентируется в следующих пределах: от 0,33 dк (при i=1) до 0,20 dк (при i>2,5).

Силы, действующие в гипоидной передаче, можно определить, воспользовавшись преобразованными формулами для конических передач, где вместо угла β ввести для шестерни βш, для колеса βк; вместо окружного усилия Р ввести для колеса Рк и для шестерни Рш, так как последние не равны между собой вследствие βш ≠ βк

Особенностью гипоидных передач является скольжение в зацеплении не только по высоте, но и вдоль зубьев, что способствует лучшей их приработке и уменьшению шума.

Достоинства гипоидной передачи по сравнению с конической заключаются в том, что при тех же габаритах шестерне гипоидной передачи может быть выполнена больших размеров. Недостатки заключаются в сложности изготовления и возможности заедания зубьев вследствие продольного скольжения.

Червячные передачи. Эти передачи относятся к категории зубчато-винтовых. Ведущим элементом этой пары является червяк.

Червячную передачу, у которой делительные и начальные поверхности червяка и колеса цилиндрические, называют цилиндрической червячной передачей.

В сечении главной плоскостью, проходящей через ось червяка, перпендикулярно оси колеса, зацепление можно рассматривать как зацепление эвольвентного червячного колеса с непрерывной совокупностью реек, профиль зубьев которых совпадает с профилем витка червяка.

На основании того, что червячную передачу можно представить как разновидность винтовой зубчатой передачи с углом скрещивания валов 90°, геометрические размеры червячной передачи можно найти, воспользовавшись формулами для зубчатых колес.

Осевой шаг червяка t_s равен расстоянию между одноименными профильными поверхностями смежных витков, измеренному вдоль оси червяка.

Ход винтовой линии витков червяка

При отсутствии коррекции начальный и делительный диаметры совпадают.

Межосевое расстояние А равно сумме радиусов начальных цилиндров червяка и червячного колеса. Диаметр делительной (начальной) окружности колеса d_дк = d_к = z_кm_s.

Значения коэффициента коррекции стандартизированы и могут иметь значения -1; -0,5; 0; 0,5; 1.

Силы, действующие в передаче, можно определить на основании тех же зависимостей, которые даны для зубчатых передач.

Воспользовавшись этими формулами и учитывая, что угол наклона зубьев на червячном колесе β_кравен углу подъема витков на червяке λ, получим окружное усилие на колесе Р_к, равное осевому усилию на червяке Р_ом при крутящем моменте на колесе М_к Р_к=2М_к/d_k=P_om.Осевое усилие на колесе Р_о.к равно окружному усилию на червяке Р_ч с учетом того, что скольжение вдоль зубьев вызывает силу трения_.Коэффициент полезного действия червячной передачи_:η=η₁η₂η₃где η₁,η₂,η3 — коэффициенты, учитывающие потери в зацеплении, в подшипниках и на размешивание и разбрызгивание масла соответственно.

Потери в зацеплении в основном обусловлены скольжением витков червяка относительно зубьев. Коэффициент потерь η=λ-tgλ/tg(λ+p), где р — угол трения, зависящий от материалов сопряженной пары, качества поверхности, смазки и скорости скольжения.

Потери на перемешивание и разбрызгивание масла зависят от окружной скорости колеса, ширины его и условной вязкости масла.
Для приближенных расчетов полный коэффициент полезного действия червячных передач можно принять равным (с учетом КПД в подшипниках): для однозаходных червяков η = 0,7-0,75; для двухзаходных червяков η = 0,75.. .0,82; для трех-четырехзаходных червяков η = 0,82-0,92.

Глобоидные передачи. Это такие червячные передачи, начальная поверхность которых представляет собой поверхность глобоида (тора).

Для геометрического расчета зацепления глобоидной передачи исходными обычно являются величины i и A, причем i должно соответствовать техническому заданию, а A определяется расчетом.

Расчет передачи на износ производится методом последовательного приближения по эмпирической формуле, определяющей допускаемую мощность на червяке

После расчета и уточнения межосевого расстояния и выбора коэффициента q_ч определяют модуль передачи (мм) m— 2A/(z_к + q_ч).

Модуль глобоидных передач стандартом не установлен и может быть дробным.

Коэффициент q_ч = d_дч/m принимают от 8 до 12 для обеспечения достаточной жесткости тела червяка, прогиб червяка под нагрузкой не должен превышать f = 0,2 ΔA (ΔА — предельное отклонение межосевого расстояния передачи).

Расчет коэффициента полезного действия глобоидных передач следует проводить так же, как и для передач с цилиндрическим червяком. Коэффициент полезного действия для глобоидных передач равен 0,82-0,9.

Направляющие вращательного движения.

Одними из основных деталей передачи являются валы и оси.

Деталь, на которую насажены вращающиеся части машины, реально осуществляющие геометрическую ось вращения, называется валом или осью.

Вал — это вращающаяся в опорах деталь, предназначенная для передачи крутящего момента, ось— деталь, поддерживающая вращающие части машины. В отличие от валов оси не передают крутящего момента.

По форме геометрической оси различают прямые и коленчатые валы. Особую группу составляют валы с криволинейной или изменяющейся формой геометрической оси — гибкие проволочные или тросовые валы. Опорные участки валов и осей называются цапфами.

Расчет валов и осей на прочность. Для расчета прежде всего составляют расчетную схему. При этом валы и оси рассматривают как балки на шарнирных опорах. В машинах наиболее часто вал нагружен одновременно крутящим М_к и изгибающим М_и моментами. Иногда валы могут быть нагружены сжимающей или растягивающей силой.

Расчет валов на кручение. При этом ориентировочном расчете обычно определяют диаметр выходного конца вала или диаметр вала под опорой, который испытывает только кручение.

Уравнение прочности на кручение вала имеет вид

Общий приближенный расчет вала. Если на вал действуют нагрузки, лежащие в различных плоскостях, их следует разложить на составляющие в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, общих для всех нагрузок, после чего по закономерностям, известным из курса «Сопротивление материалов», определяют эпюрные реакции.

Имея эпюры изгибающих и крутящих моментов, можно определить для составляющих сечений значения эквивалентного, или приведенного, момента.

Приближенный расчет вала отнюдь не обязателен. Если в качестве завершающего этапа намечено провести уточненный расчет, то следует ограничиться ориентировочным, а после конструктивного оформления вала провести уточненный. Последний проводят как проверочный. Он служит для определения расчетного коэффициента запаса прочности для опасного сечения вала.

Общий коэффициент запаса прочности

где пσ — коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям при изгибе вала, зависящим от предела выносливости материала вала при симметричном цикле изгиба σ — 1, эффективного коэффициента концентрации нормальных напряжений Кσ, масштабного фактора для нормальных напряжений, амплитуды цикла нормальных напряжений σv, среднего напряжения цикла нормальных напряжений σт и коэффициента ψσ, зависящего от соотношения пределов выносливости при симметричном и нулевом циклах изменения напряжения; n_τ — коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям, зависящим от аналогичных коэффициентов при кручении вала.

Допускаемый общий запас прочности в опасных сечениях вала, вычисленный по вышеприведенному уравнению, обычно находится в пределах 1,3-2,5.

Учитывая повышенные требования к жесткости валов, рекомендуется иметь значения коэффициента запаса прочности 2,5-3,0. Если по расчету получены такие значения n, то дополнительного расчета вала на жесткость не требуется.

Во многих случаях при конструировании вала не очевидно, какое сечение является опасным, поэтому коэффициент запаса прочности определяют для нескольких сечений. Опасным является то сечение, для которого коэффициент запаса прочности имеет наименьшее значение, при этом оно не может совпадать с сечением, где возникают максимальный изгибающий и крутящий моменты.

Оси (так как они не испытывают кручения) рассчитывают только на изгиб.

По конструкции проектируемого узла с осью составляют расчетную схему, определяют силы, действующие на ось, строят эпюры изгибающих моментов. Диаметр оси

Односторонние закрепленные оси рассчитывают как балки, защемленные одним концом. Короткие оси часто выполняют постоянного сечения по всей длине. Длинным осям стараются придать форму, близкую к форме тела равного сопротивления изгибу. Вследствие того, что диаметры сечений тела равного сопротивления изгибу изменяются по параболическому закону, а тело имеет вид параболоида вращения, то ось конструируют так, чтобы она вписывалась в это тело, т. е. ось выполняется конусом с диаметром, уменьшающимся от центра к опорам (в случае симметричной оси, защемленной в двух опорах).

Расчет цапф (шипов, шеек, пят). Участки вала или оси, охватываемые опорами, называются цапфами. Концевые цапфы, передающие радиальные нагрузки, называются шипами, а промежуточные — шейками; цапфы, передающие осевые нагрузки,— пятами.

Шипы и шейки рассчитывают на прочность, на износостойкость по величине удельного давления и на нагрев. Для упрощения расчетов удельное давление по опорной поверхности шипа принимают равномерно распределенным.

При расчете на прочность шип рассматривают как консольную балку, закрепленную в теле вала и нагруженную сплошной равномерной нагрузкой, равной реакции опоры на вал.

Уравнение прочности цилиндрического шипа имеет вид

Допускаемое напряжение изгиба для шипа выбирают так же, как и для валов. Расчет шипов и шеек на удельное давление производят по уравнению P = [p]ld, где [р] — допускаемое удельное давление, Н/м². Величину [p] выбирают в зависимости от условий работы, материала вкладышей и степени чистоты поверхности трения.

Из расчетных уравнений шипов на изгиб и по удельному давлению получим .

Обычно ψ = 0,6-1,5. При значениях ψ >1,5 применяют самоустанавливающиеся опоры.

Расчет шипов и шеек на нагрев производят при окружной скорости v > 0,5 м/с по уравнению

Пяты рассчитывают на прочность, на удельное давление и на нагрев.

Сплошная плоская пята опирается на подпятник плоской торцевой поверхностью, имеющей форму сплошного круга.

Экспериментальные данные показали, что давление распре¬делено по площади пяты неравномерно, причем в центральной части оно наибольшее, что приводит к выдавливанию смазки. По этой причине удаляют центральную зону и получают кольцевую пяту. Она изнашивается более равномерно вследствие меньшей разности скоростей разноудаленных от оси участков поверхности.

Сплошную плоскую и кольцевую пяты, нагруженные только осевыми нагрузками, рассчитывать на прочность не следует, так как допускаемое напряжение на сжатие [σ]сж значительно больше, чем величина допускаемого удельного давления.

Другим видом кольцевой пяты является гребенчатая, имеющая ряд кольцевых выступов — гребней, которыми она передает осевую нагрузку вала на соответствующие поверхности подпятника.

Применение гребней позволяет получать небольшие удельные давления при значительных осевых нагрузках, однако распре¬деление усилия между гребнями крайне неравномерно, что объясняется неточностью изготовления, деформацией самих гребней и участков пяты и подпятника между ними, влиянием температурных факторов.

У гребенчатой пяты рассчитывают на прочность гребень. Для расчетов обычно принимают h = b, где hub соответственно толщина и высота гребня.

Гребень рассматривают как балку с защемленным концом, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой P/z, где z — число гребней.

Уравнение прочности гребня будет Pb/2z=πd₁h²[σ]_n/6, где d — диаметр вала в метрах.

Принимая, что b = (0,1 ±0,3) d1, из приведенного уравнения можно определить число гребней пяты.

Расстояние между гребнями пяты определяют из аналогичного расчета на прочность выступов подпятника, входящих во впадины между гребнями пяты.

Расчет пяты по удельному давлению проводят из предположения равномерного распределения нагрузки на опорной поверхности.

Диаметр сплошной пяты находят из уравнения P=πd²[p]ψ/4, где ψ — коэффициент, учитывающий уменьшение рабочей поверхности за счет смазочных канавок.

Диаметр кольцевой пяты определяется из аналогичного уравнения

Обычно принимают α = 0,4-0,6.

Число гребней гребенчатой пяты из условия ограничения удельного давления можно получить

Расчет и выбор опор валов. При проектировании узла вал-подшипник перед конструктором стоит задача выбора опоры: скольжения или качения.

Опоры валов или осей, в которых поверхность цапфы скользит по охватывающей ее поверхности опоры, называются подшипниками скольжения.

Подшипники скольжения имеют следующие достоинства: простота конструкции, возможность применения их при любой частоте вращения; относительно небольшие радиальные размеры; возможность разъема, обеспечивающего легкую сборку и пригонку трущихся поверхностей. Недостатками этих подшипников являются увеличение сопротивления трения в периоды пуска и остановки; большой расход смазки; трудность защиты трущихся поверхностей от загрязнений; сравнительно большие размеры в осевом направлении.

Основные элементы подшипника скольжения — корпус, вкладыш, крышка, смазочное приспособление.

При недостаточной смазке, малой скорости скольжения и большой удельной нагрузке подшипники скольжения работают в области граничного и сухого трения, при этом коэффициент трения наибольший, величина его постоянная.

Основными критериями работоспособности подшипника скольжения являются:

среднее давление ρ = P/F, где F — проекция опорной поверхности на плоскость, перпендикулярную к вектору нагрузки Р;
произведение pv, где v — окружная скорость шипа.

Таким образом, при элементарном расчете опор скольжения должны быть удовлетворены два условия:

ограничение среднего давления во избежание интенсивного износа p = P/F≤ [р];
ограничение произведения pv во избежание интенсивного нагрева pv ≤ [pv].

Значения допускаемых величин [р] и [pv] приведены в табл. 2.

Значения допускаемых величин [р] и [pv]
Тип машины	[р], Н/мм²	[pv],Н•м/ (мм² •с)
Редукторы общего назначения	2-6	4-8
Редукторы тяжелого типа	6-12	6-20
Трансмиссии	1-4	3-8
Конвейеры ленточные и цепные	2-5	2-8

Обычно при конструировании опор задаются диаметром d и, принимая ширину вкладыша, равную (0,5-1) d, производят поверочный расчет с определением значений р и pv. Если в результате получено р > [p] или pv > [pv], то соответственно изменяют р и d.

Удлинение срока службы опор скольжения достигается конструктивными, технологическими и эксплуатационными мероприятиями.
Специальные конструктивные меры изыскиваются в каждом конкретном случае. Например, необходимо учесть те факторы, которые не учитываются расчетными формулами, но оказывают существенное влияние на работу опор при любом виде трения скольжения. К числу этих факторов относятся: правильное расположение и необходимые размеры смазочных канавок; рациональный выбор смазочного устройства; хорошие условия тепло— отвода; высокая жесткость всего опорного узла. Недостаточная жесткость узла приводит к искажению форм и размеров опоры, а соответственно к ухудшению условий смазки.

Технологические меры удлинения срока службы опорного узла сводятся в основном к точному выполнению заданных чертежами конструктивных форм и размеров деталей, чистоте обработки, точности сборки.

К эксплуатационным мерам относится строгое соблюдение условий работы, заданных технологическим регламентом; необходимо правильно осуществить процесс приработки опоры, а также следить за надежностью смазки или при жидком масле контролировать тщательность его фильтрации.

Подшипники качения по сравнению с опорами скольжения обладают ряда преимуществ, обеспечивающих их широкое применение: незначительные потери от трения, малый расход смазочных материалов, небольшие габариты по длине. В связи с тем что у этих подшипников практически отсутствует зависимость потерь от скорости вращения, коэффициент полезного действия узла на всех режимах практически одинаков, что обусловливает меньшую затрату мощности двигателя в период разгона рабочего органа.

К недостаткам подшипников качения относятся сравнительно большие габариты по диаметру, отсутствие разъема, что усложняет монтаж подшипникового узла.

В зависимости от формы тел качения подшипники делятся на шариковые, роликовые и игольчатые; в зависимости от направления воспринимаемой нагрузки — на радиальные, упорные и радиально-упорные.

При проектировании подшипники качения не рассчитывают, а подбирают по каталогу в зависимости от диаметра цапфы вала, величины, направления и характера нагрузки, угловой скорости вращающегося кольца, требуемой долговечности.

В зависимости от частоты вращения колес подшипников их подбирают либо по статической, либо по динамической грузоподъемности. Если подшипник воспринимает нагрузку в неподвижном состоянии или его вращающееся кольцо имеет частоту вращения не более 1 об/мин, то подшипник выбирают по статической грузоподъемности без проверки его на долговечность.

Динамической грузоподъемностью называется нагрузка (радиальная для радиальных и радиально-упорных подшипников, осевая для упорных), которую подшипник может выдержать в течение миллиона оборотов без усталостного разрушения поверхностей тел качения или беговых дорожек колец.

Условие для выбора подшипников качения: С<[C], где С — требуемая динамическая грузоподъемность, Н; [С] — табличное значение грузоподъемности подшипника выбранного размера.

Выбирают подшипники качения по приведенной нагрузке Р и расчетному ресурсу L (млн об.):

Подшипники качения выходят из строя по разным причинам. Часто в них повреждаются сепараторы, реже — рабочие поверхности колец и тел качения.

При отсутствии смазки и большом давлении тел качения на сепаратор, а также при неправильной сборке может произойти заедание тел качения, что приведет к их поломке. Очень часто подшипники качения выходят из строя вследствие усталостного выкрашивания рабочих поверхностей.

С целью увеличения надежности подшипникового узла тела качения в нем не должны подвергаться защемлению при радиальном нагружении, при этом следует предусматривать достаточный тепловой зазор между торцом подшипника и упорной крышкой.

К числу эксплуатационных мер, способствующих увеличению срока службы подшипников, относятся обеспечение надежной защиты от попадания пыли, влаги, кислот, щелочей, своевременное их смазывание; соблюдение скоростного и силового режимов работы подшипников; обеспечение условий правильной сборки подшипникового узла.

Кольца подшипников должны быть смонтированы на валу и в корпусе с определенными посадками. Посадочные места на валу под внутренние кольца обрабатывают по системе отверстия, обработку корпуса под наружное кольцо осуществляют по системе вала.

При выборе посадок необходимо обеспечить неподвижное соединение того кольца подшипника, которое последовательно воспринимает нагрузку по всей окружности дорожки качения (вращающееся); второе же кольцо, подвергающееся местному нагружению, устанавливают по скользящей посадке.

Краткие сведения о редукторах.

Редуктором называется механизм, обеспечивающий передачу энергии от двигателя к рабочему или промежуточному органу машины с понижением угловой скорости (частоты вращения) валов с повышением крутящего момента. Аналогичные конструкции, предназначенные для повышения частоты вращения, называются мультипликаторами.

Редуктор состоит из литого или сварного корпуса, в котором размещены элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. Разновидностей редуктора чрезвычайно много.
В основу классификации положены следующие признаки:

тип передачи:

зубчатые;
червячные;
смешанные;
планетарные;

число ступеней;
тип зубчатых колес:

цилиндрические;
конические;
смешанные;
другие;

относительное расположение валов в пространстве:

вертикальные;
горизонтальные;

особенность кинематической схемы

соосное расположение валов;
раздвоенная ступень;
другое.

Одноступенчатые цилиндрические редукторы. Передаточное число одноступенчатого редуктора обычно меньше или равно 5. Наиболее простым, редко встречающимся, предназначенным для изменения только направления вращения валов является редуктор с передаточным отношением, равным 1. Он применяется в тех случаях, когда нельзя использовать открытые передачи.

Вид зубьев цилиндрической передачи может быть любой (прямой, косой, шевронный), выбирают его в зависимости от передаваемых усилий и возможных габаритов редуктора.

Выбор горизонтальной или вертикальной схемы расположения валов определяется конструктивной компоновкой привода. Валы могут монтироваться как на подшипниках качения, так и на подшипниках скольжения. Последние используются в тяжелых редукторах при малых скоростях вращения валов.

Одноступенчатые конические редукторы. Передаточное число редуктора при использовании прямозубых конических колес обычно не превышает 3,0, при использовании колес с косыми или криволинейными зубьями — не более 5,0. Валы в конических редукторах монтируют на подшипниках качения.

Конические редукторы можно выполнить с различным пространственным расположением тихоходного и быстроходного валов. При вертикальном расположении быстроходного вала привод должен осуществляться от фланцевого электродвигателя.

Двухступенчатые и трехступенчатые цилиндрические редукторы. Они являются наиболее распространенными. Применение соосной схемы быстроходного и тихоходного валов позволяет сократить габариты редуктора. Вид зубьев передачи может быть разнообразным, при этом с целью снятия осевых усилий при использовании косозубых колес обычно направления зубьев на первой и второй ступенях различны.

Соосное расположение вала при указанном выше достоинстве имеет и недостатки: необходимость одинакового межосевого расстояния для первой и второй ступени, что приводит к недогруженное™ быстроходной ступени; затруднена смазка подшипников, находящихся в средней части корпуса; большое расстояние между опорами промежуточного вала, возможность только одного входного и выходного концов вала. Последний недостаток можно исключить, использовав раздвоенную схему по быстроходной или тихоходной ступени.

В редукторах с раздвоенной быстроходной или тихоходной ступенью зубчатые колеса расположены симметрично относительно опор. Кроме того, следует иметь в виду, что в опасном сечении промежуточного вала возникает крутящий момент, соответствующий половине передаваемой мощности. Это обстоятельство относится к достоинствам редукторов с раздвоенной ступенью.

Двухступенчатые редукторы обычно имеют передаточное число 8-30, трехступенчатые — до 400.

Коническо-цилиндрические редукторы. Обычно коническо-цилиндрические редукторы выпускают с вертикальным расположением ведущего вала первой конической ступени. Такая конструкция удобна для привода от фланцевого электродвигателя, устанавливаемого непосредственно на корпусе редуктора.

Коническая ступень может иметь прямые, косые или криволинейные зубья.

Нормальный диапазон передаточных чисел для этого типа редукторов 8- 15.

Трехступенчатые редукторы с одной конической и двумя цилиндрическими передачами могут иметь l=25-75, при этом цилиндрические ступени могут быть развернутыми либо соосными.

Червячные редукторы. Они различаются по относительному расположению червяка: с верхним, нижним и боковым расположением.

В редукторах с нижним расположением червяка улучшаются условия смазки червячной пары, однако имеется большая вероятность попаданаия в зацепление металлических частиц — продуктов износа венца колеса и зубьев червяка. При верхнем расположении червяка этот недостаток может быть исключен.

Передаточное число червячных редукторов 8-80.

Зубчато-червячные, червячно-зубчатые и двухступенчатые червячные редукторы. Их применяют для получения больших передаточных чисел (до 150), особенно при конструировании подъемно-транспортных машин. В отдельных случаях передаточное число может быть 250.

Передаточное число двухступенчатых червячных редукторов 80-2500, наиболее часто 400.

Мотор-редуктор представляет собой отдельный агрегат, состоящий из электродвигателя и редуктора того или иного вида. Встроенные зубчатые передачи могут быть с одной или двумя ступенями. Обычно применяются передачи в виде цилиндрических зубчатых пар, реже используются червячные.

Планетарные редукторы. Они предназначены для получения больших передаточных чисел при малых габаритах передачи.

В общем виде редуктор имеет:

сателлиты, т. е. колеса, совершающие сложные движения и имеющие подвижную ось вращения;
водило — подвижное звено, на котором укреплены оси сателлитов;
сателлиты находятся обычно в зацеплении с центральными колесами, вращающимися вокруг оси механизма или закрепленными неподвижно.

Число сателлитов зависит от возможности их размещения в редукторе, но с целью равномерного распределения нагрузок предпочтительно иметь три сателлита.

Передаточное отношение планетарной передачи обозначается буквой i с двумя индексами: внизу двойной индекс, определяющий отношение угловых скоростей рассматриваемых звеньев, вверху индекс, указывающий, какое звено механизма принято неподвижным.

На рис. 5 показана дифференциальная планетарная передача.

Угловые скорости зубчатых колес 1 (А), 2, 3 (п) и водила Я обозначают соответственно o)v w2, и wH. Относительное движение не изменяется, если всей передаче сообщить дополнительное вращение со скоростью равной по величине, но противоположной по направлению вращения водила.

Рис. 5. Дифференциальная планетарная передача (планетарный редуктор).

Если в этой же передаче жестко закрепить колесо 3, то получим простую планетарную передачу, где w₃ = 0. При проектировании планетарных редукторов следует соблюдать три условия:

В передачах, выполненных без смещения исходного контура, число зубьев сателлита выбирают из условия соосности валов центральных колес: z₂ — среднее между z₁и z₃. В передачах со смещением исходного контура условие соосности проверяют равенством межосевых расстояний колес, составляющих передачу: Лх_2 = Л2_3, где Л2_3 — межосевое расстояние между сателлитом 2 и корончатым колесом 3; межосевое расстояние между солнечным колесом 1 и сателлитом 2.
Из условия возможности сборки передачи сумма чисел зубьев колес 3 (корончатого) и 1 (солнечного) должна быть кратна числу сателлитов: (z₃+z₁)/u=y, где u - число сателитов.
Чтобы соседние сателлиты не задевали зубьями друг друга, должно соблюдаться условие соседства
Неизбежные неточности при изготовлении передач приводят к неравномерному распределению нагрузки между сателлитами, что снижает нагрузочную способность редуктора. Для выравнивания нагрузки по сателлитам применяют три принципиально различных способа:
- первый — жесткое крепление всех деталей, высокая точность выполнения всех размеров, очень тщательный монтаж, подбор сателлитов по зазору в зацеплениях с центральными колесами;
- второй — одно из установленных центральных колес или во¬дило плавающее;
- третий — установка центральных колес с гибким ободом или ввод упругой связи между венцами сдвоенных сателлитов.
Наибольшее распространение получили конструкции с плавающими центральными колесами.

Муфты.

Передача вращательного движения и крутящего момента с одного вала на другой при их соосном положении осуществляется посредством муфт. Кроме того, муфты приводов выполняют и другие важные функции: компенсацию небольших монтажных отклонений, разъединение валов при перегрузках, автоматическое управление, бесступенчатое регулирование пере даточного отношения, предохранение машин от поломок при аварийном режиме.

Различные способы передачи вращательного момента, различные функции, выполняемые муфтами, обусловили большой типаж конструкций современных муфт.

Передача момента в муфте может осуществляться механической связью между деталями, выполненными в виде неподвижных соединений или кинематических пар (муфты с геометрическим замыканием; силами трения или магнитного притяжения (муфты с силовым замыканием); силами инерции или индуктивным взаимодействием электромагнитных полей (муфты с динамическим замыканием).

По характеру работы и основному назначению муфты могут быть различных типов.

Постоянные соединительные муфты. Они выполняются с геометрическим замыканием. Жесткие некомпенсирующие (или глухие) муфты соединяют валы без возможности относительного их перемещения.

Однако в реальных условиях не всегда удается обеспечить соосность: под действием тепловых и силовых факторов возникают определенные деформации, приводящие к смещению валов — осевому, радиальному и угловому. Для устранения вредных последствий таких смещений выбирают жесткие компенсирующие муфты.

Простейшей жесткой муфтой является втулочная муфта (рис. 6). Она представляет собой втулку 1, посаженную с помощью шпонок 2, штифтов 3 или шлицев на выходные концы валов. Другим видом жестких муфт являются фланцевые, их иногда называют поперечно-свертными. Фланцевые муфты могут передавать значительные вращающие моменты.

Продольно-свертная муфта (рис. 7) отличается от фланцевой тем, что линия разъема полумуфт, выполненных в виде разрезной втулки, располагается вдоль оси валов.

Вращающий момент передается с помощью шпоночных соединений, а также сил трения, возникающих в результате затяжки болтов.

Компенсирующие муфты несколько сложнее, но в них допускается некоторое смещение осей валов. Эти муфты бывают двух типов: жесткие подвижные и упругие.

К жестким подвижным муфтам относится кулачково-дисковая муфта, состоящая из двух полумуфт с диаметральными пазами на торцах и промежуточного плавающего диска с взаимно перпендикулярными выступами. Эта муфта используется для соединения тихоходных валов с частотой вращения до 250 мин^-1. Допускается радиальное смещение до 0,04 d, угловое — до 30'. Недостаток этих муфт — повышенная чувствительность к перекосам валов.

К компенсирующим муфтам относится также зубчатая муфта. Она состоит из четырех деталей — двух полумуфт с наружными зубьями и двух обойм с внутреними зубьями. Этими муфтами компенсируются радиальные, угловые (до 0,5°) и комбинированные смещения валов.

Упругая втулочно-пальцевая муфта (рис. 8) по конструкции аналогична фланцевой муфте, однако вместо соединительных болтов у упругой муфты имеются стальные пальцы 7, на которые насажены упругие резиновые или кожаные втулки 2. Эти элементы позволяют компенсировать радиальные (0,2-0,6 мм), осевые (1-5 мм) и угловые (1°) смещения валов.

Муфты с упругой звездочкой допускают большие смещения, чем втулочно-пальцевые: радиальные — до 0,01d, осевые — в пределах монтажного зазора, угловые — 1°30'.

Упругие муфты с резиновой оболочкой выполняются в различных модификациях — с оболочками цельными, разрезными или наборными, со стыкованными из двух симметричных частей.

К упругим муфтам относятся муфты, имеющие рабочий элемент в виде пружин — винтовых и плоских: первые с постоянной жесткостью, вторые с постоянной или переменной жесткостью. Во втором случае при повороте полумуфты пакет плоских пружин, вставленный в паз трапециевидной формы, деформируется так, что точка приложения окружного усилия перемещается, изгибающий момент и прогиб пружин изменяются нелинейно; происходящее при этом скольжение пластин с трением способствует демпфированию колебаний.

Сцепные муфты предназначены для соединения и разъединения валов. В приводных устройствах, например, закаточных машин и наполнителей устанавливают управляемые сцепные муфты.

Наиболее простая сцепная муфта — кулачковая. Основным требованием, предъявляемым к ней, является необходимость строгого центрирования полумуфт на валах, для чего служит втулка на одной из полумуфт. Эти муфты применяют для передачи значительных моментов, однако включение муфты необходимо осуществлять при весьма малой относительной угловой скорости (около 1 рад/с) или при полной остановке.

Фрикционные муфты (рис. 9) в отличие от кулачковых допускают включение под нагрузкой F на ходу. Они передают вращающий момент от левой полумуфты 1 к правой 2 за счет сил трения. В результате проскальзывания достигается плавность включения.

Фрикционные муфты работают без смазки (сухие) и со смазкой (масляные). Последние применяют в ответственных конструкциях при передаче больших моментов. Фрикционные материалы, используемые для изготовления муфт, следующие: прессованная асбесто-проволочная ткань — ферродо, фрикционная пластмасса, порошковые материалы и т. п. Их применяют в виде накладок.

Самоуправляемые муфты. Эти муфты обеспечивают автоматическое соединение или разъединение валов при изменении заданного режима работы.

Муфты свободного хода (рис. 10) предназначены для передачи вращающего момента только в одном направлении. Элементом сцепления являются ролики 3, находящиеся в клинообразном пазу, образованном внутренней 1 и наружной 2 полумуфтами. При уменьшении скорости вращения внутренней полумуфты вследствие обгона ролики выкатываются в широкие участки пазов и муфта автоматически размыкается. Муфты свободного хода работают бесшумно.

Центробежные самоуправляемые муфты служат для включения и выключения вращения валов при заданных значениях угловой скорости. Центробежная муфта состоит из ведущей и ведомой полумуфт, в пазы которых устанавливаются фрикционные грузы — колодки.

При достижении заданной угловой скорости ведущей полумуфты прижатие колодок к ведомой полумуфте центробежной силой обеспечивает такую силу трения, которая увлекает за ведущей полумуфтой ведомую, и муфта включается. При снижении угловой скорости муфта выключается. Этот тип муфты позволяет осуществить частые и плавные включения.

Предохранительные муфты. Они предназначены для предохранения деталей приводов от перегрузок. Выключение муфты осуществляется при достижении предельно заданного вращающего момента.

Наиболее простая муфта — это муфта со срезным штифтом. При достижении максимального значения момента происходит срезание штифта и осуществляется размыкание муфты. Муфта со срезным штифтом неудобна в приводах с резкими колебаниями нагрузок. Вследствие частого срабатывания приходится часто заменять штифты, поэтому эти муфты устанавливают в приводах в качестве аварийного звена.

Кулачковые муфты с трапецеидальным профилем кулачков. Последние расположены на торцевых поверхностях полумуфт, прижимаемых друг к другу одной центральной пружиной или несколькими, расположенными по окружности. Предварительное сжатие пружин обеспечивает передачу заданного вращающего момента. При достижении усилий, превышающих расчетные, возникающие осевые нагрузки сжимают пружины и кулачки одной полумуфты выходят из пазов другой. При этом муфта размыкается с характерным щелкающим звуком, предохраняя детали машины от опасных нагрузок. Кулачковые предохранительные муфты отличаются от сцепных отсутствием механизма включения. Эти муфты постоянно замкнуты. Аналогично работает шариковая предохранительная муфта, однако ее редко используют из-за трудности центровки.

Широко применяют в технике фрикционные предохранительные муфты. При перегрузке в результате проскальзывания происходит пробуксовывание этой муфты (останавливается ведомый вал). По форме рабочих поверхностей они носят названия конусных или дисковых.

Конусные муфты конструктивно несложны. При изготовлении и эксплуатации таких муфт необходимо обеспечить строгую соосность валов, равномерный контакт трущихся поверхностей, притирку рабочих поверхностей. Каждая, из полумуфт выполнена в виде конусов: один с наружной рабочей поверхностью, другой с внутренней. Передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения, возникающих вследствие прижатия конусов друг к другу, центральной или расположенными по окружности пружинами.
По четкости срабатывания (чувствительности) и плавности включения дисковые предохранительные муфты превосходят все ранее описанные. По конструкции и принципу действия эти муфты, сходны со сцепными фрикционными дисковыми муфтами, отличаются от них отсутствием механизма управления. Возможность изменения размеров дисков и их количества позволяют применять их в широком диапазоне передаваемых моментов.

Выбор и расчет муфт. Применяемые в пищевом машиностроении муфты в основном стандартизированы. Выбирают муфты по передаваемому расчетному моменту, при этом вид муфты определяется условиями работы и ее назначением.

Определив расчетный момент, по таблицам находят требуемую муфту в соответствии с конструктивными особенностями проектируемого узла.

Расчет на прочность жестких (глухих) муфт проводится по основному уравнению прочности на кручение

Проверочный расчет на прочность (износостойкость) кулачково-дисковых компенсирующих муфт проводят по формуле

где р — максимальное давление, возникающее на рабочей поверхности сопряженных деталей муфты; D, d, h — размеры элементов муфты; [р] — допускаемое давление (для муфт с закаленными поверхностями [р] — 15-30 МПа).

С учетом радиального Дг и осевого S смещений проверочная формула имеет вид

Проверочный расчет губчатых компенсирующих муфт не проводится. Их подбирают по справочным таблицам по расчетному моменту и заданным посадочным размерам.

Для упругих втулочно-пальцевых муфт проверочный расчет для пальцев проводят на изгиб по формуле

Кулачковую сцепную муфту проверяют путем расчета кулачков на износостойкость по давлению на рабочих поверхностях и на прочность по напряжению изгиба у основания кулачка.

Наиболее распространенные многодисковые фрикционные муфты рассчитывают на отсутствие проскальзывания при передаче рабочего момента и на износостойкость рабочих поверхностей рабочих дисков.

Для передачи рабочего момента без относительного проскальзывания необходимо, чтобы момент сил трения был не меньше рабочего момента, создаваемого на рабочем валу:

Пружины.

В машинах пружины выполняют роль упругих элементов — амортизаторов, воспринимающих толчки и удары, и аммумуляторов энергии для приведения в движение механизмов и деталей машины. Воспринимая работу внешних сил, они преобразуют ее в работу упругой деформации материала. При снятии нагрузки по мере исчезновения деформации ранее затраченная работа почти полностью возвращается.

В зависимости от напряжений, возникающих в пружинах под нагрузкой, они делятся на пружины, работающие на скручивание, работающие на изгиб и работающие на растяжение — сжатие.

На рис. 11 приведена классификация пружин.

К пружинам, материал которых работает на скручивание, относятся винтовые пружины сжатия и растяжения. Пружины сжатия должны иметь плоское основание, перпендикулярное оси пружины, для обеспечения равномерного распределения осевой нагрузки по диаметру витка. Навивка пружины производится с предварительным зазором δ между витками. Пружины растяжения имеют закрытые витки, плотно прилегающие друг к другу. Чтобы создать плотное прилегание витков, проволоку перед навивкой подвергают некоторому растяжению. После навивки происходит упругая отдача материала, пружина раздается в диаметре и витки плотно прилегают друг к другу с предварительным натяжением.

Пружины сжатия и растяжения рассчитывают на прочность по одним и тем же формулам.

Цилиндрическая винтовая пружина представляет собой винтовой стержень. Основными параметрами пружины являются: D — средний диаметр, п — число рабочих витков, t — шаг витков и а — угол подъема средней винтовой линии витков. Эти парамет¬ры связаны выражением t = πDtg а. При приложении осевой статистической нагрузки Р в поперечных сечениях витков возникают:
крутящий момент (Н • м)

К пружинам, материал которых работает на изгиб, относятся пружины кручения, спиральные пружины, тарельчатые и плоские.
Винтовые пружины кручения воспринимают нагрузки в виде крутящего момента М— Ра.

Для получения расчетных зависимостей, так же, как и для пружин растяжения-сжатия, влияния дополнительных факторов, связанных с углом подъёма и. кривизной витков, учитываются с помощью коэффициента К, который для пружины с витками круглого сечения равен (4с— l)/(4c— 4).

Нагружающий момент вызывает в сечении витка напряжение изгиба.

Ленточная спиральная пружина также нагружается крутящим моментом. При жестком креплении концов пружины приложенный момент М будет вызывать чистый изгиб ее.

Тарельчатые пружины имеют форму усеченного конуса с углом 2-6°, изготовлены из специальной пружинной стали.

Диаметр основания D тарельчатой пружины колеблется в довольно широких пределах (28-300 мм), а высота конуса h = 0,6-9 мм. Уменьшение высоты конуса под воздействием рабочей нагрузки не должно превышать 0,8 h. Расчет тарельчатых пружин довольно сложен, поэтому пружины подбирают по специальным таблицам.

Плоские пружины предназначены обычно для усилий, действующих в пределах небольшого хода. Плоская пружина может быть защемлена обоими концами, при этом сила приложена в середине пружины, либо один конец защемлен, а сила приложена к другому.

Напряжение в консольно закрепленной пружине

Кольцевая, или клинчатая, пружина, работающая на растяжение-сжатие, состоит из набора колец специального профиля. При нагружении крайних колец по периметру наружные кольца надвигаются на внутренние, в результате чего первые растягиваются, а вторые сжимаются. Преодолевая силы трения, кольца частично входят одно в другое, давая пружине осадку,

При конструировании пружин необходимо иметь в виду, что угол р всегда должен быть больше угла трения μ.

Соединения деталей.

Машина состоит из большого числа деталей. Для того чтобы она выполняла свои функции, эти детали должны быть соединены между собой.

Соединения деталей могут быть подвижными и неподвижными. В подвижных соединениях детали в процессе работы могут изменять положение относительно друг друга по заданному закону. Введение неподвижных соединений предусматривает расчленение машины на отдельные узлы и агрегаты, а узлы — на детали и элементы, чтобы сделать возможной сборку машины.
Неподвижные соединения бывают разъемными и неразъемными.

Разъемные соединения (резьбовые, клиновые, штифтовые, шпоночные, шлицевые) характеризуются тем, что их разборка возможна без разрушения деталей.

Неразъемные соединения можно осуществить склепыванием, вальцеванием, сваркой, пайкой, склеиванием.

Условно разъемными являются соединения, при которых в результате разборки нарушаются геометрические размеры одной из деталей, например посадка ступицы на вал посредством посадок с натягом, соединения гайка-болт с фиксирующей деталью и т. п.
Наряду с общими требованиями экономичности к соединениям предъявляются в зависимости от их назначения требования прочности, плотности (герметичности) и жесткости.

Прочность соединений оценивается величиной допускаемых предельных напряжений, при которых соединение может выполнить свои функции.

Плотность (герметичность) соединений является обязательным показателем соединений частей трубопроводов, сосудов, содержащих жидкости и газы. Герметичными неразъемными соединениями являются сварные и склеенные. Их качество зависит от квалификации рабочего. Герметичность разъемных соединений достигается сильным сжатием сопряженных поверхностей, достаточно хорошо обработанных, и применением уплотнительных прокладок.

Жесткость соединений характеризуется предельными нагрузками, при которых соединение существует. Жесткостью с системы называют отношение деформирующей силы Р к величине деформации Л[с = Р/Л для случаев линейной зависимости и с = Д/7ДА в случае нелинейной зависимости Л = /(/>)].

Резьбовые соединения. Наиболее широко распространенными разъемными соединениями являются резьбовые. Они осуществляются при помощи болтов, гаек, шпилек, винтов, шурупов. Этому способствуют высокая надежность соединений, удобство сборки и разборки, наличие большой номенклатуры элементов соединения, обеспечивающей использование данного вида соединения в любых условиях, относительно малая стоимость элементов соединений.

К главным недостаткам резьбовых соединений следует отнести:

наличие значительного количества концентраторов напряжения;
нетехнологичность некоторых специальных конструкций при, однако, их большой прочности.

Болт представляет собой стержень с головкой на одном конце и резьбой на другом. При соединении на резьбовой конец навинчивается гайка.

Шпилька снабжена резьбой на обоих концах. Одним концом она ввинчивается в тело одной из скрепляемых деталей, на другой конец навинчивают гайку.

Винт подобно болту имеет резьбу на одном конце и головку на другом. Своей нарезной частью он ввинчивается в подготовленное отверстие в одной из скрепляемых деталей и стягивает детали между собой. Применение гаек при этом исключается. Для соединения деталей из мягких материалов (древесина, пластмасса) используют шурупы, которые при завинчивании сами нарезают посадочное отверстие.

Резьбу на элементах резьбового соединения выполняют на токарно-винторезном станке накатыванием или фрезерованием. Резьбу, образованную на цилиндре, называют цилиндрической, на конусе — конической. В зависимости от направления вращения при заворачивании различают правую или левую резьбу.

Резьба, образованная одной винтовой ниткой, называется однозаходной, двумя, тремя и т. д. нитками — двухзаходной, трехзаходной, многозаходной резьбой.

Практика применения резьбовых соединений весьма разнообразна, поэтому подход к расчету различен.

Теоретически и практически показано, что распределение осевой нагрузки по виткам резьбовой пары неравномерно, что неблагоприятно сказывается на несущей способности резьбовой пары. При расчете витков резьбы на прочность исходят тем не менее из допущения равномерного распределения нaгрузки как по виткам гайки, так и по опорной поверхности каждого из витков. Основным является расчет резьбовой пары (болт — гайка), скрепляющей две детали.

Диаметр болта (шпильки) по заданному внешнему осевому

Стандартом принята нормальная длина гайки Н = 0,8 d. Расчет соединений при нагрузке резьбовых деталей поперечными силами осуществляется следующим образом. При постановке болта в отверстие с зазором (рис. 12, а) необходимо, чтобы затягивание резьбой пары обеспечивало такую предельную силу трения на стыке деталей, которая была бы равна или больше приложенной поперечной нагрузки P. Болты при этом работают ла растяжение от усилия затяжки Р₀ и на кручение от момента на резьбе.

Величина усилия затяжки Р₀ определяется требуемым усилием трения F, действующим в плоскостях стыка соединяемых деталей, по условию

Болты рассчитывают только на растяжение по условной (расчетной) нагрузке Pp = βp₀, где β — коэффициент, учитывающий влияние на прочность болта напряжений кручения.

Величина коэффициента β может быть определена путем сравнения приведенного напряжения и напряжения растяжения в сечении по внутреннему диаметру резьбы болта.

Осевое напряжение в стержне болта, как было показано выше, σ_p = 1,27 P₀d²₁.

Таким образом, касательное напряжение при определении расчетной нагрузки можно учесть с помощью коэффициента /3= 1,25 при осевой силе.

В конструкциях, изображенных на рис. 12, поперечную нагрузку воспринимают втулки (рис. 12, б, в), специальные закладные детали (рис. 12, д) или выступы на соединяемых деталях (рис. 12, г). В этих случаях расчет на прочность проводится для деталей, воспринимающих поперечную нагрузку.

В случае постановки болта без зазора с натягом (рис. 12, е) поперечную нагрузку воспринимает стержень болта. Такое соединение может быть собрано без предварительной затяжки.

В некоторых конструкциях резьбовых соединений болты нагружены также изгибающими силами. Такое нагружение возникает при несимметричной головке болта либо в том случае, когда опорная поверхность соединяемой детали расположена под углом к опорной поверхности гайки или головки болта.

Для предупреждения возникновения этих напряжений при проектировании узла важно предусмотреть должную обработку опорных поверхностей или применять косые шайбы под головку болта или гайку, способные устранить влияние перекосов.

В затянутых резьбовых соединениях гайки удерживаются от отвинчивания силами трения в резьбе и на опорной поверхности гайки.
Переменные нагрузки и вибрация вызывают поперечные деформации болта и гайки. Эти поперечные деформации изменяются как по величине, так и по направлению. Вследствие наклона винтовой линии резьбы радиальное скольжение на сопряженных поверхностях ее способствует самоотвинчиванию гайки. Предупредить самоотвинчивание гайки можно применением контргайки. Ее навинчивают поверх основной гайки и затягивают так, чтобы участок болта между гайкой и контргайкой растягивался дополнительной нагрузкой, при этом верхние поверхности витков болта прижимаются к нижним поверхностям витков гайки; в контргайке — наоборот, поэтому даже при полном отсутствии нагрузки на болт или шпильку в сопряженных витках резьбы будут существовать силы трения, препятствующие самоотвинчиванию.

Широкое применение получили разрезные пружинные шайбы. В свободном состоянии концы шайбы разведены. Сжатая в соединении шайба создает одностороннюю нагрузку на гайку, тем самым предупреждая самоотвинчивание.

В качестве фиксаторов, обеспечивающих жесткую связь между деталями резьбовой пары, применяют шплинты, шайбы с усиками. Стопорные шайбы загибаются прилеганием к поверхности граней гайки и скрепляемой детали. При стопорении большой группы болтов или винтов используют проволоку, пропущенную через отверстия в головках, после чего концы ее скручивают вместе.
Шпоночные соединения. Для соединения валов с насаженными на них деталями используют шпонки. По конструкции они делятся на клиновые, призматические, сегментные и специальные.

Клиновые шпонки создают напряженное соединение, призматические и сегментные — ненапряженное.

Двумя разновидностями специальных шпонок являются круглые цилиндрические или конические шпонки. Их применяют при стопорении деталей, посаженных на конце вала. Цилиндрические шпонки создают ненапряженное соединение, конические — напряженное.

Расчет ненапряженных соединений приведен ниже. Из рассмотрения условий нагружения призматической шпонки (рис. 13) следует, что возможными повреждениями ее являются смятие боковых граней и срез.
Для того чтобы не могло быть смятия, должно выполняться

Если принять, что условный радиус приложения усилия у = d/2, то величина крутящего момента, передаваемого соединением

Рис.13. Соединение призматической шпонкой.

При заданном значении Мк определяют расчетную длину шпонки и из двух значений выбирают большее.

Расчет напряженных соединений следующий. Как указывалось ранее, такое соединение обеспечивается клиновой врезной шпонкой.

Величина нормального давления N, развиваемого на рабочих поверхностях шпонки, обусловлена величиной силы 5, прилагаемой к головке шпонки при запрессовке ее.

S = N[tgρ + tg (а + ρ)], где р— угол трения; а— угол скоса шпонки.

Крутящий момент, передаваемый таким соединением, Мк = 0,55 bhd [σ]см, где b— ширина шпонки; h— высота шпонки; d — диаметр вала.

Шлицевые соединения. Эти соединения служат для подвижного и неподвижного соединения с валом деталей, вращающихся вместе с ним. Для осуществления этого соединения на валу выполнены продольные выступы (зубья) прямоугольного, эвольвентного или треугольного сечения, а на ступице насаженной детали — соответствующие пазы.

По сравнению со шпоночным соединением шлицевые соединения обладают следующими преимуществами:

обеспечивают лучшее центрирование насаженных деталей;
значительно меньше ослабляют вал;
позволяют уменьшить напряжения сжатия на рабочих поверхностях благодаря большой площади контакта;
допускают более точную обработку посадочных поверхностей.

Зубья деталей шлицевых соединений работают на срез, изгиб и смятие. Решающее значение имеет прочность на смятие.
Расчетная формула при деформации смятия имеет вид

Для подвижных соединений, в которых осевое перемещение происходит без нагрузки, [σ]см = (1,5-2,0) НВ, в напряженных неподвижных соединениях [σ]см = (3-4) НВ, где НВ — твердость материала детали.

Соединения штифтами. Штифты применяются в качестве установочных, а также крепежных элементов.

Штифты бывают цилиндрическими и коническими.

Диаметр штифта d рассчитывают из условия прочности на срез. В случае нагружения соединения поперечной силой Р условие прочности

Заклепочные соединения. По назначению заклепочные соединения разделяют на прочные, плотно— прочные и плотные.

Прочные соединения — это швы, назначение которых — обеспечить прочность соединения элементов; плотно-прочные — это соединения, удовлетворяющие требованиям прочности и плотности; плотные — обеспечивают плотность.

По количеству рядов заклепок швы делятся на однорядные и многорядные. Расположение рядов может быть шахматным или параллельным.

В процессе нагружения заклепочного соединения можно наблюдать три стадии в работе соединения.

Нагрузку передают только силы трения, действующие в плоскости стыка деталей.
После того как нагрузка превысит максимальные значения сил трения, произойдет скольжение. Сдвиги элементов соединения компенсируют радиальный зазор между заклепкой и отверстием, и затем на второй стадии происходят упругие деформации заклепок и смятие стенок отверстий.
Стадия упруго-пластической деформации. Начинается она с появления текучести в заклепке. В этой стадии заклепка работает на срез, смятие, изгиб и растяжение.

Расчет заклепочных соединений приведен ниже. Разрушение заклепочного шва (рис. 14) при нагружении его осевой силой Р может произойти в результате среза заклепок, разрыва детали по линии между заклепками, разрыва детали по линиям тп и m1n1 смятия заклепками стенок отверстий.

Усилие Р при количестве заклепок п в ряду равномерно распределяется:

Рис. 14. Заклепочное соединение.

Для возможности размещения клепального инструмента принимают t = 3 d, для двухрядного шва t = 4 d.

Таким же образом, решая совместно уравнения прочности на срез заклепок и уравнения прочности листа по линиям тп и m₁n₁ и полагая, что [τ]' = 0,8 [τ] и d = 2 δ, найдем

Степень использования материала деталей заклепочного соединения выражают через коэффициент прочности шва <р, представляющий собой соотношение прочности заклепочного шва к прочности неослабленного отверстиями листа.

Простыми расчетами можно определить, что для однорядного шва с двумя накладками φ = 0,71; для двухрядного шва внахлестку φ = 0,75; для двухрядного шва с двумя накладками φ = 0,83.

Решив уравнения прочности, принимая равномерное распределение приложенной нагрузки Р на каждую заклепку, получаем п заклепок в ряду. Большее значение берут в основу проектирования шва из условий его прочности.

При проектировании прочно-плотных сварных швов кроме прочности необходимо знать плотность, которая может быть обеспечена при условии отсутствия взаимного смещения листов.

Величину, характеризующую плотность, определяют экспериментально в виде так называемого коэффициента скольжения.

Этот коэффициент следует понимать как силу сопротивления проскальзывания листов, условно отнесенную к единице площади поперечного сечения заклепок,

Сварные соединения. Такими соединениями называются неразъемные соединения металлических частей при помощи местного нагрева. В зависимости от источника нагрева различают следующие виды сварки: химическую (газовая, кислородная), химико-механическую (горновая и термитная), электрохимическую (атомно-водородная), электромеханическую (контактная или методом сопротивления) и электрическую (дуговая).

При сварке давлением металл свариваемых частей нагревают в местах, подлежащих соединению, до пластического состояния, после чего части сжимают и производят соединение.

При сварке плавлением металл в местах сварки нагревают до перехода его в жидкое состояние так, что расплавленный металл обеих частей образует общую ванну и при остывании дает шов.

Расчет сварных соединений производят следующим образом. Стыковой шов может быть расположен нормально к действующему усилию или под углом к внешнему усилию.

Условие прочности прямого шва при растяжении

Так, если допускаемое напряжение для наплавленного металла меньше допускаемого напряжения основного металла, пря¬мой стыковочный шов не обеспечивает одинаковой прочности по шву и по целому сечению. Вводится коэффициент прочности шва φ = [σ]ʹp/[σ]p.

Угловые швы рассчитываются на срез. Критическое сечение совпадает с биссектрисой прямого угла. В зависимости от то¬го, какая сторона свариваемых деталей внахлестку подвергается сварке, различают лобовой шов (сварной шов соединений расположен перпендикулярно к действующей нагрузке), фланговый (параллельно) и комбинированный (сочетает оба перечисленные).
Уравнение прочности лобового шва (рис. 15, а)

Механические свойства наплавленного металла при применении соответствующего электрода и надлежащем режиме сварки могут быть не ниже механических свойств основного металла, однако в целом прочность сварного шва ниже прочности целой детали. Это связано с особенностями строения шва и околошовной зоны.

Выбор допускаемых напряжений в сварных швах при статических нагрузках проводится в соответствии с видом сварки и применяемых электродов. Отношение допускаемого напряжения для сварных швов к допускаемому напряжению при растяжении [σ]р для основного металла будет:

при ручной сварке при сжатии [<г] 'сж/[(г] = 0,75-0,9, при растяжении [сг]'/[сг] =0,6-0,9, при срезе М' /И0 = = 0,5-0,7;
для автоматической сварки под слоем флюса [о1'/[сг] =0,9 и [т]'ср/Мр— 0,7:
для полуавтоматической сварки [<г] 'сж/ [сг) = 0,9; [<г]'/Ир = 0,8 и [т]'ср/Мр— 0,6.

Ввиду отсутствия достаточного количества опытных данных рекомендуют исходить из допускаемых напряжений для статических нагрузок с учетом коэффициента при расчете стыковых швов, работающих при асимметричных циклах, при которых напряжения не меняют знака при знакопеременном цикле γ = 1/(1- 0,3 r), где r — коэффициент асимметрии цикла.

Плотность сварных швов значительно выше плотности швов заклепочных. Специальных расчетов, связанных с обеспечением плотности сварных швов, не производят.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ.

В плодоовощной консервной промышленности применяется различное оборудование, предназначенное для механической обработки плодов и овощей. К нему относятся машины, выполняющие процессы транспортирования, мойки и измельчения сырья, очистки и осветления жидких полуфабрикатов, а также наполнительные, дозировочные и укупорочные машины.

Оборудование для доставки и транспортировки сырья.

Плоды, ягоды, овощи, корнеплоды, виноград и другое свежее растительное сырье перевозят на заводы в ящиках или на специально оборудованных машинах и тележках без тары — навалом.

Автомобиль-овощевоз Д4-КТО-53-12. Он предназначен для бестарной транспортировки плодово-ягодного сырья в шести-ящичных поддонах. По требованию заказчика предусматривается выпуск овощевоза со сменным оборудованием: цистерной для перевозки овощей в воде Д4-КТЦ и емкостью для перевозки винограда Д4-КТЛ (кузов типа «лодочка»).

Техническая характеристика автомобиля-овощевоза Д4-КТО-53-12
Грузоподъемность, кг в том числе: полезная установочного крана	3000 2500 500
Габариты, мм	6575x2380x3050
Масса, кг	4630
Полная масса (автомобиля с нагрузкой, водителя и пассажира), кг	7300

Параметры и размеры сменного оборудования
	Ящичный поддон	Цистерна Д4— КТЦ	Емкость Д4— КТЛ
Объем, м3	0,87	3,6	2,5
Масса, кг	80	600	600
Габариты, мм	12x835x110	3440x2315x1155	4295x2320x965

Автомобиль-овощевоз представляет собой базу — грузовой автомобиль ГА8-53-12 с укороченной платформой, гидрокраном 4030Ц и установленными шестью ящичными поддонами (рис. 16).

Поворотный консольного типа гидравлический подъемный кран расположен за кабиной 1 автомобиля. Привод крана осуществляется от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности и гидронасос.

Поддон изготовлен из листового проката и уголков.

Цистерна выполнена из нержавеющей стали, установлена на лонжероны автомобиля и прикреплена к опорам, приваренным в нижней части цистерны. Кузов также установлен на лонжероны, при этом передняя часть его опирается на опору, а задняя имеет шарнирный узел 5. При поставке овощевоза с цистерной или кузовом гидравлический подъемный кран с поддоном снимают.

Овощевоз обслуживают два человека. Все погрузочно-разгрузочные работы с поддоном производят гидравлическим краном. Загрузка машины начинается от кабины.

После работы стрела крана складывается в транспортное положение и помещается в пространство между контейнерами 3 вдоль платформы, захватывается крюком за скобу 2 на платформе и натягивается с помощью гидросистемы.

Загружают цистерны через верхние люки, разгружают на пункте или заводе путем слива воды через малый люк и удаления овощей — через большой.

Кузов типа «лодочка» опорожняют с помощью стационарного подъемного устройства. Кузов захватывается краном и поднимается до полного опорожнения, после чего кузов устанавливается на опору, закрепляется и фиксируется. Таким образом перевозят яблоки, виноград. Разгружают их в приемный бункер 4 технологической линии. При приемке яблок в бункер наливают воду.

Для разгрузки ящиков и поддонов применяют различные устройства.

Опрокидыватель ящичных поддонов А9-КРЖ. Он предназначен для опорожнения ящичных инвентарных поддонов и равномерной подачи сырья с твердой структурой на дальнейшую обработку.

Техническая характеристика опрокидывателя ящичных поддонов А9-КРЖ
Производительность, поддонов в час	18
Скорость конвейера выгрузки, м/с	0,17
Время поворота рамы на полный угол 150° при непрерывном вращении, с	20±1
Установленная мощность, кВт	1,3
Высота, мм установки поддона выгрузки продукта	1800 1075
Габариты, мм	2230x1950x3250
Масса, кг	1338

Опрокидыватель А9-КРЖ состоит из станины, поворотной рамы, привода поворота, бункера выгрузки и электрооборудования, в состав которого входят выключатель ПКВ-25-20-12, двигатель 4А71В6У3 (0,55 кВт, 1000 об/мин) и двигатель 4А80А643 (0,75 Вт, 1000 об/мин).

После установки поддона на поворотную раму оператор включает привод поворота и рама вместе с поддоном поворачивается до тех пор, пока кнопка остается нажатой. До поворота на угол 90° сырье из поддона практически не разгружается — этому препятствует защитный лист, а затем сырье поступает в бункер загрузки. По окончании поворота (наибольший угол 150°) оператор, нажав кнопку, возвращает поворотную раму в исходное положение.

В начале поворота стопорные планки на поворотной раме освобождаются от контакта с упорами, расположенными на станине, и под действием собственного веса поворачиваются, предупреждая выпадение поддона из рамы. При возвращении порожней рамы в исходное положение стопорные планки своими рычагами вновь касаются упоров и поворачиваются до горизонтального положения, не препятствуя удалению разгруженного и установке очередного поддона.

Выгруженное сырье размещается в бункере выгрузки на полотне конвейера, который имеет два режима работы: непрерывный и с остановками.

Гидравлический транспортер. В консервном производстве широко применяют гидравлическое транспортирование. Оно используется для подачи томатов и яблок с сырьевых площадок. Одновременно осуществляется первичная мойка плодов. Гидравлический транспортер представляет собой желоб, имеющий в поперечном сечении форму полукруга с вертикальными стенками. Уклон транспортера должен составлять 8-12 мм на 1 пог. м его длины. Для нормальной работы гидравлических транспортеров радиусы закруглений в плане должны быть не менее 2,5-3,0 м.

Гидравлический транспортер рассчитывают на основании известных законов движения жидкости:

Для скорости движения смеси 0,7-0,8 м/с при кратности расхода воды по отношению к транспортируемому продукту равной 3-5 кг/кг производительность гидравлического транспортера (т/ч)

Элеватор «гусиная шея». Он предназначен для транспортирования насыпью на определенную высоту и длину овощей, фруктов и других продуктов (рис. 17).

Техническая характеристика элеватора «гусиная шея»
Производительность техническая, т/ч	по гороху по овощам по фруктам	13,5 9,0 5,85
Установленная мощность, кВт		0,8

Элеватор «гусиная шея» выпускают в четырех модификациях: Р9-КТ2-Э, Р9-КТ2-Э-01, Р9-КТ2-Э-02, Р9-КТ2-Э-03.

Различаются они количеством встроенных прямых коротких секций, определяющих высоту подъема продукта.

Приводная 8 и натяжная 1 станции соединены между собой с помощью прямых 7 и дугообразных 3 секций. Ковшовый транспортер состоит из двух втулочно-роликовых тяговых цепей с полыми валиками (осями) и ковшей 4. Ковши сварные из нержавеющего листового проката, корпус выполнен перфорированным или по желанию заказчика — без перфорации.

Стойка 9 сварена из труб с перемычками. Душевое устройство 6 состоит из двух труб с соплами, поперечной трубы и штуцера с резьбой для подсоединения к водопроводной сети. Набор поддонов образует желоб 10 коробчатого сечения. Транспортируемое сырье подается в бункер 2. Для предупреждения рассыпания его элеватор имеет боковые ограждения 5.

Производительность элеватора (кг/ч)

Ленточный конвейер. Он предназначен для транспортирования плодоовощного сырья под углом к горизонтальной плоскости и горизонтально.

Техническая характеристика конвейера А9-КТБ
Производительность, т/ч	2,0
Установленная мощность, кВт	0,5
Ширина ленты, мм	400
Скорость движения ленты, м/с	0,4
Высота загрузки, мм	от 1500 до 2650
Габариты, мм	3530х900х2800
Масса, кг	370

Конвейер А9-КТБ состоит из корпуса, приводной и натяжной станций, механизма подъема, ленты и электрооборудования.

Производительность ленточного конвейера при перемещении сыпучих грузов на плоской ленте (кг/ч)

Ленточные конвейеры используются в качестве укладочных, в этом случае продукт, подлежащий укладке, подается в противнях или тазиках.

Производительность такого конвейера (кг/ч)

Длина (м) укладочного конвейера может быть определена по заданной норме выработки одного рабочего и общей производительности транспортера:

При двустороннем расположении рабочих мест требуемая длина транспортера сокращается вдвое.

Шнековый транспортер. Он предназначен для перемещения сыпучих грузов, удаления производственных отходов. Шнековый транспортер (рис. 18) состоит из желоба 4 с крышкой 2, транспортирующего шнека J, опорных и торцевых подшипников 5, подвесных промежуточных подшипников 6, привода 1 (показан условно). Шаг шнека принимается равным 0,8-1,0 D (диаметра шнека).

Производительность шнековых транспортеров

Насосы.

В консервной промышленности используются различные типы насосов для внутрицехового транспортирования мезги, соков, готовых жидких продуктов (сироп, повидло и т. п.). Эти продукты содержат органические кислоты, поэтому все детали, соприкасающиеся с продуктом, должны изготовляться из кислотостойких сталей или иметь защитные покрытия. Насосы должны быть герметичными и предотвращать аэрацию перекачиваемой жидкости. Основными параметрами, характеризующими работу насоса, являются производительность, напор и затрачиваемая мощность.

Производительность Q определяется объемом жидкости, подаваемой насосом в единицу времени, и рассчитывается по различным формулам, зависящим от типа насоса.

Напор (м)

При установлении насоса ниже уровня жидкости в резервуаре, т. е. подпором на стороне всасывания, высота всасывания отрицательная.

Мощность, потребляемая насосом (кВт),

Тип насоса определяется видом рабочего органа.

Поршневой насос. Он состоит (рис. 19) из привода (электродвигатель 1 с муфтой 2 и редуктором), блока цилиндров 9 с клапанами 75, воздушного колпака 11 для компенсации пульсирующего давления. Редуктор включает в себя приводной вал 3, шевронную пару шестерен 4, промежуточный вал 5 и прямозубую пару шестерен 6. Движение поршням 10 и 13 передается от коленчатого вала 7 через шток 8.

При движении поршней 10 и 13 вправо клапан 15 верхнего поршня закрывается, а нижнего открывается, жидкость выталкивается из верхнего цилиндра в нагнетательную сеть через патрубок 12 и одновременно поступает через нижний цилиндр в верхний. При обратном ходе клапан нижнего поршня закроется, и жидкость, открыв клапан верхнего поршня, будет выходить через патрубок 12 в нагнетательный трубопровод и заполнять нижний цилиндр через патрубок 14.

Принцип действия всех поршневых насосов аналогичен описанному, но при этом конструктивное выполнение клапанной коробки может быть различным. В качестве клапанов могут быть использованы обрезиненные шары.

Производительность поршневого насоса (м³/ч) — величина постоянная и практически не зависящая от напора, определяется по формуле

Основным требованием при работе поршневого насоса является необходимость свободного выхода нагнетаемой жидкости через патрубок 72.

Винтовой насос. Этот насос применяется для перекачивания сусла, сокоматериалов, пюре, сиропов.

С увеличением напора производительность их уменьшается незначительно, а коэффициент полезного действия остается сравнительно высоким и изменяется мало.

Рабочая часть насоса (рис. 20) состоит из камеры всасывания 1 с патрубком 2, однозаходного винта 3, вращающегося в неподвижной резиновой обойме 4 со стальным кожухом, и камеры нагнетания 6 с патрубком 5. Внутренняя полость обоймы представляет собой двухзаходную винтовую поверхность, шаг которой в два раза больше шага винта. Обойма установлена между камерами 7 и 6, прикреплена стяжными шпильками. Вращение от электродвигателя S передается рабочему винту 3 через карданный вал 9 в корпусе 7. При вращении винта между его поверхностью и обоймой образуются свободные полости, куда засасывается перекачиваемая жидкость и перемещается вдоль оси винта в камеру нагнетания.

Камеры всасывания и нагнетатия соединены между собой двумя трубками с проходным краном. Производительность насоса зависит от величины открытия крана.

Производительность винтовых насосов

Центробежный насос. Такой насос используется для перекачивания пульпы, соков и невязких сиропов. На рис. 21 показан насос для перекачивания дробленой или протертой томатной массы или томатного сока при температуре не более 80 °С и кинематической вязкости продукта до 20 • 10-6 м2/с, а также сходных с ними по вязкости и химической активности других пищевых продуктов.

Насос имеет литое лопастное колесо 3, которое получает вращение через наконечник 13, насаженный на вал электродвигателя 6, установленного на чугунной опоре 9. Сверху лопастное колесо закрыто крышкой 4, штампованный корпус которой снабжен входным 1 и выходным 5 патрубками. К патрубкам накидными гайками 2 крепятся ниппели 10 для присоединения насоса, крышка которого крепится при помощи зажимного кольца 8. Поворотом ручки 7 осуществляется зажим, а резиновое кольцо 12 обеспечивает герметичность соединения. Для предохранения подшипника электродвигателя от возможного попадания продукта на наконечнике установлен ограничитель 11.

Продукт подается по входному патрубку в полость насоса. При вращении рабочего колеса продукт центробежной силой отбрасывается к выходному патрубку, откуда по трубопроводам поступает на дальнейшую обработку.

Производительность центробежного насоса (м³/с) зависит от относительной скорости протекания жидкости по каналам рабочего колеса, а также от ширины и диаметра рабочего колеса:

Производительность центробежного насоса при постоянной условной скорости рабочего колеса регулируется изменением степени открытия напорной задвижки. При этом допускается полное закрытие ее при работающем насосе.

Другим способом регулирования производительности является изменение частоты вращения центробежного колеса посредством электромагнитной муфты или использования тиристорного электродвигателя.

Шестеренчатый насос. Для перекачивания вязких продуктов (масел в горячем и холодном состоянии, сиропов, концентрированных соков и т. п.) применяются шестеренчатые насосы.

Конструктивная схема такого насоса представлена на рис. 22. Сцепляющиеся зубчатые колеса 7 и 2 помещены с малым зазором в корпусе 3. Одно из колес (ведущее) снабжено валиком, выходящим из корпуса через уплотняющий сальник и соединенным с приводом; другое колесо (ведомое) является холостым.

При вращении колес в направлении, указанном стрелками, жидкость поступает из полости всасывания 4 во впадины между зубьями и перемещается в напорную полость 5, здесь при сцеплении происходит выдавливание жидкости из впадин. Зубчатые колеса таких насосов обычно выполняют одинаковых размеров.

Производительность (м/ч) зубчатого насоса, состоящего из двух колес разного размера,

Объемный коэффициент η₀ насоса учитывает перенос жидкости в пространствах а впадин (см. рис. 22) обратно в полость всасывания и принимается равным 0,7-0,9.

Зубчатые колеса обладают реверсивностью, т. е. при изменении направления вращения шестерен они изменяют направление потока в трубопроводах, присоединенных к насосу.

Производительность насоса можно регулировать изменением частоты вращения зубчатых колес или созданием специального перепускного трубопровода с регулирующим краном для возврата части нагнетаемого продукта во всасывающую полость.

Сравнительная оценка насосов.

Центробежные насосы по сравнению с другими насосами имеют следующие преимущества:

простота и компактность конструкции, небольшие линейные размеры и масса при большой производительности;
непосредственный привод от электродвигателя, что повышает КПД;
небольшая стоимость изготовления, монтажа, ремонта и эксплуатации;
простота регулирования производительности и напора, позволяющая выгодно применять их при работе с фильтрами;
непрерывная и плавная подача жидкости;
широта применения, так как этими насосами можно перекачивать жидкости со взвесями.

Недостатками центробежных насосов являются:

залив перед пуском их жидкостью;
низкий КПД при небольшой производительности;
резкое понижение КПД при перекачивании вязких жидкостей.

Поршневые насосы имеют высокий КПД и обладают способностью самовсасывания.

Эти насосы имеют ряд недостатков:

громоздкие размеры;
наличие лекоизнашивающихся деталей (клапанов);
неравномерность подачи продукта
возможность нарушения трубопроводов или самого насоса при перекрытии свободного выхода продукта.

Винтовые насосы имеют преимущества поршневых и цетробежных насосов, однако сравнительно быстрый износ резины обойм является их недостатком.

Машины для мойки сырья.

Поступающие на переработку плоды и овощи подвергаются мойке для удаления остатков земли, ядохимикатов. Для переработки различных видов растительного сырья необходимо использовать в консервных цехах различные типы моечных машин.

Рис. 23. Лопастная моечная машина.

Лопастные моечные машины. Эти машины применяют для мойки сильно загрязненных корнеплодов (свеклы, картофеля, моркови и т. п.).

Лопастная моечная машина А9-КЛА/1 (рис. 23) используется в поточно-механизированных технологических линиях по производству овощных закусочных консервов, где необходима предварительная мойка корнеплодов.

Техническая характеристика моечной машины А9-КЛА/1
Производительность, кг/ч	не менее 3000
Установленная мощность, кВт	не более 3,0
Расход воды, м/ч	3,0
Частота вращения лопастного вала, с^-1	0,41
Габариты, мм	4635x1060x1915
Масса, кг	не более 1100

Машина А9-КЛА/1 (см. рис. 23) состоит из станины 7, лопастного вала 2, барабана J, привода 4, поддона 5. В опоре станины со стороны загрузки находится люк для слива воды и грязи при мойке машины.

Продукт загружается в бункер 6 и из него лопастью вала 2 перегружается в отсек 7 предварительной мойки, где он перемешивается лопастями и посредством взаимного трения очищается от грязи. Частицы грязи оседают на дно и периодически выводятся из машины через сливной люк. Конструкция машины предусматривает возможность сухой очистки корнеплодов от грязи, для чего необходимо открыть полностью сливной люк, а подачу воды в отсек первичной мойки ограничить до 0,2 м³/ч.

Лопастной вал проходит через все три отсека станины 7, осуществляет перемешивание и перемещение продукта, а также выгрузку его через разгрузочное окно.

Барабан J, представляющий собой перфорированную в нижней части обечайку, расположен в отсеке 8 основной мойки. Через отверстия в нижней части барабана частицы песка и грязи оседают на дно ванны. Барабан закреплен двумя фиксаторами, которые необходимо отпускать при санитарной обработке для возможности его поворота.

В отсеке ополаскивания 9 осуществляется окончательная мойка продукта.

Вода в машину подается через коллектор с запорным вентилем. Уровень воды в ванне поддерживается переливным патрубком.

Производительность лопастных моечных машин (кг/ч) рассчитывается по формуле, которая применима для шнековых транспортеров,

Барабанные моечные машины. Принцип вращающегося сетчатого барабана с транспортирующим шнеком, помещенного в ванну с водой, применяется для мойки твердых растительных продуктов (корнеплодов, яблок, груш и т. п.).

Барабанная моечная машина (рис. 24) состоит из станины 3 с ваннами, барабана 2, привода 7, лотка 4, душевого устройства 5, электрооборудования, включающего магнитный пускатель, пульт управления, предохранитель с плавкой вставкой, выключатель и трансформатор.

Овощи непрерывно загружаются в машину через загрузочный лоток, из которого они попадают в ванну предварительной мойки, затем перебрасываются во вторую ванну, где подвергаются вторичной мойке, затем ковшом перемещаются в третью ванну, в которой ополаскиваются под душем. Промытые овощи выгружаются в лоток и подаются на следующую технологическую операцию.

Техническая характеристика барабанной моечной машины А9-КМ-2
Производительность техническая, кг, не менее по яблокам моркови	4000 3000
Установленная мощность, кВт	1,1
Частота вращения барабана, с^-1, не более при мойке яблок моркови	1,9 1,2
Расход воды, м³/ч	2±0,1
Давление воды в магистрали, МПа	0,2-0,3
Снижение бактериальной обсемененности продукта после мойки (при исходной 3 •106 и более), число раз	не менее 10
Габариты, мм	3390x1270x1600
Масса, кг	не более 810

Вентиляторные моечные машины. Они широко распространены на консервных заводах. Вентиляторными эти машины называются потому, что вода в отмоечной части подвергается турбулизации воздухом от вентилятора.

Моечная машина Т1-КУМ-5 (рис. 25) предназначена для мойки овощей и фруктов (кроме корнеплодов, листовых и бахчевых культур).

Техническая характеристика моечной машины Т1-КУМ-5
Производительность техническая (по помидорам), т/ч	5,0
Потребляемая электроэнергия, кВт *ч	4,1
Расход воды, м³/ч	5,0
Снижение бактериальной загрязненности после мойки (при исходной 3 *106), число раз	не менее 10
Габариты, мм	3805x1285x1790
Масса, кг	910

Продукт, предназначенный для мойки, загружается в моечное пространство ванны, заполненной водой, где интенсивно моется в результате барботажа посредством сжатого воздуха.

Из моечного пространства ванны 7 вымытый продукт выносится наклонным транспортером 2, на верхней части которого (перед выгрузкой) ополаскивается водой из душевого устройства 4. Выгружается продукт через лоток 3.

Первоначально ванна заполняется через душевое устройство и патрубок, установленный на боковой стенке ее. В процессе работы пополнение водой осуществляется через душевое устройство. Грязная вода сливается через боковые прорези в стенке ванны.

Производительность вентиляторной моечной машины (кг/ч) можно определить по общей формуле для производительности ленточных транспортеров:

Достоинство вентиляторной моечной машины заключается в том, что интенсивное движение потоков воды в ванне приводит к удалению грязи с плодов в результате их трения между собой. Недостатком является необходимость интенсивного ополаскивания вымытого в ванне сырья вследствие того, что из-за пузырьков воздуха на поверхности воды образуется слой грязной пены и при выходе из воды чистые плоды загрязняются.

Давление чистой воды в душевом устройстве должно быть не менее 0,3-0,4 МПа.

Щеточные моечные машины. Эти машины используют для мойки огурцов, баклажанов, кабачков и других овощей с твердой кожурой.
Машина Т1-КУМ-3 (рис. 26) состоит из ванны 7, щеточных барабанов 4, регулируемого поддона J, элеватора 6, транспортера 8 с роликами 9, душевых коллекторов 5 и 10, привода 7 и электрооборудования.

Щеточные барабаны смонтированы в верхней части ванны. Каждый барабан состоит из двух блоков, которые соединены стяжками и собраны из щеток с капроновым волокном и щеток с резиновыми пальцами.

Регулируемый поддон расположен под щеточными барабанами й представляет собой раму 2 на эксцентрика. В передней части ванны на поддоне имеется металлическая решетка-камнесборник.

Элеватор, установленный в конце ванны, представляет собой вертикальный цепной транспортер с закрепленными на цепях лотками. Роликовый транспортер, расположенный за элеватором, состоит из двух параллельных ветвей с пальцами, на которых вращаются ролики 9.

Душевые коллекторы установлены под элеватором и над роликовым транспортером.

Загруженный в переднюю часть ванны продукт попадает на наклонный камнесборник, откуда подается под вращающиеся щеточные барабаны. Зона загрузки служит также для предварительного замачивания продукта и отделения от него всплывших органических примесей.

Поступающие под вращающиеся барабаны плоды перемещаются вдоль поддона к элеватору, одновременно очищаясь от грязи. В зависимости от размеров плодов расстояние между щеточными барабанами можно изменять в пределах 50 мм. Попадая на элеватор, плоды омываются струями воды из коллектора.

С элеватора плоды подаются на роликовый транспортер, на котором вследствие вращения роликов они поворачиваются и вторично смываются струями воды.

Вымытый продукт выгружается через разгрузочный лоток. Производительность (кг/ч) щеточно-моечных машин

Вибрационные моечные машины. В некоторых моечных машинах для транспортирования сырья используется колебательное движение решетчатого полотна, на котором оно находится. Такие машины называются вибрационными моечными.

Машина А9-КМ2-Ц предназначена для мойки и ополаскивания мелкоплодных фруктов и овощей, ягод и бобовых культур. Машина может применяться для охлаждения этих продуктов после их тепловой обработки.

Техническая характеристика машины А9-КМ2-Ц
Производительность техническая, кг/ч	4000
Потребляемая электроэнергия, кВт *ч	0,75
Расход воды, м³/ч	3,0
Снижение бактериальной обсемененности после мойки при исходной 3 •106, число раз	не менее 10
Габариты, мм	2000х682х1700
Масса, кг	320

Основным рабочим органом машины является вибрационная рама, которая может осуществлять возвратно-поступательное движение. Вибрационная рама имеет решетчатое полотно, изготовленное из прутков, расположенных перпендикулярно направлению движения продукта.

Решетчатое полотно (сито) состоит из участков, имеющих угол наклона 3° в сторону движения продукта и чередующихся с участками, имеющими подъем от 6 до 15° к горизонту. Такое чередование участков на пути прохождения продукта способствует полному отделению отработавшей воды на каждом участке. Конструкция позволяет менять углы наклона участков полотна и фиксировать их в заданном положении.

Вибратор представляет собой инерционный колебатель, состоящий из двух маховиков, расположенных на двух параллельных валах, соединенных между собой зубчатой передачей. Душевое устройство — это коллектор, снабженный специальными насадками, обеспечивающими создание конического водяного душа.

Через разгрузочный лоток вымытое сырье передается на следующую технологическую операцию.

Производительность вибрационных моечных машин рассчитывается по формулам, применяемым для вибрационных транспортеров. Из описания конструкции моечной машины видно, что плоды во время мойки передвигаются по склону вниз (3°) и по склону вверх (6- 15°), поэтому этот механизм следует рассчитывать на условия движения плодов вверх под действием инерционных сил.

Ориентировочная производительность моечной машины (кг/ч)

Оборудование для мойки стеклянной тары.

Стеклянная тара перед поступлением в производственный цех проходит следующие операции: подготовку к мойке, мойку, дезинфекцию, шпарку. Основным процессом является мойка стеклянной тары. Технологический процесс обработки в современных моечных машинах примерно одинаков.

Эффективность работы машины для мойки стеклянных банок, предназначенных для фасования пищевых продуктов, оценивается прежде всего полнотой удаления загрязнений как с внутренней, так и с наружной поверхности, а также снижением микробиальной обсемененности внутренней поверхности их.

В настоящее время почти все моечные машины для стеклянной тары относятся к отмочно-шприцевальному типу. В этих машинах тара погружается в различные моющие растворы, а затем подвергается многократному шприцеванию. Наиболее распространены многорядные конвейерные машины, обеспечивающие высокую производительность при сравнительно малых габаритах.

По технологическому назначению различают бутылкомоечные и банкомоечные машины для мелкой тары (от 0,2 до 1,0 л) и для крупной тары (от 3 до 10 л).

Машина СП-72. Она предназначена для мойки стеклянных банок вместимостью 500, 650, 800 и 1000 см3, поступающих со стекольных заводов или возвращенных потребителем. При заказе машины указывается вместимость банок, которые она должна обрабатывать.

Техническая характеристика моечной машины СП-72
Производительность, банок в час	600
Длительность кинематического цикла, с	9,4
Продолжительность пребывания банок в машине, мин	12,4
Расход водопроводной воды при давлении 0,15 МПа, м³/ч пара, кг/ч	15 800
Давление пара, МПа поступающего в машину при отпаривании банок на выходе машины в системе шприцевания	0,3-0,25 0,02-0,05 0,01-0,25
Температура, °С поступающей в машину водопроводной воды, не менее оборотной воды в ванне подогретой водопроводной воды щелочного раствора в первой ванне во второй ванне	10 60-95 60-95 45-50 80-85
Жесткость воды, мг•экв/л, не более	3,5
Количество моющего раствора, м³ в первой щелочной ванне во второй щелочной ванне в ванне оборотной воды	2 3,8 3.2
Установленная мощность электродвигателей, кВт	19,2
Габариты, мм	6420x3450x2450
Масса, кг без моющего раствора и банок с моющим раствором и банками	13500 20900

Машина СП-2 (рис. 27) по принципу действия является цепной отмочно-прицевальной с ритмично-рерывистым движением основного конвейера с банконосителями.

Загрузка банок с подводящего конвейера в машину, все операции мойки и выгрузка их на отводящий конвейер происходят автоматически.
Банки поступают на конвейер загрузки 7, затем на аккумулятор 76, по мере заполнения которого распределяются на шестнадцать ручьев и подаются к столу механизма загрузки 75. Планка-толкатель механизма загрузки захватывает снизу шестнадцать банок, по трубчатым направляющим подходит к банконосителям 77, находящимся в это время на высоте, и заталкивает банки в гнезда носителей. Далее банки поступают в ванну для предварительной отмочки и во вторую ванну для окончательной отмочки. Затем банки шприцуются через трубы 9 и ополаскиваются моющим раствором с лотка 10.

При повороте носителей на звездочке 6 натяжного вала на горизонтальную плоскость выливается моющая жидкость, находящаяся в банках. Носители подводят банки в зону щелочного шприцевания, где производится шприцевание внутренней полости банок в четырех позициях и наружное ополаскивание щелочным раствором из труб 5 и короба 4. Затем носители с банками погружаются в третью ванну (верхнюю) с горячей оборотной водой, где осуществляется отмочка.

Во время остановки носителей в банки с горячей водой вводятся сопла, через которые внутрь банок подается пар. В результате барботажа острым паром интенсифицируется процесс мойки. Далее носители поступают в зону шприцевания оборотной водой. Шприцевание внутренней поверхности банок происходит на четырех позициях, а наружное ополаскивание — на двух позициях. Затем осуществляется внутреннее и наружное ополаскивание подогретой водопроводной водой при температуре 60-95° С и окончательная обработка паром. После ошпаривания банки по направляющей доступают к механизму выгрузки 14 и дальше конвейером 2 выгрузки подводятся к месту розлива продукта.

В задней части корпуса 3 имеется отсек 8 для сбора этикеток. Для удержания банок в кассете имеются направляющие 7, 72, 13.

Машина СП-70. Она предназначена для мойки стеклянных банок вместимостью 2000 и 3000 см³.

Техническая характеристика машины СП-70
Производительность, банок в час	1200
Длительность кинематического цикла, с	17,54
Продолжительность пребывания банок в машине, мин	18
Расход водопроводной воды при давлении 0,15 МПа, м³/ч пара, кг/ч	8 700
Давление пара, МПа: поступающего в машину при ошпаривании банок в системе шприцевания	0,3-0,5 0,02-0,05 0,1-0,2
Жесткость воды, мг •экв/л, не более	3,5
Температура, °С, не менее водопроводной воды воды при шприцевании	10 60-95
Моющего раствора в первой ванне во второй ванне	40-45 80-85
Количество моющего раствора, м³ , в первой ванне во второй ванне	2 4
Установленная мощность электродвигателей, кВт	18,6
Габариты, мм	7150x2700x2470
Масса, кг без моющего раствора и банок с моющим раствором и банками	8940 14250

Машина СП-70 (рис. 28) является цепной отмочно-шприцевальной машиной.

Банки поступают на конвейер загрузки 76, который подает их на аккумулятор 75, по мере заполнения его банки разделяются на семь ручьев и подаются к столу 14 механизма загрузки. Планка-толкатель механизма загрузки захватывает семь банок, подводит к носителям 8 и заталкивает банки в их гнезда, а затем в первую отмочную ванну.

На петле перехода из первой ванны во вторую раствор из банок сливается обратно в ванну, а банки погружаются в моющий раствор второй ванны для окончательной отмочки.

После отмочки во второй ванне носители с банками, наполненными моющим раствором, движутся вверх по наклонной направляющей, где дважды шприцуются через трубы 5 и 9 и ополаскиваются моющим раствором, стекающим с лотка 11.

При повороте носителей на звездочке 6 натяжного вала на горизонтальную плоскость моющая жидкость, находящаяся в банках, сливается, и носители подходят в зону 4 щелочного шприцевания. Здесь происходит шприцевание внутренней полости банок в четырех позициях и наружное ополаскивание в двух позициях через шприцевые трубы и два дырчатых корыта. Далее носители поступают в зону 2 шприцевания оборотной водой.

Шприцевание внутренней поверхности происходит на восьми позициях, а наружное — на четырех. В ванночку 3 стекает вода с большим содержанием щелочи.

Далее осуществляются внутреннее шприцевание и наружное ополаскивание банок водопроводной водой температурой 60-95° С и окончательная обработка паром.

Вымытые банки по направляющей 1 подаются к механизму выгрузки 77, а затем на конвейер выгрузки. В задней части корпуса имеется отсёк 7 для сбора этикеток. Для удержания банок в носителях в отмочных ваннах установлены направляющие 10, 12 и 13. Аккумулятор представляет собой стол-рольганг.

Машина СП-60М. Она предназначена для мойки стеклянных банок вместимостью 500, 650, 800 и 1000 см³.

Техническая характеристика машины СП-60М
Производительность, банок/ч	3000
Длительность кинематического цикла, с	12
Продолжительность пребывания банок в машине	13,4
Количество моющего раствора в отмочной ванне,м³	2,4
Расход воды при давлении 0,15 МПа, м³/ч	7,1
Давление пара, МПа	0,4-0.5
Жесткость воды, мг•экв/л, не более	3,5
Температура воды, °С	5-50
Давление раствора в системе, МПа водяного шприцевания щелочного шприцевания	0,15-0,25 0,1-0,15
Установленная мощность электродвигателей, кВТ	18
Габариты, мм	6400x2700x2400
Масса, кг без моющего раствора и банок с моющим раствором и банками	8500 13000

Машина СП-60М (рис. 29) представляет собой закрытый сварной корпус, в нижней части которого расположены две отмочные ванны для моющего раствора и воды, а в верхней части — ванна для оборотной воды.

Банки подводятся к машине и отводятся от нее пластинчатыми конвейерами 8. Банки с конвейера загрузки подаются на аккумулятор 10 и стол загрузки, затем планками механизма загрузки 77 — в гнезда носителей 5. Носители основного конвейера 6 с банками входят в первую водяную отмочную ванну 72, температура воды в которой 40-45° С. На петле перехода из первой ванны во вторую вода из банок выливается в первую ванну, а банки погружаются в моющий раствор второй ванны 13 при температуре 80-85° С. В дальнейшем носители с банками движутся вверх по наклонной направляющей 7 и дважды обрабатываются моющим раствором в шприцевальной системе 3.

Выйдя на верхний прямой участок ванны 4, банки подвергаются внутреннему шприцеванию в трех позициях и наружному в двух позициях оборотной водой температурой 40-45° С. Затем банки по два раза шприцуются внутри и снаружи чистой водой температурой 50-55° С. При дальнейшем движении носителей остатки воды стекают с внутренней и наружной поверхности банок.

Для подогрева моющего раствора во второй отмочной ванне установлены подогреватели 14. Вода в первой отмочной ванне подогревается путем подачи оборотной воды из верхней ванны через вентиль, а в период подогрева — путем барботирования паром. Чистая горячая вода для шприцевания банок подогревается барботированием пара непосредственно в воду в специальной ванне.

Механизм 2 удаления этикеток представляет собой вращающийся сетчатый барабан, внутри которого размещен лоток сбора этикеток. Привод вала барабана осуществляется от электродвигателя. Механизм 7 выгрузки банок служит для выталкивания вымытых банок на конвейер. На электродвигателе 9 привода машины установлено реле контроля скорости, позволяющее почти мгновенно остановить электродвигатель.

Технологический расчет моечной машины. Теоретическая производительность моющих машин с ритмично-прерывистым движением носителей (банок в час)

Техническая производительность Q_техн меньше теоретической Q_теор так как при этом должны учитываться коэффициент заполнения носителей φ1 коэффициент использования кинематического цикла φ2, коэффициент точности поддержания скорости цепного транспортера φ3 и т. п.

Тепловой расчет моечной машины. При составлении теплового баланса моечной машины учитывается:

Q₁ — тепло, вносимое стеклянной тарой, Q₁ = Q_ceкGс₁t₁
Q₂ — тепло, вносимое водопроводной водой, Q₂ = wt₂
Q₃ — тепло, вносимое паром, Q₃ = D_i;
Q₄ — тепло, уносимое стеклянной тарой, Q₄ = Q_cекGс₁t₃
Q₅ — тепло, уносимое водой в канализацию, Q₅ = wt₁
Q₆ — тепло, уносимое конденсатом, Q₆ = Dt_K;
Q₇ — тепло, теряемое в окружающую среду, Q₇ = F_α(t₅ — t₆);
где (Q_сек — производительность машины, банок/с; G— масса одной, банки, кг; c₁ — теплоемкость стекла, кДж/(кг*°С); t₁— температура поступающей в машину стеклотары, °С; w— количество свежей воды, поступающей в машину, л/с; t₂ ~ температура свежей воды, °С; D— количество пара, необходимое для нормальной работы машины, кг/с; t₃— теплосодержание греющего пара, кДж/кг; t_K— температура конденсата, °С; температура стеклотары при выходе из машины, °С; t₄ — температура сливаемой в канализацию воды, °С; F— поверхность теплоизлучения корпуса моечной машины, м2; α — коэффициент теплоотдачи, Вг/(м2 • С); t₅ — средняя температура корпуса , моечной машины; t₆— средняя температура воздуха в помещении, °С.

Тепловой баланс выразится уравнением

Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6 + Q7.

Решая это уравнение теплового баланса, получим расход пара (кг/с)

Расчет моечной машины на прочность. Рассчитывают машину так же, как транспортер, прерывистое движение которого осуществляется храповым механизмом.

Рассматривая цепной транспортер с одной ведущей звездочкой и с несколькими направляющими зубчатыми колесами, рассчитывают необходимое тяговое усилие. По этому значению определяется потребная мощность привода.

При расчете цепного транспортера вводится специальный коэффициент, учитывающий условия работы (температурные колебания воды и моечных растворов, пары щелочи и т. п.)

Оборудование для инспектирования, сортирования и калибрования плодов и овощей.

Для обеспечения требований к готовой консервированной продукции необходимо направить на технологическую линию сырье, соответствующее стандартам технологической инструкции. На консервных заводах имеются устройства и машины для инспекции кондиционной и отбраковки некондиционной продукции. Это оборудование может быть использовано и как транспортное средство.

Инспекционные и сортировочные конвейеры. По конструкции они практически не отличаются от ленточных конвейеров. Подаваемый медленно движущейся лентой инспектируемый продукт, расположенный в один слой, осматривают рабочие, стоящие по обе стороны конвейера. Некондиционное сырье снимают и сбрасывают через лотки на отводящий конвейер или в специальные контейнеры либо ящики.

Недостатком ленточных конвейеров является недоступность осмотра нижней части продукта, лежащего на ленте. Для устранения этого разработаны инспекционные конвейеры с роликовым транспортным полотном. При движении его ролики, лежащие на резиновых опорах — полочках, вращаются и поворачивают плоды, находящиеся на них в один слой. Благодаря вращению плодов шарообразной или близкой к цилиндру формы можно осмотреть всю поверхность.

Ширина и длина инспекционного конвейера зависит от его производительности и наоборот.

При двустороннем обслуживании длина конвейера (м)

Инспекция сырья может быть совмещена с сортировкой его по степени зрелости, цвету и т. д. Производительность сортировочных конвейеров рассчитывают с учетом нормы выработки рабочего на этой операции. На основании этого определяют количество парных мест пс = Q/2qc. Скорость движения сортировочного полотна принимается такой же, как и для инспекции.

Конвейер А9-КТФ состоит из каркаса, приводной и натяжной станций, роликовой опоры, ленты, шарового катка, домкрата, лотка, сборника и электрооборудования, включающего в себя двигатель, переключатели, пост управления, трансформатор.

Техническая характеристика конвейера А9-КТФ
Производительность, т/ч	3,0
Скорость движения ленты, м/с	0,1; 0,18
Высота ленты над уровнем пола, м	0,8-0,9
Ширина ленты, мм	800
Высота, мм загрузки разгрузки	1000-1100 600-700
Установленная мощность, кВт	0,75
Габариты, мм	5500х1400х1100
Масса, кг	850

Специальные продольные планки разделяют ленту по направлению движения на три зоны. Из боковых зон одну из фракций инспектируемого продукта при сортировке перекладывают в среднюю зону. При использовании конвейера только в качестве инспекционного планки можно снимать. При этом лоток для разгрузки демонтируют. При работе конвейер устанавливают на четырех домкратах, при помощи которых можно регулировать высоту ленты над уровнем пола. Режим работы — непрерывный.

Конвейер ленточный сортировочный А9-К1-1.10,0 и его модификация предназначены для разделения плодоовощного сырья по степени зрелости, цвету, пятнистости, ожогам и отбраковки некондиционных продуктов.

В зависимости от производительности, габаритов и массы конвейеры имеют несколько модификаций (табл. 3).

Техническая характеристика конвейеров типа А9-К1
Показатели	А9-К1-1.5,0	A9-K 1-0.5,0	А9-К1-1.10,0	А9-К1-0.10,0
Производительность, т/ч	5	5	10	10
Габариты, мм длина ширина высота	6790 1190 2100	4940 1190 1200	7790 1390 2100	7500 1400 1200
Масса, кг	1050	850	1150	1050

Конвейер состоит из станины, приводной и натяжной станций, загрузочного устройства, рабочего полотна, перегрузочного устройства, карманов, привода, электрооборудования и элеватора с ополаскивающим устройством.

Сырье поступает в загрузочное устройство, где регулируемая заслонка обеспечивает равномерное распределение продукта по всей ширине рабочего полотна. Бортами оно разделено на три части, в центральную направляется отсортированный продукт. Между местами обслуживания имеются карманы, в которых отсортированный для переработки продукт может накапливаться или сразу перегружаться в контейнер.

Конвейер роликовый сортировочный А9-К2-1.10,0 предназначен для разделения плодоовощного сырья по степени зрелости, цвету, пятнистости, ожогу и отбраковки некондиционных продуктов. В зависимости от производительности, габаритов и массы конвейеры имеют несколько модификаций.

Техническая характеристика конвейра А9-К2-1.10,0
Скорость движения рабочего полотна, м/с	0,15
Высота рабочего полотна над уровнем пола, мм	900
Ширина рабочего полотна, мм	1000
Высота, мм загрузки разгрузки	1100 1600 1650
Потребляемая электроэнергия, кВт*ч	1,1
Расход воды на ополаскивание 1 т сырья, м³/ч	1,0

Конвейер состоит из станины, приводной и натяжной станций, загрузочного устройства, рабочего полотна, перегрузочного устройства, карманов, привода, электрооборудования и элеватора с ополаскивающим устройством.

Конвейер инспекционный роликовый А9-КТ2-0 предназначен для инспекции и ополаскивания овощей и фруктов.

Техническая характеристика конвейера А9-КТ2-0
Производительность (по томатам), т/ч	3
Расход воды (при давлении 0,2-0,3 МПа), м³/ч	3
Скорость движения транспортерного полотна, м/с	0,12
Ширина транспортерного полотна, мм	550
Установленная мощность, кВт	0,6
Габариты, мм	4250x1212x1700
Масса, кг	570

Конвейер А9-КТ2-0 (рис. 30) состоит из каркаса 3, транспортного полотна 7, загрузочного бункера 2, карманов 4, привода 5 и душевого устройства 6. На каркасе укреплены подшипники ведущего и натяжного валов со звездочками. Звездочки несут на себе тяговую цепь с транспортерным полотном, выполненным из дюралюминиевых роликов диаметром 70 мм.

При движении полотна ролики перекатываются по резиновым направляющим, заставляя поворачиваться находящийся на них продукт, что обеспечивает лучшие условия инспекции.

На полотно продукт поступает через загрузочный бункер, снабжённый заслонкой, регулирующей толщину слоя продукта. Для удаления отходов по длине конвейера с обеих сторон расположены специальные карманы.

Продукт, прошедший инспекцию, ополаскивается водой из душевого устройства, установленного над наклонной частью конвейера. Выгружается продукт через регулируемый по высоте лоток.

Калибровочные машины. Их используют для сортировки плодов по размеру. Схемы калибрующих устройств показаны на рис. 31.

Тросовое калибрующее устройство (рис. 31, а) состоит из двух непрерывно/движущихся расходящихся тросов 1. Плод 2 находится на тросах до тех пор, пока расстояние l между ними будет меньше диаметра плода. Когда расстояние между тросами l1 станет больше диаметра плода d, последний падает в соответствующий отсек приемного бункера. Аналогичный принцип действия имеют и другие калибрующие устройства: валково-ленточное (рис. 3, б), где рабочими органами являются ленточный конвейер 1 и ступенчатый вал 2; с двумя ступенчатыми валами (рис. 31, в); с коническими валами (рис. 31, г); со шнеками (рис. 31, д).

На рис. 31, с показано калибрующее устройство, в котором плоды самоцентрируются. Подаваемые ленточным конвейером 1 плоды поступают на вращающийся конический диск 2. Плоды самоцентрируются, скатываются вниз к щиткам 3, положение которых в зависимости or размеров плодов можно регулировать винтом 4. Таких устройств вокруг диска пять. Таким образом можно калибровать исходное сырье на пять фракций. Откалиброванное сырье отводится желобами 5, которых также пять. Частоту вращения диска можно изменять путем перемещения ролика 6.

Производительность калибровочной машины (кг/ч)

Сварная станина 10 машины изготовлена из стального проката и установлена на четырех колесах. Загрузочный бункер 4 расположен над пятью узкими наклонными ленточными конвейерами 3, снабженными скребками 5. Вращающиеся сбрасыватели 2 подают продукт в калибрующую головку 1. Здесь расположено пять пар ступенчатых валиков 7, вращающихся навстречу друг другу. Комплект, состоящий из ступенчатых и шнековых валиков разных размеров, позволяет калибровать плоды и овощи, различные по форме и величине. Калибрующая головка укреплена на станине 10 при помощи кронштейна 6.

В сборник 8 плоды выпадают из калибровочной головки. При этом, чем больше расстояние между загрузочным бункером и плодами, тем большего размера плоды находятся в сборниках, так как большая щель расположена под ними.

Ленточный конвейер 9 установлен под разгрузочными бункерами. По мере заполнения одного из них его разгружают на ленточный конвейер и подают на следующую операцию плоды одного размера.

Привод машины состоит из электродвигателя с червячным редуктором и цепных передач, вращающих ступенчатые валики или шнеки. На заводах имеются машины дискового типа, у которых расходящаяся щель свернута в окружность.

Оборудование для измельчения плодов и овощей в производстве соков.

После мойки и инспекции плоды и овощи направляют на линии производства соков. Эти линии могут выпускаться машиностроительными заводами как комплектами, так и в виде разрозненного оборудования. Первой операцией воздействия на растительную ткань при производстве соков является измельчение.

Расчет процесса измельчения. Механическое измельчение сырья основано на приложении внешних сил, превышающих молекулярные силы сцепления.

При дроблении происходит деформация продукта. В соответствии с теорией упругости абсолютная работа деформации (кДж)

Работа деформации тела до разрушения, отнесенная к единице объема, H = A/V для данного материала является постоянной величиной, характеризующей его структурно-механические свойства. Экспериментально установлено, что для дробления одного килограмма томатов следует затратить энергии 0,8-1,0 кДж, для 1 кг яблок — 1,25-1,5 кДж. По известным механическим характеристикам раздробляемого продукта рассчитывают необходимые окружные скорости дробилок ударного действия и мощность привода.

Определяющим показателем дробления является размер частиц измельченного материала, т. е. дисперсность системы. Реальные системы не только полидисперсны, но и могут состоять из частиц самой разнообразной формы: сферической, кубической, пластинчатой и т. д. При неправильной форме частиц оказывается возможным вести расчет по эквивалентному радиусу или ребру, т. е. по радиусу или ребру того шара или кубика, который по объему или массе равен действительной частице.

В практике при грубом дроблении за размер частицы принимают диаметр отверстий сита, через которое частицы исследуемого материала еще могут проходить. Также широко применяют методы определения размера частиц по скорости отстаивания. В связи с этим за эквивалентный радиус принимают также радиус тех сферических частиц, которые имеют одинаковые с рассматриваемыми частицами произвольной формы скорости отстаивания.

Вследствие того что в понятие эквивалентного размера в различных случаях вкладывают неодинаковый смысл, необходимо каждый раз пояснять, что имеется в виду — эквивалентные частицы по объему, массе или же частицы, обладающие одинаковым «гидравлическим значением», т. е. движущиеся с равными скоростями при отстаивании в спокойно стоящих сосудах.

Для практических целей разработаны простые и удобные для производственного использования приемы определения средней дисперсности смесей, позволяющие обойтись без кропотливого непосредственного подсчета числа частиц отдельных размерных классов. Для некоторых продуктов при консервировании пользуются ситовым анализом. В этом случае при помощи решетных классификаторов разделяют пробу материала на размерные фракции.

Решетный классификатор представляет собой прибор с набором расположенных один над другим сит с различными в каждом сите, но одинаковыми в каждом из них отверстиями. После просеивания образца измельченного продукта определяют массу остатка на дне классификатора и на каждом из сит. По этим данным легко вычисляют средневзвешенный диаметр (мм):

Если каким-либо способом определен гранулометрический состав смеси, то среднее значение степени дисперсности проще всего подсчитать, найдя средневзвешенную кубическую величину по формуле

Средняя степень дисперсности (по радиусу) равна обратной величине радиуса rср.

Степень измельчения плодов имеет решающее значение в процессах получения соков (продолжительность, выход сока, содержание взвешенных частиц и т. д.). Наличие большого количества мелких частиц затрудняет очистку от мякоти. Поэтому дробление необходимо провести таким образом, чтобы полученная дробленная смесь (мезга) имела оптимальный гранулометрический состав в зависимости от метода получения сока.

Дробилки. Грубое измельчение растительного сырья производится на дисковых и ножевых дробилках.

В дисковых дробилках рабочим органом является горизонтальный диск с ножами. Частоту вращения диска рассчитывают в зависимости от продолжительности падения измельчаемого продукта с высоты h. Известно, что путь свободно падающего тела в безвоздушном пространстве

Вальцовые (одно- или двухбарабанные) машины применяют для измельчения винограда с гребнями и ягод.

Производительность вальцовых дробилок (кг/ч) рассчитывают, исходя из объема сплошной ленты материала толщиной δ, движущейся с окружной скоростью, равной окружной скорости поверхности валка,

Ножевые дробилки имеют рабочий орган, представляющий собой массивный барабан, на поверхности которого установлены ножи. Производительность ножевых дробилок (кг/ч) определяется объемом продукта, захватываемого рабочими органами за один оборот барабана,

Дробилка Д1-7,5 предназначена для измельчения овощей и плодов без косточек в линиях по производству натуральных и купажированных соков из яблок, груш, айвы, моркови, свеклы, а также в линиях по переработке тыквы на пюре.

Техническая характеристика дробилки Д1— 7,5
Производительность техническая, кг/ч по яблокам по моркови	7500 2500
Содержание дробленых частиц (по яблокам),% размером 3-8 мм, не менее размером до 2 мм и 8-10 мм, не более	80 20
Потребляемая электроэнергия, кВт•ч	7,5
Частота вращения ротора, с^-1	24,2
Габариты, мм	810х485х920
Масса, кг, не более	260

Дробилка состоит из корпуса, привода, ротора и режущего устройства. Корпус представляет собой жесткую коробчатую конструкцию, на которой монтируются все остальные узлы. В верхней части корпуса имеется загрузочный бункер.

Режущее устройство изготовляется двух типов: ножевое и терочное. Ножи пилообразной формы укрепляются в специальных обоймах, имеющих щели для удаления срезанного продукта, и предназначены для тонкого измельчения. Сменным плоским ножом можно измельчать продукт на пластины.

Режущее устройство ножевого типа используется для дробления твердых продуктов (моркови и т. п.), а режущее устройство терочного типа — для дробления мягких сортов яблок.

На валу ротора размещены подающий винт и четыре рабочих бича.

Сырье поступает в дробилку через бункер и подающим винтом, закрепленным на валу ротора, забрасывается в рабочую полость. Здесь оно подхватывается бичами ротора, центробежной силой прижимается к режущему устройству и продвигается через ножи или терочную поверхность. Измельчаясь, продукт свободно выпадает через щели устройства или терку вниз.

Дробилки Д2-7,5 и Д2-15 предназначены для измельчения томатов с одновременным отделением семян, сохраняющих свойства всхожести. После переналадки машины можно дробить томаты без включения семяотделителя.

Дробилки Д2-7,5 (рис. 33) и Д2-15 конструктивно одинаковы, различаются лишь производительностью, мощностью привода и массой (табл. 4).

Техническая характеристика дробилок
Показатели	Д2-7,5	Д2-15
Производительность, кг/ч	7500	15000
Размеры дробленых частиц, мм, не более	20	20
Выход семян, % к их содержанию в сырье	50	50
Количество дробленых семян, %, не более	20	20
Потребляемая электроэнергия, кВт•ч	3	5,2
Частота вращения, с^-1 валков мялки шнека бичевого вала	1,5 4,5 15,6	4,5 6,75 23,7
Габариты, мм	1850x500x2050
Масса, кг, не более	545	552

Все основные узлы собраны на общей станине 4. Лопастные валы мялки, шнек и ножевое устройство сепаратора имеют общий привод и смонтированы в своих корпусах. Протирочная машина выполнена как самостоятельная с индивидуальным приводом.

При работе дробилки в режиме измельчения (без отделения семян) необходимо снять сборник сепаратора и заглушить окно в плоской части корпуса, используя резьбовые отверстия, расположенные по контуру окна. При этом нужно отключить двигатель протирочной машины.
При работе дробилки осуществляются следующие операции:

раздавливание поступающих через прямоугольный патрубок
подготовленных томатов в мялке 1 между восьмилопастными валками, имеющими взаимовстречное вращение;
отжимание шнеком с переменным шагом жидкой фазы с семенами в корпусе сепаратора 2 и дробление мякоти с кожурой в ножевом устройстве сепаратора;
протирание жидкой фазы с семенами в протирочной машине 3 с целью отделения семян, которые бичами продвигаются в торец протирочного барабана и выводятся из машины.

Дробилка для яблок типа 361 предназначена для измельчения плодов на частицы размером 3-4 мм.

Техническая характеристика дробилки типа 361
Производительность, кг/ч	5000
Установленная мощность, кВт	13
Габариты, мм	1350x650x485
Масса, кг	385

В цилиндрическом корпусе установлен вал с лопастями, образующими винтовую линию. На этом же валу имеется трехлопастная звезда-ротор. К корпусу прикреплен ножедержатель с ножами. Между корпусом и ножедержателем имеются профильные карманы для удаления дробленой массы.

Из бункера, прикрепленного к корпусу дробилки, яблоки попадают на лопасти вала и перемещаются к трехлопастной звезде-ротору. Ножами яблоки дробятся на мелкие кусочки и через профильные карманы подаются на следующую операцию.

Дробилка ДДС-5 предназначена для дробления семечковых плодов. Применяется на предприятиях различной мощности.

Техническая характеристика дробилки ДДС-5
Производительность, т/ч	5
Диаметр рабочей камеры, мм	450
Длина рабочей камеры, мм	400
Частота вращения измельчающего диска, мин^-1	1500
Установленная мощность, кВт	4
Габариты, мм	726х650х1014
Масса, кг	400

Дробилка ДДС-5 состоит из корпуса, рабочего органа, привода. Вал электродвигателя соединен с валом дробилки упругой втулочно-пальцевой муфтой.

Рабочим органом служит диск, оснащенный шестью ножами-гребенками с режущей частью длинной 160 мм. Вал машины вращается в двух шариковых подшипниках. Корпус сбоку имеет загрузочный люк.

Продукт загружается в люк корпуса и подается на вращающийся диск, измельчается ножами на частицы размером не менее 3,5 и не более 10 мм. Измельченный продукт через отверстия в диске и нижнюю открытую часть корпуса удаляется из дробилки. Если дробилка установлена над прессом, то продукт поступает непосредственно в его бункер.

Дробилка А9-КИФ с семяотделителем предназначена для дробления томатов с одновременным отделением семян, сохраняющих всхожесть.

Техническая характеристика дробилки А9-КИФ
Производительность техническая, кг/ч	3000
Расход пара, кг/ч	30
Давление пара, МПа	0,2
Диаметр, мм, не более валков мялки шнека сепаратора протирочного барабана	215 270 220
Частота вращения, с^-1 валков мялки шнека бичевого вала	0,88 4,5 15,3
Мощность двигателя мялки и сепаратора, кВт	2,2
Мощность двигателя протирочной машины, кВт	0,75
Габариты, мм	1520х540х1340
Масса, кг	550

Дробилка А9-КИФ (рис. 34) состоит из протирочной машины 1, сепаратора 4, площадки 3 для электродвигателя 6 и электрооборудбвания. Все узлы смонтированы на станине 2.

Сепаратор имеет литой корпус из нержавеющей стали, представляет собой цилиндрическую горизонтальную шнековую камеру с продольными рифлениями внутри. С одного конца шнековая камера открыта и имеет крышку, с другого конца находится горловина прямоугольного сечения с приемным окном вверху. В горловине смонтированы два лопастных валка для раздавливания перерабатываемых плодов. Валки расположены в одной горизонтальной плоскости и вращаются навстречу один другому. Вдоль шнековой камеры размещен шнек с переменным шагом, приводимый во вращение через клиноременную передачу 5 от электродвигателя 6.

Протирочная машина состоит из цилиндрического корпуса с передней и задней торцевыми крышками и сборника в виде наклонного лотка, размещенного вдоль корпуса внизу. Внутри корпуса установлен протирочный барабан. В протирочном барабане имеется бичевой вал.

При работе дробилки осуществляются следующие операции:

раздавливание поступивших помидоров между двумя лопастными валками;
отжимание жидкой фазы с семенами в шнековой камере и дробление кожуры с остатками мякоти в ножевом аппарате сепаратора;
протирание жидкой фазы с целью— отделения семян.

Оборудование для отделения сока.

Полученная после дробления плодов и ягод мезга поступает на стекатели или прессы для отделения сока.Шнековые стекатели. В производстве соков в основном используются стекатели шнекового типа. Их производительность (кг/ч) рассчитывают по формуле, применяемой для шнековых транспортеров,

Широко применяют шнековые стекатели ВССШ-10 и ВССШ-20, которые являются машинами непрерывного действия (рис. 35).

Шнековый стекатель ВССШ-20 состоит и бункера 3 с перфорированными боковыми стенками, вставленными в металлический кожух. В бункере установлена вертикальная сетчатая перегородка 6. Под бункером расположен корпус стекателя 17 в форме корыта с перфорированными стенками, переходящими в перфорированный цилиндр 9. По оси корпуса и цилиндра установлен шнек 7.

На винтах шнека, расположенных под бункером, укреплены рыхлители 76. В цилиндре установлена звездочка 6, препятствующая вращению мезги совместно со шнеком. В выходном отверстии цилиндра помещается запорный конус 10, образующий со стенками цилиндра кольцевой зазор для выхода мезги. Корпус стекателя заключен в кожух 15, который служит и сборником сусла. Стекатель имеет люк 16 для чистки внутренней полости его после работы. Сусло стекает в нижнюю часть кожуха 15 и через патрубок 19 выводится из машины.

Запорный корпус вместе с гидроцилиндрами 17 и рычагами 12 является составной частью регулятора давления, обеспечивающего отделение сока.

Вращение шнека осуществляется от электродвигателя 7 через зубчатую и клиноременную передачи.

В приемный бункер мезга подается насосом. Уровень мезги в бункере поддерживается автоматическим устройством, регулирующим работу насоса для мезги, для чего в бункере установлены датчики 4 и 5. Через сетчатые стенки бункера сусло стекает в его нижнюю часть и отводится из машины через патрубок 2.

Сусло из камеры сжатия собирается в поддоне 13 и выводится из машины через патрубок 14.

Техническая характеристика стекателей типа ВССШ приведена в табл. 5.

Техническая характеристика стекателей
Показатели	ВССШ-10	ВССШ-20
Производительность, т/ч	10	20
Выход сусла, л/ч	500-550
Шнеки количество шаг, м частота вращения, об/мин	2 0,28 2,5	1 0,15 2,5
Габариты, мм	4400x1940x2250	3800x1800x2700
Масса, кг	1808	1500

Прессы. После отделения сусла на стекателях мезга направляется на прессование для полного отделения сока. Прессованию подвергается и мезга сразу же после измельчения плодов и ягод.

В соковом производстве работают прессы различной конструкции. В начале развития промышленности применяли винтовые шнеки с ручным приводом, затем их заменили гидравлическими, которые частично используют и сейчас. В настоящее время внедряются непрерывнодействующие ленточные и шнековые прессы.

Прессы периодического действия. К ним относятся гидравлические прессы.

П а к-п ресс гидравлический 2П-41 предназначен для получения фруктово-ягодных соков без мякоти.

Техническая характеристика пресса типа 2П— 41
Производительность (по яблокам), т/ч	1,35
Максимальное давление при прессовании, т в гидросистеме, МПа	125 20±10%
Удельное давление, МПа	1,7
Максимальный ход плунжера, мм	750
Габариты, мм	3839x1479x3035
Масса, кг	3660

Пресс 2П-41 состоит из станины, гидроцилиндра, поворотного стола, гидропривода и электрооборудования.

Основным узлом пресса является гидроцилиндр, который предназначен для создания давления, необходимого для прессования продукта. Гидроцилиндр, крепящийся к нижней раме станины, состоит из цилиндра и плунжера.

Поворотный стол служит для подачи поддонов на плиту плунжера цилиндра. Он представляет собой раму с двумя поддонами, опирающуюся посредством роликов на неподвижное кольцо. Для предохранения от опрокидывания поворотного стола с грузом четыре ролика опираются на нижнюю и четыре ролика — на верхнюю части кольца.

Гидропривод, представляющий собой отдельный агрегат, служит для подачи масла под давлением в гидроцилиндр.

Пакет, состоящий из деревянных рамок с дробленой массой, обернутый дренажной тканью, собирается на поддоне одной стороны поворотного стола. Затем стол поворачивается на 180° так, чтобы поддон с заполненным пакетом установился над плитой плунжера. После этого эксцентриковым механизмом полностью или частично перекрывается дроссель гидропривода. Нажатием кнопки «Пуск» включается гидронасос, в результате чего плунжер с пакетом и поддоном поднимается под верхнюю плиту пресса.

В процессе прессования предусмотрены три выдержки до 5 мин каждая, при этом электродвигатель автоматически останавливается при заданных давлениях, а затем снова автоматически включается.

По достижении максимального давления и после заданной выдержки в конце прессования электромагнит автоматически открывает дроссель на слив с одновременным включением электродвигателя.

Плунжер с поддоном опускается вниз, в результате чего поддон устанавливается на поворотный стол. После этого поворотный стол поворачивается на 180° для проведения следующего цикла.

Во время прессования на другом поддоне поворотного стола формируется пакет.

Пресс РОК— 200 является самым распространенным гидравлическим прессом.

Техническая характеристика пресса РОК— 200
Производительность, т/ч	3,3
Максимальное давление при прессовании, т в гидросистеме, МПа	210 18,6
Удельное давление на мезгу, МПа	2,45
Габариты, мм	4345x3900x3057
Масса, кг	15000

Пресс имеет карусель с тремя платформами. На одной из них, располагаемой под дробилкой, формируются пакеты. Применение трех платформ позволяет одновременно проводить прессование, выгрузку и загрузку мезги. Угол поворота фиксируется специальным устройством.

Платформа, загруженная пакетами с дробленой массой, устанавливается под плитой и поднимается к ней плунжером, находящимся в гидроцилиндре. Сок при прессовании собирается в поддоне и сливается в сборник. По окончании прессования плунжер опускается и стол поворачивается на 120°. Спрессованные пакеты разбираются.

На прессе установлены пружинный и электроконтактный манометры, позволяющие контролировать и регулировать давление в гидроцилиндре.

Производительность пакетных гидравлических прессов (т/ч)

В случае совмещения операций загрузки, прессования и выгрузки продолжительность цикла определяется максимальной продолжительностью отдельной операции, к которой прибавляется время, необходимое для поворота стола.

Прессы непрерывного действия. Непрерывное прессование может быть осуществлено шнековыми или ленточными прессами.

Шнековый пресс РЗ-ВПЦ2 (рис. 36) предназначен для отжима яблочного сока. Он состоит из подвижного шнека 1, перфорированных цилиндров 2 и 7, транспортирующего шнека 3, кожуха 4, зеерного (щелевого) цилиндра 5, прессующего шнека 6, питателя 9, электродвигателей 8 и 10.

Техническая характеристика пресса РЗ-ВПЦ2
Производительность, т/ч	2,0-8,0
Наибольшая частота вращения шнека, с^-1	0,066
Габариты, мм	6700x830x2700
Масса, кг	3100

Подвижной шнек 1 имеет уменьшающийся книзу шаг витков и образует зону предварительного прессования, под которой расположена первая секция сборника сока. Мезга подается в пресс через питатель 9. Зона окончательного прессования состоит из двух участков, соответствующих двум соосным шнекам. Транспортирующий шнек 3 находится в горизонтальном перфорированном цилиндре 7. Прессующий шнек 6 установлен в зеерном (щелевом) цилиндре 5. Направление витков шнеков противоположное. Разъемный зеерный цилиндр набран из отдельных полистирольных пластин с приливами, что обеспечивает образование продольных щелей шириной 0,8 мм в начале цилиндра и 0,4 мм в конце. Под цилиндром находится сборник сока.

Пресс ВПНД-10 предназначен для отжима сока из виноградной мезги.

Техническая характеристика пресса ВПНД-10
Производительность, т/ч	10
Мощность электродвигателя, кВт	10
Габариты, мм	4270х920х1272
Масса, кг	2770

На сварной раме смонтированы: перфорированный цилиндр с бандажами, приемный литой бункер, редуктир, электродвигатель, запорный корпус. Внутри перфорированного цилиндра расположены транспортирующий и прессующий шнеки.

Прессующий шнек имеет переменный диаметр и шаг витка. К выходу в прессующую камеру диаметр основания шнека увеличивается, а шаг уменьшается, что приводит к уменьшению объема прессуемой массы и увеличению давления.

Производительность шнековых прессов (кг/ч)

Ленточные прессы ПЛ-2,5 и ПЛ-5,0 имеют в качестве рабочего органа фильтрующее полотно, складывающееся вертикально вдоль оси пресса. Прижатие обоих полотнищ осуществляется прижимными роликами и плитами. Дробленые яблоки подаются в складки ленты, образующиеся при вертикальном поступательном движении полотна. Мезга прессуется при одновременном движении полотна и прижимных плит, а необходимое прессующее усилие обеспечивается прижимными роликами и специальными пружинами.

После прессования полотно специальными направляющими раскладывается и отпрессованная мезга поступает на транспортер, а полотно очищается специальным устройством и промывается водой. Техническая характеристика прессов дана в табл.

Техническая характеристика ленточных прессов
Показатели	ПЛ— 2,5	ПЛ— 5,0
Производительность, т/ч	2,5	5,0
Установленная мощность, кВт	4,65	6,6
Скорость движения полотна, м/мин	0,55-2,57
Выход сока, %	70-75
Габариты, мм	7800x2060x2250	11000x2500x3000
Масса, кг	9200	13000

Оборудование для осветления сокоматериалов.

Плодово-ягодные соки, полученные на прессах различной конструкции, представляют собой мутную полидисперсную систему, состоящую из коллоидных веществ, грубых и тонкодисперсных частиц. Для осветления используют отстойники, центрифуги, сепараторы, фильтры.

Отстойники и сепараторы. Эффективность процесса осаждения частиц из неоднородной системы под действием силы тяжести определяется той постоянной скоростью, которую имеют эти частицы при установившемся движении через некоторый промежуток времени. Как указывалось ранее, для технологических расчетов в гетерогенных (неоднородных) системах форма диспергированных частиц условно принимается сферической. Шарообразная частица радиусом r (м), оседая под действием силы с ускорением g (м/с5), испытывает на себе движущую силу

Сила F2 противодействует силе F1.

По мере увеличения скорости движения частицы сила F2 возрастает. В определенный момент силы F1 и F2 сравниваются и скорость осаждения частицы становится постоянной.

Приравнивая значения сил F1 и F2 и определяя из этого выражения значения скорости при свободном оседании, получим

При выводе этого уравнения принималось, что частица имеет форму шара, для частиц иной формы скорость будет меньше, поэтому в формулу вводится коэффициент φ = 0,43-0,77. Производительность отстойного резервуара (м³/с)

Высота слоя осадка у дна осадительного резервуара учитывается при расчете производительности и продолжительности отстаивания. Подсчет продолжительности оседания органических частиц на глубину 2 см в виноградном соке в зависимости от их размеров дал следующие результаты: для частиц с r = 10^-3 см τ = 2,29 с; при r = 10^-4 см τ = 3,82 ч; при r =10^-5 см τ = 16 дней; при r =10^-6 см τ = 4 года; при r =10^-7 см τ = 436 лет. Следовательно, методом отстаивания практически можно освободить сок от частиц размером не менее 10-4, иначе для более мелких частиц потребуется длительное время и сок может забродить. Поэтому для очистки сока от мелких частиц используются сепараторы, центрифуги и фильтры.

При расчете проточных отстойников необходимо, чтобы время нахождения осветляемого материала в аппарате было больше, чем время полного осаждения частиц требуемого размера.

С целью интенсификации процесса осаждения в практике применяются также методы, обеспечивающие укрупнение частиц и снижение вязкости дисперсионной среды. Для этого сокоматериалы обрабатывают бентонитом, желатином, ферментными препаратами и т. д.

Отстаивание в консервном производстве применяется для грубой очистки свежеотжатых сокоматериалов. Для ускорения очистки соков применяют центрифугирование.

Некоторые положения о кинетике процесса осаждения в поле сил тяжести справедливы и для центрифугирования. Для этого процесса движущая сила определяется центробежной силой.

Процесс осветления соков в центрифугах протекает в три этапа: образование осадка, уплотнение его и удаление из пор осадка жидкости, удерживаемой капиллярными силами. В центрифугах различных систем могут протекать все три этапа, а также процесс может прекратиться на первом или втором этапе.

При отстойном центрифугировании наблюдается отличие от процесса осаждения. Это объясняется прежде всею не тем, что сила земного притяжения заменена центробежной силой, а тем, что в этом случае ускорение является переменной величиной и зависит от расстояния, на котором находится частица от оси вращения барабана центрифуги. Еще более усложняется процесс очистки при тонкослойном центрифугировании, когда частица движется в сужающемся радиальном потоке, где на процесс разделения влияет также скорость потока, которая является переменной величиной.

Основоположником технологических расчетов жидкостных сепараторов и центрифуг Г. И. Бремером (1928 г.) предложена формула для расчета рабочего процесса жидкостного сепаратора, из которой следует, что расчетной величиной в технологическом процессе центрифуг является разделяемость смеси, т. е. размер предельно малой, еще сепарируемой частицы дисперсной фазы, а не процентное содержание дисперсной фазы в фугате. Этим была доказана несостоятельность всех технологических расчетов полного удаления всей твердой фазы методом центрифугирования.

В расчетах центрифугальных процессов оперируют понятием фактора разделения Fr, являющегося отношением ускорения центробежной силы к ускорению силы тяжести.

При значениях Fr до 3500 центрифугальные осветлители называются центрифугами, свыше 3500 — суперцентрифугами, к которым относятся также сепараторы.

Теоретическая производительность сепаратора (м³/с)

По этой формуле не получают завышенные результаты, поэтому в нее вводится поправочный коэффициент β = 0,2-0,7. Он учитывает неравномерность потоков жидкости в межтарелочном пространстве, отклонение действительной фазы взвешенных частиц от шарообразной, неравномерность плотности частицы.

Основными узлами сепаратора (рис. 37) являются плавающая верхняя опора 3 вертикального вала, барабан 6, приемник шлама 3, гидроузел 4, приемно-отводящее устройство 7, крышка 8, подъемник, пульт управления.

Станина 1 представляет собой чугунную отливку, на которой смонтированы все части сепаратора; внутри станины расположены приводной механизм и масляная ванна с люком для осмотра зубчатой пары и крышкой, на которой монтируется тахометр.

Горизонтальный вал 2 служит для передачи вращения от электродвигателя вертикальному валу 10 через центробежную муфту и зубчатую передачу.

На вертикальном валу крепится барабан, являющийся основным рабочим узлом сепаратора. В нем происходит очистка соков от механических примесей.

Гидроузел служит для регулирования подачи буферной воды в соответствующую полость барабана.

Приемник шлама предназначен для отвода осадка, выбрасываемого из барабана, а также для размещения ванны 9.

Сепаратор относится к типу полузакрытых с предварительным сливом межтарелочной жидкости и периодической центробежной выгрузкой осадка.

Сепаратор имеет автоматическое и ручное управление циклами работы.

При работе в автоматическом режиме продукт и буферная вода подается через электромагнитные вентили, команда на которые поступает с пульта управления прибором согласно настройке командоаппарата по циклограмме.

При достижении барабаном сепаратора номинального числа оборотов по сигналу командоаппарата открывается вентиль подачи буферной воды в камеру под поршень, которая заполняет ее. Создавшимся давлением поршень прижимается к крышке барабана, перекрывая щели и обеспечивая герметичность. Продукт поступает в сепаратор и одновременно очищенный сок выводится из него в производственные коммуникации. На установившемся режиме сепарирование продолжается до заполнения осадком шламового пространства барабана. Затем по команде прибора вентили закрываются. Подача и отвод продукта прекращаются. Поршень опускается, и накопившийся в шламовом пространстве осадок под действием центробежной силы выбрасывается из барабана в приемник шлама. На этом заканчивается один полный автоматический цикл.

При ручном управлении вентили закрывают и открывают вручную и сам процесс осуществляется так же, как и в автоматическом режиме.

Фильтры. Фильтрование — процесс, заключающийся в разделении суспензии при прохождении ее через пористую перегородку.

Производительность фильтра определяется количеством отфильтрованной жидкости, прошедшей через единицу поверхности фильтрующей перегородки в единицу времени.

Производительность (м³/м²) по фильтрату на 1 м² фильтрующей поверхности определяется по следующим формулам: при постоянной разности давлений и переменной скорости фильтрования

Фильтры пластинчатые (фильтр— прессы) типов П2-ВФЕ, В9-ВФС/423-56, В9-ВФС/423-53 и Т1-ФВВ-15 (табл. 7) предназначены для окончательной фильтрации натуральных соков, напитков, сиропов.

Пластинчатый фильтр составляется из квадратных металлических плит, каждая из которых представляет собой рамку, покрытую с двух сторон выступающими ребрами. Плиты делятся на четные и нечетные: четные имеют по два фасонных прилива с круглыми отверстиями с правой стороны, нечетные — с левой. В собранном виде плиты и помещенные между ними фильтрующие элементы сжимаются винтом. Приливы плит плотно прижимаются один к другому, и отверстия в них образуют каналы. Вставленные фильтрующие пластины делят пространство между двумя плитами на две камеры: четные камеры соединяются с каналами четных плит, а нечетные камеры — с каналами нечетных плит.

Техническая характеристика пластинчатых фильтров
Показатели	В9-ВФС/423-56	В9-ВФС/ 423-53	П2-ВФЕ	Т1-ФВВ-15
Площадь поверхности фильтрации, м²	6	19,5	20,5	33,0
Производительность, л/ч	3000	9000	9500	15000
Максимальное давление фильтрации, МПа	0,25			0,50
Установленная мощность электродвигателя, кВт	4,0	5,5		9,7
Габариты, мм	1730 660 1175	2900 960 1230	2950 1690 1240	3350 970 1520
Масса, кг	400	1250	1600	1894

По четным каналам подается мутный сок на фильтрацию, из канала он поступает в четные камеры между пластинами и проходит под давлением через фильтрующую пластину, попадает в нечетные камеры, откуда — в канал нечетных камер и по нему выводится из фильтра. Фильтрующие пластины имеют квадратную форму размером 600x600 мм и толщиной 1,2-2,0 мм.

Протирочные машины и гомогенизаторы.

Для получения тонкоизмельченных пюреобразных продуктов применяют протирочные машины и гомогенизаторы.

Протирочные машины. Для производства соков с мякотью используются пюреобразные продукты, полученные из мезги на протирочных машинах. Принцип работы протирочных машин основан на таком силовом воздействии на обрабатываемый продукт, при котором он, прижимаясь к перфорированной поверхности, теряет жидкую фазу с тонкоизмельченной мякотью, проходящую через отверстия в сите. Твердая же фаза (отходы) остается на сите внутри и выводится из машины. На рис. 38 схематично показаны поперечный разрез протирочной машины и расположение бича 1 на ситчатом цилиндре 3. Вращение бичей осуществляется валом 2.

При допущении, что трение отсутствует, скорость перемещения частицы продукта вдоль бича (м/с)

Протирочная машина Т1-КПХ предназначена для протирания измельченных овощей, фруктов, ягод.

Техническая характеристика протирочной машины Т1-КПХ
Производительность (по томатам), т/ч	1
Частота вращения рабочего вала, об/мин	800
Угол опережения бичей первой группы, град	2
Пределы регулирования угла опережения бичей второй группы, град	0-6
Размеры ситчатого барабана, мм длина диаметр	400 220
Диаметр отверстий в ситах, мм	1,5; 1,2
Живое сечение сита, %	26-27
Мощность электродвигателя, кВт	1,1
Габариты, мм	895х410х660
Масса (без подставки и электрошкафа), кг	120

Машина Т1-КПХ состоит из корпуса, привода, бичевого вала с двумя группами бичей, подставки и электрошкафа.

На бичевом валу расположены шнек и пропеллер. Последний помимо перемещения сырья в ситчатый барабан под бичи служит также для его дробления.

Первая бичевая группа устанавливается на рабочем валу в зоне максимального выхода протертого продукта. Зазор между бичами и ситом и угол опережения бичей у этой группы регулируется при остановке машины.

Вторая бичевая группа размещается на рабочем валу в зоне протирания оставшейся части сырья. Поворот бичей на определенный угол происходит при перемещении специальной гильзы на валу его оси. При этом бичедержатели, эксцентриковыми пальцами входящие в наклонные лазы на валу, поворачиваются в расточках гильзы.

Сырье поступает в протирочную машину через бункер, подводится к рабочей поверхности (ситчатому полотну) с помощью шнека и пропеллера. Одновременно пропеллер, продавливая продукт через отверстия в специальном кольце, дробит его. В ситчатом барабане сырье подхватывается бичами. При этом силовое воздействие на сырье осуществляется центробежной силой, прижимающей его к поверхности барабана. Жидкая фаза проходит через отверстия сита, стекает в наклонный лоток и выводится из машины. Твердая фаза (отходы) выводится бичами из машины через отверстие в торцевой крышке.

Производительность машины и влажность отходов можно регулировать на ходу с помощью регулировочного винта, изменяя угол опережения бичей. При повышенной влажности отходов угол опережения нужно уменьшить. После поворота регулировочного винта установленное положение фиксируется с помощью специального стопора. В случае необходимости предотвратить аэрацию продукта в бункер подается пар через специальный штуцер.

Протирочная машина Т1-КП2У предназначена для протирания семечкового и косточкового сырья, для чего ротор имеет бичи двух типов.
Машина снабжена устройством для регулирования на ходу угла опережения бичей. Оно состоит из двух гильз-кулачков, одна из которых может смещаться на шпонке только вдоль вала и связана передачей с маховичком, вторая может поворачиваться вокруг своей оси. На этой гильзе находится корпус-отражатель для заброса мезги внутрь барабана и один из двух бичедержателей. Зазор между бичами и сеткой изменяется путем поворачивания ситчатого барабана при полной остановке вала ротора.

Техническая характеристика протирочной машины Т1-КП2У
Производительность, т/ч по семечковым плодам косточковым плодам	7,0 2,0
Диаметр отверстий сит, мм для овощей, яблок косточковых плодов	1,5;1,2; 0,7-0,8 3,0; 5,0
Частота вращения ротора, об/мин для семечковых плодов косточковых плодов	700 330; 410; 445
Угол опережения бичей, град	До 1,5
Зазор между бичом и ситом, мм	2,5
Габариты, мм	1770х770х1115
Масса, кг	508

Протирочная машина Т1-КП2Д представляет собой сдвоенный агрегат, предназначенный для двойного протирания томатной и фруктовой массы. Она состоит из корпуса, привода, верхнего и нижнего ситчатых барабанов, верхнего и нижнего роторов, шахты. Механизм регулирования угла опережения бичей аналогичен описанному для машины Т1-КП2У. Шахта расположена с торца машины и состоит из двух лотков для удаления отходов. Шахта крепится к корпусу при помощи петель.

Техническая характеристика протирочной машины Т1-КП2Д
Производительность, т/ч по томатам моркови яблокам	3,5 2,0 3,25
Частота вращения ротора, об/мин	790
Пределы регулирования угла опережения бичей, град для первой ступени второй ступени	±1,5 0-3
Зазор между бичами и ситом, мм	1,5-4,0
Диаметр ситчатых барабанов, мм	300
Длина ситчатых барабанов, мм	835
Мощность привода, кВт	5,5
Габариты, мм	1535х612х1520
Масса, кг	630

Протирочная машина Т1-КП2Т (рис. 39) состоит из соединенных вместе агрегатов для протирания 1,3 и 4, закрепленных на станине 6 со стойками 5. Агрегаты представляют собой барабаны, внутри которых вращается ротор с четырьмя бичами. Между двумя подшипниками основного подшипникового узла верхнего ротора помещен механизм регулирования угла опережения бичей на ходу. Роторы агрегатов 1 и 3 приводятся в движение от одного электродвигателя 7, агрегата 4 — от электродвигателя 2.

Отходы после протирания могут отводиться из каждого барабана отдельно, а при необходимости — собираться вместе.

Гомогенизаторы. Для получения стойкой тонкоизмельченной мякоти в соках протертую плодовую массу обрабатывают на гомогенизаторах.

Принцип работы гомогенизатора заключается в продавливании продукта через узкую щель между седлом и клапаном гомогенизирующей головки. Перед клапаном продукт имеет давление около 15-17 МПа, а после клапана — несколько больше атмосферного. При таком резком изменении давления происходит тонкое измельчение мякоти.

Гомогенизатор А1-01М предназначен для тонкого измельчения ткани при производстве продуктов детского питания, соков с мякотью и некоторых других продуктов. На корпусе гомогенизатора крепятся плунжерный блок и гомогенизирующая головка. В его монолитном корпусе имеются всасывающий и нагнетательный коллекторы, поперечные горизонтальные камеры для плунжеров и рабочие камеры. В рабочих камерах находятся карманы, седла и уплотнения. Клапаны попарно притерты к своим седлам, но при необходимости могут быть переставлены. Манжетные уплотнения плунжеров изготовляют из полипропилена, уплотнения седел — из капролона.

Тонкое измельчение мякоти осуществляется путем пропускания жидкости с большой скоростью через узкие кольцевые щели в насосах высокого давления. Жидкость, нагнетаемая плунжером под тарелку клапана, давит на тарелку и отодвигает клапан от седла, преодолевая сопротивление, создаваемое пружиной. При этом между клапаном и седлом образуется щель высотой от 0,05 до 2,5 мм, через которую жидкость проходит с большой скоростью и при этом гомогенизируется. Процесс повторяется на следующей ступени, после чего жидкость выводится из гомогенизирующей головки. Давление на первой ступени больше, чем на второй.

Гомогенизатор РЗ-КИК предназначен для тонкого измельчения мякоти в продуктах детского питания.

Роторно-пульсационный аппарат установлен на цапфах, закрепленных на станине, и соединен с электродвигателем втулочно — пальцевой муфтой. На линии подачи продукта в аппарат установлен фильтр для предотвращения попадания в него инородных тел. Это сетчатый, сменный элемент конической формы, находящийся в корпусе.

Роторно-пульсационный аппарат представляет собой корпус с размещенными в нем четырьмя неподвижными дисками — статорами, между которыми вращаются три диска — роторы, закрепленные на вертикальном валу. Продукт в аппарат подается через круглый патрубок в нижней части корпуса, сливается через патрубок прямоугольного сечения, расположенный над верхним статором.

При работе гомогенизатора смесь через фильтр поступает в аппарат и движется по каналам, образуемым отверстиями в статорах и роторах. При вращении последних многократно перекрываются каналы. Движение жидкости перекрывается несколько тысяч раз в секунду, в ней возникают значительные пульсации давления. В тонких щелях между роторами и статорами в условиях высоких напряжений сдвига и больших срезывающих усилий происходит обработка продукта. Такое одновременное воздействие обеспечивает высокую степень диспергирования.

Оборудование для очистки, резания, разделки и перемешивания сырья.

При производстве ряда консервов (компоты, джемы, обеденные консервы и т. п.) обязателен процесс отделения кожицы плодов и овощей. При этом удаляются несъедобные части плодов— семенные гнезда, косточки, семена, грубая кожица.

Машины для снятия кожуры с растительного сырья. Для очистки корнеплодов практически на всех консервных заводах используют машины периодического действия (рис. 40).

Машина представляет собой неподвижную чугунную рабочую камеру 3, внутренняя поверхность которой имеет чередующиеся выступы и впадины, препятствующие, совместному вращению корнеплодов с вращающимся диском 4. Поверхность диска покрыта абразивной массой с размерами зерен от 2 до 5 мм.

Периодическая загрузка продукта проводится при открытой крышке 2 и закрытой разгрузочной дверце 1, расположенной в нижней части лотка 11. Рабочий диск 4 приводится во вращение валом 5 от электродвигателя 9 через пару цилиндрических зубчатых шестерен 8 и 10. К нижней поверхности диска прикреплены скребки 6 для удаления снятой кожуры из машины через патрубок 13.

Для смывания разрушенной кожуры с продукта внутрь рабочей камеры под напором подается чистая водопроводная вода через форсунку 12. Для смазки вертикального вала машины имеется масленка 7. Все детали смонтированы на станине 14.

Центробежная сила, развиваемая в роторе машины (кг — м/с2),

При определении минимальной угловой скорости или частоты вращения диска исходят из необходимости перемещения корнеплодов от центра диска к периферии. Для этого необходимо следующее неравенство: С > Gf1.

На основании этого неравенства получим

Продолжительность загрузки обычно равна 25-30 с, выгрузки — 15 с. Эти значения подставляют в формулу расчета производительности.
Средняя продолжительность обработки корнеплодов 1-1,5 мин.

Низкая производительность очистительных машин периодического действия и необходимость ручных операций по их обслуживанию обусловили создание непрерывнодействующих машин.

Производительность таких машин (кг/ч)

Картофелечистка непрерывного действия КНА-600М имеет в качестве рабочего органа 20 валиков с абразивной поверхностью, составляющих с помощью перегородок четыре секции с волнообразной поверхностью.

Машина состоит из рамы, ванны, наружного каркаса, клиноременной передачи, душевого устройства, разгрузочного лотка, привода, загрузочного бункера.

Машина для очистки чеснока А9-КЧП предназначена для разделения головок его на дольки, очистив их от шелухи, и отвода ее в специальные сборники.

Основным рабочим органом машины является узел очистки, представляющий собой четыре вращающиеся рабочие камеры.

Рабочая камера — это цилиндр, открытый сверху и снизу. Он состоит из двух элементов: литого алюминиевого корпуса и внутренней фиксируемой нержавеющей сменной вставки, устанавливаемой по направляющему штифту, что обеспечивает совпадение отверстий для подачи сжатого воздуха в ней и в корпусе.

Сжатый воздух подается в рабочие камеры через сопла, позволяющие достичь звуковых и сверхзвуковых скоростей струи воздуха. Отсечка и подача сжатого воздуха в камеры производится цилиндрическим золотником на полом валу.

Устройство для отвода и сбора шелухи состоит из воздуховода и вентилятора.

Чеснок в головках по наклонному транспортеру подается в бункер, днище которого совершает колебательные движения и обеспечивает равномерное поступление продукта в питатель, а оттуда в дозаторы. При подаче чеснока в бункер машины вручную техническая производительность ее снижается до 30-35 кг/ч.

Техническая характеристика протирочной машины Т1— КП2Т
Производительность (по томатам), т/ч	10,0
Частота вращения ротора, об/мин	800
Пределы регулирования угла опережения, град	±1,5
Зазор между бичами и ситом, мм	±2,5
Диаметр барабанов, мм	388
Длина барабанов, мм	856
Диаметр отверстий в сите, мм если семяотделитель установлен если семяотделитель отсутствует	1,5; 0,8; 0,4 5,0; 1,5; 0,8
Мощность привода, кВт	17
Габариты, мм	2500х1715х2595
Масса, кг	1500

Вращающиеся вместе с диском четыре дозатора, проходя периодически под питателем, пополняются двумя-четырьмя головками чеснока. После выхода из-под загрузочного отверстия камера перекрывается сверху диском, образуя замкнутую полость, в которую подается сжатый воздух. Сухие головки чеснока удовлетворительно очищаются при рабочем давлении сжатого воздуха в машине, равном примерно 2,5 • 10^-5 Па. Для увлажненного чеснока необходимо давление до 4-10^-5 Па. Далее очищенный чеснок попадает на инспекционный транспортер, затем цикл повторяется.

При скорости вращения ротора 5-6 об/мин цикл работы обеспечивается системой передачи и электрооборудованием, состоящим из электродвигателя, приводящего в движение камеры и дозаторы, электродвигателя вентилятора, двух постов управления и электрошкафа.

Агрегат для паротермической очистки овощей 2439к предназначен для снятия кожура с корнеплодов (картофеля, сельдерея, моркови) с помощью пара.

Машина состоит из питающего транспортера; двух роторных питателей, один из которых предназначен для загрузки сырья, второй — для выгрузки; винтового конвейера с паровой камерой; двух приводов — один для шнека, другой для иных механизмов. Агрегат имеет систему подачи пара и сброса конденсата, систему централизованной принудительной и ручной смазки.

Работа транспортера и приемного питателя синхронизированы во избежание повреждений сырья.

Обрабатываемый продукт подается транспортером в приемный роторный питатель, который, вращаясь с постоянной скоростью, подает продукт в винтовой конвейер. В нем продукт подвергается воздействию пара, интенсивно перемещается к выводному ротору. При этом происходит проварка продукта на глубину около 1 мм, что необходимо для последующего снятия кожуры после выгрузки его из машины и подачи на мойку.

Производительность рассчитывают по формуле для винтовых конвейеров.

Агрегат для паровой очистки картофеля А9-КЛШ/30 предназначен для паротермической очистки картофеля от кожуры. Может быть использован для очистки от кожуры моркови, свеклы и других корнеплодов.

Агрегат А9-КЛШ/30 (рис. 41) состоит из наклонного сдвоенного дозировочного конвейера 1, предназначенного для циклической подачи клубней картофеля поочередно в две автоклавные камеры 2 для паротермической очистки клубней картофеля от кожуры, снабженных затворами, управляемыми пневмоцилиндрами; непрерывнодействующего винтового конвейера 10 для перемещения обработанных паром клубней, выгружаемых из автоклавных камер, к разгрузочному конвейеру; непрерывнодействующего наклонного винтового конвейера 4 для выгрузки и подачи клубней на последующую обработку (сухую очистку); станины 9, на которой размещены все составные части аппарата; коммуникаций 3, 5 и 7 соответственно для пара, воды и сжатого воздуха; электрооборудования площадки обслуживания 6.

Вымытый картофель подается наклонным сдвоенным винтовым конвейером 1 в одну из автоклавных камер 2. В исходном положении перед загрузкой камера ориентирована загрузочной воронкой вертикально вверх, при этом затвор располагается в крайнем нижнем положении и обеспечивает свободный вход клубней картофеля во внутреннюю полость камеры.

После загрузки заданной порции картофеля затвор пневмо-цилиндром и рычажной системой перемещается в крайнее верхнее положение (к горловине камеры) и обеспечивает предварительную герметизацию камеры. Окончательная герметизация Головины камеры затвором осуществляется острым паром, подаваемым во внутреннюю полость, давлением 0,7-0,8 МПа. При этом камера получает вращательное движение. По истечении установленного времени происходит быстрый сброс пара, а затем открывается затвор и выгружается порция картофеля, обработанного паром. Технологический процесс циклично повторяется. Картофель двумя винтовыми конвейерами выводится из аппарата на последующую обработку.

Аппарат предусматривает работу двух автоклавных камер как в сблокированном режиме, так и автономно.

Производительность такого агрегата (кг/ч) рассчитывается так же, как у периодически действующих машин:

Аппарат А9-КЧЯ предназначен для очистки корнеплодов от кожуры насыщенным водяным паром на предприятиях малой и средней мощности.

Принцип работы аппарата А9-КЧЯ заключается в цикличной подаче корнеплодов в резервуар при различных режимах работы аппарата. В исходном положении перед загрузкой резервуар ориентирован загрузочной воронкой вертикально вверх, крышка находится в крайнем нижнем положении и обеспечивает свободный вход корнеплодов во внутреннюю полость резервуара. После загрузки заданной порции корнеплодов происходит герметизация резервуара в результате подачи во внутреннюю полость острого пара давлением 0,8 МПа. Одновременно резервуар получает вращательное движение. По истечении установленного времени происходит резкий сброс пара в расширитель, открытие крышки и выгрузка корнеплодов. Винтовым разгрузочным конвейером корнеплоды перемещаются из ванны на окончательную дочистку и последующую обработку.

Машины для удаления косточек, плодоножек, семенного гнезда и плодов. Машины для удаления косточек можно разделить на две группы: для легкоудаляемых и для трудноудаляемых косточек. Косточковыбивные машины применяются для обработки плодов с легкоудаляемыми косточками (вишни, сливы, абрикосов, некоторых сортов персиков), косточковырезные — для плодов с трудноудаляемыми косточками (некоторые сорта персиков и слив).

Рабочим органом косточковыбивных машин является возвратнодвижущийся пуансон. Косточки выбиваются в момент остановки пластины с матрицей, в ячейки которой уложены плоды. Матрицы могут крепиться к барабану или двум цепным транспортерам.

Производительность для этих машин (кг/ч)

На консервных заводах эксплуатируются венгерские машины для удаления косточек.

Машины типа 1-08-3 имеют полый цилиндрический барабан, опирающийся на ролики и имеющий лунки со сквозными отверстиями. Привод барабана обеспечивает его прерывистое вращение.

Плоды, попавшие в лунки, подводятся под пуансон, и в момент остановки движущийся вниз пуансон выдавливает косточки, которые, проходя через сквозное отверстие, падают в желоб внутри барабана и выводятся из машины шнеком.

Производительность машины 800-1200 кг/ч.

Машина С183/а представляет собой расположенный на опорах корпус, внутри которого движутся тяговые цепи с прикрепленными к ним носителями. Выемки на соседних носителях образуют полости, в которые помещаются плоды (например, персики).

При периодических остановках транспортирующего органа находящаяся в передней его части траверса опускается, при этом плод разрезается пополам и косточка удаляется. При переходе носителей через приводные звездочки половинки плодов выпадают на разгрузочный лоток.

Производительность до 1500 шт/ч.

Машина М8-КЗП производит отрыв плодоножки путем затягивания ее в зазор между двумя вращающимися навстречу один другому обрезиненными валиками (рис. 42). Валики 1 и 2 должны иметь такой диаметр, чтобы они не могли втянуть и раздробить плод 5. На каждый валик действуют силы, обусловленные как массой плода, так и силой, возникающей в момент отрыва плодоножки 4.

Равнодействующая вертикальная составляющая Rp, стремящаяся вытолкнуть плод, равна 2Psinα. Этому противодействует равнодействующая сил трения, направленная вниз,

Это условие выполняется тогда, когда диаметр валиков примерно равен диаметру плода.

Основными узлами машины для отрыва плодоножки М8-КЗП (рис. 43) являются тележка 1, рама 2, ворошитель и привод 3 рабочих валиков 4.

Сырье, подлежащее обработке, загружается в бункер. Благодаря наклону рамы плоды смещаются вдоль вращающихся с частотой 850 об/мин валиков диаметром 17 мм каждый. Плодоножки затягиваются между валиками, отрываются и падают в поддон. Для снижения коэффициента трения плоды сверху орошаются водой.

Машины для резания. Механическое измельчение можно осуществить резанием плодов и овощей. Для расчета работы, затрачиваемой на разрезание продукта, используют экспериментальные данные по величине усилия Р, которое должно быть приложено к кромке длиной 1 см. Удельную работу разрезания W (кДж/см2) определяют как произведение усилия Р на путь l: W=Pl • 10^{— 4}.

Особое значение при расчете резательных машин имеет коэффициент скольжения, определяемый из отношения β = v1/vn, где v1 и vn — соответственно касательная и нормальная составляющие движения ножа. Чем больше нормальная составляющая vn, тем меньше коэффициент скольжения, и в пределе vn = ∞, разрезание превращается в рубку. При vn = 0 коэффициент скольжения становится бесконечно большим и нож скользит в материале, не разрезая его. Это происходит в том случае, если нет подачи материала в машину. Коэффициент скольжения β для резательных машин обычно равен 10-50.

Отечественной промышленностью выпускаются резательные машины различных конструкций. Удаление несъедобной части (семенного гнезда) у яблок или груш осуществляется на полуавтоматических и автоматических машинах. На консервных заводах используются болгарские полуавтоматы. Рабочим органом является трубчатый нож с четырьмя перьями— ножами. Яблоко или грушу работница укладывает в лунку диска с вертикальной осью вращения так, чтобы ось плода размещалась вдоль оси трубчатого ножа.

Нажатием педали трубчатый нож опускается, вырезая сердцевину и разрезая плод на дольки. В дальнейшем диск поворачивается и перед работницей находится следующая лунка, куда укладывается очередной плод. Производительность до 100 плодов в минуту.

Машина РЗ-КРА для резки яблок осуществляет механическую ориентацию плодов, резку их на дольки и удаление сердцевины при производстве компотов.

На каркасе 13 машины РЗ-КРА (рис. 44) закреплены ведущий вал 3 со звездочкой 15 и ведомый 14 наклонного цепного конвейера 2, рабочий орган которого образован из блоков роликов, и бункер 1 для приема плодов. На каркасе 12 закреплены валы — ведущий 7, ведомый 4 со звездочкой 76, привод 9, электрооборудование 5 и опоры 10. Валы 7 и 4 приводят в движение горизонтальный цепной конвейер, рабочий орган которого состоит из плит 17 с толкателями 18.

Плоды диаметром 55-75 мм и коэффициентом формы 0,7-1,1 засыпают в загрузочный бункер наклонного конвейера. При движении цепей его ролики приводят во вращение плоды. При этом они западают в пространство между соседними роликами и укладываются в ячейки плит горизонтального конвейера, где происходит их ориентация. Далее плоды проходят через подпружиненные двустворчатые ворота отсекателя. При этом ориентированный плод надежно удерживается держателем и фиксатором 19 и, преодолевая сопротивление подпружиненных ворот, проходит через них, а неориентированный плод не удерживается и, проваливается через зазор между плитами, скатывается по лотку 11.

Затем плоды поступают на операцию резания. При движении вниз ножи 20 входят в плоды не на полную их высоту, при обратном ходе плоды извлекаются из ячеек; при следующем рабочем ходе ножей сидящие на них плоды встречаются с плодами, уложенными в ячейках, и разрезаются. Дольки разрезанных плодов выносятся плитами конвейера и лотком 8, а сердцевина удаляется по лотку 6.

Машина А9-КАН предназначена для резания на дольки и удаления сердцевины яблок.

Яблоки из загрузочного бункера попадают в пространство между смежными роликами носителей и переносятся в гнезда носителей рабочего полотна. Яблоки размером до 55 мм проваливаются между роликами и по лотку выкатываются за пределы машины. Полотно машины транспортирует яблоки в зону резания. Работники, стоящие по обе стороны машины, вручную ориентируют яблоки в гнездах носителей, устанавливая их плодоножкой вверх или вниз.

Рабочее полотно от мальтийского креста получает прерывистое движение, при этом блок ножей движется возвратно-поступательно.

Движение рабочего полотна совпадает с движением блока ножей вблизи верхнего крайнего положения, а время движения рабочего полотна совпадает с временем опускания и подъема блока ножей в нижнем положении. При остановке яблока в зоне резания блок ножей опускается и разрезает его на дольки. Одновременно патроном-трубчатым ножом — вырезается сердцевина яблок и остается внутри ножа. Прижим для выравнивания плода препятствует застреванию долек между лезвиями во время подъема блока ножей. Сердцевина яблока проталкивается в трубку. При движении рабочего полотна дольки выпадают из гнезд и выводятся из машины.

Машина А9-КРВ «Р и т м» (рис. 45) предназначена для резки на кубики и столбики различных корнеплодов.

На сварной станине 1 установлен редуктор 10, к выходному фланцу которого крепится обойма 4 с барабаном 5 и режущими органами. Барабан насажен на выходной вал редуктора и представляет собой два стальных диска, между которыми установлены три лопасти 6. В нижней части обоймы укреплены неподвижный плоский нож 3 и гребенка 2 ножей продольного среза.

На выходной части первой ступени редуктора устанавливается угловая приставка, на вертикальный вал которой насажен ножевой диск 7 с ножами поперечного среза. К фланцу передней части обоймы приварен загрузочный бункер 5. В нижней части обоймы укреплен патрубок 9 для выгрузки нарезанного сырья.

В комплект запасных частей входит три сменные гребенки, ножи плоские, продольного и поперечного среза.

Продукт из бункера через отверстие во фланце поступает во вращающийся барабан, где ведется тремя лопастями и прижимается к стенкам обоймы под действием центробежных сил. Проходя над неподвижной режущей гребенкой, продукт надрезается в продольном направлении на глубину, равную высоте ножа. На ту же глубину, но в поперечном направлении продукт надрезается ножами, находящимися на диске. Надрезанный слой продукта срезается неподвижным плоским ножом, установленным на соответствующей высоте. Срезанные кубики падают в патрубок выгрузки.

При резке продукта на столбики достаточно снять ножевой лист. В этом случае продукт получит лишь продольный надрез гребенкой и срез слоя плоским ножом.

Машина А9-КИП (рис. 46) предназначена для резки овощей и фруктов на кубики, лапшу, ломтики и брусочки.

На сварной станине 15 установлен электродвигатель 13, при помощи клиноременной передачи сообщающий вращение приводному блоку, на вал которого насажен барабан 1, представляющий собой два диска с приваренными к ним четырьми лопастями 2. К неподвижной стойке 11 крепится неподвижный пластовый нож 5.

От шестерни приводного блока 12 получают вращение шпиндели поперечной и продольной резки, образующие режущий блок, который установлен на оси и легко может быть откинут из рабочего положения на стержень 10 для производства ремонтных или наладочных работ.

К центральному отверстию корпуса 14 барабана примыкает бункер 9, неподвижно укрепленный на станине. За шпинделем продольной резки на станине жестко смонтирован лоток 3 выгрузки.

Электрооборудование состоит из электродвигателя 13, магнитного пускателя ПМЕ-111, кнопочного поста управления ПКЕ-122-2У2, пакетного выключателя ПКВ-10-28-12, автоматического выключателя АЕ-2036, понижающего трансформатора ОСМ-0,063 и предохранителя ПРС-6УЗП.

Через ферромагнитный уловитель 8 и загрузочный бункер 9 сырье поступает во вращающийся барабан, увлекаемое лопастями и под действием центробежной силы прижимается к внутренней поверхности неподвижного корпуса. При прохождении сырья между декой 6 и пластовым ножом 5 происходит отрезание пласта от общей массы сырья. Толщина пласта регулируется изменением расстояния между подвижной декой и пластовым ножом посредством механизма 4. При дальнейшем перемещении пласт сырья попадает под ножи шпинделя поперечной резки, которые разрезают его на лапшу размером, определяемым конструкцией и частотой вращения шпинделя. Лапша, перемещаясь по поверхности держателя пластового ножа, попадает под дисковые ножи, в результате чего нарезается на кубики либо брусочки в зависимости от набора дисковых ножей в шпинделе продольной резки. Рабочее место обслуживающего персонала ограждено панелью 7.

Устройство А9-КЧГ предназначено для удаления кочерыг белокочанной и краснокочанной капусты в консервных цехах малой и средней мощности.

Устройство А9-КЧГ имеет сварной корпус; привод, включающий в себя двигатель, конический и червячный редукторы; механизм для поворота захватов на 120 ° с остановками. В верхней части вала расположен фланец, к которому прикреплены три захвата, расположенные под углом 120 Устройство имеет привод вращения и возвратно-поступательного (вверх-вниз) движения ножей.

Устройство работает следующим образом. На позиции загрузки оператор укладывает на нижний диск захвата кочан капусты кочерыгой вниз так, чтобы выступающая часть кочерыги вошла в отверстие диска, далее визуально при помощи зеркальной поверхности, расположенной под диском, ориентирует кочергу концентрично отверстию в диске. При повороте всей карусели захваты перемещают верхний и нижний диски навстречу друг другу и зажимают кочан сверху и снизу. Захват с зафиксированным кочаном, продолжая вращаться от позиции загрузки, повернувшись на 120 останавливается на позиции вырезки кочана, при этом ось кочерыги автоматически совмещается с осью ножа. Нож, приводимый, во вращение от редуктора, вырезает кочерыгу до тех пор, пока кулачок не опустит нож в исходное положение.

Стружка свободно падает в бункер под кочаном и вращающимся вместе в ножом ротором отбрасывается по лотку из машины.

После вырезки кочерыги захват поворачивается к позиции выгрузки. При движении в этом секторе диски разжимаются и свободно лежащий кочан на нижнем диске сбрасывается отражателем в лоток. При следующем движении зажим перемещается в позицию загрузки. В дальнейшем цикл повторяется.

Устройства для перемешивания. Устройства, применяемые в консервном производстве, имеют различные конструкции в зависимости от свойств перемешиваемых материалов. Наиболее . широко, используют пропеллерные и лопастные мешалки.

Пропеллерные мешалки характеризуются постоянно изменяющимся наклоном лопастей от 0° у оси вращения до 90 ° на конце лопасти. При вращении пропеллерной мешалки частицы жидкости отбрасываются во все стороны, что интенсифицирует процесс перемешивания. Это положительное свойство отличает пропеллерные мешалки от лопастных, имеющих лопасть с постоянным углом наклона ее поверхности к оси мешалки.

Лопастные мешалки обычно имеют частоту вращения 100-200 об/мин. Постоянный угол наклона лопасти приводит к образованию однонаправленного потока жидкости, что снижает эффективность перемешивания. Для исключения этого недостатка в сосуде устанавливают отражательные перегородки (волнорезы).

Тепловой аппарат с лопастной мешалкой показан на рис. 47. Привод расположен в верхней части аппарата. Он состоит из электродвигателя 1, клиноременной передачи 2 и червячного редуктора 3. На вертикальном валу 4 при помощи двух ступиц-втулок 6 укреплена якорная мешалка 5. Нижний конец вала закреплен в подшипнике 7, который опорами 8 прикреплен к днищу аппарата.

Экспериментально установлены зависимости для расчета необходимой мощности привода лопастных и пропеллерных мешалок (Вт):

для турбулентного режима: N=230p^-0,67μ^1,67n^1,33d^1,66;
для ламинарного режима: N= 0,84p^0,95μ^0,05n^2,95d^4,9;
где μ — вязкость жидкости Н*см/м²; n — частота вращения мешалки, с^-1; d — диаметр мешалки, м; p — плотность перемешиваемой жидкости, кг/м³.

Мощность электродвигателя для привода мешалок принимается больше расчетной на 25% для лопастных мешалок и на 10-15% для пропеллерных. Для перемешивания густых масс используют фаршесмесители (рис. 48). Внутри полой чугунной станины 1 установлен электродвигатель 15, через зубчатую передачу 2 он приводит во вращение валы 5 z-образных лопастей. На этой же станине установлен электродвигатель 14, включением которого через два червячных редуктора 9 и 11 осуществляют опрокидывание корытообразной дежи 7 при опорожнении.

На станине установлены две тумбы 3 и 10, которые служат опорами для валов привода, лопастей и червячного редуктора 9. Дежа снабжена двустенной рубашкой 6 для подогрева продукта горячей водой. Дежа накрыта решеткой 4, которая своим весом включает контакт 8. Если крышка снята, контакт выключен и лопасти не могут быть включены. Магнитные пускатели размещены в ящиках 12 и 13. Частота вращения одной из лопастей на 10 об/мин больше, чем другой. Это обеспечивает интенсивность перемешивания.

Производительность описанного фаршесмесителя (кг/ч) определяют по формуле, применяемой для аппаратов периодического действия,

Оборудование для фасования пищевых продуктов и укупоривания тары.

В консервной промышленности используют автоматы для фасования жидких, пюреобразных продуктов, а также продуктов, состоящих из двух компонентов (плоды в сиропе или зерно в заливе).

Различные физико-механические свойства продукта, разные требования к точности дозирования, а вследствие этого различная степень механизации и автоматизации обусловили создание фасовочных машин различных конструкций.

Производительность карусельного фасовочного автомата (шт/ч): Q=Mn, где M — число разливочных устройств автомата; n — частота вращений карусели автомата, мин^-1.Последовательность операций, выполняемых на карусельном автомате следующая:

поступление порожней тары на нижний патрон карусели;
подъем нижнего патрона или опускание фасовочного устройства;
наполнение продуктом тары;
опускание нижнего патрона или подъем фасовочного устройства;
удаление наполненной тары.

Наполнительные и дозировочно-наполнительные автоматы. Для фасования гомогенных продуктов используются автоматы типа ДН. Примерная номенклатура продуктов, которые могут фасоваться в банки на наполнительных и дозировочно-наполнительных автоматах, приведена ниже.

Номенклатура продуктов для фасования на наполнительных автоматах типа ДН.

ДН1 — основные:

сиропы для компотов;
маринадные заливы;
томатные заливы (до 12% сух. вещ-в);
фруктовые, ягодные, овощные соки;

— дополнительные
Соки с мякотью (фруктовые, ягодные и овощные);
Растительные масла.

ДН2 — основные:

фруктовые и овощные пюре (свыше 12% сух. вещ-в);
растительные масла;

— дополнительные:
фруктовые соусы (до 23% сух. вещ-в);
томатные соусы (до 23% сух. вещ-в);
сгущенные молочные продукты;
майонез;
мясной паштет.

ДН3 — основные:

фруктовые соусы (до 23% сух. вещ-в);
томатные соусы (до 23% сух. вещ-в);
сгущенные молочные продукты (молоко, кофе, какао);
майонез;
томатная паста и концентрированный томатный сок (до 40% сух. вещ-в);
томатное пюре;
овощная икра;

— дополнительные:
повидло и джем в горячем состоянии, обладающие текучестью;
мясной паштет.

Автомат наполнительный ДН1 предназначен для заполнения свободного объема цилиндрических консервных банок жидкими пищевыми продуктами вязкостью до 0,4 Н-с/м2. В соответствии с ГОСТом автоматы выпускаются в следующих конструктивных исполнениях:

0 — для автономной эксплуатации, имеет собственный привод, транспортеры подачи и выдачи банок;
1 — для агрегатирования с закаточными машинами и не имеет собственного привода и транспортера выдачи банок;
2 — для автономной эксплуатации и имеет собственный привод, транспортеры подачи и выдачи банок и изменяемое передаточное отношение шестерен.

Обозначение типоразмера наполнительного автомата включает его назначение, вместимость наполняемой тары, номинальную производительность и конструктивное исполнение; например, ДН1-1-250-2 — обозначение автомата, наполнительного для фасования жидких продуктов вязкостью до 0,4 Н-с/м2 в тару вместимостью до 1 дм³, производительностью 250 банок/мин и во втором конструктивном исполнении.

В отдельных заявочных ведомостях обозначение данного автомата ДН 1-1-250-2 в соответствии с ГОСТом указывается обозначением конструкторской документации: Б4-КНП1-1.

Основными составными частями автомата ДН1 (рис. 49) являются станина, дозирующее устройство 2, продуктовый бак 1, копир 3, продуктопровод 8, регулятор подачи продукта 7, привод 5, электрооборудование.

Станина служит для установки всех узлов и деталей автомата. Механизм приема 4 обеспечивает подачу банок на наполнение из неорганизованного потока их либо с цехового конвейера (стеклянная и металлическая тара), либо с течек (металлическая тара).

Пустые банки поступают на конвейер приемного устройства и подаются к шнеку, который делит их по шагу и передает на приемную звезду, с которой банки поступают на столики 6 карусели. При вращении карусели столики вместе с банкой поднимаются по копиру и банка, упираясь в корпус патрона дозирующего устройства, поднимает его. При этом продукт из бака поступает в банку. При спускании банки прекращается подача продукта. Наполненная банка передается на конвейер выдачи банок.

Автомат наполнительный ДН2 предназначен для объемного дозирования и наполнения цилиндрических консервных банок пищевыми продуктами вязкостью от 0,4 до 3,0 Н-см².

Модификации конструктивного исполнения аналогичны автоматам типа ДН1.

Основными узлами автомата (рис. 50) являются станина 1, карусель 2 с дозаторами, продуктовый бак, копир, продуктопровод, регулятор подачи продукта, механизмы приема 3 и выдачи 4 банок, привод и электрооборудование. Основной отличительной особенностью автоматов ДН2 от автоматов ДН1 является принудительная подача продукта в банку при помощи поршней, движение которых управляется копиром.

Пустые банки поступают на конвейер приемного механизма и подаются к шнеку, который делит их поток по шагу и передает на приемную звезду. Звездой банки устанавливаются под дозаторы и, сохраняя свое положение под ним, перемещаются при вращении карусели. При движении поршня копиром вверх происходит подача продукта из бака в дозатор, при перемещении вниз доза продукта поступает в банку. При отсутствии банки продукт поршнем возвращается в бак.

Управление подачей продукта в банку осуществляется клапаном, рычаг которого поворачивается наполняемой банкой.

Наполненная банка выводной звездочкой передается на отводящий конвейер.

Автомат дозировочно-наполнительный ДН3 предназначен для объемного дозирования и наполнения стеклянных и металлических банок пастообразными пищевыми продуктами вязкостью от 3,0 до 8,0 Н • с/м².

Модификации конструктивных исполнений автоматов ДН3 аналогичны таковым автоматов ДН1 и ДН2.

Основными составными частями автомата ДН3 являются: станина, дозирующее устройство, продуктовый бак, копир, продуктопровод, регулятор подачи продукта, регулировочный винт, механизм приема, привод и электрооборудование.

Основным отличительным узлом данного типа наполнителей является дозатор. Он предназначен для дозирования по объему и выдачи сформированной дозы в банку. Доза продукта формируется при ходе поршня вниз. При этом отверстие в днище бака открыто и продукт свободно попадает в надпоршневое пространство. Поршень перемещается с помощью привода, имеющего шток с роликом, который, обкатываясь по копиру, перемещает шток вверх или вниз. Выдача дозы в банку происходит при ходе поршня вверх. При этом клапан поворачивается блокировочным устройством. При отсутствии банки блокировочное устройство не поворачивает клапан и продукт при ходе поршня вверх возвращается обратно в бак.

Принцип работы автомата ДН3 такой же, как автомата ДН2.

Автомат дозировочно-наполнительный Б4-КДН-16 предназначен для фасования зерна зеленого горошка и заливы в стеклянные и металлические консервные банки.

Автомат Б4-КДН-16 представляет собой вертикально-ротационную машину непрерывного действия и включает следующие основные узлы: карусель, питающее устройство, станину, четыре опоры, бак, привод, блокировочные устройства и электрооборудование.

Подача горошка к дозировочному устройству осуществляется из бункера. В нижней части его имеется роликодержатель с роликом, который посредством пружины прижимается к кулаку вытряхивания из бункера.

Внутри бака для заливы находится поплавок, перемещающийся по трубе. В нижней части поплавка имеется планка с резиновым кольцом, служащим для запирания трубы в верхнем положении поплавка. Для автоматического включения и выключения подачи заливы в банку имеется клапан, закрепленный на банке. Он состоит из системы рычагов, обеспечивающих с помощью пружины запирание резиновым кольцом отверстия в корпусе для подачи продукта в бункер, и электромагнита. Запирание отверстия подачи продукта в бункер заливы осуществляется при отсутствии подпора банок на входе в машину и при отсутствии заданного уровня заливы в баке.

Порожние банки по конвейеру поступают к шнеку механизма приема. Шнек делит их поток по шагу и выдает на приемную звезду, которая устанавливает их в гнезде центральной звезды карусели. Она перемещает банки по столу-копиру. Горошек попадает в бункер и заполняет проходящие под ним дозирующие стаканы. В это время выход из дозирующих стаканов закрыт заслонками. Для лучшего заполнения дозирующих стаканов бункер встряхивается.

При дальнейшем движении по столу-копиру банки поднимаются к заслонкам, которые рычагом блокировки отводятся, открывая дозаторы, и продукт из дозаторов высыпается в банки. Далее банки попадают в зону заполнения их заливой. Количество поступающей в банку заливы регулируется вентилем в зависимости от производительности машины и величины дозы. Из бака залива через клапан поступает в бункер, установленный свободно на вращающемся диске с дозаторами, а из бункера — через открытые дозаторы в банку.

При дальнейшем движении банки выдающей звездой перемещаются на выдающий конвейер и далее на закаточную машину. Затем ролик поворачивает заслонку и закрывает ею дозатор.

По конструктивным особенностям автомат Б4-КДН-16 выпускается в следующих модификациях:

I — с самостоятельным приводом без выдающего конвейера для доз320-570 см³;

II — с самостоятельным приводом с выдающим конвейером для доз 650- 1000 см³;

III — с самостоятельным приводом с выдающим конвейером для доз 320-570 см³;

IV — с самостоятельным приводом без выдающего конвейера для доз 650-1000 см³.

Автоматический наполнитель плодов типа 1527, (системы Вязовского) предназначен для равномерной укладки сравнительно мелких (диаметром до 35 мм) плодов в стеклянные или металлические банки вместимостью 500-1000 см³.

Автомат типа 1527 (рис. 51) состоит из дозирующего барабана 1, пружины 2 для фиксации заслонок 5 и 13, мерных цилиндров 3 и 6, наклонных дисков 4, вертикального стержня 7, щупа 8 для банок, электродвигателя 9, стола 10, центрирующей звезды 11, хвостовика 19 с роликом, упора 18 для регулирования отклонения стрелки 17. Над барабаном 1 расположен бункер, в котором имеется щетка 16 для сбрасывания в нижнюю часть бункера плодов, находящихся в верхней части наклонного бункера.

В нижней части наклонного барабана плоды заполняют телескопические мерные стаканы и при дальнейшем вращении барабана поднимаются вверх, при этом щетка сбрасывает лишние плоды из мерных стаканов.

Пустая банка, поступившая под одну из воронок 12, посредством щупа 8 и связанного с ним механизма открывает заслонку, наполняется плодами из мерного цилиндра через воронку. При дальнейшем движении барабана заслонка возвращается в исходное положение. При отсутствии банки заслонка не открывается. Вращение барабана и карусели с воронками осуществляется синхронно. Наполненные плодами банки отводящим конвейером подаются к автомату-наполнителю сиропом или заливой. Настройка автомата на разные размеры банок осуществляется подъемом или опусканием карусели с воронками по направляющей 14 тягой 15.

Машины для герметизации тары. Одним из основных требований при производстве консервов является создание герметичной укупорки тары с продуктом.

В настоящее время в мировой практике имеются различные способы укупоривания стеклянных банок и повсеместно используется один способ укупоривания металлических банок так называемым «двойным швом».

Банка (рис. 52), прижимаемая нижним патроном к верхнему патрону 2, фиксируется таким образом, чтобы рабочая поверхность закаточного ролика 1 находилась против фланцев банки и крышки 3. Радиальное перемещение закаточного ролика к вращающейся банке или вращение группы роликов в радиальном направлении к банке обеспечивает подвивание фланцев банки и крышки. Весь процесс герметизации происходит за две операции: первая — положение а, вторая — положения б и в. (На рис. 52 показаны корпус 4 банки и закаточный ролик 5 второй операции). В консервной промышленности используются стеклянные банки с номинальной вместимостью от 100 до 10 000 см³.

Венчики горловины банок в зависимости от способа укупорки изготовляются различных типов:

I — обкатной, представляет собой широко распространенный в нашей стране способ укупорки СКО (стеклянная консервная обкатная банка),
II — обжимной, довольно широко распространенный в других странах тип укупорки Евро— кап,
III — резьбовой (рис. 53) — Евро-твист или Твист-офф.

Для герметизации банок с продуктом применяют автоматические и полуавтоматические закаточные (для металлических банок и стеклянных банок I типа) и укупорочные (для стеклянных банок II и III типа) машины. Закаточные машины для консервной промышленности выпускают следующих типов:

ЗК1 — автоматические для стеклянной тары;
ЗК2 — автоматические вакуумные для стеклянной тары;
ЗКЗ — автоматические для стеклянной тары для агрегатирования с наполнителем;
ЗК4 — полуавтоматические для стеклянной тары;
ЗК5 — автоматические для наполненной металлической и комбинированной тары;
ЗК7 — автоматические для цилиндрической металлической тары для агрегатирования с наполнителем;ЗК8 — полуавтоматические для металлической и комбинированной тары.

Обозначение закаточной машины складывается из обозначения типа ее, номинальной вместимости обрабатываемой тары в литрах и номинальной производительности в банках в минуту. Например, типоразмер ЗК2-1-125 обозначает автоматическую вакуумную закаточную машину, предназначенную для герметизации стеклянных банок вместимостью до 1 л, производительностью 125 банок в минуту.

Номинальная производительность автоматических машин определяется по следующим формулам:

для машин дискретного действия (однопозиционные) — Q=1/T, где Т — продолжительность обработки одной банки, мин;
для машин непрерывного действия — Q=nz, где n — частота вращения ротора, мин^-1 ; z — количество банок, выдаваемых машиной за один оборот ротора.

Величины Т и z определяют как средние результаты пятиминутного замера с учетом погрешности числа оборотов вала электродвигателя.

Номинальную производительность полуавтоматических машин следует определять как среднее за 1 мин количество закатанных банок наибольшей вместимостью в течение 1 ч.

Ниже рассматриваются конструкции отдельных закаточных машин, изучение которых даст представление о всех типах машин.

Закаточные машины ЗК1-1-125 и 3K1-3-63 (табл. 10) предназначены для закатывания стеклянной тары. По конструкторской документации машина ЗК1-1-125 производительностью 150 банок/мин имеет обозначение Б4-КЗК-109 и машина 3K1-3-63 производительностью 80 банок/мин — Б4-КЗК-110.

Техническая характеристика закаточных машин
Показатели	ЗК1-1-125	3K1-3-63
Производительность, банок/мин номинальная дополнительная	125 80,100,160	63 40,50,80
Диапазон размеров обрабатываемых банок, мм диаметр высота	60-105 60-165	90-155 160-240
Установленная мощность двигателя, кВт	2,2
Габариты, мм	2350x1000x2060	2350x1060x2150
Масса, кг	1650	1760

Составными частями машины ЗК1-1-125 (рис. 54) являются станина, механизмы приема, подачи и закатывания банок, выбросная звездочка, плита с пультом управления, коробка скоростей 2 и электродвигатель 1.

Механизм приема банок состоит из конвейера 6, шнека 5 и блокировочного механизма, который не выдает крышку при отсутствии банки. Механизм подачи предназначен для транспортирования с одновременной ориентацией относительно друг друга банок и крышек и подачи их на подвижной стол закаточного механизма, состоящего из подающей звезды, направляющей для крышек, магазина крышек 3 и маркиратора 4.

Закаточная карусель имеет четыре вращающихся шпинделя с закаточными узлами, каждый из которых состоит из оси, рычагов, закаточных и отжимных роликов.

Наполненные банки поступают из механизма приема. На конвейере при прохождении шнека банка отжимает рычаг блокировки, после чего магазин выдает крышку, которая маркируется, и банка звездой-носителем подается в закаточную карусель. Здесь на банку надевается крышка, банка с крышкой устанавливается в патрон закаточного механизма и закатывается.

Закатанная банка снимается с патрона и выдается из машины выбросной звездочкой.

Полуавтоматические закаточные машины 3K4-3-16 и ЗК4-10-12 (соответственно по конструкторской документации Б4-КЗК-77 и Б4-КЗК-77-01) предназначены для закатывания стеклянной тары вместимостью до 3,0 и 10,0 л; полуавтоматические закаточные машины ЗК8-5-16 и ЗК8-10-12 (соответственно по конструкторской документации Б4-КЗК-77-02 и B4-K3K-77-03) предназначены для закатывания металлической тары вместимостью до 5 и 10 л.

Полуавтоматическая одношпиндельная закаточная машина 3K4-3-16 (Б4-КЗК-77) имеет следующие основные узлы (рис. 55): станину, привод, включающий в себя клиноременную передачу 15, электродвигатель 16, закаточную головку, нижний патрон.

Закаточная головка, состоит из наружного вала-шестерни 14, кулака 13, отжимных роликов 12, полых валов 8 и 10, планшайбы 9, роликодержателя 11, закаточных роликов 7 верхнего патрона 6, выталкивателей 5 со штоком.

Нижний патрон служит для подъема, центрирования и прижатия банок к верхнему патрону и состоит из стола 4 на штоке 3, кулака 18, вала 17 и вилки 2.

При нажатии на педаль 19 включается однооборотная муфта, при этом закаточная головка совершает 11 оборотов. Банка с надетой на нее крышкой поднимается к закаточной головке и укупоривается. Нижний патрон с укупоренной банкой опускается, и после этого банку снимают вручную.

Автоматические закаточные машины ЗК5-1-250 и 3K5-5-63 представляют собой автоматы, предназначенные для закатывания, маркирования и счета наполненной цилиндрической металлической и комбинированной тары и выдачи ее на неподвижный стол.

Составными частями машины ЗК5-1-250 являются станина, механизм приема, механизм подачи, закаточная карусель, выбросной механизм, пульт управления, коробка скоростей и электрооборудование.

Аналогичную конструкцию имеет закаточная машина 3K5-5-63, которая относится к семейству автоматов карусельного типа непрерывного действия.

Принцип работы закаточных машин ЗК5-1-250 и 3K5-5-63 одинаков и заключается в следующем. Наполненные банки поступают на механизм приема. На конвейере при прохождении зоны шнека банка отжимает рычаг блокировки, после чего механизм выдает крышку, которая маркируется, и в дальнейшем банка подается в закаточную карусель. В закаточной карусели на банку надевается крышка, собранная банка с крышкой устанавливается в патрон закаточного механизма и закатывается. Закатанная банка снимается с нижнего патрона и выбросной звездочкой выводится из машины.

Закаточные машины ЗК7-1-160-2 и ЗК7-1-250 (по конструкторской документации их обозначение Б4-КЗК-84, рис. 56) предназначены для маркировки крышек, укупорки под вакуумом и счета наполненных продуктом цилиндрических жестяных консервных банок. Они являются вертикальными роторными автоматами непрерывного действия.

На машинах выполняются следующие основные операции: прием банок, выдача крышек из магазина 7, маркировка крышек маркиратором подача банок и крышек к ротору предварительного закатывания (клинчеру), установка крышки на банку, установка банок в патрон клинчера, клинчерование (негерметичное соединение банки с крышкой), съем с патрона, передача банок от клинчера к вакуумирующему устройству, вакуумирование банок (первичное шлюзование), подача банок к закаточному ротору, установка банки в патрон, закатывание (герметичное соединение банки с крышкой), съем с патрона, вторичное шлюзование, съем банок, выдача банок выдающей звездой 3 на отводящий конвейер 2.

Машина состоит из станины У, механизма приема банок, механизма подачи, ротора, вакуум-системы с насосной установкой 9, закаточной карусели, привода (электродвигатель 5, клино-ременная передача 4, коробка скоростей 6), а также отводящего конвейера, электрооборудования.

Механизм приема обеспечивает прием банок и распределение их потока по шагу. Одновременно поворачивается рычаг блокировки механизма выдачи крышки.

Механизм подачи предназначен для транспортирования с одновременной ориентацией относительно друг друга банок и крышек ц подачи их на стол закаточного механизма. Механизм подачи имеет накопитель крышек. В корпусе магазина вращаются три отсекателя со шнеками, которые обеспечивают выдачу крышки для маркирования и закатывания.

Вакуумная система состоит из насосной установки, вакуум-камеры, вакуум-клапана, механизма шлюзования, контрольной и сигнальной аппаратуры.

Дозировочно-закаточные агрегаты Б4-КАД созданы для обеспечения синхронности работы наполнителей с закаточными машинами. Они предназначены для наполнения продуктами различной вязкости металлических, цилиндрических и стеклянных консервных банок и их закатывания.

Эти автоматы выпускаются трех модификаций: Б4-КАД-1; Б4-КАД-2; Б4-КАД-3, различающихся производительностью.

Описания отдельных машин агрегатов типа Б4-КАД приведены при рассмотрении конструкций дозировочно-наполнительных автоматов типа ДН и закаточных машин типа ЗК.

Особенностью этих агрегатов, является привод от одного электродвигателя, что обеспечивает синхронность движения банок от наполнительной карусели к закаточной.

На рис. 57 показан общий вид агрегата Б4-КАД-1 для случая, когда наполнительный автомат 2 (ДН 1-2-250-1) и закаточная машина 3 (ЗК8-1-250-02) объединены. Обе машины смонтированы на общей раме 1 и соединены между собой карданным валом 4.

Автомат укупорочный паровакуумный Б4-КУТ-1 предназначен для укупорки специальных консервных банок с венчиком II типа с одновременным заполнением подкрышечного пространства сухим паром с целью создания в банках разрежения.

Автомат Б4-КУТ-1 (рис. 58) состоит из следующих основных узлов: станины 1, механизма укупоривания 2, механизма подачи 7 с направляющей и магазином крышек 6, выбросной звезды, коробки скоростей 4, привода 5, пароперегревателя 5, пульта управления 3. Станина является базой, на которой смонтированы все механизмы.

Подаваемый конвейером 9 поток банок шнеком распределяется по шагу и приемной звездой направляется на карусель.

Перемещаясь по приемному механизму, банка воздействует на щуп и подает команду на включение однооборотной муфты (привода магазина крышек 6). Специальным механизмом крышка ориентируется над горловиной банки. При дальнейшем перемещении банки с крышкой в подкрышечное пространство и в банку из коллектора подается вначале насыщенный, а затем перегретый пар. При переходе банки на поджимной стол карусели последний поднимается, перемещая банку вверх к крышке. В это же время толкователь укупорочного патрона опускается и в месте передачи банки со звезды на карусель прижимает крышку к банке — происходит надевание крышки на банку.

При дальнейшем подъеме поджимного стола банка с крышкой подводится к укупорочному патрону и вводится в его заходную часть. Тем же перемещением стол последовательно вводит банку с крышкой в укупорочную часть патрона — происходит укупоривание банки обжимом.

После этого подвижной стол с укупоренной банкой, сопровождаемой толкателем, опускается, банка снимается со стола выбросной звездой и по выбросному столику выводится из автомата.

Автомат укупорочный паровакуумный Б4-КУТ-2 предназначен для укупоривания специальных консервных банок с венчиком горловины III типа с одновременным заполнением подкрышечного пространства сухим паром с целью создания в банках разрежения.

Автомат Б4-КУТ-2 состоит из станины, на которой смонтированы все узлы машины: механизм приема банок, механизм подачи с механизмом поштучной выдачи крышек и направляющими этих крышек, укупорочный ротор и выбросная звезда с приводом.

Основным узлом является укупорочный ротор (рис. 59). Карусель 17 имеет центральный вал 10 с шестерней 16, через который передается вращение на ротор. Шпиндель 9 предназначен для передачи вращения на укупорочный патрон 7 через муфту 5 предельного момента.

Укупорочный патрон представляет собой стакан с фланцем и шлицевым отверстием. Посредством шлицев патрону передается вращение. Выталкиватель 6 служит для удержания крышки при надевании ее на банку и для выталкивания укупоренной банки из патрона.

Поджимной стол состоит из штока 4 и ползуна 2, смонтированных в корпусе 14. Шток имеет в верхней части вращающийся в подшипниках фланец 13 с тарелкой.

На ползуне закреплена ось 1 с роликами, взаимодействующими с копирами 15, что обеспечивает возвратно— поступательное вертикальное перемещение поджимного стола 3.

Механизм подачи состоит из привода, направляющих для крышек, механизма подачи крышек, конвейера подачи крышек и вибробункера.

В корпусе механизма подачи размещены шестерни, передающие вращение звезде 12. Выбросная звезда 5 с приводом установлена на станине и предназначена для удаления укупоренных банок из машины.

Процесс работы автомата заключается в следующем.

Наполненные продуктом банки шнековым питателем распределяются по шагу и рычагом блокировки подают сигнал для выдачи крышки. Приемной звездой банка перемещается на поджимной стол укупорочного ротора с одновременной передачей на нее крышки. По пути перемещения банки и крышки из пространства между крышкой и верхним уровнем продукта в банке сухим паром вытесняется воздух. Кроме того, под крышку отдельно подается насыщенный пар для создания благоприятных условий завинчивания крышки на банку.

В месте перехода с подающей звезды в укупорочный ротор банка входит своим венчиком в крышку, при этом последняя оказывается зависшей на нижней магнитной плоскости выталкивателя.

В укупорочном роторе банка вместе с крышкой поднимается к патрону.

Сначала в укупорочном роторе крышка и банка вращаются одна относительно другой в сторону отвинчивания (происходит процесс центрирования), а затем эти относительные движения происходят в сторону завинчивания. Банка приводится во вращение неподвижными направляющими, крышка — укупорочным патроном, приводимым во вращение сначала внешней, а затем внутренней дугой. При завершении укупоривания банка удаляется из автомата выбросной звездой.

Этикетировочные машины. Наклеивание этикеток на консервные банки с готовой продукцией является одной из последних технологических операций.

Этикетировочные машины можно разделить на две основные группы: линейные и карусельные.

В машинах линейного типа банки в горизонтальном положении перемещаются поступательно, вращаясь вокруг своей оси. В карусельных машинах банки в вертикальном положении перемещаются по дуге окружности карусельного автомата.

Линейная этикетировочная машина КЭ-4 работает следующим образом (рис. 60).

По наклонному загрузочному лотку 1 банки скатываются к резиновому ролику 2, пропускающему их через равные интервалы времени к механизму перемещения 3, который представляет собой два бесконечных клиновых ремня, огибающих ведущие и ведомые шкивы. Ремни прокатывают банки над клеевым устройством 4 и 5.

В этикетировочных машинах этикетка охватывает весь корпус металлической банки с переходом одного конца этикетки на другой, поэтому она относительно прочно удерживается на корпусе.

Клей наносится на банку в виде двух полосок при помощи обрезиненных роликов 6, соприкасающихся с барабаном, вращающимся в клеевой ванне. Толщина слоя клея регулируется скребком, перемещаемым микрометрическим винтом.

В дальнейшем через полный оборот банка захватывает смазанными клеем местами этикетку из магазина 7. Далее банка наматывает этикетку на себя. Свободный конец этикетки, предварительно смазанный клеем из капельницы, расположенной поперек магазина, попадает уже на приклеенный конец этикетки. После этого банка прокатывается между ремнем механизма перемещения 3 и прокладкой 8 из губчатой резины. Этикетка разглаживается и плотно прижимается к корпусу банки. На отводящем лотке банка нажимает на педаль, рычажно связанную с шестеренчатым насосом, подающим порцию клея в капельницу.

По мере расхода этикеток магазин поднимается автоматически при прокатывании банок.

Скорость перемещения банок в машине равна половине линейной скорости транспортирующих клиновых ремней. На основании этого производительность (банок/ч) этикетировочной машины линейного типа с горизонтально перемещающимися банками определяется по формуле, справедливой для фрикционных транспортеров:

Этикетировочный автомат ВЭМ (рис. 61) предназначен для наклеивания этикеток на цилиндрическую часть бутылок, перемещаемых в вертикальном положении. Производительность автомата 3000-6000 бутылок в час. На этом автомате могут обрабатываться бутылки вместимостью от 0,25 до 0,8 л. Переход с одного размера бутылок на другой осуществляется путем смены транспортирующих механизмов на заводе. Обычно заводы приобретают несколько автоматов на разные виды бутылок, так как переоборудование автоматов в условиях консервного цеха сложно.

Этикетировочный автомат ВЭМ линейного типа наклеивает этикетки на бутылки методом накатки. В качестве переносчика этикеток служит вращающийся вакуумный барабан.

Внутри пустотелой литой станины установлены привод машины и вакуумный насос с индивидуальным электродвигателем. На станине У расположены: пластинчатый конвейер 2 для бутылок; шнековый распределитель потока 3; вакуумный барабан-этикетопередатчик 6 с шестью сегментами, в которых сделаны отверстия — присосы для этикеток; магазин этикеток 7 с механизмом качения, механизмом 5 для нанесения даты для этикетки; клеевой механизм 4; накатный конвейер.

Поступающие по конвейеру бутылки перемещаются шнеком по касательной к вакуумному барабану и по пути нажимают последовательно на щупы, отчего разрывается электрическая цепь одного, затем другого электромагнита блокировки «Нет бутылки — нет этикетки». При этом запирающий штырь электромагнита освобождается и под действием собственного веса отклоняется вниз, выключая привод этикетного механизма. От действия механизма магазин этикеток перемещается вперед, а закрепленный на его корпусе ролик нажимает на клапан золотника. При этом этикетка из магазина присасывается к сегменту вакуумного барабана.

При дальнейшем движении этикетки с барабаном на нее ставится дата и затем наносится клей. Если на сегменте отсутствует этикетка, то щуп опускается во впадины на сегменте и выключает механизм нанесения клея, что исключает загрязнение сегмента.

В момент соприкосновения этикетки с бутылкой клапан золотника соединяет вакуумное пространство с атмосферой, этикетка отделяется от сегмента и приклеивается к бутылке. После этого бутылка попадает в накатный конвейер, вращается вокруг своей оси и этикетка разглаживается.

Производительность этикетировочного автомата (бутылок/ч): Q=60nzφ, где n – частота вращения вакуумного барабана, об/мин; z – количество гнезд на транспортирующей звезде; φ – коэффициент использования теоретической производительности.

Карусельные этикетировочные машины применяют наряду с машинами линейного типа. Наиболее широко их используют для наклейки этикеток на бутылки с соком и напитками и на банки вместимостью 0,25-0,35 л. На рис. 62 показана типовая схема такой машины с колеблющимся этикетопередатчиком. Банки вводятся приемным конвейером 1. Звездой 2 они по одной подаются на карусель 4, где подхватываются толкателями 3 и перемещаются по дуге к этикето-передатчику 5, который к моменту подхода банки становится на пути ее движения. Между пластинками этикетопередатчика находится этикетка 6, приклеенная концами к передатчику. В момент подхода банки к этикетке прижим 7, движущийся по копиру, прижимает центр этикетки к подошедшей банке. В таком положении прижим удерживает этикетку на банке до тех пор, пока специальные щетки либо ролики не прижмут концы этикетки, смазанные клеем, к банке. Далее прижим отходит и банка звездочкой 8 передается на отводящий конвейер 9. Освободившись от этикетки, этикетопередатчик 5 движется к магазину этикеток 10. По пути пластины этикетопередатчика смазываются клеем при помощи вращающегося клеевого валика 11.

В крайнем положении напротив магазина этикеток передатчик останавливается, на его пластины наклеивается этикетка и наносятся дата и шифр на оборотную сторону с помощью механизма 72. Затем этикетопередатчик снова устанавливается на пути движения банок и описанный цикл повторяется.

Автомат этикетировочный Б4-КЭМ-2 из серии карусельных машин предназначен для наклеивания этикеток на цилиндрическую часть стеклянных банок, наполненных продуктом. Он входит в состав автоматизированных и автоматических линий по оформлению готовой продукции в стеклянной таре.

Автомат Б4-КЭМ-2 (рис. 63) состоит из нижней 2 и верхней 1 станин, конвейера 5, приемной и выбросной звезд, клеевого механизма 6, магазина этикеток 7, маркиратора плиты 3 и привода.

Банки, предназначенные для этикетирования, поступают на конвейер автомата, который подает их к шнеку. Шнек расставляет банки по шагу, после чего они поступают в приемную звезду, которая устанавливает их на столики вращающегося ротора. Патроны, опускаясь под действием кулака, зажимают и центрируют банки. Вращение их осуществляется от нижних столиков. Полоски клея наносятся на банку движущимися ремнями клеевого механизма.

При дальнейшем движении ротора банка, прокатываясь без скольжения по находящейся в магазине передней этикетке, наворачивает ее на себя. При этом наносится клей на задний конец этикетки. Затем банка без скольжения прокатывается по резиновой подушке обкатного устройства, происходят разглаживание и фиксация этикетки на банке.

Далее банка подходит к маркиратору и на свободное белое поле этикетки наносятся маркировочные знаки. После этого банка освобождается от зажима и выбросной звездой передается на конвейер автомата. С него банка поступает на транспортные устройства линии.

Производительность карусельной этикетировочной машины рассчитывают так же, как и этикетировочного автомата.

ТЕПЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ.

Многочисленные тепловые процессы в консервном производстве (бланширование, упаривание, обжаривание, стерилизация и т. п.) осуществляют в специальных аппаратах, в которые подаются теплоносители — пар или горячая вода. Ряд процессов проводят путем отбора теплоты холодной водой или другим хладагентом.

Тепловые процессы, протекающие при обработке плодов и овощей, подчиняются законам теплопередачи. Теплофизические свойства пищевых продуктов оказывают большое влияние на теплообмен.

По-разному осуществляется теплообмен в зависимости от вязкости продукта: в жидких продуктах (соках, бульонах, растительном масле и т. п.) посредством конвекции, в вязких продуктах (томатной пасте, икре, повидле и т. п.) посредством конвекции и теплопроводности, в твердых телах (свежие овощи и плоды) посредством теплопроводности.

Протекание процесса осложняется тем, что при упаривании, обжаривании изменяются вязкость, содержание влаги, которые определяют нестационарность процесса.

Методы расчета тепловых аппаратов.

При расчете процессов тепловой обработки простых жидкостей или твердых тел следует пользоваться законами тепло- и массообмена. Это справедливо при подогреве чистой воды или слабых растворов сахара и соли. При расчете процесса нагрева сложных систем, таких, как томатная паста, повидло, при непрерывно меняющейся температуре кипения вследствие изменения концентрации сухих веществ в продукте следует пользоваться теориями подобия. Физические законы, устанавливающие связь между отдельными величинами, характеризующими данный процесс, представляются в виде функциональной зависимости между критериями подобия. Этот метод расчета позволяет описать наиболее сложные тепло- и массообменные процессы.

Физические свойства пищевых продуктов и коэффициенты теплообмена. Теплоемкость пищевых продуктов можно определить по эмпирической формуле В. З. Жадана [Дж/(кг-°С)]

С = 4190 + 3,35n_ж+ 1,25n₆ — 27,65n,
где n_ж и n_б— содержание жира и белков в продукте, %; n— содержание углеводов в продукте, %.

Плотность (кг/м3) пищевых продуктов, содержащих жир, при 20 °С:

При высоких коэффициентах теплопередачи аппарат имеет более высокую производительность или же при одной и той же производительности размеры и масса аппарата могут быть уменьшены.

Уравнения теплового баланса. Чтобы определить расход теплоносителя, поверхность нагрева, продолжительность нагрева и тепловую производительность аппарата, составляют уравнение теплового баланса.

Общее количество тепловой энергии (Дж), затрачиваемое на проведение теплового процесса, определяют как сумму по статьям расхода теплоты:

Расход теплоносителя (кг) определяют из уравнения теплового баланса. Если теплоносителем является водяной пар, полностью конденсирующийся, то уравнение имеет вид

Аппараты для бланширования и подогрева продуктов.

Бланширователи. Процесс бланширования осуществляют для удаления воздуха из тканей растительного сырья; разрушения окислительных ферментов; уменьшения объема продукта и приобретения им упругости; разрушения плазматической оболочки, что облегчает последующий отжим сока; частичного уничтожения микроорганизмов, находящихся на поверхности сырья.

Плоды и овощи обычно бланшируют в растворах солей, кислот, сахара или щелочей. Чтобы не было разбавления конденсатом этих растворов, подогрев их осуществляется через поверхность нагрева (змеевики).

При бланшировании паром он через барботеры подается в камеру с продуктом. В этих случаях продукт непосредственно соприкасается с паром или растворами кислот, сахара и пр.

От греющей среды к поверхности продукта теплота подается путем конвекции, а в самом продукте распределяется путем теплопроводности.
Количество теплоты Q (Дж), отобранное от греющей среды, равно количеству теплоты, воспринятому продуктом:

Количество теплоты Q (Дж), воспринятое продуктом, равно количеству теплоты, прошедшему через поверхность продукта, а затем через его толщу. Вследствие этого можно записать

Этими формулами пользуются для определения температуры продукта при бланшировании или его продолжительности. Для проведения тепловых расчетов особенно трудно правильно определить коэффициенты теплоотдачи и теплопроводности, так как во времени меняются не только температура продукта, но и его физические свойства — плотность, вязкость, проходят биохимические процессы, что приводит к изменению этих коэффициентов, поэтому при расчетах обычно получают усредненные значения.

Для бланширования нарезанных плодов и овощей на ряде консервных заводов применяют ленточные бланширователи. Процесс осуществляется на ленте, помещенной в металлическую ванну с водой или растворами солей, кислот, сахара, или на ленте, проходящей через закрытую камеру, в которую через барботеры подается пар. Продолжительность (с) бланширования продукта определяется скоростью движения ленты:

Бланширователь А9-КБЕ предназначен для тепловых обработок овощей и фруктов (огурцов, яблок, груш, слив и т. д.) в потоке в среде горячей воды или насыщенного пара, а также в растворах лимонной или винной кислоты либо в сахарном сиропе. Его производительность Q при продолжительности т бланширования 2 мин составляет 8000 кг/ч, при т=32 мин Q=500 кг/ч.

Бланширователь А9-КБЕ имеет следующие основные узлы: каркас, ванну, конвейер, привод, паровую и водяную коммуникацию и электрооборудование.

В бланширователе продукт подвергается тепловой обработке водой или паром либо одновременно водой и паром.

Ванна заполняется водопроводной водой до уровня переливных бортов, после чего подается пар для нагрева воды и парового пространства. По достижении заданной температуры бланшировочной среды включается конвейер, подается в ковши продукт, открываются краны душевых устройств и краны подачи воды к охлаждающему устройству. При бланшировании пар подается через барботеры в камеру с продуктом, при этом последний непосредственно соприкасается с паром и тепловая энергия проходит в толщу продукта.

Бланширователи КБТ-400 и КБТ-900 (табл. 11) предназначены для обработки паром нарезанного на дольки картофеля, шпарки, промывки и подачи его на следующую операцию — сушку.

Техническая характеристика бланширователей
Показатели	КБТ— 400	КБТ— 900
Производительность, кг/ч	400	900
Рабочее давление пара, МПа	0,2
Расход пара, кг/ч	75	150
Расход воды, м³/ч	1,7	3,5
Длина шпарительной камеры, мм	600	1040
Толщина загрузки рабочего слоя, мм	30-40
Ширина ленты, мм	1250	2000
Установленная мощность электродвигателей, кВт	1,1
Габариты, мм	4060x1500x3180	4160x2300x3755
Масса, кг	845	1072

Бланширователь КБТ (рис. 64) представляет собой транспортер, проходящий через шпарительную и промывочную камеры.

Бланширователь состоит из корпуса 2, транспортерной ленты 1, двух барабанов 7 и 10, раскладчика 11.

Корпус бланширователя разделен на три камеры: промывочную 3, шпарительную 4 и промывочно-охладительную 6. В промывочной и промывочно-охладительной камерах находятся разбрызгиватели 5, которые орошают продукт мелкими струйками воды. Шпарительная камера имеет батарею из десяти поперечных труб и одной продольной.

Внутри бланширователя имеются барабаны приводной и натяжной, на которые натянута бесконечная транспортерная лента. Она изготовлена из сетки с прикрепленными к ней скребками, предназначенными для удержания продукта от сползания вниз.

Раскладчик представляет собой желоб со шнеком, привод которого осуществляется от основного электродвигателя 8 через цепную передачу 9.

Нарезанный картофель поступает в загрузочный бункер раскладчика и ровным слоем загружается на ленту транспортера. Двигаясь, сетка бланширователя вносит продукт в промывочную камеру, где он промывается холодной водой, затем попадает в шпарительную камеру, в которую через батарею барботеров под сетку подается пар. Находясь в камере, продукт проходит процесс шпарки при температуре 98-102 °С, после чего попадает во вторую промывочную камеру, где еще раз промывается холодной водой. Далее продукт поступает на следующую технологическую операцию.

Ковшовый ленточный бланширователь марки БК также нашел широкое применение.

Ковшовый бланширователь БК (рис. 65) предназначен для тепловой обработки водой и паром плодов и овощей (зеленого горошка, шпината, капусты, моркови, картофеля, яблок, груш).

Основными частями бланширователя являются каркас У, бланшировочный туннель 2, ковшовый транспортер 3 с приводом 4, паропровод 5 и водопровод б.

На внутренней поверхности бланшировочного туннеля 2, установленного на каркасе У, имеются направляющие, по которым катятся ролики ковшового транспортера J, что исключает провисание цепей. Нижняя часть туннеля (ванна) заполняется горячей водой. Пар и горячий воздух отводятся из бланширователя по двум вытяжным трубам.

Ковшовый транспортер состоит из ковшей, изготовленных из перфорированной нержавеющей листовой стали толщиной 1 мм. Расстояние между центрами двух соседних ковшей 0,2 м. Движение транспортера осуществляется от привода, включающего электродвигатель, редуктор зубчатый и червячный и цепную передачу.

Рабочая ветвь ковшового транспортера проходит в ванне между верхними и нижними барботерами, холостая — под ванной. Барботеры представляют собой расположенные поперек ванны трубки диаметром 8 мм, в которых просверлены отверстия диаметром 1,5 мм.

При включении бланширователя его настраивают на определенный технологический режим, закрывают заслонки вытяжных труб, при водяном бланшировании наполняют ванну водой через водопровод б, подают пар через паропровод 5, нагревают воду до заданной температуры; подают воду в систему охлаждения продукта, включают привод 4 транспортера; начинают загрузку ковшей продуктом.

Для смены бланширующей среды транспортер останавливают, сливают жидкость из ванны, чистят и ополаскивают туннель, подают свежую бланшировочную среду. По окончании работы бланширователя или при длительной остановке продукт из ковшей выгружают.

Техническая характеристика бланширователя БК
Производительность, кг/ч	500-800
Температура бланширования, °С	95-100
Расход воды, кг/ч	200
Расход пара, кг/ч при давлении 0,2-0,3 МПа	290
Установленная мощность электродвигателя, кВт	2,2
Габариты, мм	9285х1250х2406
Масса, кг	2375

Барабанный бланширователь используют в линиях производства консервов из зеленого горошка. Основным рабочим органом этого аппарата является барабан с отверстиями по всей поверхности, опирающийся бандажами на три пары роликов. Внутри барабана имеется спираль из листовой стали, служащая для транспортирования бланшируемого зерна.

Барабан вращается вокруг своей оси при помощи вспомогательного вала. На этом валу имеется два малых зубчатых колеса, находящиеся в зацеплении с большими зубчатыми колесами на бандажах.

Нижняя часть барабана находится в ванне полуцилиндрической формы, в которой укреплены опорные ролики. Сверху барабан закрыт кожухом. С торцевых сторон ванны установлены загрузочный бункер и разгрузочный желоб.

Вода подводится по трубопроводу со стороны разгрузочного желоба. Пар подается по трубопроводу в нижнюю часть ванны в нескольких местах. Воду в ванне нагревают до температуры бланширования и подают продукт через загрузочное устройство. При вращении барабана продукт при помощи спирали перемещается в бланшировочной жидкости к разгрузочному отверстию. Поперечное сечение потока продукта представляет собой сегмент, имеющий высоту, равную ширине полосы спирали, и радиус, равный наружному радиусу барабана.

Продолжительность бланширования регулируется частотой вращения барабана. В месте выгрузки спираль заканчивается лопастями, которые захватывают продукт и перегружают его в разгрузочный желоб.

Тепловой расчет бланширователя проводят для определения расходов теплоносителя (пара) и охлаждающей воды, а также поверхности нагрева. Расчет заключается в последовательном определении расхода теплоты (Дж/с) по статьям теплового баланса.

Расход теплоты на нагрев продукта
Расход теплоты на испарение влаги с поверхности водяного зеркала

Если бланширователь закрыт крышкой, то эту статью расхода не рассчитывают.
Расход теплоты на подогрев воды, доливаемой в бланширователь, Q₃=w_в(t₄-t₃), где w_в – расход воды, кг/с; t₄ и t₃ – конечная и начальная температуры воды, ^оС. Эту статью баланса рассчитывают в том случае, если воду доливают с целью компенсации потерь ее от испарения.
Расход теплоты на нагрев ленты транспортера Q₄ = G_Tc_T(t₇ – t₆), где _Gт — масса транспортера, определяемая по его скорости движения и удельной массе на 1 пог. м, кг/с; с_т — теплоемкость материала ленты транспортера» Дж/(кг*°С); t₇ и t₆— начальная и конечная температуры ленты транспортера, С.
Расход теплоты на компенсацию потерь ее в окружающую среду

Шпарители. Для размягчения ткани плодов и овощей перед протиранием при изготовлении пюре, продуктов детского питания сырье подвергают шпарке. Для этой цели используют специальные устройства — шпарители. Обработка проводится острым и глухим паром. Режимы шпарки определяются экспериментальным путем.

Закрытые шпарители (дигестеры) (рис. 66) еще используются на некоторых консервных предприятиях. Они периодически действующие.

Конусная часть аппарата представляет собой дырчатое днище 6, закрытое снаружи конусом 7. Пар поступает через штуцеры 5 в пространство между конусом и днищем. Пройдя через отверстия 9, пар поступает в рабочую часть аппарата, заполненную продуктом. Во внутренней полости расположены лопастная мешалка 3 и шнек 2, насаженные на один вал 4.

Сырье загружается через бункер 7, после чего верхнюю задвижку закрывают. Острый пар подается во внутреннюю полость аппарата при открытом выпускном кране, который остается открытым до тех пор, пока пар не вытеснит весь воздух из аппарата (до появления струи пара из крана). После закрытия крана внутри аппарата давление доводится до 0,2 МПа.

После прогрева продукта до температуры 105-110 °С включают мешалку и шнек. Витки шнека расположены таким образом, что продукт перемещается вверх.

По окончании шпарки прекращают подачу пара и через нижнюю задвижку 8 выгружают массу в протирочную машину.

Производительность периодически действующего шпарителя (кг/ч)

Шнековые шпарители относятся к непрерывно-действующим аппаратам. Они представляют собой цилиндрический корпус, внутри которого вращается шнек. Пар подается через полый вал непосредственно к продукту (острый пар) и в паровую рубашку снаружи корпуса (глухой пар). В зависимости от требований технологии работа может осуществляться отдельно как с острым, так и с глухим паром. Глухой пар используется в том случае, когда не допускается разжижение прошпаренной массы конденсатом пара.

Производительность такого шпарителя (кг/ч) определяется по формуле, справедливой для шнекового конвейера

Продолжительность шпарки (мин) регулируется частотой вращения шнека.

В качестве шпарителей могут быть использованы ленточные бланширователи типа КБТ. В этом случае экспериментально определенная продолжительность шпарки устанавливается регулируемой скоростью движения конвейера. Производительность определяют по формуле, аналогичной для бланширователей.

Расход пара в шпарителях определяют из уравнения теплового баланса

Потери Qn₂ не поддаются расчету. Экспериментально установлено, что для закрытого шпарителя эти потери равны 1-2%, шнекового — 5-10%, ленточного шпарителя без вытяжной трубы — 10-20% от общего расхода теплоты Q_общ.

Определив Q_общ, рассчитывают расход пара D по формуле для бланширователя.

Подогреватели. При производстве ряда консервированных продуктов необходимо проведение процесса подогрева. Обычно его осуществляют в аппаратах с поверхностью нагрева, которая может быть выполнена в/ виде паровой или водяной рубашки, трубчатой или пластинчатой нагревательной камеры.

Техническая характеристика варочных котлов
Показатели	5А	6А	МЗ-2 С-244	Д9-41Л
Вместимость, м³	0,06	0,012	0,15
Рабочее давление пара, МПа	0,6	0,3	0,4	0,6
Габариты, мм длина ширина высота	1100 758 1400	1400 730 1360	1790 1012 1240	1800 1000 1200
Масса, кг	300	200	300	440

Варочные котлы предназначены для варки сиропа, рассола, бульона, варенья, джемов и т. п. В зависимости от вместимости котлы выпускаются различных типов (табл. 12).

Варочный котел типа МЗ-2С-2446 (рис. 67) имеет две стойки 1, две цапфы 2, паровую рубашку 3, корпус 4, мешалку 5 (варочный котел МЗ-2С-244а выпускают без мешалки) и электрооборудования.

В нижней части паровой рубашки имеется краник для спуска воздуха и конденсата. На подводящей паровой линии установлены манометры и предохранительный клапан. Привод мешалки состоит из электродвигателя и редуктора.

После заполнения котла продуктом в рубашку подается пар и начинается процесс варки. Затем прекращают подачу пара, поворачивают котел и удаляют из него продукт.

Реакторы МЗ-2С-210 и M3-2C-316 предназначены для перемешивания с подогревом вязких и жидких пищевых продуктов из нескольких компонентов.

Реакторы состоят из корпуса с паровой рубашкой, крышки, привода, мешалки и электрооборудования.

Продукт перемешивается мешалкой, представляющей собой вал с лопастями. Аппарат имеет два окна для осмотра внутренней полости реактора, а также люк для периодического осмотра, очистки и ремонта.

Выпарной аппарат M3C-320 (ВНИИКОП-2) и МЗС-320М используют в качестве сборника-подогревателя, вакуум-выпарного аппарата при приготовлении томатного пюре и пасты, различных соусов, повидла, варенья, рассолов.

Техническая характеристика выпарного аппарата тина M3C-320
Вместимость, дм³	1000
Разрежение, МПа	0,072-0,077
Поверхность нагрева, м²	3,66
Рабочее давление пара, МПа	0,4
Частота вращения вала мешалки, мин^-1	57
Установленная мощность электродвигателя, кВт	2,7
Габариты, мм M3C-320 M3C-320M (с вакуум— насосом)	1310х1310х3180 3250х3720х3180
Масса, кг M3C-320 M3C-320M	1700 2600

Аппарат M3C-320 (рис. 68) состоит из корпуса 4 с паровой рубашкой, крышки 2, привода, мешалки 3, ловушки 1 и электрооборудования. На сферической крышке смонтирован привод, включающий электродвигатель и редуктор. К ней же крепится ловушка для улавливания наиболее крупных частиц продукта, а также паров с ароматическими веществами.

Разгрузка аппарата осуществляется через спускной патрубок с пробковым краном.

Аппарат снабжен краном для взятия проб и имеет лампу-подсветку.

Теплообменный аппарат с очищаемой поверхностью нагрева А9-КБД УЗ предназначен для нагрева и охлаждения томатной пасты и плодовых полуфабрикатов.

Техническая характеристика аппарата А9-КБД УЗ
Производительность по томатной пасте, т/ч, при нагревании охлаждении	не менее 5 2,5
Поверхность нагрева, м²	3,92
Температура продукта на входе в аппарат, °С при нагревании охлаждении	45-50 125-130
Температура продукта на выходе из аппарата, °С при нагревании охлаждении	125-130 35-40
Температура охлаждающей воды, С	не более 20
Давление, МПа греющего пара продукта в рабочей полости	0,4 не менее 0,4
Расход охлаждающей воды, м3/ч, не более пара, не более, кг/ч электроэнергии, кВт*ч, не более	5 1000 7,5
Габариты, мм	2500х1390х2260
Масса, кг, не более	1400

Аппарат состоит из двух теплообменников, рамы, коммуникации пара, продуктопровода и щита управления.

Теплообменник, работающий по принципу механической турбулизации потока, имеет корпус и вращающийся барабан с ножами. Кольцевой зазор корпуса служит для прохода тепло- и хладагента. Внутри корпуса с зазором расположен барабан с ножами, которые при вращении барабана снимают пристенные слои продукта и перемешивают их со слоями в центре потока, обеспечивая тем самым высокое значение коэффициента теплопередачи и равномерность прогрева всего объема продукта.

Вращение барабана осуществляется двигателем через клино-ременную передачу.

Кожухотрубные подогреватели изготовляют следующих типов: ТН — с неподвижными трубными решетками, жестко прикрепленными к кожуху; ТК — с неподвижными трубными решетками и температурным компенсатором; ТП— с плавающей головкой, т. е. одна трубная решетка свободно перемещается; ТУ— с U— образными теплообменными трубками; ТС — с сальником на плавающей головке.

Кожухотрубные подогреватели или охладители предназначены для изменения температуры жидких сред (сока, сусла, заливы, рассола и т. п.).

Аппарат КТП-2 (рис. 69) предназначен для нагрева соков и томатной пульпы. Он включает в себя теплообменник 1, вакуум— бачок 2, паровую магистраль 3, бак 4 для воды, насос 5.

Теплообменная часть аппарата состоит из стального цилиндрического кожуха, внутри которого крестообразно закреплены 12 последовательно соединенных трубок из нержавеющей стали диаметром 50 мм, длиной 2925 мм. Продукт подводится внутрь трубок, пар— в межтрубное пространство. Перед подачей в аппарат пар давлением 0,2 МПа редуцируется до давления 0,07-0,09 МПа, что соответствует температуре 93-96 °С и предотвращает перегрев и подгорание продукта.

В связи с тем что давление внутри аппарата ниже атмосферного, для вывода конденсата применен водяной эжектор.

Конденсат отводится из подогревателя через конденсатоотводчик с закрытым поплавком в вакуум-сборник, Из него конденсат и скопившийся там воздух удаляются водяным эжектором, создающим некоторое разрежение и в вакуум-сборнике. Продукт насосом прокачивается через все трубки и нагревается до температуры 80-90 °С. Терморегулятор автоматически поддерживает заданную температуру продукта на выходе.

Подогреватель А9-КБВ предназначен для подогрева сока. Он представляет собой цилиндр, к торцам которого приварены трубные решетки с завальцованными в них трубами наружным диаметром 38 мм. Трубные решетки, изготовленные из нержавеющей стали, имеют выфрезерованные каналы, соединяющие попарно торцы всех труб, по которым движется продукт.

В межтрубное пространство подогревателя поступает теплоноситель — пар. Продукт подается в нижний теплообменник, проходя по его трубному пространству, предварительно нагревается паром. Затем продукт поступает в верхний теплообменник и нагревается до заданной температуры, оттуда подается на дальнейшую обработку. Отработавший пар в виде конденсата удаляется через конденсатоотводчик.

Двухтрубные теплообменники типа «труба в трубе» представляют собой устройство, состоящее из двух труб: одна труба меньшего диаметра вставлена в трубу большего диаметра. По одной трубе пропускается обрабатываемая жидкость, а по другой противотоком движется теплоноситель. Теплообменники такого типа предназначены для охлаждения сокоматериалов перед отстоем, готовых соков, рассолов, заливы и т. д.

Теплообменник состоит из нескольких, расположенных один над другим прямолинейных участков, при этом внутренние трубы последовательно соединяются каналами — полудугами, скрепленными на фланцах. Наружные трубы связаны между собой патрубками. Весь аппарат представляет собой один элемент, имеющий большую длину.

Пластинчатые теплообменники имеют плоские поверхности теплообмена. Они состоят из ряда параллельных пластин, изготовленных из тонких металлических листов (нержавеющая сталь) толщиной около 1 мм.

Принцип построения разборного пластинчатого теплообменника напоминает построение фильтр-прессов. Между поверхностями двух смежных пластин образуется небольшой зазор, который служит каналом для жидкости, подвергаемой нагреванию или охлаждению.

Пластинчатый теплообменный аппарат (рис. 70) состоит из станины, набора пластин, промежуточных плит. Основными частями станины являются стойки 3 и 9, верхняя и нижняя штанги 7, нажимная плита 8, винт 10.

На главной стойке находится штуцер 1 для ввода продукта и штуцер 2 для вывода теплоносителя. На нажимной плите имеется штуцер 11 для вывода продукта и штуцер 12 для ввода теплоносителя (путь движения теплоносителя показан пунктирной линией, путь движения продукта — сплошной).

Теплообменные плиты 75, подвешенные на штанги, в рабочем положении плотно прижаты одна к другой. Уплотнение при этом обеспечивается резиновыми прокладками 5, 13 и 7. По расположению отверстий, окольцованных прокладками, пластины (плиты) делятся на левые и правые и при подвеске чередуются. Последняя по ходу движения продукта пластина 6 не имеют отверстия, что создает необходимый подпор и способствует распределению нагреваемой жидкости по нечетным полостям между пластинами.

Теплоноситель движется противотоком, распределяясь по четным полостям. Таким образом, полости с продуктом и теплоносителем чередуются, и в аппарате создаются две системы взаимоизолированных каналов.

В многосекционных пластинчатых теплообменных аппаратах в отдельных секциях с целью экономии энергии используется нагреваемый или охлаждаемый продукт как теплоноситель. Такая секция носит название регенерационной.

Достоинствами пластинчатых теплообменников являются их компактность, возможность проведения тщательной санитарной обработки, кратковременность теплового воздействия вследствие тонкого слоя продукта, обеспечение автоматического регулирования. Недостатком их является большое число прокладочных соединений между пластинами.

Тепловой расчет периодически действующих подогревателей (варочных котлов, реакторов) проводится для определения расхода теплоты за один цикл.

Уравнение теплового баланса имеет вид

Из этого уравнения определяется расход пара D по приведенной ранее формуле. Поверхность нагрева F (м2) вычисляется из уравнения теплопередачи

Расчет непрерывнодействующих подогревателей проводится за период времени 1 ч.

Из уравнения теплового баланса определяется расход пара (кг/с)

Из уравнения теплопередачи определяется поверхность нагрева (м²).

Обжарочные аппараты.

Овощи обжаривают в специальных аппаратах, в которых промежуточным теплоносителем, контактирующим с продуктом, является растительный или животный жир. В свою очередь жир разогревается паром. Обработка ведется при сравнительно высокой температуре — 120-160 °С.

Тепловой расчет. Процесс обжаривания можно разделить на два периода тепло- и массообмена.

В первый период повышается температура продукта от поверхностных слоев к центру, влага перемещается от центра в виде пара и жидкости и к центру в виде жидкости. Скорость удаления влаги в этот период постоянна.

Во второй период температура в каждом слое обрабатываемого продукта остается некоторое время постоянной и примерно равной 96-99 °С. При достижении влагосодержания продукта по отношению к абсолютно сухому веществу 200-300% температура постепенно повышается и становится равной температуре масла.

В этот период происходят глубокие химические процессы, в результате которых образуются вещества, характеризующие вкус и запах обжаренного продукта.

При установившемся режиме работы обжарочного аппарата количество теплоты, воспринятой маслом от греющего пара, равно количеству теплоты, затраченной на весь процесс обжаривания и потери.

В начале печи, где происходит загрузка холодного свежего продукта, теплота воспринимается продуктом интенсивнее, чем в конце печи. Равновесная температура масла по длине печи неодинакова. Теплопоток от масла к продукту зависит от физического состояния последнего.
В первый период коэффициент теплоотдачи определяется конвекцией, во второй период в связи с образованием поджареннной корочки на поверхности продукта интенсивность теплообмена определяется уже коэффициентом теплопроводности корочки и ее толщиной.

При равновесии процесса, когда теплота, поступившая от пара к маслу, равна теплоте, отданной маслом продукту, интенсивность теплообмена можно описать следующими зависимостями:

В зависимости от условий обжаривания, размера и вида продукта для расчета используются следующие значения коэффициента теплоотдачи α₃[Вт/(м² • °С)]: морковь-кубики — 350- 450, морковь-стружка — 565, кабачки-кружки — 330-540.

Определив количество теплоты, необходимой для проведения процесса обжаривания в первом и втором периодах, вычисляют теплообмен между поверхностью нагрева и маслом. Этот теплообмен происходит путем конвекции, и его интенсивность определяется коэффициентом теплоотдачи а₂, зависящим от режима движения масла и его температуры в нагревательной камере, для расчетов принимается равным 232-314 Вт/(м² *⁰С).

Теплообмен между паром и маслом определяется коэффициентом теплоотдачи α1 от пара к стенке нагревательных трубок и теплопроводных характеристик материала трубок.

Определив теплообмен в разных периодах, составляют уравнение теплового баланса и на основании его рассчитывают необходимое количество пара D.

Расход теплоты (Дж/с) на нагрев продукта

Из уравнения теплового баланса, подставив в него значения каждой статьи расхода теплоты, можно определить производительность печи, зная поверхность теплообмена, температурный режим обжаривания и теплофизические свойства продукта, масла и воды.

Приведенные расчеты справедливы для различных конструкций обжарочных печей.

Аппараты для обжаривания. На консервных заводах используют аппараты периодического и непрерывного действия.

Универсальная паровая плита типа КПП-1 (плита Крапивина) используется для обжаривания овощей и мяса, подсушки муки, варки варенья, джемов и т. д., состоит из корпуса-ванны 1 (рис. 71), опрокидывающего механизма 3, стоек 5, трубопроводной арматуры 4 и вытяжного колпака 2.

Корпус изготовлен из листовой нержавеющей стали и установлен на двух опорах — пустотелых цапфах.

Пар подается в центральный коллектор нагревательной камеры, а конденсат стекает с противоположной стороны коллектора. Опрокидывание паровой плиты осуществляется вращением маховика.

При варке продукта или обжаривании овощей пар в паровую рубашку подается только после заполнения ванны продуктом. Если после тепловой обработки требуется охладить продукт, пар из нагревательной камеры выпускается и в рубашку подается холодная вода.

Механизированная паромасляная печь марк и АПМП-1 предназначена для обжаривания в растительном масле овощей в непрерывном режиме.

Паромасляная печь (рис. 72) имеет основные узлы: ванну 3, транспортирующее 1 и вытяжное 4 устройства, привод 2 и электрооборудование, элеватор 5.

Ванна представляет собой сварную конструкцию и разделена перегородкой на два отсека: в первом (по ходу продукта) размещены две нагревательные камеры, каждая из которых имеет три ряда трубок по высоте ванны, во втором — две двухрядные нагревательные камеры, которые подняты относительно нагревательных камер первого отсека на 50 мм.

Разделение ванны на два отсека со ступенчатым размещением нагревательных камер обеспечивает сокращение количества масла, а распределение поверхности нагрева по длине (65% в первом отсеке и 35% во втором) — равномерную температуру его, что способствует более качественному обжариванию продукта.

Масло отделено от днища водяной подушкой. Во избежание перегрева воды при работе в условиях постоянной водяной подушки под нагревательными камерами установлены трубчатые охладители.

Транспортирующее устройство представляет собой бесконечное полотно, собранное из ковшей.

Со стороны загрузки сырья размещена натяжная станция. Над ванной печи устанавливается вытяжное устройство (зонт). Транспортирующая лента печи вносит продукт в ванну, где происходит его обжаривание в масле при температуре 120-160 °С. Обжаренный продукт выносится лентой из ванны и выгружается в месте огибания ею приводной звездочки.

Аппараты для обжарки А9-КЖД предназначены для обжаривания овощей в растительном масле.

Перед началом работы ванна аппарата заполняется холодным маслом из бака. При достижении уровня масла в аппарате 100-200 мм включается насосная установка, обеспечивающая заполнение всей системы. После этого включается подача пара в подогреватель и температура масла в системе ванна-подогреватель-ванна повышается до 150 °С.

На подающее устройство аппарата направляется нарезанное сырье, которое поступает в ванну с горячим маслом и пластинами скребкового конвейера продвигается вдоль ванны, по мере перемещения сырье обжаривается. Во время процесса выделяется вторичный пар, который по каналу, образованному теплоизоляционными экранами и поверхностью масла, поступает к вытяжным патрубкам. Из ванны обжаренный продукт выводится перфорированной пластиной на наклонную часть днища и выходит из ванны, попадая на вибролоток отводящего устройства.

Эксплуатационные показатели аппаратов. О качестве работы обжарочной печи судят по ее эксплуатационным показателям, к которым относятся величина ужарки, расход масла, коэффициент сменяемости его, производительность печи, расход пара и воды.

О готовности, качестве обжаренных овощей судят по внешнему виду и вкусу, а также по количеству (%) впитанного масла и по степени ужаривания. Различают видимую и истинную степень ужаривания.

Видимая степень ужаривания (%)

Истинная степень ужаривания (%) показывает общие потери влаги с учетом того, что часть ее заменена маслом, впитавшимся в обжаренный продукт, и определяется по формуле

Скорость замены масла в печи определяется показателем К, характеризующимся отношением суточного расхода масла w (кг) к среднему количеству масла d (кг), единовременно находящемуся в печи, K=W/d.

Для сохранения качества масла в процессе обжаривания коэффициент сменяемости масла должен быть не менее 1,2.

Одним из показателей, характеризующих конструктивную особенность аппарата, является удельная поверхность нагрева: F_уд=F_n/F_з, где Fⁿ – поверхность нагрева, м²; F_з - поверхность зеркала масла, м².

Сравнивая показатели работы различных обжарочных печей на одном и том же продукте, можно судить о преимуществах той или иной конструкции аппарата. Кроме того, испытывая определенную конструкцию на различных продуктах, судят об универсальности данной печи.

Выпарные аппараты.

Выпаривание — один из основных процессов при производстве концентрированных продуктов — соков, томатной пасты, повидла, варенья, джемов и т. д. Для проведения этого процесса используют выпарные аппараты, классификация которых приведена на рис. 73.

Открытые выпарные аппараты, работающие при атмосферном давлении, находят ограниченное применение из-за высокой температуры кипения. С целью снижения ее выпаривание или концентрацию пищевых продуктов производят преимущественно под вакуумом в вакуум-аппаратах.

Однокорпусные аппараты обычно периодического действия, для непрерывных процессов используются многокорпусные установки.

Выпарные аппараты с тепловым насосом, в качестве которого применяют пароструйный эжектор, турбокомпрессор или холодильный компрессор, имеют следующие достоинства: более низкие эксплуатационные расходы; возможность использовать более низкотемпературный теплоноситель; экономия расхода пара.

Открытые выпарные аппараты. Эти аппараты-чаны — используют редко, в основном для приготовления концентрированных бульонов, варки небольших количеств варенья и джема.

Выпарной аппарат цилиндрической формы со сферическим днищем и конусной крышкой имеет внутреннюю нагревательную камеру в виде змеевика.

Основным показателем работы таких аппаратов является испарительная способность 1 м2 поверхности нагрева за 1 ч, т. е. количество испаренной влаги на 1 м² змеевиковой поверхности в 1 ч [кг/(м² *ч)]

Расход пара (кг) за период одной варки при периодической работе открытого аппарата

Однокорпусные и многокорпусные выпарные вакуумные установки. Схемы этих установок показаны на рис. 74. Установки включают в себя следующие аппараты: корпуса 1, 2 и 3, кондейсатор 4, ловушку 5, сухо-воздушный насос 6.

Из однокорпусных вакуум-выпарных установок на консервных заводах используют аппараты M3C-320 (ВНИИКОП-2). При поставке аппарата с вакуум-насосом марка его — M3C-320M.

При периодической работе однокорпусного вакуум-аппарата тепловой расчет проводится по аналогичным формулам, которые приведены в расчете открытых выпарных аппаратов.

В многокорпусных установках вторичные пары первого аппарата используются как греющий пар второго и третьего аппаратов, а в отдельных случаях вторичные пары второго аппарата являются греющим паром третьего и т. д. В этих случаях нагревательная камера последующего аппарата выполняет роль поверхностного конденсатора для предыдущего. Каждый аппарат в этих установках называется корпусом.

Расход рабочего пара в двухкорпусной установке уменьшается в 1,92 раза, трехкорпусной — в 2,75 раза, четырехкорпусной установке — в 3,6 раз по сравнению с однокорпусной. Экономия пара достигается также применением инжекторов для использования отработавших паров паровых турбин или другого отработавшего пара тепловых аппаратов.

При работе установки для каждого корпуса поддерживаются постоянные уровень продукта и содержание в нем сухих веществ, которое увеличивается от первого корпуса к последнему. Давление вторичных паров в каждом последующем корпусе меньше, чем в предыдущем. Следовательно, температура кипения массы снижается от первого корпуса к последнему.

Температура вторичных паров в первом корпусе выше температуры кипения во втором, температура вторичных паров во втором выше температуры кипения в третьем и т. д., что создает соответствующий температурный напор Δt для протекания теплообмена и процесса выпаривания. Так как температура продукта в предыдущем корпусе выше температуры кипения в последующем, то при попадании его в этот корпус происходит интенсивное самоиспарение со снижением температуры массы до температуры кипения.

Производительность многокорпусной выпарной установки не зависит от числа корпусов. При общей поверхности нагрева многокорпусной установки F (м²) и сумме перепадов температур во всех корпусах Δt производительность ее такая же, как и однокорпусной установки с поверхностью нагрева F (м²) и разностью температур Δt при концентрировании продукта с одним и тем же содержанием сухих веществ до одинакового значения конечной концентрации.Из-за потерь, связанных с температурной депрессией (разность между температурами кипения упариваемого продукта и чистого растворителя), из-за влияния гидростатического давления столба жидкости и вследствие потерь теплоты при движении вторичного пара из одного корпуса в другой полезная разница температур Δt меньше полной разницы температур Δt пол на величину температурных потерь Δt п.

Конструктивное исполнение корпусов выпарных установок может быть различным. На рис. 75 показана трехкорпусная выпарная установка с пленочным калоризатором и пароструйным тепловым насосом. Выпарная установка имеет три выпарных корпуса. По движению продукта установка трехкорпусная, по пару — двухкорпусная.

Первый корпус работает по принципу падающей пленки продукта. Продукт насосом 5 подается в верхнюю часть корпуса 1 (испарителя) и там при помощи решетки равномерно распределяется по пучку трубок. Затем продукт в виде тонкой пленки стекает вниз по внутренней поверхности трубок. При стекании происходит интенсивный теплообмен и испарение влаги. Расход продукта рассчитывается таким образом, чтобы с учетом испарения влаги в нижней части корпуса не оголялась поверхность трубок. Частично сконцентрированный продукт выходит из части корпуса и вместе со вторичными парами попадает в сепаратор 4. Здесь пары отделяются от продукта, который насосом 7 перекачивается в корпус 2 (испаритель) второго аппарата, также работающего по принципу и общей пленки, где осуществляется концентрирование аналогично процессу, протекающему в первом корпусе.

Вторичные пары из сепаратора первого корпуса в дальнейшем тремя потоками направляются в нагревательную камеру корпуса 2, нагревательную камеру корпуса 3 и в инжекторную установку, где они увлекаются и сжимаются острым паром давлением 0,5. . .0,6 МПа в пароструйном тепловом насосе 10, и поступают в нагревательную камеру корпуса 1.

В корпусе 3 продукт перемещается снизу вверх насосом 8.

В сепараторах 4 второго и третьего корпусов вторичные пары отделяются от продукта. Эти вторичные пары конденсируются в полубарометрическом конденсаторе 11. Для удаления воздуха из конденсатора и создания в нем вакуума применяются пароструйные эжекторные вакуум-насосы 12.

В корпусе 1 в период ввода установки на рабочий режим может осуществляться циркуляция продукта насосом 6.

Готовый продукт откачивается насосом 9.

Тепловые расчеты вакуум-выпарных установок. Рассмотрим эти расчеты для однокорпусных и для многокорпусных установок.

Для однокорпусного вакуум-выпарного аппарата уравнение теплового баланса: Oобщ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Для многокорпусной выпарной установки расчет рассмотрим на примере двухкорпусной установки. Для упрощения расчета принимается, что температура продукта, загружаемого в первый корпус, равна температуре кипения массы в нем и не учитываются потери теплоты в окружающую среду. При этих допущениях уравнение теплового обмена при выпаривании:

Вторичные пары первого корпуса полностью конденсируются в нагревательной камере второго корпуса, и вся отданная ими при конденсации теплота передается через поверхность нагрева второго корпуса, поэтому

Процессы во всех корпусах установки тесно связаны между собой. Если в одном из корпусов изменяются условия теплообмена (образование нагара, уменьшение скорости движения продукта при принудительной циркуляции и т.п.), в результате чего уменьшается коэффициент теплопередачи, то установка автоматически саморегулируется на новый режим.

Аппараты для стерилизации и пастеризации

Для обеспечения длительного хранения продукции в герметичной потребительской таре необходимо осуществить процесс, в результате которого прекращается жизнедеятельность микроорганизмов. Таким процессом является пастеризация или стерилизация.

Тепловая обработка продукции при температуре до 100 °С или равной 100 0С называется пастеризацией и осуществляется при атмосферном давлении. Тепловая обработка при температуре свыше 100°С называется стерилизацией. Для того чтобы не было разгерметизации банок под действием развивающегося внутреннего давления, этот процесс проводится при избыточном давлении, которое создается водой, паром или паровоздушной смесью.

Температуру и продолжительность тепловой обработки устанавливают в зависимости от вида микроорганизмов и их спор, кислотности продукта, химического состава консервов, условий проникновения тепла и размера банки.

Режим стерилизации в аппаратах периодического действия условно выражается формулой (А + В + С)/t, где А — продолжительность нагрева, мин; В — продолжительность стерилизации, мин; С — продолжительность охлаждения, мин; t — температура стерилизации, С.

При прогреве консервов в течение времени А внутри банки увеличивается давление. Необходимое противодавление, которое следует создать, чтобы предупредить разрушающую деформацию, должно быть равно или больше давления в банке р2, уменьшенного на допустимую разницу давлений Δрд. Для жестяных банок допустимая разница давлений установлена экспериментально и не должна превышать: для банок диаметром 72,8 мм — 0,14 МПа; 83,4 мм — 0,11 МПа; 99 мм— 0,09 МПа и 153,1 мм— 0,04 МПа.

Давление внутри банки (кПа)

Стерилизаторы. Рассмотрим стерилизаторы периодического и непрерывного действия. Стерилизаторы периодического действия обычно называют автоклавами. Они бывают вертикальными и горизонтальными. Широкое применение на консервных заводах в нашей стране получили вертикальные автоклавы с неподвижной корзиной. Для интенсификации процесса прогрева и обеспечения равномерного проникновения теплоты к центру банки на отдельных заводах применяют горизонтальные автоклавы с вращающимися корзинами.

Стерилизаторы непрерывного действия представлены венгерскими стерилизаторами типа «Хунистер».

Автоклавы Б6-КАВ-2 и Б6-КАВ-4 предназначены для стерилизации герметически укупоренных банок с продуктом при температуре свыше 100 °С.

Автоклав Б6-КАВ-2 (рис. 76) состоит из корпуса 3, крышки 4, корзин 10, штуцера 9 для подключения программного регулятора ПРП-2, арматуры для соединения с магистралями пара, воды, воздуха и для спуска конденсата.

Сварной корпус автоклава состоит из цилиндрических обечаек толщиной 6 мм и днища толщиной 8 мм. На корпусе установлены манометр 8, термометр 7 и датчики программного регулятора ПРП-2. В низу корпуса расположены паровой барботер 11 и сливной патрубок со стаканом.

Фланцы крышки и корпуса прижимаются один к другому с помощью быстродействующего зажима 2, состоящего из пятнадцати секторных захватов, укрепленных на кольце из пружинной полосовой стали, и рычажной системы для стягивания и разведения поясного зажима. На крышке имеются штуцера для предохранительного клапана 5 и пробно-спускного крана 6.

Крышка имеет уравновешивающее устройство 1, облегчающее открывание и закрывание ее.

Программный регулятор стерилизации ПРП-2 предназначен для автоматического ведение процесса стерилизации.

Наполненные банками корзины устанавливаются в автоклаве одна на другую, после чего крышка закрывается. Сосуд заполняется водой, а через барботер подается пар. Воздушным компрессором создается и поддерживается в системе постоянное давление. По истечении времени, необходимого для стерилизации, пар и горячая вода постепенно вытесняются из аппарата поступающей холодной водой. После охлаждения корзины с банками выгружаются из аппарата.

Стерилизатор непрерывного действия «Xунистер» типа OHS предназначен для стерилизации готовой продукции в стеклянных или металлических банках в непрерывном потоке.

Стерилизатор OHS-1 состоит из следующих основных узлов: загрузочного транспортера, подающего продукт на загрузку в стерилизатор с двух сторон; загружающего устройства, служащего для загрузки банок с консервами в носители; носителей банок и цепей для транспортирования носителей по тракту стерилизатора; корпуса; устройства для выгрузки банок из носителей; конвейера для перемещения банок с консервами, выгружаемыми из стерилизатора.

Банки, загруженные в носители загрузочным устройством, направляются в стерилизатор и проходят 6 последовательно включенных ванн предварительного прогрева высотой 4 м каждая. Верхний уровень водяных столбов регулируется автоматически с помощью ресиверных башен. Регулировка давления осуществляется в отдельных ваннах с точностью до ±0,1 кПа.

Из зоны нагрева банки поступают в зону стерилизации, заполненную паровоздушной смесью под давлением 240 кПа. Температура здесь регулируется с помощью электропневматической системы.

По выходе из зоны стерилизации носители с банками поступают в ванну, где начинается их охлаждение. В нижней части этой ванны давление достигает 280 кПа — максимальной величины во всем аппарате. По выходе из этой ванны носители с банками переходят в зону охлаждения, состоящую из шести ванн, которые также подключены к ресиверным башням.

В зоне охлаждения имеется 7 насосов, перемещающих воду по стерилизатору в направлении, противоположном движению банок.

По выходе из стерилизатора банки выгружаются из носителей.

Инжекционный стерилизатор применяют для асептического консервирования, при котором продукт подвергается кратковременной стерилизации при высоких (до 140 °С) температурах. Затем он быстро охлаждается и фасуется в асептических условиях.

Стерилизацию проводят в пластинчатых или трубчатых теплообменниках, а также в пароконтактных стерилизаторах. В этих аппаратах продукт смешивается с инжектируемым паром высокого давления и затем его охлаждают в вакуум-камере. Преимуществами таких стерилизаторов являются отсутствие пригорания продукта, значительное сокращение продолжительности нагрева по сравнению с пластинчатыми теплообменниками. Охлаждение продукта в вакуум-камере происходит почти мгновенно.

Схема инжекционного стерилизатора показана на рис. 77. Продукт насосом 1 нагнетается в инжекционную головку 2, в которой он смешивается с острым паром, проходящим через отверстие 3. Благодаря интенсивному перемешиванию мешалкой, установленной на валу 4, продукт равномерно нагревается до температуры, соответствующей давлению пара. При этой температуре продукт находится в трубке 5 необходимое для стерилизации время.

После вторичного перемешивания мешалкой б продукт поступает в вакуум-камеру 9 через обратный клапан 7. За счет резкого сброса давления происходит самоиспарение воды из продукта и охлаждение его до 35-37 °С. Образовавшиеся в вакуум-камере 9 вторичные пары по трубе 8 направляются в конденсатор, соединенный с вакуум-насосом.

Продукт по барометрической трубке 10 перемещается к продуктовому насосу 11 и нагнетается им в наполнитель или асептическую емкость.
Температура стерилизации регулируется давлением и количеством острого пара, подаваемого в инжекционную головку.

Пастеризаторы. Для пастеризации отдельных видов консервов используют ленточные или конвейерные аппараты, у которых транспортирующий механизм перемещает продукцию в банках или бутылках через тоннель, разделенный на три зоны: подогрева, пастеризации и охлаждения.

Пастеризация жидких продуктов (соков, пюре и т. п.) может осуществляться в специальных проточных пластинчатых или трубчатых установках, в которых продукт последовательно прокачивается через три секции: подогрева, пастеризации или стерилизации и охлаждения.

Установка непрерывного действия А2-КПО предназначена для пастеризации и охлаждения с тепловым эксгаустированием томатного сока в трехлитровых банках в непрерывном потоке.

Установка (рис. 78) состоит из наполнителя 1 для трехлитровых банок, эксгаустера 2 (АГ-КПО/3), закаточной машины 3, подающего конвейера 4 (А2-КПО/2), пастеризатора-охладителя 5 (А2-КПО/1) выгрузочного конвейера б.

Эксгаустер 2 предназначен для теплового эксгаустирования (прогрев паровоздушной смеси в незаполненном пространстве банки) сока с целью снижения давления в банке и ликвидации брака от срывания крышек. Он представляет собой камеру нагрева с пластинчатым конвейером, с каждой стороны которого находится по шесть ламп инфракрасного излучения типа КГ 220-1000-6У4. Подающий конвейер передает банки с соком от закаточной машины на транспортерную сетку пастеризатора-охладителя. Над конвейером имеется толкатель, который перемещает ряд из 10 банок на транспортную ленту.

В камере пастеризации банки обдуваются снизу горячим воздухом.

Камера комбинированного охлаждения состоит из двух участков: охлаждения банок воздухом и охлаждения банок водой (душирование) при температуре 20-25 °С. Охлажденные банки переходят на выгрузочный транспортер, которым направляются на дальнейшую обработку.

Пастеризатор непрерывного действия PF/A оросительного типа предназначен для пастеризации консервов, фасованных в металлические, стеклянные банки и бутылки, укупоренные кронен-пробками при температуре до 95 °С.

Пастеризатор собирается из модульных элементов и может практически встраиваться в линии любой производительности с любой формулой тепловой обработки.

Основными элементами пастеризатора являются: модуль загрузки, модуль пастеризации 3 м, модуль пастеризации 4 м, модуль охлаждения 3 м, модуль охлаждения 4 м, модуль выгрузки, главный конвейер, насосы.

Длина собранного из модулей участка пастеризации может меняться с однометровой разницей в пределах от 3 до 16 м (за исключением длины 5 м), а общая длина участков пастеризации и охлаждения может варьироваться от 6 до 28 м.

Производительность пастеризатора зависит от продолжительности пастеризации и размера банок. При заказе после обозначения марки PF/A указывается длина участка пастеризации и длина участка охлаждения в метрах. Например, PF/A-08-12 имеет участок пастеризации 8 м и участок охлаждения 12 м.

В случае изменения производительности или вида продукта определяют необходимую длину участка пастеризации. Если эта длина короче встроенного в оборудование участка пастеризации, «лишние» модули пастеризации перестраиваются на модули охлаждения. При применении модульного пастеризатора можно изменять соотношения времени пастеризации и охлаждения таким образом, чтобы значительно расширить область использования пастеризатора для различных продуктов при разных видах фасовки.

Банки с продуктом по загрузочному конвейеру с двумя цепями, движущимися с разной скоростью, подаются к пастеризатору. Ветви с уменьшенной в сторону подачи скоростью прокручивают банки, облегчая тем самым их установку. Направляющие перила регулируют движение банок. Банки с ленты поступают на скользящую пластину, откуда — на главный конвейер. Здесь они ополаскиваются теплой водой во избежание термического боя. Для этой цели вода подается из модуля, следующего сразу за модулем охлаждения.

По главному конвейеру банки поступают в модуль пастеризации, где нагреваются теплой водой по режиму пастеризации. Охлаждение осуществляется также орошением частично поперечной, частично противоточной системой.

Подогретая вода из последующего модуля подается в предыдущий. Из последнего модуля по подъемному узлу гребенчатых элементов и через скользящую пластину банки поступают на трехрядный с увеличивающейся в сторону выгрузной скоростью движения лент выгрузочный конвейер.

Расчеты стерилизаторов и пастеризаторов. Расчеты проводят на основе уравнения теплового баланса.

Расчет автоклавов проводят следующим образом.

Производительность (банок/мин)

Тепловым расчетом автоклава определяют расход пара на стерилизацию и расход охлаждающей воды.

Уравнение теплового баланса автоклава Q_общ = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q_6.

Количество теплоты (Дж) по статьям расхода определяется следующим образом.

Расход теплоты на нагрев автоклава Q₁ = G₁c₁(t_c – t₁), где Gl — масса автоклава, кг; с_х — теплоемкость стали, равная 482 Дж(кг*°С); f_j — начальная температура автоклава, °С; t_c — температура стерилизации, °С.
Расход теплоты на нагрев сеток Q₂ = G₂c₁(t_с— t₂), где с₂— масса сеток, кг; f₂ — температура сетки, °С.
Расход теплоты на нагрев банок Q₃ = G₃c₃(t_с— t₃), где G₃— масса банок, кг; с₃ — теплоемкость материала тары, Дж/(кг,0С); t₃— начальная температура банок, принимается равной температуре фасованного продукта, °С.
Расход теплоты на нагрев продукта Q₄ = G₄c₄(t_с— t₃).
Расход теплоты на нагрев воды в автоклаве Q₅ = G₅c(t_с— t₅), где G5 — масса воды в автоклаве, кг; с — теплоемкость воды, Дж/(кг*°С); t5— начальная температура воды в автоклаве, °С.
Потери теплоты в окружающую среду Q₆ = Fat2α0(tcт – tв) ,

Расход пара (кг) в первый период работы автоклава

Во второй период работы автоклава (при постоянной температуре стерилизации) теплота расходуется на компенсацию потерь в окружающую среду путем конвекции и лучеиспускания:

Общий расход пара D = D1 + D2.

Расход охлаждающей воды (кг) определяют по следующему выражению, полученному путем интегрирования дифференциального уравнения

Расчет стерилизаторов непрерывного действия осуществляют следующим образом.

Производительность аппарата (банок/с)

Для стерилизаторов с цепным транспортирующим органом Qn = van_касφ.

Тепловой расчет стерилизатора непрерывного действия осуществляется по уравнению теплового баланса: Q_общ=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅, где статьи расхода теплоты (Дж/с) определяются по следующим формулам.

Расчет пластинчатых пастеризаторов надо проводить с учетом того, что они отличаются от обычных пластинчатых теплообменников наличием секции регенерации, в которой входящий холодный продукт подогревается выходящим простерилизованным продуктом. Вторичное использование теплоты значительно сокращает расход пара и охлаждающей воды. Показатель экономичности работы такого аппарата характеризуется коэффициентом регенерации

Разность температур Δt₀ находят как среднюю логарифмическую; при этом температура сока, поступающего в секцию для охлаждения, t''_p=t_п+t_н-tʹ_p.

Сушильные установки.

Одним из распространенных методов консервирования является сушка. Эффект консервирования заключается в том, что при снижении влажности в овощах ниже 12-14%, в плодах 15-25% жизнедеятельность микроорганизмов практически прекращается.

Чтобы удалить влагу из продукта, следует затратить энергию. По энергетическим показателям процесс сушки можно разделить на два периода: первый — удаление влаги происходит при постоянной скорости и второй — при постоянно падающей скорости.

При удалении влаги с поверхности высушиваемого материала происходит перемещение влаги из внутренних слоев за счет градиента влагосодержания. Вследствие этого непрерывно уменьшается влажность во всем объеме. Явление переноса влаги носит название влагопроводности. На перемещение влаги внутри материала оказывает влияние перепад температуры. На поверхности материала температура выше, чем внутри. Под влиянием температурного перепада часть влаги будет перемещаться от поверхности к внутренним слоям материала. Это явление носит название термовлагопроводности. Соотношения этих взаимонаправленных процессов определяют общую скорость сушки.

В период постоянной скорости интенсивность процесса сушки определяется только параметрами сушильного агента и не зависит от влажности и физико-химических свойств материала.

В период падающей скорости сушки скорость обезвоживания уменьшается по мере снижения влажности продукта, температура его постоянно увеличивается, приближаясь к температуре сушильного агента. Процесс сушки продолжается до достижения продуктом равновесной влажности, соответствующей параметрам воздуха в сушилке, и обезвоживание прекращается.

Процесс сушки должен осуществляться таким образом, чтобы количество влаги, поступающей из внутренних слоев, было равно количеству влаги, испарившейся с поверхности. В случае, когда влаги испаряется больше, чем поступает изнутри, на поверхности образуется корочка, препятствующая испарению; в противном случае продукт запаривается.

Способ тепловой сушки определяется принципом подвода теплоты к высушиваемому продукту.

Из известных способов сушки в плодоовощной промышленности применяются конвективный, кондуктивный и радиационный.

Конвективный способ сушки. Он характеризуется тем, что теплота поступает к поверхности высушиваемого продукта в результате движения теплоносителя (нагретого воздуха) и его перемещение осуществляет унос испарившейся влаги.

Типовыми представителями сушилок, работающих на этом принципе, являются сушилки СПК-4Г и СКО. Эти сушилки выпускаются с различной рабочей поверхностью сушильных лент: СП-4Г с поверхностью, равной 90; 45; 30 и 15 м2, СКО — только 90 и 45 м2. К общей марке сушилки добавляется цифра, характеризующая поверхность ленты, например СПК-4Г-90 и СКО-90.

Сушилка СПК-4Г-90 с бланширователем КТБ-900 (рис. 79) представляет собой камеру 5, закрытую металлическими щитами и дверями. Каркас монтируется на фундаментных колоннах S. Внутри установлен пятиярусный сетчатый конвейер. Все ярусы конвейера имеют одинаковую длину и противоположное друг другу направление движения лент. Для лучшего пересыпания продукта с верхней ленты на нижнюю оси приводных и натяжных барабанов смещены одна относительно другой. Между конвейерами расположены калориферы б, на каждом ряду которых имеются регулирующие вентили для подвода пара от распределительного коллектора 13 и регулирования теплового режима в каждой зоне. Применение таких сушилок требует централизованного снабжения паром.

Привод сушилки состоит из двух самостоятельных станций 1 и 9, на каждой из которых установлены два редуктора и цепной вариатор. Один редуктор используется для привода лент, другой — ворошителей 19. Это позволяет регулировать скорость движения лент второй и четвертой от одной станции и первой, третьей и пятой от другой.

На каждом ряду калориферов имеются регулирующие вентили 14 в местах подвода пара, а в местах отвода пара — конденсатоотводчики 2. Температура воздуха в сушильной камере 5 контролируется термометром 7, влажность отходящего воздуха — психрометром 76, датчик которого установлен в вытяжном зонте 75, заканчивающемся патрубками 20, в которых установлены вентиляторы 18.

Автоматический процесс регулирования температурного режима обеспечивается подачей необходимого количества пара в калориферы через вентили, управляемые электронными потенциометрами на щите управления 10, получающими сигнал от термопар 77.

На щитах, установленных в начале и конце конвейерных лент, устроены смотровые люки 5, позволяющие производить отбор проб продукта и вести наблюдение за процессом сушки. Люки освещаются лампами 4.

Загрузка продукта в сушилку осуществляется загрузочным транспортером или бланширователем 72. Слой продукта на этом транспортере разравнивается раскладчиком сырья 77.

Ленточная конвейерная сушилка СКО-90 с огневыми калориферами на жидком топливе используется на предприятиях, которые не имеют промышленного пара. Сушилка (рис. 80) представляет собой закрытую корпусом 2 теплоизолированную сушильную камеру 5, внутри которой расположены один над другим пять конвейеров, движение которых осуществляется от приводных колонок 6.

Для загрузки продукта в сушильную камеру и равномерного распределения его по ширине ленты имеется загрузочный конвейер 7. Теплогенераторы 9 предназначены для подогрева сушильного агента (воздуха) без контакта его с продуктами сгорания топлива.

Система циркуляции сушильного агента представляет собой два замкнутых контура, в каждый из которых входят центробежные вентиляторы 8, воздуховоды 10, коллекторы 3, короба 4, сушильная камера 5 и теплогенераторы 9. В системе циркуляции имеются ручные и автоматические клапаны для регулирования выброса части отработавшего сушильного агента и подсоса свежего воздуха. Работой сушилки управляют со щита 7.

Расчет ленточной сушилки осуществляется следующим образом.

Масса влаги (кг/ч), испаряемой из продукта при сушке, определяется по такому выражению:

Кондуктивный способ сушки. Он применяется для сушки высоковлажных овощных, картофельных и фруктовых пюре за счет передачи теплоты высушиваемому продукту через нагретую поверхность. Преимуществом этого способа является значительная интенсивность процесса.

По конструкции кондуктивные сушилки разделяются на одно- и двухвальцовые. Одновальцовые сушилки состоят из одного сушильного вальца (барабана), нескольких намазывающих валков и соскребающих ножей, двухвальцовые сушилки — из двух сушильных вальцов (барабанов). Толщина высушиваемого слоя продукта регулируется изменением зазора между ними. Вальцы вращаются навстречу друг другу.

Радиационный способ сушки. Сушка осуществляется прямым воздействием на высушиваемый продукт лучей инфракрасной части спектра (ИК-лучей). В качестве генераторов ИК-лучей применяются специальные электролампы или нагретые поверхности. ИК-лучи обеспечивают эффективный нагрев продукта в результате интенсификации движения атомов и молекул в поверхностных слоях продукта.

Сушилки представляют собой ленточный конвейер, над которым установлены генераторы ИК-лучей.

Вспомогательные устройства теплового оборудования.

В тепловых аппаратах, в которых используется в качестве теплоносителя водяной пар, происходит его конденсация. Накапливающийся конденсат уменьшает активную поверхность нагрева, что приводит к гидравлическим ударам, а при полном заполнении нагревательной камеры прекращается работа теплового аппарата.

Для обеспечения нормальной работы необходимо непрерывное и полное удаление образующегося конденсата. При этом нельзя допускать выхода несконденсировавшегося пара, так как это вызывает излишний расход теплоты. Для удаления конденсата из тепловых аппаратов используют конденсатоотводчики.

Для создания вакуума в вакуум-выпарных аппаратах применяют конденсаторы, в которых конденсируются вторичные пары. Наибольшее распространение получили смешивающие конденсаторы, в которых пары конденсируются путем смешивания с охлаждающей водой.

Конденсатоотводчики. По принципу действия конденсатоотводчики бывают: с гидравлическим затвором, с гидравлическим сопротивлением, с механическим затвором.

Гидравлические затворы используются при небольших избыточных давлениях. Один затвор с гидростатическим столбом в 1 м уравновешивает давление 10 кН/м². Для уравновешивания более высоких давлений применяется батарея из нескольких гидрозатворов. Преимуществами таких конденсатоотводчиков являются отсутствие движущихся частей и надежность в работе.

Подпорные шайбы работают на основании искусственно созданного гидравлического сопротивления проходу пара. Шайба представляет собой диск толщиной 3-6 мм, в центре которого имеется отверстие, через которое может пройти определенное количество конденсата при установленной разности давлений до и после шайбы.

Подпорные шайбы надежно работают при постоянном поступлении конденсата и постоянной разности давлений. При переменном режиме работы аппарата вместе с конденсатом подпорные шайбы пропускают некоторое количество пара или не пропускают всего образующегося конденсата.

Площадь отверстия подпорной шайбы определяют отдельно для прохода жидкой части (конденсата из аппарата) и для прохода вторичного пара, образовавшегося в результате самоиспарения конденсата из-за падения давления при проходе отверстия шайбы.

Количество образовавшегося пара (кг)

Давление жидкости р₂ в отсутствии шайбы меньше давления среды до шайбы р₁ на величину потерь давления Δр = 0,06 (р₁ – р₃)

Конденсаторы. Установка с противоточным барометрическим конденсатором показана на рис. 81. Внутри корпуса конденсатора 1 установлено от 3 до 8 полок. Каждая полка перекрывает сечение корпуса на 50-70%. Края полок имеют пороги. Пары от выпарного аппарата поступают через патрубок 8.

Нижний конец барометрической трубы 6 погружен в воду в барометрическом бассейне 5 на глубину 0,5-1,0 м, в результате чего образуется гидравлический затвор. Длина (или высота) барометрической трубы зависит от рабочего разрежения в конденсаторе.

Высота столба воды в барометрической трубе (м)

Для предупреждения попадания воды в сухо-воздущный вакуум-насос 4 в установке имеется ловушка 2. Это предупреждает гидравлический удар и поломку насоса. Несконденсировавшиеся газы от ловушки поступают в вакуум-насос по трубе 5. Водонапорный бак 11 устанавливается выше корпуса конденсатора. Сконденсировавшиеся пары с охлаждающей водой по барометрической трубе через трубу 7 из корпуса стекают в бассейн 5. Охлаждающая вода в корпус поступает через патрубок 9, несконденсировавшиеся газы выходят через патрубок 10.

С целью сокращения длины барометрической трубы используется конденсаторная установка, в которой центробежный насос откачивает смесь конденсата и охлаждающей воды.

Расход охлаждающей воды при расчете конденсатора определяется из уравнения баланса теплоты в конденсаторе (приход теплоты с водой и вторичным паром равен расходу теплоты с уходящей охлаждающей водой и конденсатом вторичного пара):

Конечная температура охлаждающей воды t_к всегда ниже температуры вторичного пара t_п на величину Δt: в барометрическом противоточном конденсаторе Δt = 5-10 °С; в полубарометрическом прямоточном конденсаторе Δt = 8-12 °С.

Удаляют воздух из конденсаторов, а следовательно, и из вакуум-выпарных аппаратов при помощи поршневых, ротационных и эжекторных вакуум-насосов.

ПЛАНИРОВОЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕРАБАТЫВА- ЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ КОНСЕРВНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

Поточные технологические линии.

Технологические линии позволяют организовать непрерывность поточного производства консервов, включающего последовательную подготовку сырья и материалов, приготовление и оформление готовой продукции.

В основу разработки технологической линии положена схема технологического процесса, т. е. последовательность всех технологических операций. Учитывают основные технико-экономические показатели: универсализацию и специализацию линий; максимальную автоматизацию и механизацию технологических операций и процессов; повышение единичной мощности машин, аппаратов, установок и рациональное их использование при работе в едином потоке; комплексную механизацию погрузо-разгрузочных и транспортно-складских работ и работ по оформлению готовой продукции.

Наиболее качественными являются те линии, которые сокращают технологический цикл, снижают расход сырья и материалов, уменьшают энергозатраты, позволяют более рационально использовать производственные площади, надежны и безопасны в обслуживании и при этом обеспечивают выпуск продукции высокого качества.

В зависимости от вида вырабатываемой продукции машины, аппараты и оборудование комплектуют в одну или несколько линий; при этом одна из них является главной, а другие — вспомогательными. Например, при выработке маринадов вспомогательной является линия приготовления маринадной заливы, для компотов — сиропа и т. д. Если между отдельными машинами и аппаратами имеются промежуточные накопители, то образуют линию с гибкой связью, когда можно останавливать отдельные участки ее. Если линия без промежуточных накопителей, то она имеет жесткую связь и при необходимости ее останавливают одновременно.

При комплектовании технологической линии и подборе машин необходимо ориентироваться на производительность ведущего оборудования с учетом мощности предприятия, например при выработке соков — на прессы, компотов — стерилизаторы, варенья и джема — выпарные установки и т. д.

Размещают линии в цехах в строгой технологической последовательности цикла переработки без взаимного пересечения транспортных потоков.

Особые сложности имеются при комплектовании линий в цехе, когда необходимо вырабатывать несколько видов консервов из одного или нескольких видов сырья, одновременно перерабатывать отходы, что дает возможность рационально использовать плоды и овощи при более длительном сезоне переработки.

Подобное комплектование вполне возможно, так как на этапах подготовки сырья может быть одна линия с набором универсального оборудования (мойка, сортировка, калибровка, инспекция и т. д.), а в дальнейшем идет разветвление на линии для выработки различных видов консервов (компотов, маринадов, варенья и др.). На конечном этапе возможно объединение технологических операций в общие (например, фасовка, укупоривание, стерилизация, оформление готовой продукции) с использованием одного и того же оборудования.

Вначале рассмотрим примеры линий с указанием конкретных марок машин (а в дальнейшем без марок), основное внимание будет обращено на последовательность технологических операций и возможность выработки нескольких видов продукции. Марки машин постоянно обновляются, что следует учитывать при разработке линий для конкретного предприятия.

Линия производства компотов. Линия рассчитана на производство 15 туб в смену компотов из яблок и груш, расход сырья 4 т. При работе цеха в две смены в сезон (август, сентябрь, октябрь) выработка составит 2000 туб, или 520 т сырья. Максимальная выработка компотов может быть 20 туб в смену.

Технологическая линия разработана на основе типового бланширователя БК и яблокорезки ЦСК-157-05 производительностью по яблокам 680 кг/ч.

Плоды доставляют в цех в ящиках на поддонах или в контейнерах электропогрузчиком ЭП-103. С помощью опрокидывателя 1 тары марки А9-КРД (рис. 82), плоды выгружаются в унифицированную моечную машину 2 марки А9-КМБ-4, затем инспектируются на конвейере А9-КТФ, вторично ополаскиваются на унифицированной моечной машине 2 с помощью душевого устройства.

Вымытые плоды подаются в приемный бункер яблокорезки 4 марки ЦСК-157-05, из которого их берут и вручную насаживают на шипы транспортерной ленты. Нажимным устройством плоды разрезаются на дольки с удалением семенной камеры (сердцевины). Нарезанные плоды поступают на бланширователь 5, а семенные камеры по лотку направляются в ящик для переработки на пюре с последующей выработкой повидла.

Бланшированные дольки плодов инспектируют на конвейере 3, где удаляются остатки семенной камеры и разварившиеся (перебланшированные) дольки, выгружаются конвейером бланширователя в ковшовую тележку 6 марки ТН-250 или металлическую корзину из нержавеющей стали, установленную на тележку, и подаются к фасовочному конвейеру 7 марки М8-АКС для ручной фасовки долек плодов в подготовленные банки.

В это же время подготавливают стеклотару — банки 1-82-1000. Они моются в машине 29 марки СП-60М, просматриваются после мойки через световой экран 31 и конвейером 30 подаются к фасовочному конвейеру 7.

Одновременно приготавливают сахарный сироп. Сахар в мешках электротельфером 16 марки ТЭ-0,25-311 подают на вибросито 8 (ЦС-145) для просеивания в емкость 9. Требуемое количество сахара взвешивают на весах 10 и емкость с сахаром электротельфером 16 по балке 15 подают в варочный котел 11 марки МЗС-244-а с водой. Сироп варится до готовности, фильтруется и насосом 12 (38МЦ-6-12) подается в сборник-мерник 13 (МЗС-420), установленный на подставку 14. Сироп из мерника самотеком поступает в автомат-наполнитель 17 марки И9-ИН2-А для заполнения им банок с уложенными плодами, находящимися на фасовочном конвейере 7.

После заполнения сиропом банки укупориваются на автоматической закаточной машине 18 марки Б4-КЗК-90-12 и с помощью загрузочного устройства 19 (А9-КР2-Г) устанавливаются в автоклавные корзины 20. Корзины с банками электротельфером 22 марки ТЭ-1-511, закрепленным на двутавровой балке 21 (№ 24), подаются в автоклав 23 марки Б6-КАВ-2.

После стерилизации банки выгружаются из корзин автоклава с помощью разгрузочного устройства 24 марки А9-КР2-Г, подаются в машину 25 марки А9-КМ-2-С для мойки и сушки, а затем через стол-накопитель 26 (А9-КХБ) — к этикетировочной машине 27 марки Р-2-Б4-КЭМ. После наклейки этикеток банки подаются пластинчатым конвейером 28 на стол-накопитель 26, а затем их упаковывают в ящики, устанавливают на поддон 33 и электропогрузчиком 32 отвозят на склад готовой продукции.

Линия комплексной переработки яблок на сок и пюре. На данной линии можно переработать от 750 до 1500 т плодов за сезон при работе в одну смену, изготовляя сок натуральный, повидло и сульфитированное пюре.

Яблоки на переработку поставляют в контейнерах, ящиках 2 (рис. 83) или навалом в автомобилях. Сырье взвешивается и электропогрузчиком 1 (если в таре) подается в цех, где разгружается в моечную машину 3. На инспекционном конвейере 4 удаляются плоды, непригодные для переработки. Затем яблоки повторно моются и ополаскиваются под душем моечной машины 5. Далее по элеватору 6 они подаются в дисковую дробилку 7. Полученная мезга поступает в шнековый стекатель 8, где самотеком и при незначительной подпрессовке от мезги отделяется до 40% сока (вместо 60% при обычной переработке). Количество взвесей в соке в этом случае в несколько раз меньше, чем в соке, полученном на шнековых прессах.

Отжатый сок поступает в сборник 76, из которого плунжерным насосом 77 по трубопроводу направляется в отстойник 24. Отстоявшуюся продукцию декантируют, и поршневым насосом 14 она подается в пастеризатор-охладитель 23 для подогрева до температуры 80-90 °С и последующего охлаждения до 25-30 °С.

Для более эффективного охлаждения сок пропускается через трубчатый охладитель 22. При быстром нагревании и охлаждении белковые вещества коагулируют, в результате улучшается осветление сока при фильтровании.

Охлажденный сок под давлением сначала поступает в сборник 20, установленный на площадке 27, оттуда — самотеком в сепаратор 19 для очистки. При подаче самотеком сок лучше очищается от взвесей. Очищенный сок собирается в сборник 18, из которого направляется на окончательную очистку в фильтр-пресс 28. Отфильтрованный сок собирают в сборник 29. Затем насосом 14 сок перекачивается в трубчатый подогреватель 30, где нагревается до температуры 90 °С и подается в двустенный котел 31 для поддержания постоянной температуры до начала фасования.

Бутылки моют в машине 43 и просматривают через экран 42. При выходе из моечной машины температура бутылок должна быть не менее 50 °С. Для этого оборудуют специальный шпаритель 40: с обеих сторон конвейера 41 монтируют две дюймовые трубы длиной 1,5 м с барботерами, в которые подают пар. Отверстия барботеров с обеих сторон направлены на корпус бутылок. Участок конвейера с барботерами закрывают кожухом с вытяжным зонтом.

Горячие бутылки конвейером подаются к разливочному автомату 32, затем к укупорочному автомату 33. Укупориваются бутылки кронен-пробками с полиэтиленовыми вкладышами, которые предварительно 3-4 мин обрабатываются острым паром в шкафу или горячей водой (85-100 °С) в двустенном котле.

После укупорки бутылки при движении по конвейеру 35 проверяются на бракеражном автомате 34. Со столА9-накопителя 36 бутылки укладывают в корзины 37 в три ряда. Каждый ряд бутылок перекладывают деревянной решеткой. При помощи электротельфера 38 корзины устанавливают в автоклав 39 для стерилизации. Затем они выгружаются на стол-накопитель, этикетируются, устанавливаются в ящики, отправляются на склад или реализуются.

Выжимки, полученные на стекателе и содержащие до 20% сока, подаются в шнековый шпаритель 9. При этом гидролизуется протопектин и обеспечивается отделение мякоти от кожицы и семенных камер. Чтобы продукт не подгорел, в шпарителе его подогревают до температуры 100-110 °С. После ошпаривания выжимки подаются в одноступенчатую универсальную протирочную машину 10 (диаметр отверстий сит 1-1,2 мм). Протертое пюре собирается в сборник 15, из него насосом 14 направляется во вторую протирочную машину 25 (диаметр отверстий 0,6-0,8 мм). Далее продукт поступает в вакуум-аппарат 26 для варки повидла или на сульфитацию.

Сахар, необходимый для варки повидла, просеивается на вибросите 11, в сборник 12 отвешивается требуемое количество его на весах 13 и подается в вакуум-аппарат 26 в пюре. Готовое повидло фасуют в банки или бочки вместимостью 50 л с полиэтиленовыми вкладышами. Если повидло фасуют в банки вместимостью 0,65-1,0 л, то их затем стерилизуют в автоклавах. Если пюре предназначено для получения полуфабриката, то после второй протирки его охлаждают в варочных котлах 27, фасуют в бочки с полиэтиленовыми вкладышами, сульфитируют и отправляют на хранение.

Линия безотходной переработки ягод. Консервы «Плоды и ягоды протертые с сахаром» вырабатывают из клюквы, брусники или черной смородины. Образовавшиеся при этом выжимки можно использовать для выработки напитков путем их экстрагирования. На рассматриваемой линии можно переработать до 700 т сырья за сезон при работе в одну смену.

Ягоды подают в цех в бочках, установленных на поддонах, и при помощи опрокидывателя 1 (рис. 84) разгружаются на инспекционный конвейер 2. Далее они обрабатываются водой из душевого устройства, в результате чего происходит их первоначальная мойка и удаляются листья, веточки, мох, которые отмываются или прилипают к ленте. На нижней стороне последней (недалеко от ведущего барабана конвейера) устанавливают металлическую рейку, которая снимает прилипшие листья и веточки.

Затем ягоды поступают в моечно-встряхивающую машину 3 и при помощи элеватора 4 подаются на измельчение в волчок 5, установленный на высоте 1,5,..1,7 м. Измельченные ягоды протираются в двухступенчатой протирочной машине 6. Однородная масса из сборника 7 насосом 8 перекачивается в вакуум-аппарат 16, где тщательно перемешивается с подготовленным сахаром до полного его растворения и подогревается.

Готовая масса перекачивается в сборник-монжус 17, а из него — в автоматический накопитель 18 для фасования в банки. Если по рецептуре к протертой массе надо добавлять сорбиновую кислоту (при фасовании в тару из термопластических материалов), то ее подмешивают к сахару.

Одновременно подготавливают стеклянные банки: они моются и шпарятся в банкомоечной машине 34, проверяются через световой экран 32 и конвейером 33 подаются на фасовочный конвейер 21, где они наполняются продукцией, накрываются предварительно подготовленными крышками и затем укупориваются на закаточной машине 20.

Далее банки поступают в загрузочное устройство 22, где они устанавливаются в автоклавные корзины 24. Электротельфером 23 последние подаются в автоклав 25 для стерилизации. Консервы стерилизуют при температуре 100 °С и давлении 150 кПа. Продолжительность процесса стерилизации зависит от вместимости банок (см3): 200 — 15 мин, 500 — 20, 1000 — 25 мин.

После стерилизации консервы из разгрузочного устройства 26 поступают в моечно-сушильный агрегат 27, оттуда через стол-накопитель 28 — в этикетировочную машину 29. Банки с этикетками укладывают в ящики на столе 30, устанавливают на поддон 31 и электрокарами отправляют на хранение или реализацию.

Для получения напитка выжимки, образовавшиеся при протирании ягод, конвейером 9 подаются в корзины 10 и электротельфером 11 на балке 12 загружаются в трехсекционные бункера 13 с горячей водой для экстрагирования растворимых веществ. Затем экстракт самотеком поступает в сборник 14 и далее — на фильтр-пресс 15.

Отфильтрованный экстракт направляется в вакуум-аппарат 16, где смешивается с сахаром и лимонной кислотой. Готовый напиток подается в автоматический накопитель 19 для фасования. Банки с напитком укупоривают, стерилизуют, наклеивают на них этикетки и отправляют на хранение (эти операции проводят на том же оборудовании, что и при производстве протертых ягод с сахаром). Отходы после экстрагирования можно использовать для компостирования.

Линия комплексной переработки плодов и ягод. Линию переработки яблок на сок и пюре можно объединить с линией переработки ягод. В этом случае при переработке косточковых следует установить дополнительно косточковыбивные машины для вишни и сливы и несколько изменить проведение отдельных технологических операций. Например, при мойке клюквы, брусники, черной смородины в вентиляторной моечной машине следует отключать компрессор, подающий воздух по барботеру для перемешивания воды. В результате этого на доукомплектованной линии можно будет перерабатывать и плоды, и ягоды. Возможны и другие варианты компоновки технологических линий для комплексной переработки плодов и овощей.

Примером такой линии может быть линия комплексной переработки плодов и ягод на сок, пюре, маринады и компоты, которая наиболее приемлема для плодовых хозяйств. В цехе с такой линией можно вырабатывать неосветленный сок и пюре, компоты, плоды и ягоды протертые с сахаром, яблоки в сахарном сиропе, плодовые маринады, соки купажированные, фруктовые напитки. В межсезонный период из сульфитированного пюре вырабатывают повидло, мармелад, подварки, соусы и др. Общий объем производства — 1500 туб консервов в год.

Технологический процесс рассматривается на примере переработки яблок. Плоды доставляются в цех электропогрузчиками 15 (рис. 85) в таре и подаются в моечную машину 76, затем инспектируются на конвейере 77, моются на второй моечной машине 18 и элеватором 19 подаются на дисковую дробилку 20. Образовавшаяся мезга поступает в стекатель 27, где от нее отделяется 35-45% сока.

Полученный сок из емкости 22 насосом перекачивается в емкость б для отстаивания, после чего сок декантируется и центробежным насосом 7 подается в подогреватель 8, а затем в емкость 9. Из нее сок самотеком поступает на очистку в сепаратор 70, потом в емкость 77, а оттуда — на фильтр-пресс 72. Сок из пресса собирают в емкость 13 и насосом перекачивают на повторное подогревание в вакуум-аппарат 29. Из него сок насосом подается в варочный котел 14 для поддержания в горячем виде с целью последующей его подачи на фасовочный конвейер 36.

После розлива сока тара укупоривается на закаточной машине 39, тара с соком подается на стол-накопитель 40, укладывается в автоклавную корзину 41 и при помощи электротельфера 42 направляется на стерилизацию в автоклав 43.

Для производства пюре выжимки, образовавшиеся на стекателе 27, подаются в шпаритель 23, затем на протирочную машину 24. Полученное пюре собирается в емкость 25 и плунжерным насосом 26 подается на вторую протирочную машину 27, затем в емкость 28, из нее плунжерным насосом — в вакуум-аппарат 29, потом в варочный котел 14 и из него в горячем виде — на фасовочный стол 36. После фасования банки укупориваются на закаточной машине 39 и стерилизуются.

Если вырабатывают сульфитированное пюре, то оно плунжерным насосом 26 перекачивается из емкости 28 в сульфитатор 30, куда из газового баллона 31 подается требуемое количество диоксида серы, отвешенное на весах 32.

При производстве компотов или маринадов яблоки из второй моечной машины 18 подаются на яблокорезку 5, потом в корзину 4 и электротельфером 3 в ванну 2 на бланширование. После бланширования плоды в корзине 1 подаются на фасовочный конвейер 36.

Для приготовления сиропа или маринадной заливы сахар просеивается на сахаросеялке 33, отвешивается на весах 34. В варочном котле 35 готовят сироп или заливу, которая насосом 7 подается в варочный котел 37. Из кранов 38 сиропом или заливой заливают на фасовочном конвейере 36 плоды, уложенные, в банки, которые затем укупориваются на закаточной машине 39. Со столА9-накопителя 40 банки устанавливаются в автоклавные корзины 41 и электротельфером 42 подаются на стерилизацию в автоклав 43.

Линия производства консервированных огурцов и томатов. На линии возможна выработка до 500 туб консервов при работе в одну смену.

Сырье подается в цех в контейнерах электропогрузчиком и с помощью контейнероопрокидывателя 10 (рис. 86) загружается в ванну 11: огурцы для замачивания, томаты — для предварительной мойки. Из ванны сырье подается на инспекционный конвейер 12 для сортировки и инспекции по качеству, затем в щеточную моечную машину 13, потом в вентиляторную моечную машину 14, где еще раз сырье моется и ополаскивается под душевым устройством. При переработке томатов к щеточной машине 13 устанавливают вплотную параллельно второй инспекционный конвейер и томаты при помощи перекидной планки направляют, минуя щеточную машину, на второй инспекционный конвейер, а с него — в моечную машину 14. Отмытые и отсортированные огурцы и томаты поступают на фасовочный конвейер 15.

На этот же конвейер после мойки в банкомоечной машине 29 поступают стеклянные банки вместимостью 3000 см3. Из моечной машины банки подаются конвейером 30 на фасовку с просмотром их через световой экран 31.

Параллельно в моечной машине 7 и на машине 2 подготавливают укроп, хрен и другие специи и направляют на фасовочный конвейер 15.

Маринадную заливу делают на маринадно-сиропной станции. Сахар и соль для заливы просеивают на вибросите 3 и подают в емкость 4, взвешивают на весах 5 и загружают в двустенный котел б, предварительно заполненный водой согласно рецептуре. В котел добавляют все остальные специи и варят до готовности.

Готовая залива из емкости 7 центробежным насосом 8 перекачивается в напорную емкость или двустенный котел 9 на 150-200 л, установленный на площадке на высоте 1,8-2,0 м. Залива самотеком по трубопроводу поступает в наполнитель 76.

Банки со специями, огурцами или томатами заполняются маринадной заливой через наполнитель 76, накрываются подготовленными крышками и укупориваются на закаточной машине 77. С помощью загрузочного устройства 18 банки устанавливаются в автоклавные корзины 79, а затем электротельфером 20 загружаются в автоклав 27 для стерилизации.

После стерилизации банки с консервами разгружаются из автоклава разгрузочным устройством 22, моются и сушатся в сушильной машине 23 и через стол-накопитель 24 поступают на этикетировочную машину 25. Этикетированные банки упаковывают в ящики на столе упаковки 26. Ящики устанавливают на поддон 27 и электропогрузчиком 28 отвозят на склад готовой продукций.

Линия производства консервов «Зеленый горошек». При выработке зеленого горошка в хозяйствах находятся пункты для обмолота горошка, который затем транспортируют в емкостях с водой на консервный завод.

На заводах могут быть установлены линии ZB-21/D производительность 4500 кг/ч и ZB-22/A производительность 8000 кг/ч. Зеленый горошек, поступающий на линию ZB-21/D, принимается в две ванны, закрепленные на раме. По трубопроводу насосом горошек подается в машину для отделения листьев, затем попадает в двухбарабанную моечную машину, где продолжается отделение горошка от посторонних примесей.

Из моечной машины горошек попадает в селектор, где от него отделяются большие примеси (обрывки створок, стебли и т. д.). Из селектора элеватором «гусиная шея» горошек выгружается в флотационную моечную машину, где очищается от примесей и от оставшихся листьев и стеблей.

Из флотационной машины элеватором «гусиная шея» горошек подается на станцию сортировки, а затем в сборный сосуд, откуда насосом по трубопроводу транспортируется в водоотделитель.

Из водоотделителя горошек поступает в бланширователь, а из него — в шнековый охладитель для охлаждения и смыва крахмала. Из охладителя горошек поступает в селектор для отделения остатков кожуры, затем на инспекционный конвейер. После него поток сырья раздваивается. Далее горошек поступает в наполнитель, фасуется в банки, заливается заливой и банки укупориваются на закаточной машине. Укупоренные банки поступают на стерилизацию, а затем на оформление и на склад готовой продукции. Для приготовления заливы имеется специальная установка.

Линия сушки плодовых выжимок. При переработке плодов получают большое количество выжимок, которые необходимо срочно высушить для их дальнейшего использования на кормовые цели или для получения сухого пектина. Для сушки выжимок в хозяйствах можно использовать линию АВМ-0,65 при переработке за сезон 2-3 тыс т плодов или линию АВМ-1,5 при 3-4 тыс. т плодов.

Свежеотжатые выжимки на автомобилях или транспортных тележках подвозят к линии и выгружают в питательный лоток 2 (рис. 87). Свободный конец его поднимается, и выжимки перегружаются на конвейер 3, который подает их в сушильный барабан 5.

Высушенные выжимки потоком воздуха, скорость которого регулируют шлюзовой задвижкой 7, переносятся в циклон 6, а затем конвейерами 8 и 9 — на вибросито 77. Отсортированные стандартные частицы направляются в мешок 72, мелкие отходы — в сборник 10, а крупные (сход с сита) — в сборник 13.

Установка работает на жидком топливе, которое поступает из резервуара 7 к форсунке теплогенератора 4.

Предприятия и цехи по переработке плодов и овощей.

Общие сведения. Хозяйственные или межхозяйственные предприятия по переработке плодов и овощей относятся к предприятиям малой мощности, вырабатывающим 1-10 туб в год. Их деятельность может осуществляться: в районах с ограниченной сырьевой базой или небольшим контингентом потребителей; в зоне функционирования крупных и средних перерабатывающих предприятий; в составе сельскохозяйственных и агропромышленных предприятий и объединений; в системе потребительской кооперации, кооперативной деятельности населения и частного предпринимательства.

Мощность малых предприятий во всех случаях в первую очередь определяется сырьевой базой: количеством и ассортиментом сырья.

Единого термина по наименованию малых предприятий по переработке плодовощного сырья нет. Это может быть и завод, и пункт, и цех. При определении мощности предприятия учитывают календарные сроки поступления сырья, его ассортимент, количество по видам.

На любом плодо- и овощеперерабатывающем предприятии имеются основные (производственные) и вспомогательные цехи.

К основным относятся те, в которых непосредственно вырабатывают консервы. Планировка производственных цехов предусматривает технологическую последовательность и поточность процесса переработки. В этих цехах находится все необходимое оборудование для производства одного или нескольких видов консервов: моечные и сортировочные машины, инспекционные конвейеры, машины для очистки и резки сырья, прессы для отжима соков, фасовочные и закаточные машины, автоклавы для стерилизации продукции и т. д.

К вспомогательным цехам относятся сырьевые площадки; помещения для кратковременного или длительного хранения сырья; цехи по изготовлению деревянной тары и склады ее хранения; фабрикатный цех для товарного оформления готовой продукции (наклейка этикеток, упаковка в транспортную тару); склады хранения готовой продукции.

Для хранения основных и вспомогательных материалов, инвентаря, резервного оборудования на предприятии имеются хозяйственно-материальные склады, для ремонта оборудования — ремонтно-механические мастерские и т. д.

Особую роль на предприятии играет производственная лаборатория, которая выполняет функции отдела технического контроля. Она осуществляет технологический, химический, бактериологический и санитарный контроль производства, оформляет необходимые документы, удостоверяющие соответствие принятой готовой продукции установленным требованиям, ведет учет претензий потребителей на несоответствие поставленной предприятием продукции установленным требованиям и подготавливает отчеты о качестве продукции. В лаборатории должны быть отделения органолептических, физико-химических и микробиологических исследований и помещения общего назначения.

В производственных цехах могут быть установлены нетиповые или типовые линии по выработке одного или нескольких видов консервов плодового, овощного или плодоовощного сырья, которые будут рассмотрены ниже.

Для строительства предприятий по переработке плодов и овощей имеются типовые проекты, их можно получить в Центральном институте типовых проектов (ЦИТП) в Москве или в его филиалах. Типовой проект привязывается к конкретным условиям хозяйства. При необходимости в типовой проект могут быть внесены изменения по заданию хозяйства. Возможно строительство цехов по переработке плодов и овощей и по индивидуальным проектам для отдельных хозяйств с использованием типовых линий или компоновкой новых линий с учетом имеющегося оборудования. ЦИТП и его филиалами разработаны следующие типовые проекты:

ТП 814-2-2-85 — цех фруктовых и овощных консервов производительностью 3 муб в год;
ТП 814-119— цех плодово-ягодных натуральных соков производительностью 1 муб в год;
ТП 814-2-016.88— цех овощных консервов мощностью 1 муб в год;
ТП 814-86 — квасильно-засолочный цех производительностью 500 т квашеной капусты, 150 т соленых огурцов и 100 т соленых томатов в год.

По конверсии проектные организации разработали оборудование с высоким уровнем механизации технологических операций. Производственные цехи размещаются в модуле типа «Канск» из металлоконструкций, ширина одного пролета 18 и 24 м, длина модуля от 1 до 5 пролетов. По высоте выпускается нескольких размеров: 4,8; 6; 7,2; 8,4 или 10,8 м.

ВНИИ КОП разработал технические задания и технологические схемы переработки плодов и овощей на предприятиях малой мощности, а институт «Росплодовощпроект» (г. Краснодар) — типовые проекты этих предприятий:

ТП 165-1-89— цех овощных консервов с комплексом оборудования А9-ККО-1 производительностью: маринадов — 1,5 куб, салатов— 0,5 куб, обеденных консервов — 1,0 куб, квашений и солений — 200 т в год. Предусматривается выпуск продукции в следующем ассортименте: огурцы, томаты и кабачки консервированные и маринованные, перец натуральный и маринованный, салаты из свежей капусты с зеленью, борщ со свежей капустой с томатами, со свежей капустой вегетарианский с зеленью, из квашеной капусты с зеленью, борщевая заправка, свекла и морковь гарнирные, капуста квашеная, соленые огурцы и томаты;
ТП 165-2-89 — универсальный цех плодоовощных консервов с комплектом оборудования А9-ККО-2 производительностью: варенья и джема — 0,5 муб, салатов — 0,5 муб, компотов — 0,5 муб, маринадов овощных— 1,5 муб в год. Ассортимент вырабатываемой продукции в данном цехе: джемы, варенье, компоты из косточковых и семечковых плодов, салаты из свежей капусты, огурцы, томаты и кабачки консервированные маринованные, перец натуральный и маринованный;
ТП 165-3-89 — цех фруктовых консервов с комплектом оборудования А9-ККО-3 производительностью: варенья и джема — 1,0 муб, компотов — 1,5 муб, фруктовых маринадов — 1,5 муб в год. Общая мощность цеха 3,5 муб в год. Ассортимент продукции: джем, варенье, компоты и маринады из косточковых и семечковых плодов.

Расход сырья для выработки планируемого количества и ассортимента продукции указан в таблице.

Расход сырья на предприятия малой мощности, т
Сырье	Овощной цех А9-ККО-1		Универсальный цех А9-ККО-2		Фруктовый цех А9-ККО-3
Сырье	в смену	общий	в смену	общий	в смену	общий
Огурцы	3,4	226	3,4	172	—	—
Томаты	6,5	272	6,5	75	—	—
Перец	5,0	74	5,0	82	—	—
Кабачки	3,7	56	3,7	56	—	—
Капуста	4,0	276	2,0	79	—	—
Лук	1,4	172	0,8	77	—	—
Свекла	3,2	162	—	—	—	—
Картофель	1,0	50	—	—	—	—
Морковь	2,7	135	—	—	—	—
Белые коренья	0,3	14	—	—	—	—
Плоды косточковых	—	—	3,0	80	8,0	210
Плоды семечковых	—	—	2,5	140	7,0	430
Сахар	—	—	1,0	210	3,0	270

Квасильно-засолочный пункт простейшего типа. Пункт имеет отделения хранения сырья, подготовительное, засолочно-квасильное, а также навесы для ремонта и подготовки бочек и для приема сырья.

В отделении хранения сырья имеются весы для приема овощей на переработку. Здесь же проводится кратковременное хранение сырья до его переработки. В подготовительном отделении сырье моют в машинах, очищают и подготавливают к засолу на установленных в помещении столах, у кочанов высверливают кочерыги на кочерыговысверливателе, корнеплоды Счищают на корнечистке и режут на дольки на корнерезке. Соль, запасы которой хранятся в ларях, растворяют в чанах. Здесь же на весах отвешивают необходимые составные компоненты специй.

В засолочно-квасильном отделении имеются дошники для квашения капусты, шинковальная машина, передвижной насос для откачивания рассола при разгрузке дошников. Бочки подготавливают под навесом для ремонта бочек. Воду для мойки тары и других технологических операций нагревают в водогрейных колонках, установленных в специальном помещении.

Цех овощных консервов мощностью 1 муб в год (ТП 814-2-016.88) предназначен для выпуска овощных натуральных консервов из огурцов, кабачков, патиссонов, перца и томатов в соответствии с действующими технологическими инструкциями.

Сырье доставляется на переработку автотранспортом в ящиках и контейнерах (огурцы, кабачки). Вручную выполняют процессы калибровки сырья, очистки перца, обрезки концов у кабачков и патиссонов, подготовки чеснока и зелени, укладки овощей в банки, загрузки и разгрузки автоклавных корзин и оформление готовой продукции. Для фасования используется стеклянная банка 1-82-1000. Цех (рис. 88) включает в себя сырьевую площадку А, производственное отделение Б, стекло-тарно-моечное отделение В, склад готовой продукции Г, кладовую Д, слесарное отделение Е и лабораторию Ж. В цехе установлена поточная линия, скомпонованная из серийного и нестандартного оборудования.

На сырьевой площадке А имеются столы 7 из алюминия СПСМ-1, машина 2 для мойки зелени, машина 3 для резки зелени, опрокидыватель 4 ящичных поддонов, конвейер 5 левого и 7 правого исполнения и фекальные насосы 6 для откачки сточных вод.

В производственном отделении Б установлена поточная линия, в которую входит следующее оборудование: моечная универсальная щеточная машина 8, моечная унифицированная машина 9, конвейер 10 до очистки, моечная конвейерная машина 77, машина 72 для резки кабачков на кружки, ленточный наклонный конвейер 13.

Банки для фасования продукции по транспортеру 16 подаются в моечную машину 14, из нее пластинчатым транспортером 15 с поворотным кругом перемещаются на пластинчатый конвейер 77 со шпарителем и далее — на фасовочный конвейер 18 со столами. Здесь подготовленные овощи укладывают в банки, и они пластинчатым транспортером 20 подаются к дозировочно-наполнительному автомату 27, а затем к закаточному автомату 22 для укупорки и пластинчатым транспортером 23 к автоклавам 26. Загрузка и разгрузка автоклавов проводятся при помощи устройства 28 и передвижной электрической тали 27. После стерилизации банки пластинчатым транспортером 29 с поворотным кругом подаются на склад готовой продукции.

В производственном помещении имеются реакторы 79 и 25 для приготовления маринадной заливы и для других целей. Залива перекачивается насосом 24.

На складе готовой продукции установлены этикетировочная машина 30, пластинчатый транспортер 31, рольганг 32, проволоко-швейная тарная машина 33.

В кладовой Д размещено оборудование для приготовления солевого раствора: винтовой конвейер для соли 34, непрерывнодействующий солерастворитель 35, химический насос 24, вибросито 36.

Слесарное отделение Е оснащено необходимыми инструментами и станками для ремонта оборудования. Лаборатория Ж имеет приборы и мебель, необходимые для проведения анализов качества сырья и готовой продукции, контроля за санитарным состоянием производственного и других помещений и технологического оборудования.

Цех овощных консервов на 3,0 муб в год А9-ККО-1. В цехе несколько поточных линий, оснащенных комплексами оборудования серийного производства для подготовки овощей к переработке, проведения консервирования, оформления готовой продукции и других операций.

Цех включает следующие поточные линии для подготовки овощей, к переработке (рис. 89):

для огурцов, кабачков, перца и томатов (I);
для моркови (II);
для свеклы (III);
для свежей капусты (IV);
для лука (V);
для зелени (VI);
участок VII предназначен для приготовления сиропов, заливы и других компонентов консервов;
участок IX— для пассерования овощей;
Х— для смешивания подготовленных полуфабрикатов.
на участке XI сосредоточено оборудование для фасования консервов;
на участке XII — для тепловой обработки консервов (кроме одного автоклава, который установлен в линии подготовки свеклы);
для подготовки стеклотары имеется участок XIII;
для оформления банок с готовой продукцией — участок XIV.

Установка, необходимая для санитарной обработки технологического оборудования, размещена на участке VIII.

В таблице указаны марки машин и их названия, включенные в линии и участки. Нумерация машин дана в соответствии с позициями, указанными на рис. 89.

Технологическое оборудование цеха овощных консервов А9-ККО-1
№ позиции на рис. 89	Название машины	Марка машины
1	Калиброватель универсальный	A9-KKX
2	Элеватор	А9-КНГ 4.00.000
3	Машина моечная универсальная	ММУ-1
4	Устройство для очистки перца	А9-ЮОГ
5	Конвейер сортировочные роликовый	A9-KKT-1-01
6	Бланширователь овощей и фруктов	А9-КБЖ
7	Элеватор	А9-КНГ-3.00.000
8	Машина для обрезки концов и резки на кружки кабачков, баклажанов и огурцов	А9-КИЯ
9	Стол механизированный	РЗ-КХЕ
10	Контейнероопрокидыватель	КУП-1000П
11	Машина для мойки корнеплодов	РЗ-КМФ
12	Конвейер сортировочный с устройствами для обрезки концов моркови	РЗ-КТИ
13	Элеватор	А9-КНГ 2.00.000
14	Аппарат для паротермической очистки корнеплодов	А9-КЧЯ
15	Машина для сухой и мокрой очистки корнеплодов	РЗ-КЧЧ
16	Конвейер сортировочный ленточный	А9-ККТ 2.01.000
17	Бункер-накопитель	А9-ККО 1.01.000
18	Дозатор автоматический	6.090 АД-30-КР
19	Машина для резки корнеплодов и фруктов	МР-500
20	Устройство для механизированной резки свеклы	А9-НШБ/1-1
21	Тележка напольная	И1 -ФТН-250
22	Машина для снятия покровных листьев капусты	A9-KIOA
23	Машина для высверливания кочерыг капусты	РЗ-КЮБ.
24	Конвейер с ополаскиванием для капусты	А9-КТЧ
25	Элеватор	А9-ККО-1/100.000
26	Машина овощерезательная	МШ-1000
27	Агрегат для очистки лука	4118
28	Машина стиральная полуавтоматическая	ККП-02-501
29	Стол производственный	СПСМ-3
30	Машина для резки зелени	КРЗ-6М1
31	Весы циферблатные платформенные передвижные рычажные	РП-2Ц-136
32	Реактор	M3-2C-316
33	Мерный сборник	МЗ-2С-422
34	Установка насосная	Ж6-ВПН-10/32
35	Станция приготовления сиропов и заливок	РЗ-КВГ
36	Вибросито	РЗ-ПМП
37	Мешкоопрокидыватель	«Бэта»
38	Установка для санитарной обработки оборудования	A9-KXЛ
39	Плита паровая	А9-КВ2-Д
40	Бункер	А9-ККУ .02.000
41	Котел варочный	МЗ-2С-244
42	Эстакада	А9-ККУ-01.000
43	Смеситель для салатов и обеденных блюд	РЗ-КГА
44	Конвейер	М8-АКСМ-80
45	Конвейер	М8-АКСМ-09
46	Конвейер	М8-АКСМ-13
47	Конвейер	А9-КТЮ-1.00.000
48	Столбик для укладки продукции в банки	А9-ТХМ.Н 11.00000
49	Машина для уплотнения продукта в банках,	А9-КХК
50	Ванна для заливы	А9-ТХМ.Н12
51	Конвейер	M8-AKCM-14
52	Автомат наполнительный	ДН1-3-63
53	Машина закаточная	БЧ-КЗК-109 типораз
54	Машина закаточная	мера ЗК1-3-63
55	Устройство для загрузки и разгрузки автоклавных корзин	РЗ-КРП
56	Автоклав вертикальный	Б6-КА2-В-2
57	Экран световой	ОБ6Т-2401Б
58	Машина шпарочная	РЗ-КЯБ
59	Конвейер	М8-АКСМ-10
60	Машина для мойки стеклянной тары	СП-60-2М
61	Машина для мойки наполненных банок	РЗ-КЯВ
62	Конвейер	М8-АКСМ-12
63	Агрегат для укладки и разгрузки банок с поддонов	РЗ-КУЛ
64	Машина этикетировочная	БЧ-КЭМ-3
65	Машина для укладки банок в ящики	РЗ-КУИ
66	Конвейер роликовый	А9-ККО 3.07.000
67	Машина проволокошвейная	2ТПШ-50С

Цехи плодоовощных консервов А9-ККО-2 и плодовых консервов А9-ККО-3 также имеют соответствующие линии и участки по подготовке плодов и овощей к переработке и по самой переработке. Например, для переработки плодов и ягод предназначены линии подготовки плодов семечковых, косточковых, ягод. Имеются специальные участки, где сосредоточено оборудование для варки варенья и джемов, выпарные установки и т. д.

В этих цехах в основном размещено то же самое оборудование, что и в цехе овощных консервов А9-ККО-1. Но в отдельных линиях и участках установлено и специальное оборудование вместо того, которое не требуется для переработки плодов и ягод. Например, имеются машины для резки яблок А9-КАИ, для резки груш РЗ-КИШ, моечная вибрационная машина ММВ-1, машина для отделения плодоножек А9-КЧЭ, машина для удаления косточек из плодов слив и абрикосов РЗ-КЧШ, установка для варки варенья и джема РЗ-КВЕ, вакуум-выпарная установка.

В связи с развитием системы малых хозяйств возникает потребность в перерабатывающих цехах мощностью 100-500 туб в год для выработки небольшого ассортимента консервов. В этом случае по требованию заказчика может быть скомплектована линия из серийно выпускаемого оборудования.

ХРАНИЛИЩА ДЛЯ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ

5.1. Классификация хранилищ

Для хранения картофеля, овощей и плодов используют простейшие хранилища (бурты и траншеи), хранилища с естественной и активной вентиляцией, хранилища с принудительной вентиляцией и искусственным охлаждением, комплексы и холодильники.

Бурты и траншеи предназначены для хранения картофеля, корнеплодов и капусты для пищевых, технических, кормовых и маточных целей; являются временными простыми устройствами для хранения; закладываются рядом с полями будущих высадок маточников, на территории поселков или сел, вблизи животноводческих ферм и т. д.

Бурт— это валообразный штабель продукции, уложенный на землю или в небольшой котлован, оборудованный системой вентиляции, термометрами для контроля режима хранения, укрытый соломой (или ее заменителями) и землей. Траншея — канава, заполненная овощами или картофелем, оборудованная системой вентиляции, термометрами, укрытая соломой и землей. Вместимость буртов и траншей зависит от их размеров и обычно равна 20-30 т.

Под бурты и траншеи выбирают участок с небольшим склоном, чтобы отвести талые и дождевые воды, с максимальным подъемом уровня грунтовых вод до поверхности 2 м. Тяжелые, глинистые почвы нежелательны, особенно для траншей, так как в них создается высокая влажность воздуха и концентрация углекислого газа, в результате чего ухудшается режим хранения и увеличиваются потери продукции.

В буртах и траншеях режим хранения поддерживается естественной циркуляцией воздуха по приточным и вытяжным каналам и через временное укрытие. Для улучшения вентиляции возможно подсоединение вентиляторов для нагнетания воздуха в приточный канал.

Хранение в простых буртах и траншеях неэффективно, так как трудно поддержать оптимальный режим хранения, имеются сложности в механизации загрузки и выгрузки продукции и ее реализации в зимнее время, много ручного труда.

Стационарные буртовые площадки в отличие от простых буртов имеют постоянные магистральные и распределительные каналы для вентиляции, электровентиляторы, установленные в небольших помещениях, и подводку силовой электролинии. В результате активной вентиляции быстрее создается оптимальный режим хранения. Для загрузки и выгрузки продукции можно использовать транспортер ТЗК-ЗО, систему транспортеров и другую технику. Вместимость буртов 30-40 т, на одной площадке размещают 6-12 буртов.

Крупногабаритные бурты имеют вентиляционный магистральный канал, вентиляторы и силовую электроподводку. Для механизации загрузки и выгрузки продукции используют ту же технику, что и на стационарных буртовых площадках. Крупногабаритные бурты можно применять для хранения маточников корнеплодов и лука, семенного картофеля; продовольственный картофель хранить нецелесообразно из-за сложностей реализации продукции в зимнее время.

В стационарных хранилищах с естественной вентиляцией режим хранения поддерживают посредством поступления холодного воздуха по приточным каналам и через решетчатые ворота и выхода теплого воздуха через вытяжные шахты. Способ охлаждения малоэффективен, так как циркуляция воздуха зависит от разницы температуры наружного и внутреннего воздуха. Улучшить вентиляцию в таких хранилищах можно, установив вентиляторы для нагнетания воздуха в приточные каналы или в хранилище (при хранении в таре) и дефлекторы. Охлаждение продукции при принудительной вентиляции происходит более интенсивно, чем при естественной. Однако и в этом случае в теплую осень всегда бывают трудности со снижением температуры до оптимальной, поэтому в последние годы нашло распространение строительство хранилищ с принудительной или активной вентиляцией и с искусственным охлаждением воздуха в теплое время осени для более быстрого выхода на оптимальный режим хранения.

В таблице ниже приведены типовые проекты действующих хранилищ для овощей с охлаждением в результате работы холодильных машин или агрегатов. Хранилища строят из железобетонных облегченных или легких металлических конструкций.

Комплексы и холодильники являются более совершенной формой сооружений для хранения картофеля и овощей. В комплексах все здания, сооружения, оборудование и машины связаны в единый технологический процесс: подготовка продукции к хранению, хранение и товарная обработка после него. Комплексы оборудованы системой активной или принудительной вентиляции, с искусственным охлаждением воздуха или без него. В них имеются ТЗК-ЗО, ТПК-30, системы транспортеров и другое оборудование для загрузки, выгрузки, сортировки, упаковки продукции, а в отдельных комплексах и сушилки для лука и мойки для корнеплодов и картофеля. Вместимость комплексов 1-3 тыс. т и более.

Типовые проекты предприятий и других сооружений для хранения овощей
Наименование и краткая характеристика	Обозначение проекта	Вместимость, т
Хранилище продовольственной моркови (с охлаждением)	813-2-49.88	1000
Секционное хранилище продовольственной моркови (с охлаждением)	813-2-45.87	1000
Секционное хранилище продовольственной моркови (с охлаждением)	813-2-45.87	2000
Хранилище продовольственной моркови (с охлаждением) из легких металлических конструкций	813-2-43.87	1000
Холодильник для маточников столовой моркови (с регулируемой газовой средой)	813-2-29.86	500
Хранилище продовольственной капусты (с охлаждением) из легких металлических конструкций	813-2-44.87	1000
Секционное хранилище капусты (с охлаждением)	813-2-50.88	500
Секционное хранилище (с охлаждением) продовольственного картофеля	813-2-47.87	1000
Картофелехранилище (с охлаждением) из легких металлических конструкций с возможностью расширения до 10000	813-2-28.86	5000
Картофелехранилище (холодильник) единовременного хранения в сборных железобетонных конструкциях	813-2-27.86	5000
Картофелехранилище (с охлаждением) из легких металлических конструкций		3000
Картофелехранилище (холодильник) единовременного хранения в сборных железобетонных конструкциях	813-2-14.85	3000
Комбинированное хранилище для картофеля и овощей (с охлаждением) из легких металлоконструкций	813-2-55.88	3000
Овощехранилище (с охлаждением) многоцелевого использования из армированных железобетонных конструкций	813-2-54.86	3000
Овощехранилище (с охлаждением) из сборных железобетонных конструкций	813-2-30.86	3000
Овощехранилище (с охлаждением) из легких металлических конструкций	813-2-18.86	500
Холодильник для фруктов на базе холодильной установки ХМФ-32	813-3-5 813-3-10.84	500 2000
Холодильник для фруктов (ХМФ-32)	813-3-9.84	1000
Холодильник для фруктов с регулируемой газовой средой	813-3-2	650
Холодильник для фруктов с цехом товарной обработки производительностью 5000 т плодов в год	813-3-19.88	3000
Фруктохранилище из легких металлических конструкций	813-3-16.87 813-3-13.86 813-3-12.86	1000 3000 500
Лукохранилище (с охлаждением) из легких металлических конструкций	813-2-26.86	1000
Хранилище продовольственного картофеля из легких металлических конструкций (для районов Средней Азии и Закавказья)	813-2-057	800

Холодильники (фруктохранилища) с регулируемой газовой средой (РГС), с обычным составом среды или комбинированные являются самыми совершенными сооружениями для хранения плодов и овощей. В них быстро создают необходимый режим хранения независимо от погодных условий. Несмотря на большую стоимость, эффективность их использования высока за счет снижения естественной убыли и потерь продуктов от различных заболеваний. Вместимость холодильников от 0,5 до 10 тыс. т (табл. 20). Наиболее удобны комбинированные холодильники, в которых имеется часть камер с РГС, а часть с обычной средой. Наличие цеха товарной обработки плодов целесообразно во всех холодильниках.

Проекты фруктохранилищ
Наименование и краткая характеристика	Обозначение проекта	Вместимость, т
Холодильник с цехом товарной обработки мощностью 13 000 т в сезон 6500 т 5000 т	813-3-4 813-184 813-3-6С	10 000 5 000 3 000
Холодильник на базе холодильной установки ХМФ-32	813-3-10.84 813-3-9.84 813-3-5	2 000 1 000 500
Фруктохранилище из легких металлоконструкций	813-3-11.85	10 000
Холодильник с РГС	813-3-1	500
Холодильник с цехом замораживания плодов и ягод	701-4-70	300
Холодильник для фруктов или винограда вместимостью 650 т с РГС	813-3-2	1000
Холодильник для фруктов	701-4-121.84 701-4-116.83 701-4-94	1500 с возможн. расширения до 2000 500 с возможн. расширения до 1000 1200
Фруктохранилище с цехом товарной обработки мощ- ностью 5000 т в сезон	813-3-3	3000
Тарный комплекс для фруктохранилищ разной вместимости	817-164	1500 2000 3000

При выборе проекта для строительства хранилищ необходимо учитывать экономические показатели. Например, при увеличении емкости хранилища в 3 раза его стоимость в расчете на 1 т уменьшается на 30%. Комплексы на 40 тыс.т в 2 раза дешевле в расчете на 1 т хранящейся продукции по сравнению с комплексами на 2,5 тыс.т. Однако с увеличением емкости комплексов увеличиваются затраты на доставку продукции, так как значительно расширяется сырьевая зона.

Холодильники по стоимости в 3-5 раз (в зависимости от типа) дороже простых хранилищ. Особенно больших капитальных затрат требуют хранилища с РГС.

Устройство хранилищ и комплексов.

Хранить картофель и овощи в стационарных хранилищах и особенно в комплексах надежнее и экономически выгоднее. В отличие от буртов и траншей, в них легче поддерживать требуемый режим хранения, больше возможностей загрузки, выгрузки и товарной обработки продукции, проще проводить реализацию картофеля и овощей зимой.

Стационарные хранилища. Такие хранилища сооружают из железобетонных или из легких металлических конструкций. Как правило, ширина и длина зданий и размер камер кратны 6 м (36x6; 36x12; 36x18; 72x18; 6x6; 6x12; 12x12 м и т. д.). Хранилища могут иметь одно помещение для хранения продукции навалом или в контейнерах, разделенное на закрома или изолированные камеры, в которых можно создать различные режимы хранения.

В стационарных хранилищах закромного типа посередине расположен сквозной проезд для транспорта. Если продукцию хранят навалом, то транспорт после разгрузки может свободно развернуться и выехать из хранилища.

В хранилищах вместимостью 500 т и более с обеих сторон имеются тамбуры, в которые въезжают автомобили. Зимой сначала открывают наружную дверь тамбура; после того как въедет транспорт, ее закрывают и открывают внутренние ворота. Так предохраняют хранилище от проникновения в него холодного воздуха. Кроме теплых наружных ворот имеются и решетчатые для охлаждения продукции естественной циркуляцией воздуха в холодное время суток.

При хранении продукции в таре применяют принудительную вентиляцию. Подача вентилятором воздуха по подземным каналам 3 и 4 (рис. 90, а) малоэффективна, так как он поднимается вверх по проходам между штабелями 2 и внутрь штабеля не доходит. Улучшить охлаждение продукции при данном способе подачи воздуха можно, установив контейнеры сплошным штабелем, но оставив свободное пространство между штабелями в 10- 15 см для циркуляции воздуха.

При подаче воздуха по воздуховодам 6 и гибким шлангам 7 (рис. 90, б) или по каналам поддонов контейнеров 10 (рис. 90, в) продукция охлаждается более эффективно. Воздух из хранилища удаляется через вытяжные шахты 1 вентиляторами, установленными на крыше, а поступает через приточную шахту 5. При необходимости воздух подогревается электрокалорифером 9, который устанавливается с вентилятором 8.

При хранении продукции в контейнерах еще более эффективно можно применять общеобменную вентиляцию, которая состоит из вытяжной и приточной подсистем. Вытяжную вентиляцию осуществляют обычными вентиляторами ВО-7, ВО-5,6 или осевыми, установленными в боковых и торцевых стенах хранилища. Они выбрасывают теплый наружный воздух, а холодный вследствие естественной циркуляции поступает в хранилище через решетчатые двери и приточные шахты, расположенные внизу. Общая площадь приточных проемов должна быть в 3 раза больше общей площади отверстий вытяжных вентиляторов.

При отключенных вытяжных вентиляторах, когда температура внутри хранилища ниже, чем снаружи, для снятия разницы температур (градиента) у потолка и пола применяют внутриобменную вентиляцию. Вентиляторы устанавливают рассредоточенно в верхней зоне, но поток воздуха направляют вниз. Из общего количества вентиляторов 60% работают для удаления воздуха из хранилища, а 40%— для внутреннего вентилирования.

При хранении картофеля и овощей навалом в закромах 2 (рис. 91) или сплошным слоем воздух для охлаждения подают по магистральным каналам J. Из них он по распределительным каналам 4 поступает под решетчатый пол 3 в трехгранные решетчатые каналы 7 при хранении в закромах или по каналам 8 при хранении навалом сплошным слоем. Выходит воздух через вытяжные шахты L При необходимости холодный воздух может поступать в хранилище через решетчатые ворота тамбура 6.

В зависимости от типа и вместимости в хранилище может быть установлено несколько вентиляторов: два, четыре, шесть и т. д. Например, в хранилище на 2000 т при навальном способе хранения картофеля и овощей применяют следующую схему системы активного вентилирования (рис. 92). Вентиляторы 1 подают наружный II и рециркуляционный Р воздух в пристенные магистральные каналы 3. Смесительным клапаном 2 воздух смешивается в требуемом соотношении для получения необходимой температуры его. Возможна подача только наружного или рециркуляционного воздуха. Приточный воздух Я, пройдя через продукцию, удаляется (воздух' У) через вытяжные шахты 7 с клапанами 8.

Подача воздуха в магистральные каналы регулируется шиберами 9, в распределительные каналы 4 — шиберами 5. Разделительная дверь 6 в магистральном канале открывается в тех случаях, когда один из вентиляторов выходит из строя и необходимо использовать другой, установленный в этом же канале, но с противоположной стороны.

Смесительный клапан КПШ (рис. 93) прикрепляется к воздуховоду приточной шахты 1 и к магистральному воздуховоду б. Смесительная заслонка 5 с противовесом 3 соединена с исполнительным механизмом 2 марки МЭО-10. В положении Б заслонка обеспечивает смешивание наружного и рециркуляционного воздуха из воздуховода 4 в смесительной камере 7, в положении В в магистральный воздуховод поступает только рециркуляционный воздух, а в положении А — только наружный.

В нижней части приточной шахты над смесительной камерой установлен подогреватель 8 смесительного клапана. Исполнительный механизм 2 работает от системы автоматики «Среда-1» ШАУ-АВМ, «Среда-2» и др.

Для поддержания высокой относительной влажности применяют увлажнители воздуха различных систем. При хранении лука, наоборот, часто требуется осушить воздух, что обычно трудно сочетать с хранением при низкой температуре минус 1-3° С. Наиболее целесообразно осушение воздуха вымораживанием. Способ был разработан Ленинградским институтом холодильной промышленности, обеспечивает автоматическое поддержание температуры минус 1-3° С и относительной влажности воздуха 75 ±5%.

При включении системы (рис. 94) вентиляторы 3 воздухоохладителя 1 работают в режиме рециркуляции. При этом воздух температурой минус 1° С и относительной влажностью 80% забирается из камер хранения лука и продувается через батарею 2, где он охлаждается до температуры минус 5-минус 7° С. В результате влага из воздуха вымораживается, но относительная влажность остается около 100%. Затем трубчатым электронагревателем 4 повышается температура воздуха до минус 3° С и он подается в камеру хранения по воздуховоду 6. Относительная влажность воздуха при этом снижается до 70%. Контроль за работой установки осуществляется при помощи датчика 5 реле температуры.

Комплексы. Они включают в себя несколько зданий и сооружений. Например, в комплекс (рис. 95) по приемке, обработке и хранению картофеля вместимостью 5000 т (ТЦ 701-4-101) входят секция А хранения продукции; камера Б для размещения вентиляторов; холодильная камера В, бытовые помещения Г, навес Д, где размещено оборудование для приемки и очистки картофеля от примесей и мелких фракций; помещение Е для сортировки и упаковки клубней по массе; грузовой коридор Ж для установки конвейера

Машины с картофелем прибывают на площадку 12 для разгрузки продукции в приемный бункер 11 марки ПБ-4. На ворохоочистителе 10 удаляются земля и растительные примеси, которые подаются в бункер 9. На сортировочной машине 8 марки КС-40 отделяются мелкие клубни, которые направляются в другой бункер 9, а очищенные клубни после доработки на переборочном столе 7 типа СПУ-15 ленточным конвейером 2 марки КЛП-6М подаются к транспортеру-загрузчику 1 марки ТЗК-ЗО, который формирует насыпь картофеля в секции длительного хранения.

Выгружают картофель из секции при помощи транспортера-подборщика 3 марки ТХБ-20, конвейерами 2 он подается на линию товарной обработки 6 марки ЛФКС-600 и на переборочные столы 7 марки СПУ-15. Перебранный картофель затаривают в мешки и электропогрузчиками 13 марки ЭП-086-3,0 вывозят на площадку для загрузки в автотранспорт. Образовавшиеся при сортировке отходы переносными конвейерами 4 удаляют из цеха в автоприцеп 5.

Требуемый режим хранения поддерживают системой отопления, вентиляции и охлаждения. В вентиляционной шахте каждой секции размещают по два приточных вентилятора 16 марки ЦЧ-70 №10, по два воздухоохладителя, а в самой секции— по два воздухонагревателя для подогрева воздуха в верхней зоне зимой. Подачу воздуха от вентилятора в вентиляционные каналы 14 регулируют шиберами 75.

Комплекс для хранения и обработки лука-севка, лука-выборка, лука-матки на 1500 т (ТП 813-2-8) имеет следующие помещения и оборудование (рис. 96): секции А для хранения лука, сортировочную Б, где установлено оборудование для отминки лука от пера и сортировки от примесей, приемно-сушильное отделение В, грузовой коридор Г для размещения транспортеров, вентиляционную камеру Д для установки вентиляторов.

Лук из бортовых машин выгружают в приемный бункер 11 из комплекта ТХБ-20 при помощи автопогрузчика 12 марки ГУАР-15, а из самосвалов — непосредственно в бункер. Из него ворох лука поступает на очистительный грохот 13 марки ОГЛ-6, где отделяются земля и другие мелкие примеси, которые наклонным транспортером 15 направляются в бункер 14 для примесей. Очищенный лук подается распределительным транспортером 9 в сушильные закрома 16.

Просушенный лук транспортером 10 марки ТБ-50 передается на лукоотминочную машину 8 (ЛПС-6А) для удаления пера.

После отминки пера лук поступает в сортировочную машину 5 (СЛС-7А) для отделения лука-выборка, лука-севка, лука-матки. Подсортировывают лук на переборочном столе 6. Рассортированный лук накапливается в бункерах 7, а затем передвижным ленточным конвейером 4 подается в секции хранения, где при помощи транспортера 3 марки ТЗК-ЗО формируют насыпь лука. После хранения лук из секций выгружается транспортером-подборщиком 1 и системой транспортеров 2 (СТХ-30) направляется на сортировку.

Комплекс по приемке, обработке и хранению продовольственной моркови на 500 т (рис. 97) состоит из административно-бытовых помещений Л, зарядной Б для подзарядки аккумуляторных батарей электропогрузчиков, электрощитовой В, цеха товарной обработки Г, секций хранения Д, навеса Е с установленными над ним компрессорами 13 холодильных машин ХМФ-32 и навеса Ж, под которым установлен приемный бункер 11 сортировально-очистительной линии для послеуборочной обработки моркови.

На комплексе имеется следующее оборудование: авторазгрузчик 1 марки ГУАР-15М, наклонный транспортер 3 для удаления примесей в автоприцеп 2, контейнероопрокидыватель 4, весы 5, контейнеры 6 для хранения продукции, переборочные столы 7, транспортеры 8 и 9, сортировочная машина 10.

В камерах хранения установлены воздухоохладители 12 холодильной машины ХМФ-32 и осевые вентиляторы 06-300 № 8 для перемешивания воздуха камер. Контейнеры (ящичные поддоны) с продукцией устанавливают в камерах электропогрузчиками ЭП-0806 или другими. Для взвешивания контейнеров используют весы РП-2Ц136.

Устройство холодильников.

Холодильники (фруктохранилища) могут быть с холодильными машинами, установленными над навесами или в машинном отделении, со станциями газовых сред или без них и т. д.

Фруктохранилище из легких металлических конструкций вместимостью 1000 т плодов (рис. 98) имеет камеры хранения Л; навесы Б для установки холодильных машин ХМФ-32; помещение В для размещения электрощитовой, вентиляционной камеры, теплового пункта, кладовой уборочного инвентаря, конторы и бытовых комнат; цех товарной обработки Г; грузовой коридор Д; навесы для тары Е.

Для загрузки и выгрузки контейнеров или поддонов 8 используют электропогрузчик 1 марки ЕВ.687.45.11, электропогрузчик 2 марки ЕВ.687.22.11 и электроштабелер 3 марки ЕВ.418.56.4.

В цехе товарной обработки плодов Г установлены контей-нероопрокидыватель 4 марки ОКП-6, линия товарной обработки плодов 5 марки ЛTO-3A, подвесной конвейер 6 марки ЦПК-80Р,циферблатные платформенные весы 7 марки РП-1Ц13М. Плоды хранят в контейнерах или ящичных поддонах 8.

Холодильник для фруктов вместимостью 3000 т с цехом товарной обработки производительностью 5000 т плодов в год имеет следующие помещения (рис. 99): шесть камер хранения А в обычной среде, четыре камеры хранения Б с РГС, навес В, грузовой коридор Г, цех товарной обработки плодов Д, машинное отделение Е холодильной установки 21А280-7-1, станцию Ж газовых сред УРГС 2Г, насосную 3, помещение И для размещения электрооборудования, теплового пункт, служебные и бытовые комнаты.

В цехе товарной обработки имеется контейнероопрокидыватель 4 марки ОКП-6, линия товарной обработки плодов 5, подвесной конвейер 6 марки ПНЦ-80, циферблатные рычажные передвижные весы 7 марки РП-1Ц13Н, электропогрузчики 1 марки ЕВ.687.22.11 и 2 марки ЕВ.687.45.11. Плоды хранятся в ящичных поддонах 3. Для поддержания режимов хранения плодов имеются два агрегата винтовых компрессоров марки 21А280-7-1 и газогенераторная установка УРГС 2Г. Навес В служит для хранения тары, поддонов.

Камеры с регулируемой газовой средой. Хранение плодов и овощей в камерах с регулируемой газовой средой основано на замедлении биохимических и физиологических процессов в объектах хранения за счет уменьшения концентрации кислорода, увеличения диоксида углерода до заданных пределов. Например, для большинства сортов яблок оптимальный состав тазовой среды: О2 — 2-3%, СО2 — 2-5%, N2 — 92-94%. Для овощных культур состав газовой среды может быть несколько иным, все ~ зависит от особенностей сорта и культуры.

Для обеспечения требуемого состава газовой среды необходимо обеспечить герметизацию камер. Ее проверяют по избыточному давлению в диапазоне 250-50 Па или по изменению созданной концентрации диоксида углерода.

Испытание на герметичность путем избыточного давления должны производить в незагруженной, тщательно герметизированной камере при одинаковых температурах внутри и снаружи и отключенной холодильной установке. Необходимая степень герметизации считается допустимой, если давление с 250 Па падает до 50 Па за время не менее 8 мин.

Для окончательной проверки герметичности камер с РГС в камерах искусственно создают концентрацию диоксида углерода 10% и измеряют ее через 24 ч. Температура в камере должна соответствовать температуре хранения продукции.

Оценку герметичности камеры осуществляют по формуле P = C1/C0, где С0 — концентрация диоксида углерода в начале испытаний; С1 — концентрация его через 24 ч.

Герметичность камеры считается удовлетворительной, если величина Р составляет 0,85-0,9 при создании нормальных газовых сред и 0,97-0,98 — субнормальных. Давление проверяют жидкостным тягонапоромером ТНЖ или U-образным жидкостным манометром с ценой деления 10 Па, а содержание О2 и СО2 — газоанализаторами ОРСа, Норза, ВТИ, ГХП-ЗМ и др.

Для создания РГС используют три типа оборудования: газогенераторы, основанные на сжигании кислорода в атмосферном воздухе с помощью сжиженного пропан-бутана или природного газа, мембранные газообменники пассивного типа и газоразделительные установки типа БАРС, основанные на избирательной диффузии 02, С02 и N2 через полимерные мембраны.

Принцип действия пассивного газообменника показан на рис. 100 (фирма «Rhone Poulenc»). Газовая среда при помощи вентиляторов 4 и 8 пропускается через рукава газообменника 5, который изготовлен из тонкослойной полидиметилсилоксановой полимерной мембраны б. Под действием парциальных давлений газов в камере хранения 2 и в атмосфере воздуха азот, диоксид углерода и летучие вещества (ЛВ) плодов через мембрану удаляются вентилятором 7 в атмосферу, а кислород из атмосферы поступает в камеру и используется на дыхание с образованием диоксида углерода. Давление в камере и в атмосфере регулируется гидравлическим затвором 7, перемешиваемая газовая среда перемещается внутри камеры с помощью вентилятора 3. Через 20-25 сут в камере создается заданная газовая среда. Длительность выхода на необходимый режим является существенным недостатком метода.

Установка БАРС (блок автоматического регулирования среды) (рис. 101) обеспечивает создание требуемой газовой среды для хранения продукции до 1000 т.

Загрузив камеру плодами, включают установку. При помощи вентиляторов 7 обеспечивают циркуляцию газовой среды из камер через последовательно соединенные мембранные аппараты 3, установленные в азотном генераторе 2. В аппаратах входящий поток газовой среды из камеры 9 разделяется на два: один обогащается кислородом, второй — азотом. Газовый поток, обогащенный кислородом, выводится в атмосферу при помощи вакуумных насосов 4, а газовый поток, обогащенный азотом, вентилятором 7 возвращается в камеру хранения.

После снижения концентрации кислорода в камерах до 4-6% БАРС выключают и в течение 2-4 сут в результате дыхания плодов в камерах накапливается диоксид углерода и снижается концентрация кислорода. При достижении верхнего допустимого предела содержания диоксида углерода установка включается автоматически и избыток его выводится вентилятором 5 при помощи газообменника 6 в атмосферу, а газовая среда с заданным составом поступает обратно в камеру хранения. Количество азота при этом остается постоянным.

Установка БАРС обеспечивает выход на заданный режим газовой среды через 2..4 сут. Она экологически чиста, для ее работы не требуются газы, сорбенты и азот, обеспечивает содержание кислорода и диоксида углерода в широких пределах. Обслуживает установку один оператор. Заданный режим контролируется системой автоматического управления 7 и системой газового анализа 8.

Газогенераторы. Оборудование для генерации РГС путем сжигания углеводородных газов состоит из генератора, аппарата очистки и нескольких дополнительных элементов. Серийно выпускается установка УРГС2Б, состоящая из генератора ГНС2Б и аппарата очистки А02Б.

Устройство установки УРГС2Б позволяет использовать отдельно генератор, аппарат очистки или установку в целом. Генератор применяется при необходимости снижения концентрации кислорода и повышения диоксида углерода, аппарат очистки — в случае чрезмерного роста концентрации диоксида углерода и падения концентрации кислорода. Установка включаетсятолько при условии одновременного роста концентрации кислорода и диоксида углерода.

При сжигании 1 м³ природного газа в 9,71 м³ воздуха получается 2 м³ водяных паров, 1 м³ диоксида углерода, 0,04 м³ непрореагировавшего кислорода и 7,67 м³ азота; при сжигании 1 м³ сжиженного газа — 4,5 м³ водяных паров, 3 м³ СО₂, 0,11 м³ О₂ и 22,1 м² N₂ соответственно. В итоге можно получить из 1 м³ природного газа 9 м³ газовой среды, а при сжигании 1 м³ сжиженного газа — 26 м³ газовой среды.

Генератор ГНС2Б установки УРГС2Б (рис. 102) имеет горелку 29, в которую через трубу 28 поступает воздух, а через сопло 31 газ идет по газопроводу 26. Рядом с соплом находится свеча зажигания 30. Камера сгорания 23 имеет водяную рубашку охлаждения 20, горелочный камень 27, слой дробленого катализатора 22 из огнеупорной каталитической керамики. Нижняя часть камеры сгорания 23 заполнена керамическими кольцами Рашига размером 25 х 25 мм (КК-25). Для охлаждения ее в водяную рубашку 20 через трубу 25 поступает вода из градирни и выходит обратно в градирню через трубу 27. Внизу генератора имеется конденсатосборник 24, вода из которого отводится в градирню через сливное устройство 13.

Образовавшаяся газовая среда из камеры сгорания поступает для дальнейшего охлаждения в контактный холодильник 14, заполненный керамическими кольцами КК-10 (кольца Рашига размером 10x10 мм). В холодильник через трубу 17 подается вода, распыливаемая разбрызгивателем 16, над которым имеется отбойный слой колец 18 (кольца КК-10). Газовая смесь через трехходовые клапаны 11 и 19 выходит в атмосферу, в хранилище или во влагоотделитель 12, а из него — в аппарат очистки А02Б.

Влагоотделитель заполнен керамическими кольцами 15 (КК-25). Трехходовой клапан 11 служит для подачи газовой смеси из генератора или из камеры хранилища вентилятором 10 рециркуляции в аппарат очистки А02Б. Работа газогенератора регулируется с помощью щита управления и контроля 32.

Генератор ГНС2Б имеет производительность по газовой среде 60-120 м³/ч; обеспечивает состав газовой среды (%): кислород 0,4-0,8, диоксид углерода 11,2-13,8, азот— остальное. Расход газа природного 6,7- 13,4 м³/ч, сжиженного 2,4-4,8 м³/ч, воды с применением градирни 0,3-0,6, без градирни 1,5-3,0 м³/ч, электроэнергии 0,6 кВт.

Газовая среда из воздухоохладителя через верхний четырехходовой пробковый кран 7 поступает в секции адсорбера 5 и 5, заполненные активным углем 4, а из них вентилятором регенерации 3 через нижний четырехходовой пробковый кран 2 — в хранилище через трубу 1. Секции адсорбера работают поочередно: одна на поглощение СО₂, а другая — на регенерацию от СО₂ атмосферным воздухом. Поток газовой смеси и воздуха из одной секции в другую осуществляется четырехходовыми кранами 2 и 7, сброс воздуха регенерации в атмосферу идет через трубу 6. Работа аппарата очистки регулируется щитом управления и контроля 9.

Аппарат очистки А02Б имеет производительность по газовой среде 60- 190 м³/ч, состав среды на выходе: кислород — 0,4-0,3%, углекислого газа нет, азот — остальное, расход электроэнергии 5,1 кВт.

Научно-производственной фирмой «Газтоп» разработана установка регулирования газовых сред УРГС-120ГТ. Она состоит из генератора газовых сред ГГС-120ГТ2 и аппарата очистки АО-300ГТ1. Генератор предназначен для снижения содержания кислорода и повышения содержания углекислого газа в атмосфере хранилищ, а аппарат очистки — для регулирования содержания углекислого газа в период хранения.

Получение РГС в генераторе основано на каталитическом сжигании природного или сжиженного газа, а очистка газовой среды от избытка диоксида углерода — на использовании активного угля.

Одна установка УРГС-120ГТ обеспечивает создание газовой среды для хранения плодов до 2000 т, овощей — до 1300 т.

Производительность по газовой среде 120-135 м³/ч, адсорбционная производительность при 3% СО₂ —11,9 кг/ч. Установка поддерживает состав газовой среды в пределах: О₂— 0,4-0,8%, СО₂— 0,13%, остальное — азот.

Технологическое оборудование хранилищ и холодильников.

К технологическому оборудованию относятся машины и механизмы для приемки, обработки, погрузки и разгрузки продукции плодов и овощей. При обработке продукции до и после хранения требуется ее сортировка по качеству, калибровка по размеру (например, картофель на семенной, продовольственный и технический или кормовой), удаление сорной примеси и т. д. Перед реализацией продукцию часто следует фасовать в тару. Во многих случаях для этих целей используют специальные поточные линии.

Транспортеры. В хранилищах и холодильниках установлены различные транспортеры и системы их.

Транспортер-загрузчик ТЗК-30 предназначен для загрузки картофеля, моркови, свеклы (столовой, кормовой и сахарной), лука и капусты в хранилища с въездными воротами, имеющими ширину не менее 3,5 м и высоту не менее 3 м, а также в бурты на стационарных буртовых площадках.

Транспортер-загрузчик принимает продукцию от самосвальных автомобилей и тракторных тележек грузоподъемностью до 8 т и от различных транспортеров, укладывает ее на хранение слоем до 6 м в сплошной штабель или закрома, загружает в большегрузные автомобили и железнодорожные вагоны, с дополнительным приспособлением ТПК-30 (транспортер-подборщик) используется для выгрузки картофеля, корнеплодов и лука из хранилищ навального хранения. Эксплуатируется транспортер-загрузчик от электросети переменного тока 380 В. Его применение экономически оправдано в хранилищах вместимостью более 1000 т, а в хранилищах меньшей вместимости необходима система транспортеров ТХБ-20.

По заказам потребителей транспортер-загрузчик ТЗК-30 поставляется в трех модификациях: ТЗК-30А— для загрузки картофеля, корнеплодов и лука-репки; ТЗК-ЗОА-1 — для загрузки капусты и кормовых корнеплодов; ТЗК-30А-2 — для загрузки картофеля, столовых корнеплодов, лука-репки и выгрузки из хранилищ картофеля, лука и корнеплодов при агрегатировании с ТПК-30 (табл. 21).

Производительность транспортера-загрузчика, т/ч
Продукция	ТЗК-30Л	ТЗК-30Л-1	ТЗК-30А-2
Картофель	50	—	40
Корнеплоды	40	40	32
Капуста	—	30	—
Лук	30	—	24

Транспортер-загрузчик ТЗК-30А-2 (рис. 103) имеет приемный бункер 2 с подвижным дном в виде ленточного транспортера. Вместимость бункера 4 т. Перед ним крепятся въездные пандусы 1. Бункер опирается на передний 3 и задний ведущий 5 мосты. Подъемный ленточный лопастной транспортер 10 длиной 2450 мм служит для подъема продукции к выгрузному транспортеру (стреле) 8 длиной 5-8 м, при помощи поворотной колонки 6 вращается в горизонтальном направлении, а при помощи гидроподъемника 7 поднимается на высоту от 0,3 до 6 м в вертикальном направлении.

Привод полотна приемного бункера осуществляется от электродвигателя через червячный редуктор и цепную передачу, которые смонтированы на раме транспортера-загрузчика.

Полотно подъемного транспортера приводится в движение электродвигателем через контрпривод, состоящий из клиноременной и цепной передач, смонтированных на транспортере.

Рама выгрузного транспортера выполнена из двух самостоятельных ферм: одна длиной 5 м, другая — 3 м. Это дает возможность изменять длину стрелы от 8 до 5 м в зависимости от условий работы. Поворот колонки стрелы осуществляется электроприводом 4.

Гидросистема предназначена для подъема и опускания приемного бункера при переводе машины из рабочего положения в транспортное и обратно, изменения угла наклона выгрузного транспортера машины и поворота колес. Все механизмы машины включаются и выключаются при помощи пульта управления 9.

Для загрузки капусты в хранилище сконструирован ТЗК-ЗОМ, который отличается от серийного ТЗК-30 тем, что между подъемным транспортером 10 и выгрузным (стрелой) 8 установили приспособление — листоотделитель с боковым транспортером. При поступлении кочанов с подъемного транспортера свободные листья через зазоры между вальцами листоотделителя падают на боковой транспортер и удаляются, а кочаны поступают на стрелу.

Привод рабочих органов осуществляется через редуктор от электродвигателя. При необходимости приспособление снимается и транспортер используется, как обычно.

Транспортер-подборщик ТПК-30 (рис.104) состоит из питателя 1, ленточного полотна 2, рамы 4 с боковыми щитками 3, привода 7, системы навески 6 на ТЗК-30 и ограждающей доски 5. Производительность подборщика 30 т/ч. Работу его регулируют с пульта управления ТЗК-30.

Система транспортеров СТХ-30 предназначена для загрузки и выгрузки картофеля и овощей при навальном способе хранения. Система состоит из приемного бункера ПБ-15, подъемного транспортера ТА-30А, пяти ленточных транспортеров СТХ-02000; длина каждого по 6 м.

Приемный бункер ПБ-15, унифицированный с приемным бункером картофелесортировального пункта КСП-15Б, имеет корытообразную форму с подвижным дном из ленточного транспортера. Подъемный транспортер — с лопастями на втулочно-роликовых цепях, наклон его изменяют перемещением опоры колесного хода. Движение всех лент осуществляется с пульта управления электродвигателя. Все транспортеры переносные.

Продукцию загружают в приемный бункер, из которого она подается на ленточные транспортеры, с них — на подъемный, а с него — к месту загрузки на хранение. Количество используемых ленточных транспортеров зависит от расстояния до места загрузки. Выгрузка продукции осуществляется в обратном порядке. Производительность системы транспортеров СТХ-30 до 15 т/ч, высота загрузки до 2,8 м. Общая длина транспортеров 38 м, потребная мощность 8,7 кВт.

Система транспортеров ТХБ-20 предназначена для загрузки и выгрузки картофеля и овощей при навальном способе хранения сплошным слоем или в закромах. Система состоит из следующих частей: роликового подборщика ТХБ-01, верхнего ТХБ-02 и нижнего ТХБ-03 транспортеров, тележки ТХБ-04, переносного трехметрового транспортера СТМ-01, четырех шестиметровых транспортеров СТМ-02, подъемного транспортера ТПЛ-30, приемного бункера ПБ-15 и пульта управления.

Все транспортеры в рабочем положении соединяются между собой шарнирно с помощью поворотных кругов. При загрузке на первом месте устанавливают приемный бункер ПБ-15, а при выгрузке — подборщик ТХБ-01. Производительность системы ТХБ-20 20 т/ч, установленная мощность 11,5 кВт, высота загрузки продукции до 3,7 м, общая длина 38 м.

Система транспортеров ТХБ-20А состоит из модернизированного подборщика ТПК-ЗОА с телескопическим выдвижным транспортером, трех основных шестиметровых ТХБ 13.000, трехметрового переносного ТХБ 14.000, подъемного (загрузочного) ТХБ 15.000 транспортеров и приемного бункера ТХБ 16.000. Подъемный транспортер оборудован электроприводом механизма подъема стрелы.

Подборщик ТПК-30А имеет носовой клиновидный рабочий орган и может состыковаться с любым элементом технологического оборудования комплекта и с транспортером-загрузчиком ТЗК-ЗОА. Приемный бункер обеспечивает торцевую разгрузку транспортных средств.

Производительность системы на загрузке 30 т/ч и на выгрузке 22 т/ч, высота загрузки 4 м, расход электроэнергии 0,45 кВт/ч.

Автопогрузчики, электропогрузчики и электроштабелеры. Это самоходные подъемно-транспортные машины, предназначенные для погрузки, выгрузки и перемещения на небольшие расстояния различных грузов. Плоды, овощи и картофель транспортируют в ящиках, установленных на поддоны, или в контейнерах. Погрузчик производит захват груза, подъем на требуемую высоту, укладку в штабель и разгрузку его. Автопогрузчики применяют при работе на открытом воздухе, электропогрузчики — в основном при работе в хранилищах и холодильниках, а также на открытом воздухе.

Проводить работы автопогрузчиком внутри помещения нельзя, особенно в холодильниках, так как выхлопные газы ядовиты для человека и нарушают режим хранения плодов и овощей.

Техническая характеристика погрузчиков, применяемых при хранении продукции, приведена в таблице.

Техническая характеристика погрузчиков
Марка	Грузоподъемность, кг	Высота подъема, мм	Радиус поворота, мм
Автопогрузчики
40912 4022м 4014м	1000 2000 5000	2800 2800 330	1650 2200 3550
Электропогрузчики аккумуляторные
4004 4004а	750 750	2800 1600	1550 1550
ЭП0801 ЭП1008 ЭГ1-205 ЕВ-602 ЕВ-687 F.B-701	800 1000 2000 630 1000 2000	3000 4500 4500 3300 4500 3200	— 2100 2040 — 1500 —
Электроштабелеры
ЭШВ-186 ЭШ-181 ЭШПВ-1,0	500 1000 100 1000	4500 2400 5100 2800	1680 1420 1420 1680
Навесной вильчатый погрузчик ПВСВ-0,5 Контейнероопрокидыватель КБ-1М с бункером и питателем Навесное приспособление КОН-0,5для опрокидывания контейнеров	350 600 500	2400 1900 2300	— — —

Электроштабелеры в отличие от электропогрузчиков имеют дополнительный механизм продольного движения грузоподъемника, а ЭШПВ-1,0 также и механизм поворота грузоподъемника вправо и влево на 90°.

Автопогрузчик состоит из грузоподъемного оборудования и пневмоколесной ходовой части. В зависимости от расположения рабочего оборудования на ходовой части различают погрузчики с фронтальным (передним) грузоподъемником для перевоза груза на вилочных подхватах и с боковым — для погрузки на платформу и выгрузки с нее.

Автопогрузчик 4014 (рис. 105) работает от двигателя внутреннего сгорания. Ходовая часть имеет раму 13, на которой установлен двигатель 5, агрегаты и системы силовой передачи, и ходовое устройство — ведущий мост 12 и ось 10, прикрепленная к балке 6. Ось соединена с управляемыми колесами шарнирно. Шарнирная подвеска позволяет сохранять контакт всех колес при движении по площадке с неровностями и распределять равномерно нагрузку на управляемые колеса. В автопогрузчике имеется тормозная система 11.

Грузоподъемное оборудование 1 имеет вилочный подхват 14. В концевой части погрузчика расположены противовес 8 и буксирная скоба 7. Подъем груза осуществляется при помощи гидросистемы 9. Управление грузоподъемником производится при помощи пульта 2 и руля 3 с рабочего места машиниста, которое оборудовано мягким регулируемым сиденьем 4, расположенным в кабине 15. Грузоподъемность погрузчика 5000 кг, высота подъема 3300 мм, радиус поворота 3550 мм.

Электропогрузчик 4004А (рис. 106) работает от аккумуляторных батарей 7. На подъемной колонке 2 крепится вилочный подъемник-захват 7, который работает от гидравлического механизма. На рулевой колонке 4 имеется ручка тормоза 3, при помощи которой фиксируется стационарное положение погрузчика в момент подъема и установки груза. Пульт управления 5 погрузчиком находится рядом с сиденьем 6 водителя.

Грузоподъемность электропогрузчика 750 кг, высота подъема 2800 мм, радиус поворота 1550 мм.

Опорожнитель контейнеров ОКП-6 входит в состав механизированных линий товарной обработки плодов ЛTO-3A и ЛTO-6. Предназначен для опорожнения стандартной контейнерной или ящичной тары с плодами. Имеет две секции — левую и правую, транспортер 2, приспособление для опорожнения 4 и пульт управления 10 (рис. 107). В каждой секции на раме со стойками 1 и 8 установлены кантователи 3 и 6 и бункера 5 и 7. В левой секции размещены масляный бак 71 и привод 72 транспортера, а в правой — привод 9 гидронасоса. Кантователь состоит из рамы 20, двух направляющих стоек 18, крышки 16 с клапаном 13, двух направляющих упоров 23 для ориентирования контейнера, роликов 22, упора 15, двух гидроцилиндров 19 для вертикального перемещения крышки, кронштейнов 27, гидроцилиндра 14 управления клапаном. Для предохранения плодов от повреждения на крышке и клапане имеются прижимные подушки 77. Если плоды поступают в ящиках, то на опорожнителе закрепляют приспособление 4 и устанавливают на нем по три ящика.

Бункера 5 и 7 служат для приема плодов и выгрузки их на транспортер. Он состоит из рамы, днища, боковины, скобок и фартуков. Равномерное и плавное поступление плодов на ленту транспортера обеспечивается перемещением бункера и изменением угла наклона его днища.

Транспортер 2 предназначен для приема плодов из бункера и их подачи на сортировку на линию товарной обработки, состоит из рамы, ведущего и ведомого барабанов, ленты, съемных бортов, скатной доски и шторки. Транспортер приводится в действие электродвигателем через редуктор, клиноременную и цепную передачи. Работа опорожнителя осуществляется с пульта управления 10.
Линии товарной обработки плодов. Рассмотрим две линии: ЛТО-ЗА и ЛТО-6.

Линия ЛТО-ЗА предназначена для отделения мелких плодов, ручной сортировки по качеству, калибровки по размеру и упаковки в тару. Линия представляет собой комплекс отдельных машин, агрегатов и приспособлений единого технологического процесса. Устанавливается в цехах товарной обработки плодов в холодильниках или специальных помещениях.

Линия (рис. 108) состоит из сепаратора 7, сортировочного агрегата, рольгангов 2, 3 и 8 для перемещения ящиков. Плоды, из контейнеров подаются на сепаратор при помощи транспортера-опорожнителя контейнеров ОКП-6. На сепараторе отделяются мелкие плоды, а остальные подаются на сортировочный агрегат.

Сортировщики, сидящие на стульях 14, установленных на настиле 75, сортируют по качеству плоды, движущиеся по роликовому транспортеру 5. Нестандартные плоды сбрасывают в ящики, установленные на настиле, плоды третьего сорта — в лоток 13, а с него плоды ленточным транспортером 4 подаются в ящики, установленные на рольганге 3 под сепаратором.

Плоды второго сорта ленточным транспортером 7 подаются на вторую часть калибрующей секции 9. Оставшиеся плоды (высшего и первого сортов) поступают на сумматор потоков 6, а затем на первую часть калибрующей секции 9. Секция имеет пять калибраторов, которые представляют собой замкнутые ленты с круглыми отверстиями диаметром 55, 59, 63, 67 и 71 мм. Ленты расположены последовательно, начиная с меньшего диаметра. После калибровки плоды поступают в лотки 10. Плоды шестого калибра (более 71 мм) скатываются с ленты по доске в соответствующий лоток. При ручной упаковке плоды высшего и первого сортов укладывают в ящики, установленные на упаковочных столиках 11. Если плоды загружают в ящики насыпью, то пользуются упаковочным приспособлением 72, уменьшающим высоту падения плодов. Ящики с упакованными плодами устанавливают на рольганги 8, где их доупаковывают, забивают и маркируют. С рольгангов ящики устанавливают на поддоны для отгрузки их электропогрузчиками. Работой линии управляют с пульта 16.

Производительность линии ЛТО-ЗА 3,1 т/ч при сортировке, калибровке и упаковке или 6,4 т/ч без калибровки. Обслуживают линию соответственно 14 и 11 человек, установленная мощность 3,9 и 2,8 кВт.

Линия ЛТО-6 отличается от линии ЛТО-ЗА некоторыми особенностями в устройстве сепаратора, возможностью регулирования расстояния между роликами от 40 до 50 мм. У калибровочного агрегата под рабочими ветвями транспортеров-калибрователей установлены гасители и улавливатели, уменьшающие травмирование плодов при их падении. Производительность линии ЛТО-6 составляет 16 т/ч, обслуживает линию 21 человек, установленная мощность электродвигателей 5,87 кВт.

Установка для обработки плодов защитными покрытиями. Для предотвращения поражения плодов физиологическими заболеваниями их обрабатывают защитными препаратами перед закладкой на хранение. В качестве препаратов используют раствор хлористого кальция, ГЛЕС, протексан и др.

Во ВНИИС им И. В. Мичурина разработаны стационарные установки УЗП-10 и УЗП-10А.

Установка УЗП-10 (рис. 109) работает следующим образом. Контейнеры с плодами электропогрузчиком устанавливаются на транспортер 2, с которого при помощи подвижного приспособления 1 для захвата тары и тельфера 11 они опускаются в емкость 4 с водой. При этом включается насос 5 и при помощи душевого устройства 12 плоды обмываются водой. В воду воздушным компрессором 3 через барботер 13 подают воздух для перемешивания воды с целью более тщательного обмывания плодов.

После мойки контейнеры выдерживают над емкостью 4 для стекания воды, а затем их перемещают в емкость 6 с раствором препарата. Перемешивание раствора осуществляют при помощи насоса 7 и системы смешивания 14. После выдержки в растворе и стекания его излишков контейнеры подают на транспортер 8, на него электропогрузчиком — в холодильник на хранение.

Установка имеет узел приготовления маточного раствора 9 и пульт управления 10.

Установку УЗП-10 обслуживают три человека, ее производительность 6,5 т/ч, объем емкости для раствора, в который опускают одновременно 4 контейнера, 9,1 м3, а объем раствора 7,0 м3. Установленная мощность 14,5 кВт.

Установка УЗП-10А (рис. 110) работает следующим образом. Контейнер 1 при помощи электропогрузчика устанавливается на рольганговую секцию 72, а затем механизмом 8 возвратно-поступательного движения, толкателями 5 перемещается в моечное устройство 2. После мойки контейнер захватом 9 подается на рольганговую секцию 11 механизма 3 вертикального перемещения, который опускает его в емкость 10 с раствором. Ограничитель 4 удерживает плоды в контейнере от всплывания из раствора.

После выдержки в растворе контейнер подают на рольганговую секцию 7, на которой они находятся до тех пор, пока крайний контейнер 6 не будет снят с установки и отправлен в холодильник.

Установку УЗП-10А обслуживает один человек, производительность 1,0 т/ч, объем емкости для мойки и для раствора по 2,7 м³, объем раствора 2,0 м³. Обрабатывают по одному контейнеру. Установленная мощность 20 кВт.

Системы автоматического регулирования и поддержания режима хранения.

Для автоматического управления вентиляторами, нагревателями и холодильным оборудованием в хранилищах и комплексах используют системы автоматики «Среда-1», «Среда-2», ШАУ-АВМ и др.

Система «Среда-1» выпускается по заявкам заказчиков в трех вариантах: «Среда-1-5» для пяти, «Среда-1-6» для шести, «Среда-1-8» для восьми вентиляционных камер с установкой соответствующего количества блоков на стеллажах шкафа. Каждый блок рассчитан на управление одной вентиляционной камерой, двумя электрокалориферами и холодильной машиной.

На переднем плане шкафа системы расположены логометр и переключатели точек замера температуры. Логометр показывает температуру в массе продукции, в вентиляционных камерах, в атмосфере, в верхней зоне хранилища. Логометром при помощи переключателя измеряется температура в 39 точках. Универсальный переключатель, установленный в нижней части шкафа, позволяет переводить работу вентилятора на требуемый режим: «Лечебный», «Охлаждение» или «Хранение».

Каждый блок при помощи переключателя переводится на автоматическое или ручное управление вентиляцией. Пуск вентилятора производится включением кнопки. Переключение работы холодильной машины на автоматическое или ручное управление осуществляется тумблером. Холодоснабжение может быть централизованным, т. е. от общей компрессорной установки, или с использованием автономных холодильных машин. Переключение холодоснабжения с одного вида на другой осуществляется тумблером.

Система «Среда-1-8» устанавливается в хранилищах максимальной вместимостью 5000 т, другие — в хранилищах до 5000 т. Она обеспечивает:

подачу наружного воздуха при его температуре более низкой, чем в продукции;
периодическое по программе включение и выключение приточных вентиляторов в режиме циркуляции, рециркуляции или смешивания воздуха;
подогрев или охлаждение воздуха до заданного режима; аварийную защиту продукции от переохлаждения и перегрева;
автоматическое поддержание оптимальной температуры внутри шкафа.

Установка термодатчиков системы «Среда-1» показана на рис. 111. Температура в верхней зоне хранилища поддерживается в пределах от -20 до +20° С терморегулятором БИЗ-11, температура в массе продукции — БИЗ-12, вентиляционного воздуха — БИЗ-11П.

На панели 1 блока управления размещены сигнальные и контрольные лампочки от датчиков измерения температуры, установленных в различных местах хранилища. В верхней зоне хранилища размещен регулятор температуры 4, датчик 7 и регулятор 6 установлены в массе продукции.

Приточный воздух, поступающий в вентиляционную шахту 15, контролируется датчиком 10, который находится рядом с регулятором температуры 11 приточного воздуха. Терморегулятор 12 защищает продукцию от подмораживания, устанавливают его в магистральном приточном канале. Если наружный воздух слишком холодный, то часть воздуха берется из хранилища при помощи смесительного клапана 14. Для подогрева воздуха хранилища имеется электрокалорифер 5. Циркуляция воздуха осуществляется вентилятором 13. Выход воздуха из вентиляционного канала 9 под продукцию регулируется шиберами 8. Логометр 3 показывает температуру датчиков, переключение которых проводится переключателем 2.

Датчик 16 управляет разницей температуры массы продукции и наружного воздуха.

По аналогичному принципу работает система ШАУ-АВМ для вентилирования одной камеры хранилища. В шкафу ШАУ-АВМ установлены логометр Ш-6902, выключатели тумблера с предохранителями, терморегулятор РРТ-2, терморегулятор РТ-2. Система обеспечивает дистанционное измерение температуры в восьми точках и поддержание режима хранения, как и «Среда-1».

Система «Среда-2» выпускается специально для лукохранилищ, с ее помощью управляют 1 - 4 вентиляционными установками. Система обеспечивает подачу воздуха в массу лука в период просушивания температурой 25-35° С, в период прогревания — 45° С, обеспечивает аварийную защиту лука от перегрева.

Диапазон регулирования температуры системы «Среда- 1» от -20 до +20° С, «Среда-2» — от -20 до +60° С, ШАУ-АВМ — от -10 до +15° С. Точность регулирования температуры ±1° С.

Увлажнители воздуха. Поддержание относительной влажности воздуха в оптимальных пределах (для картофеля 90%, капусты и корнеплодов 92-95%, лука 60-80% в зависимости от температуры хранения, плодов 92-95% и т. д.) как в хранилищах без искусственного охлаждения, так и в холодильниках играет большую роль. При недостаточной влажности воздуха происходят усушка продукции и снижение ее устойчивости к болезням, так как увеличивается проницаемость клеток из-за снижения их тургора. При слишком высокой влажности воздуха образуется конденсат, что также способствует развитию болезней.

Для увлажнения воздуха применяют паровые увлажнители или распыливание воды при помощи форсунки, вращающегося диска, лопастных колес вентиляторов, кинетической энергии струи воздуха и др.

Для паровых увлажнителей необходим значительный расход электроэнергии, и вместе с паром в помещение вносится теплота. Их обычно применяют тогда, когда необходимо хранить продукцию при температуре ниже 0° С.

Ротационный (дисковый) увлажнитель (рис. 112) состоит из перфорированного самобалансирующегося диска 3 диаметром 500 мм, водозаборного конуса 4, водосборной воронки 5, бака 6 для воды с регулируемым поплавковым клапаном, электродвигателя 1 мощностью 0,45 кВт при производительности от 40 кг/ч или 0,75 кВт при производительности 160 кг/ч воды.

Увлажнитель устанавливают в вентиляционном канале (в отверстие днища 2) так, чтобы края направляющего аппарата 7 были на уровне внутренней поверхности днища канала, а бак 6 под днищем.

Принцип работы увлажнителя следующий. При вращении водозаборного конуса 4 вода подсасывается к нижней поверхности диска 3, растекается по ней в виде тонкой пленки и перемещается к кромке диска. Здесь вода срывается в виде мелких капель и попадает в поток воздуха, возникающий между вращающимся диском и направляющим аппаратом 7, с него крупные капли воды возвращаются в бак.

Увлажнитель можно подвешивать под потолком и несущим элементом строительных конструкций с помощью подвесок и подключать к нему трубопровод для подачи воды и электрокабель.

По аналогичному принципу работает, ротационный распылитель воды, разработанный в Венгрии. Распылитель подвешивают к потолку камеры и подключают к нему водопровод и электроэнергию. Электродвигатель одновременно вращает водозаборный конус, диск и вентилятор, который подает увлажненный воздух в камеру хранения. В баке для воды установлен поплавковый регулятор уровня. Производительность увлажнителя до 6 л/ч воды.

Автоматический паровой увлажнитель АУВ (рис. 113) применяют в фруктохранилищах. Он состоит из теплоизолированного корпуса 7, в котором установлен трубчатый электронагреватель 6 мощностью 0,16 кВт для подогрева воды. Верхняя часть электронагревателя находится над уровнем воды и служит для подогрева получаемого пара до 116-120° С. Уровень воды поддерживается с помощью поплавковых клапанов 3 и 8. Подаваемую в подогреватель воду пропускают через противонакипное магнитное устройство 1 и фильтр 2. Образовавшийся пар выбрасывается в поток холодного воздуха через выпускной клапан 4 паропровода, установленный в крышке 5 корпуса. Производительность увлажнителя 20 кг/ч получаемого пара.

Форсунка типа 1Б-06 (рис. 114) применяется для увлажнения воздуха, подаваемого по каналам под продукцию. Она состоит из наконечника /, в котором просверлено отверстие диаметром 0,8 мм, бинтового распылителя воды 2 и гайки 9 соединяющей наконечник с трубой 6. В местах соединения для герметизации устанавливают прокладки 3, 4 и 5, а также кольцо 8. Для того чтобы отверстие наконечника форсунки не забивалось взвешенными частицами воды, внутри трубы установлен сетчатый фильтр 7 (диаметр 12 мм).

Для использования данной системы в магистральный канал устанавливают трубы с форсунками, закрепленные попарно. Одна форсунка направляет факел воды по ходу потока воздуха, вторая — против. Воду в форсунки подают из бака с поплавковым клапаном уровня воды при помощи насоса. Воду до поступления к форсункам пропускают через фильтр. Количество подаваемой в форсунки воды регулируют вентилем, а ее давление контролируют по манометру.

Воздух, подаваемый вентиляторами, увлажняется в результате мелкодисперсионного распыла воды форсунками и выходит из магистрального канала в камеру хранилища через воздухо-раздающие каналы. На один вентилятор ЦЧ-70 № 10 производительностью 30 тыс.м³/ч достаточно одного увлажнителя с двумя форсунками.

Холодильные установки.

Для хранения плодов и овощей, а также их замораживания, хранения и транспортирования замороженной продукции требуется холод. Он необходим и при предварительном охлаждении свежих плодов и овощей для быстрого прекращения процессов послеуборочного дозревания и продления сроков их хранения.

Холод получают с помощью холодильных машин и агрегатов. В холодильных машинах производство холода осуществляется в результате циркуляции одного и того же количества холодильного агента, находящегося в замкнутой системе и меняющего свое агрегатное состояние при испарении и конденсации. Замкнутая система холодильной машины — это компрессор, конденсатор, испаритель и регулирующий вентиль, обеспечивающий перепад давления между испарителем и конденсатором.

В холодильных машинах для охлаждения используют теплоту испарения легкокипящей жидкости: аммиака или хладона, которые принято называть хладагентами. В испарителе происходит кипение хладагента за счет теплоты, отводимой от охлаждаемой среды.

Температура кипения аммиака при атмосферном давлении минус 33,4° С, хладона-12 — минус 29,8, хладона-22 — минус 40,8° С. При испарении хладагента поглощается большое количество теплоты и, следовательно, происходит охлаждение (образование холода). Применяемые хладагенты имеют следующие обозначения: аммиак — R717, хладон-12 — R12, хладон-22 — R22.

Компрессор отсасывает пары хладагента из испарителя и сжимает их. При этом механическая энергия сжатия повышает давление и температуру паров. Образовавшиеся пары хладагента поступают в конденсатор для сжижения в результате их охлаждения путем контакта наружной поверхности конденсатора с воздухом из камер хранения при воздушной системе охлаждения или с рассолом хлорида натрия (или кальция) при рассольной системе охлаждения.

Жидкий хладагент, отдавший тепло конденсации, поступает в испаритель через регулирующий вентиль, который обеспечивает снижение давления жидкого хладагента, и цикл испарение-сжатие -конденсация повторяется вновь.

Холодильные машины с использованием аммиака и хладона относятся к паровым, а с использованием в качестве хладагента воздуха — к газовым.

Аммиачные холодильные установки характеризуются высокой производительностью и используются преимущественно в холодильниках большой вместимости, но они имеют существенный недостаток. Для охлаждения хладагента требуется подведение к конденсатору холодной воды в градирнях. Кроме того, при централизованной подаче холода сложнее поддерживать равную температуру в камерах хранения. А это необходимо, так как температурный режим хранения различных сортов плодов неодинаковый.

Установки, использующие хладоны, менее производительны, но их конденсатор может охлаждаться воздухом, что обеспечивает простоту и экономичность эксплуатации. На каждую камеру холодильника можно установить свой холодильный агрегат. Однако с экологической точки зрения аммиачные установки лучше, так как хладон является экологически вредным для природы.

Холодильные машины для фрукто-и овощехранилищ. Холодильные машины выпускаются одно-, двух-и многоступенчатыми и каскадными. В одноступенчатых машинах используется один, в остальных — два и более компрессоров, от этого зависит холодопроизводительность машин. По этому показателю их разделяют на малые — мощность до 15 кВт, средние — от 15 до 120 и крупные — свыше 120 кВт. По температуре охлаждения различают низкотемпературные машины, когда теплота отводится при температуре ниже -30°С (например, в скороморозильных аппаратах), среднетемпературные — от -30 до -10° С и высокотемпературные — от -10 до +20° С.

При предварительном охлаждении, хранении плодов и овощей и их замораживании преимущественно применяются паровые компрессорные одно-и двухступенчатые машины.

Холодильно-нагревательные машины 1ХМФ-16 и ХМФ-32 устанавливают в камерах фруктохранилищ и овощехранилищ для поддержания температуры хранения в пределах от 0 до +4° С при диапазоне температуры наружного воздуха от -30 до -35° С. Машины одноступенчатые компрессорного типа, работают в трех режимах: охлаждения в теплое время, нагрева в холодное время и оттаивания снеговой шубы с воздухоохладителя путем переключения циркуляции горячих паров хладагента в охладитель.

Система автоматики обеспечивает поддержание заданных режимов, сигнализацию, защиту от недопустимого давления и нагнетания хладагента.

Машина 1ХМФ-16 изготовлена единым блоком, в машине ХМФ-32 шкаф управления отделен, от компрессорно-конденсаторного агрегата и воздухоохдалителей (табл. 23).

Техническая характеристика холодильно-нагревательных машин (хладагент R12)
Показатели	1ХМФ-16	ХМФ-32
Холодопроизводительность при температуре воздуха на входе в воздухоохладитель 2 С и температуре наружного воздуха 30 °С, кВт	18,6	37,2
Потребляемая мощность, кВТ в режиме охлаждения подогрева	17,4 8	35,6 28,2
Количество хладагента, кг	70	110
Марка компрессора	2ФУБС9	2ФУУБС18
Масса, кг	1814	3330
Габариты, мм	2100x2185x1810	2280x1280x2040

В состав машины 1ХМФ-16 (рис. 115) входит два агрегата: компрессорно-конденсатный и воздухоохладительный. Они разделены теплоизоляционной перегородкой. Компрессорно-конденсатный агрегат изготовлен в виде металлического шкафа со съемными щитами, состоит из двух компрессоров 1 марки 2ФУБС9, воздушного конденсатора 2 с двумя вентиляторами, ресивера 3; фильтра-осушителя, приборов автоматики и шкафа управления 8. Агрегат устанавливается снаружи под навесом.

Воздухоохладительный агрегат включает воздухоохладитель 4 с двумя вентиляторами б, блок электронагревателей 5 и поддон для сбора конденсата при оттаивании снеговой шубы. Воздух из хранилища поступает во входное устройство 9, проходит через воздухоохладитель 4 и через выходное устройство 7 вентилятором 6 подается в воздуховоды. При образовании конденсата его удаляют через сливное устройство 70.

Воздухоохладительный агрегат устанавливают в камере фруктохранилища. От вентиляторов к потоку идут воздуховоды с направляющими соплами для выхода воздуха вдоль потолка.

Заданная температура в камере поддерживается периодическим включением и выключением компрессоров или нагревателей в зависимости от температуры воздуха в камере.

При отключении холодильного агрегата на длительное время хладагент из всей системы собирают в ресивер 3.

Машина ХМФ-32 имеет компрессорно-конденсаторный агрегат, состоящий из двух поршневых компрессоров, воздушный конденсатор с двумя вентиляторами, ресивер, фильтр осушителя, два воздухоохладителя с вентиляторами и шкаф управления.

Холодильные транспортные средства. Для перевозки скоропортящейся плодовой и овощной продукции необходимы транспортные средства с охлаждением для поддержания требуемой температуры: для свежих плодов, ягод и овощей, как правило, около 0° С, для быстрозамороженных — до -12° С.

Для этих целей применяют специализированные изотермические, рефрижераторные и отапливаемые транспортные средства. Изотермические фургоны используют для развозки замороженных или охлажденных скоропортящихся продуктов на небольшие расстояния в городских условиях.

К рефрижераторам относятся изотермические фургоны с системами машинного или безмашинного охлаждения, которое позволяет понижать температуру внутри грузового помещения до заданной температуры и поддерживать ее на этом уровне в процессе перевозок на расстояние до 1000 км.

Рефрижераторы подразделяют на классы А, В и С. В рефрижераторах класса А в грузовом помещении поддерживают любую заданную температуру в диапазоне от ±12 до 0° С, класса В — от +12 до -10° С, класса С— от +12 до -20° С при температуре наружного воздуха до 30° С.

Температура внутри грузового помещения отапливаемых фургонов устанавливается до 12° С при температуре наружного воздуха до -10° С в авторефрижераторах класса А и -20° С для класса В.

Кузов и оборудование изотермического автотранспорта обеспечивают стабильную температуру в грузовом помещении с минимальными ее колебаниями по всему объему, быстрое и равномерное охлаждение грузов, интенсивную циркуляцию воздуха в грузовом помещений.

Для охлаждения продукции и ее перевозки в охлажденном виде перспективным является применение безмашинного охлаждения с помощью жидкого азота. Преимущество заключается в том, что азотная среда является инертной, имеется возможность быстро создать низкую температуру — до-20--30° С (за 10-15 мин, а при машинном охлаждении за 5-6 ч), не требуется дорогостоящего холодильного оборудования, расход энергии минимальный. Но на пути следования авторефрижераторов должны быть заправочные станции для замены пустых баллонов на заполненные азотом.

Принцип работы безмашинной азотной системы охлаждения состоит в следующем. В изотермическом грузовом помещении устанавливается датчик температуры, передающий сигнал на реле, отрегулированное на заданную температуру, при которой перевозятся продукты. По команде реле температуры открывается или закрывается электромагнитный вентиль подачи жидкого азота в грузовое помещение. Жидкий азот из толстостенного баллона под давлением поступает в распределительный коллектор, установленный в грузовом помещении. При испарении азота среда охлаждается до заданной температуры, после чего срабатывает реле температуры и электромагнитный вентиль перекрывает подачу азота.

Система охлаждения сблокирована с работой дверей. Если дверь открывают, то подача азота невозможна. Это обеспечивает безопасность работы и исключает непроизводительный расход азота.

Система имеет предохранительный клапан баллона для сбрасывания в атмосферу азота при увеличении давления внутри баллона выше допустимого (около 100 кПа), что может происходить при резком повышении наружной температуры.

Автомобиль-рефрижератор N13CH (б. Чехо-Словакия) предназначен для международной перевозки пищевых продуктов. Состоит из тягача 1 (рис. 116, а) и изотермического кузова 4 полуприцепа. На передней торцевой стенке кузова смонтированы холодильная установка 2 марки BJS-31 и аккумулятор 6, а под днищем прикреплен бензобак 3 для двигателя холодильной установки. Внутри кузова под потолком установлен воздуховод 3 для подачи охлажденного воздуха по всей длине кузова. Кузов полуприцепа теплоизолирован и обеспечивает поддержание температуры в летнее время от +12 до -20° С, а зимой до -12° С.

Холодильная установка работает на хладагенте R12, компрессор и осевые вентиляторы приводятся в действие четырехтактным двигателем мощностью 12 л.с. с водяным охлаждением на бензине Б-72. Принцип работы состоит в следующем. Компрессор 10 (рис. 116, б) засасывает пары хладагента через регулятор 3 давления всасывания, сжимает их и под давлением через двухходовой клапан 7 подает в конденсатор 8. В это, время электромагнитный вентиль 5 отключен. В конденсаторе пары хладагента конденсируются, жидкий хладагент поступает в ресивер 9, из него через фильтр-осушитель 12 — в теплообменник 4 и через терморегулирующий вентиль 13 — в воздухоохладитель 14, где хладагент испаряется. Его пары через всасывающий коллектор 1 засасываются компрессором, и цикл, повторяется. Для контроля за движением хладагента между ресивером и фильтром-осушителем установлено смотровое стекло 77. В системе труб входа в компрессор и выхода из него имеется гибкое соединение 2.

Для оттаивания снеговой шубы с воздухоохладителя пары горячего хладагента при помощи электромагнитного вентиля переключаются через коллектор 15 системы оттаивания в воздухоохладитель. Такая же циркуляция хладагента применяется и в зимнее время, когда необходим обогрев кузова.

Во всех случаях холодильная установка работает в автоматическом режиме. Контроль давления в установке осуществляется мановакуумметром 6. Холодопроизводительность установки при температуре наружного воздуха 35° С и температуре в кузове — 18° С 3,7 кВт, при 0° С — 7,53 кВт.

Грузоподъемность авторефрижератора 13 000 кг, внутренний объем кузова 29,5 м3, общая масса 24 450 кг, максимальная скорость движения 60 км/ч.

Автомобиль-рефрижератор ПАЗ-3742 создан на базе автомобиля ПАЗ-672, предназначен для перевозки скоропортящейся продукции из распределительных холодильников в торговую сеть при температуре в грузовом помещении от -15 до +4° С, окружающего воздуха — до 40° С. Грузоподъемность 2500 кг.

Автомобиль-рефрижератор ПАЗ-3742 имеет кузов с холодильной установкой марки АР-4 и грузовое помещение с двумя теплоизоляционными дверями: одна в задней, другая в боковой правой стенках. Машинное отделение кузова имеет две двери с жалюзи, а на крыше — люк для забора воздуха. Все стенки грузового помещения имеют теплоизоляцию, вместимостью 12,35 м³.

Холодильная установка АР-4 (рис. 117) имеет пульт управления 7, аккумулятор 2 для бензинового двигателя 75, конденсатор 3 воздушного охлаждения с вентилятором 4, воздухоохладитель 8 с вентилятором б, фильтр-осушитель 7, ресивер 9, электродвигатель 10, компрессор 13 марки ФВ-6, теплообменник 14, бензобак 16 для двигателя. Приборы автоматической защиты, мановакуумметры 5 и сигнальные лампочки закреплены на щитке, на задней стенке кабины водителя.

Привод компрессора и вентиляторов при движении авторефрижератора осуществляется от бензинового двигателя, а при остановке — от электродвигателя.

В установке используется хладагент R12. Температурный режим регулирует реле температуры 11, а защиту от высокого и низкого давления осуществляют реле давления 12. При образовании снеговой шубы для ее оттаивания в нагнетательную линию воздухоохладителя 8 переключают горячие пары хладагента. Подачу хладагента в воздухоохладитель регулируют терморегулирующим вентилем марки 12ТРВ-6,3.

Автомобиль-рефрижератор 1 АЧ предназначен для перевозок продуктов в замороженном или охлажденном виде. Он состоит из изотермического кузова и холодильной машины АР6-1-2, смонтированной на передней стенке кузова, над кабиной водителя. Кузов установлен, на шасси машины ГАЗ-52, имеет двойные стенки с теплоизоляцией из пенопласта между ними, одностворчатую дверь с запорным устройством, герметизирующим грузовое помещение.

Холодильная машина АР6-1-2 имеет воздуховод, подающий воздух в кузов, воздухоохладитель, терморегулирующий вентиль, реле давления, мановакуумметр, компрессор марки ФВ6, ресивер, фильтр-осушитель, электромагнитный вентиль, реле температуры, вентиляторный блок, обеспечивающий рециркуляцию воздуха в кузове через конденсатор, теплообменник. Все узлы смонтированы на раме. Машина работает от бензинового двигателя марки УД-25Г. Воздухоохладитель размещен в кузове, а все остальные узлы — снаружи над кабиной водителя. Эти агрегаты разделены перегородкой. Панель управления размещена в кабине водителя.

Грузоподъемность авторефрижератора 1500 кг, полезный объем 10 м³, максимальная скорость движения 70 км/ч, диапазон регулирования температуры в кузове +4 — -18° С наружного воздуха 2,1 кВт, количество хладагента R12— 8-10 кг.

Принцип работы холодильной машины аналогичен другим установкам.

Оборудование для предварительного охлаждения плодов. После уборки в плодах и овощах продолжаются биохимические процессы, влияющие на их качество и сохраняемость. Плоды дозревают, а затем перезревают. Чтобы замедлить эти процессы, и продлить лежкость, необходимо быстрее охладить их до 4-5° С, а затем постепенно довести температуру до оптимальной для культуры и сорта. В результате быстрого охлаждения дольше сохраняется устойчивость плодов и овощей к возбудителям болезней, снижается интенсивность развития болезней.

Предварительное охлаждение необходимо как при загрузке плодов и овощей в холодильники на длительное хранение, так и при перевозках, особенно скоропортящейся продукции (ягод, зелени, овощей и др.). Для этих целей в холодильниках имеются камеры предварительного охлаждения, которые работают от централизованного машинного отделения или от индивидуальных холодильно-нагревательных машин типа 1ХМФ-16. Если в холодильниках нет камер предварительного охлаждения, то плоды охлаждают в камерах длительного хранения, регулируя скорость охлаждения постепенной загрузкой охлажденных камер, не более 10% вместимости камеры в сутки.

При хранении плодов в некоторых странах применяют гидроорошение, при котором плоды быстро охлаждаются до 5° С. К воде можно добавлять фунгициды, антиоксиданты, хлорид кальция, снижающие физиологические заболевания плодов. Такая установка, например, применяется в Германии. Она выполнена в виде туннеля (рис. 118), в нижней части которого имеется ванна с водой и льдом 6.

Контейнеры 1 с плодами подаются на транспортер 7, который продвигает их по туннелю. В это время на плоды из гидрооросителей 3 насосом 2 подается холодная вода. Охлажденные плоды в контейнерах поступают к выходу из туннеля и направляются на хранение. Установка имеет механический привод 5 с электродвигателем 4.

Для предварительного охлаждения плодов и овощей в полевых условиях имеются передвижная станция ПСПО, передвижная холодильная установка ФХ-80П.

В состав установки ФХ-80П входит одноступенчатая холодильная машина ПХУ-18x2-1-0, размещенная на автоприцепе, пневмохранилище, транспортируемое в свернутом виде на втором прицепе, и газодувка ФХ-80П.02. Холодильная машина работает на хладоне-12. Пневмохранилище поддерживается в рабочем положении системой воздухонаполнения при работе автоматизированной газодувки. Установка обеспечивает предварительное охлаждение плодоовощной продукции и ее кратковременное хранение до отправки рефрижераторным транспортом. Вместимость хранилища 32-80 т.

Предварительное охлаждение плодов и овощей осуществляется холодильными агрегатами авторефрижераторов и других транспортных средств. Однако из-за высокой стоимости установка ФХ-80П не нашла широкого распространения.

Аппараты для замораживания плодов и овощей. Производство замороженных продуктов — весьма перспективное направление. В них хорошо сохраняются витамины, ароматические, красящие и другие вещества.

Качество замороженных плодов и овощей во многом зависит от технологии и температуры. В процессе замораживания в плодах, ягодах и овощах образуются кристаллы льда. При температуре -4 — -8° С идет медленное образование льда, как правило, во внеклеточном пространстве, где концентрация сока меньше, чем в клетках. В процессе вымораживания воды концентрация сока увеличивается, в результате чего вода из клеток выходит в межклеточное пространство и замерзает на ранее образовавшихся кристаллах льда, увеличивая их размер и разрывая стенки клеток. При оттаивании такие плоды и ягоды теряют много сока, что снижает их качество.

При быстром замораживании в условиях температуры -25 — -40° С кристаллы льда внутри и вне клеток образуются быстро и равномерно. Они мелкие и не разрывают стенки клеток. Это обеспечивает высокое качество продукта, поэтому необходимы скороморозильные аппараты.

Замороженные плоды и овощи сохраняют свои качества при хранении при температуре — 18° С и ниже. При более высокой температуре их качество ухудшается, так как происходят химические и физические процессы и срок хранения сокращается.

При температуре — 18° С срок хранения до 12 мес. Но даже при небольшом повышении температуры резко сокращается срок хранения многих плодов и ягод, поэтому только при наличии мощных холодильных установок как для замораживания, так и для хранения замороженной продукции возможно внедрение этого способа консервирования в производство, что для сельских хозяйств пока малореально.

Скороморозильные аппараты в зависимости от способа передачи холода к продукту и типа транспортных средств подразделяют на многоплиточные, тележечные, туннельные с перемещением продукции с помощью ленточных конвейеров, гравитационные конвейерные установки, флюидизационные установки для сыпучих материалов.

В многоплиточных скороморозильных аппаратах контактного действия плоды и ягоды укладывают в картонные коробки, которые устанавливают на горизонтальные плиты аппарата; этими плитами коробки прижимаются сверху и снизу. В плиты по гибким соединительным шлангам поступает охлажденный до -30° С раствор хлорида кальция или сжатый хладагент, где они испаряются и охлаждают плиты, а через них — продукт. Аппарат — периодического действия.

Туннельный скороморозильный аппарат (рис. 119) непрерывного действия применяется для замораживания плодов и овощей в коробках. Быстрое замораживание достигается воздействием охлажденного до -30° С воздуха, движущегося вдоль продукта с большой скоростью. В теплоизолированном корпусе 5 имеется сетчатый транспортер 2, на который устанавливают коробки с продуктами через загрузочное окно 1. В нижней части корпуса установлены батареи 3 непосредственного охлаждения. Транспортер 2 приводится в движение от электропривода 7 через вариатор скорости, при помощи которого можно устанавливать продолжительность замораживания.

Замороженные плоды и овощи выгружаются через разгрузочное окно 6. Циркуляция воздуха осуществляется шестью вентиляторами 4.
Скороморозильный гравитационный конвейерный аппарат ГКА-4 (рис. 120) применяется для замораживания плодов, ягод и овощей в потоке холодного воздуха. Аппарат имеет термоизолированную камеру 2, в нижней части которой размещены охлаждающие батареи 18, работающие от аммиачной холодильной установки.

В верхней части камеры грузового отсека расположены направляющие полки 5 с перемещающимися по ним каретками б. В зависимости от модификации в аппарате может быть 8, 10 или 12 полок. На каждую каретку устанавливается по два противня 7 с плодами или овощами.

Каретка находится на столе 10 и в момент, когда он из крайнего нижнего положения поднимается вверх, противни с продуктами вручную загружаются на верхнюю платформу. Подъемным винтом 11 стол 10 поднимается вверх и в верхнем положении открывает заслонку 9. В открывшийся аппарат каретка с противнями рычажным узлом 12 сдвигается на первую полку..

Аппарат имеет две передние 6 и две задние 4 гребенки, с помощью, которых каретки совершают зигзагообразное движение сверху вниз по полкам 5. Гребенки расположены в плоскостях боковых панелей грузового отсека. Они движутся прерывисто и попарно. Две передние гребенки отходят вперед, плавно спускают находящиеся на них каретки с четных на нечетные полки и продвигают их назад. В этом время две задние гребенки принимают каретки с этих полок на себя и т. д.

При движении вниз стол открывает заслонку 16 и каретка с противнями рычагом 17 выводится с нижней полки грузового отсека на платформу стола, а с него — через наклонный неподвижный пюпитр 15 на приемное устройство 14, находящееся в тамбуре 13. Освободившаяся каретка с платформой стола поднимается вверх для приема нового противня, и цикл повторяется.

Для замораживания продукции воздух из грузового отсека засасывается вентилятором 3 и прогоняется через охлаждающие батареи 18, в которых кипит аммиак температурой -42° С. Воздух охлаждается до -35° С. Электродвигатель 1 через вариатор и редуктор передает вращение винтам стола и привода гребенок, вращая одновременно и вентилятор.

Расчетная производительность при температуре воздуха на входе в грузовой отсек — 35° С в аппарате с 12 полками 21,5 т/ч, с 10 полками— 18,2 и с 8 полками— 14,6 т/ч. Количество противней 186, 156 и 126 соответственно.

Роторные морозильные агрегаты типов MAP и АРСА применяют для замораживания овощей и фруктов в блоках. Агрегат состоит из ротора с морозильными секциями, загрузочного, разгрузочного, взвешивающего и дозирующего устройств, транспортера для выгрузки блоков, насосной станции, гидро-и электроаппаратуры.

Скороморозильные установки флюидизационного типа для сыпучих материалов являются перспективными. Замораживание происходит при непрерывном движении мелких плодов и ягод или нарезанных на кусочки крупных плодов и овощей, находящихся во взвешенном состоянии. Взвешенное состояние достигается с помощью потока воздуха, подаваемого мощными вентиляторами через охлаждающую батарею, а затем через слой замороженного продукта.

Производительность флюидизационных аппаратов зависит от вида продуктов и типа аппарата. Например, аппараты «Flofrceze» фирмы «Frigoscandia» имеют производительность для типа ММ от 0,5 до 4,5 т/ч, а для типа W-oт 1,5 до 12 т/ч.

ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

Технологические процессы плодоовощной промышленности различают по физической сущности, конструктивному исполнению, способу управления и т. п. По этим признакам их можно разделить на следующие виды:

процессы переработки различных материалов, происходящие в соответствии с законами материального и энергетического баланса;
транспортные процессы;
энергетические процессы: выработка, преобразование и передача различных видов энергии;
процессы сбора, обработки и передачи информации. Другим квалификационным признаком технологических процессов, существенным для автоматизации, является агрегатное состояние вещества. По этому признаку определяются группы процессов с общими для них типовыми схемами автоматизации (например, системы управления потоками жидкостей, газов, твердых, сыпучих, волокнистых, пастообразных и сложных материалов).

Пользуясь квалификационными признаками, можно выделить следующие типовые технологические процессы:

механические процессы: перемешивание, транспортировка, дозирование, измельчение, смешивание, сортирование, инспекция и т. п;
гидродинамические процессы: перемешивание жидкостей, разделение газовых и жидких неоднородных смесей, перемешивание материалов;
тепло- и массообменные и термодинамические процессы без изменения агрегатного состояния вещества: сжатие, разрежение, нагревание, охлаждение, фильтрование и т. п.;
тепло-и массообменные (диффузионные) процессы с изменением агрегатного состояния вещества: разделение газовых смесей, экстрагирование, выпаривание, конденсация, дистилляция, сушка и т. п.;
химические процессы: окисление, ароматизация, сульфитация, нейтрализация и т. п.;
микробиологические процессы: приготовление и хранение питательной среды, брожение, стерилизация и т. п.

В некоторых аппаратах протекают однотипные технологические процессы, описываемые одними и теми же зависимостями между параметрами. Для одного типового процесса в наиболее распространенной конструкции аппарата может быть разработано решение по автоматизации. Такое решение носит название типового. В некоторых случаях в установках протекают процессы, подчиняющиеся различным законам, например перемешивание с изменением агрегатного состояния материала — кристаллизация сахара из растворов с перемешиванием и выпариванием.

Типовые технологические процессы, подчиняющиеся различным законам, в большинстве случаев описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

Выбор системы управления типовыми технологическими процессами основан на принципиальном упрощении их физической сущности. Такое упрощение, связанное с пренебрежением фактора распределенности параметров процесса и рассмотрением как объекта с сосредоточенными параметрами, как правило, вполне допустимо и дает положительные результаты.

Автоматизация того или иного технологического процесса может осуществляться различными способами путем использования разнообразных средств автоматики, различающихся свойствами, назначением, принципом действия, конструктивным оформлением, точностью, надежностью и другими показателями.

Автоматическое регулирование.

Автоматическое регулирование — это область автоматики, обеспечивающая в ходе какого-либо технологического процесса поддержание физических величин в заданных пределах или изменение их по заданному закону. Величины, которые во время работы технологических агрегатов необходимо поддерживать на заданном уровне или изменять по определенному закону, называются регулируемыми параметрами. Автоматическое регулирование основано на использовании двух принципов:

регулирование по отклонению параметра от заданного значения;
регулирование по причине, вызывающей отклонение параметра от заданных значений.

Преимущество имеет первый принцип, так как эффективных причин, вызывающих отклонение параметров, может оказаться несколько, поэтому потребуются дополнительные средства автоматизации и использование такого принципа может оказаться неэффективным.

На рис. 121 показана схема ручного регулирования температуры в подогревателе. Полупроводниковый термометр сопротивления ТС находится внутри прибора и включен в одно из плеч схемы моста М.

В одну из диагоналей схемы включен источник электрической энергии, а в другую — чувствительный показывающий прибор ПП со шкалой, проградуированной в градусах температуры. При отклонении температуры от заданной изменится сопротивление термометра ТС, нарушится равновесие моста, отклонится стрелка показывающего прибора и рабочий, регулируя степень открытия клапана К, будет изменять доступ пара в нагревательную камеру до тех пор, пока не восстановится показание прибора. На рис. 122 показана схема системы автоматического регулирования для этого же процесса.

В данном случае мост М питается переменным током. Роль человека выполняют электронный усилитель ЭУ с релейным блоком РБ и блок из двух электродвигателей с редуктором Р и реостатом обратной связи РОС.

Каждый из электродвигателей состоит из короткозамкнутых роторов Р1 и Р2, сидящих на общем валу, и статоров С1 и С2, закрепленных в корпусе блока. Выходной вал может вращаться в двух направлениях в зависимости от того, какой из статоров окажется под током. При этом от вала через редуктор Р и эксцентриковый механизм соответственно открывается или закрывается клапан К на впуск пара в нагревательную камеру подогревателя П.

Когда температура продукта соответствует заданной, мост М находится в равновесном состоянии, на вход усилителя ЭУ напряжение не подается и вал электродвигателей неподвижен. При отклонении температуры от заданной на входных зажимах электронного усилителя появится напряжение, фаза (направление) которого зависит от направления нарушения равновесия моста (т. е. от повышения или понижения температуры подогревателя). При изменении знака нарушения равновесия на обратный фаза напряжения меняется на 180°. В результате этого выходной вал редуктора Р получает угловое перемещение в ту или другую сторону в зависимости от того, какой из статоров включен под напряжением блоком РБ. Клапан К перемещается в соответствующем направлении, чем и поддерживается температура нагревателя на данном уровне.

Описанная система работает по принципу использования отклонения параметра от заданного значения. Она представляет собой замкнутую цепь звеньев: подогреватель П — термометр ТС — усилитель ЭУ с блоком РБ — блок двух электродвигателей — подогреватель П. Регулирование параметра системой осуществляется по замкнутому циклу, и системы такого вида называются системами автоматического регулирования замкнутого цикла.

На рис. 123 показана другая система автоматического регулирования. Например, в котле 1 требуется регулировать температурный режим в соответствии с технологией концентрирования (уваривания) виноградного сусла. Тепловой режим в; котле может отклоняться от заданного вследствие изменения количества сусла и пара, поступающих в котел, и количества продукции, удаляемой из котла. Очевидно, система автоматического регулирования должна иметь такие звенья, которые своим действием влияли бы на эти возмущающие воздействия так, чтобы технологический процесс протекал по заданной программе.

Изменение расходов сусла, пара и готовой продукции осуществляется с помощью регулирующих клапанов 11, 12 и 13 с мембранными пневмоприводами. Камеры над мембранами регулирующих клапанов питаются сжатым воздухом от нижних камер воздухораспределительных коробок 3, 5 и 8. В верхних камерах этих коробок поддерживается постоянное давление воздуха, поступающего от компрессора. Давление в нижних камерах регулируется путем изменения степени открытия воздушных клапанов, управляемых кулачками 2, 4 и 7. Они приводятся во вращение с заданной и постоянной угловой скоростью через вал 6 и редуктор 9 от электродвигателя 10. Так как кулачки имеют специальный профиль, то давление сжатого воздуха над мембранами регулирующих клапанов 11, 12 и 13 изменяется по заданной программе.

Описанная система основана на использовании второго принципа автоматического регулирования — регулирования по возмущающему воздействию (по поступлению пара, сусла и выходу готового продукта). Система представляет собой три не зависящие одна от другой разомкнутые цепи звеньев. Параметр регулируется каждой цепью по разомкнутому циклу. Поэтому системы такого вида называются системами автоматического регулирования разомкнутого цикла.

Звенья систем автоматического регулирования.

Основными звеньями системы автоматического регулирования (САР) являются: объект регулирования, датчики, управляющее устройство, усилитель, исполнительный механизм, обратная связь, автоматический регулятор.

Объекты регулирования. Обычно под объектом автоматизации понимается совокупность технологического оборудования, в котором необходимо поддерживать заданные параметры технологического процесса, например вакуум-выпарной аппарат — необходимо поддерживать требуемое разрежение или концентрацию продукта; или обжарочная цепь — необходимо поддерживать постоянную температуру масла и др.

Датчики. Они являются одним из основных звеньев САР. Это звено находится под непосредственным воздействием измеряемой регулируемой величины и имеет назначение — преобразовать ее в другую величину, удобную для использования управляющим устройством системы.

Существует много разнообразных конструкций датчиков. При автоматизации процессов консервирования значительное распространение получили электрические датчики, преобразующие неэлектрические величины в электрические.

Датчики-преобразователи, которые преобразуют выходной сигнал измерительного элемента в активное или реактивное емкостное или реактивное индуктивное сопротивление, называются параметрическими датчиками, а в электродвижущую систему — генераторными датчиками. Наряду с электрическими довольно широкое применение получили пневматические датчики, которые преобразуют величину отклонения регулируемого параметра от заданного значения в выходной сигнал в виде давления сжатого воздуха.

Параметрические датчики в зависимости от природы электрического сопротивления, получаемого на их выходе в процессе преобразования входной величины, разделяются на три группы: датчики активного сопротивления, индуктивные и емкостные. Весьма распространенными датчиками активного сопротивления являются электрические термометры сопротивления, имеющие обмотку из тонкой металлической проволоки, изменяющей свое сопротивление в зависимости от температуры. К электрическим термометрам сопротивления относятся также термометры (полупроводниковые сопротивления). Эти датчики в несколько раз чувствительнее металлических. Отдельную группу датчиков активного сопротивления составляют тензометры, применяемые для измерения деформаций растяжения и сжатия. Сопротивление проволоки или пластинки тензодатчика изменяется в зависимости от нагрузки: при деформации растяжения сопротивления пропорционально увеличивается, а при сжатии — уменьшается.

Индуктивные датчики — устройства, в которых перемещение сердечника осуществляется за счет изменения индуктивного реактивного сопротивления.

Емкостные датчики представляют собой в большинстве случаев плоские и реже цилиндрические конденсаторы. В них преобразование входной величины в емкостное реактивное сопротивление происходит путем изменения расстояния между электродами, площади электродов и уровня электрической среды.

Генераторные    датчики — это    термопары, тахогенёраторы и др.

Термопара представляет собой два электрода из разных металлов, скрученных и сваренных на одном конце. Электроды изолированы друг от друга и помещены в защитный чехол. При различной температуре концов термопары в ее электрической системе появляется ток, пропорциональный изменению температуры.

Тахогенераторы используются при регулировании скорости вращения валов, и по устройству и принципу действия тахогенераторы представляют собой небольшие генераторы постоянного и переменного тока.

Пневматические датчики предназначены для измерения перепада давлений (расхода), уровня, давления жидких, парообразных и газообразных средств в пневматических системах автоматического регулирования. Основным рабочим органом такого датчика является сопло с заслонкой. Перемещением заслонки перед соплом изменяется давление сжатого воздуха в системе.

Управляющие устройства САР. К ним относятся электрические мосты, электрические и неэлектрические реле. Сигнал, поступивший на пульт управляющего устройства через усилитель, может изменяться и преобразовываться в выходную величину плавно (в мостах) или скачкообразно (в реле). Конструктивные изменения этих звеньев могут быть весьма разнообразными.

Исполнительные механизмы. Они являются составным звеном регулятора непрямого действия и управляют перемещением регулирующего органа под воздействием сигнала, полученного непосредственно или через усилитель от управляющего устройства. Так как сигнал может быть электрическим, гидравлическим или пневматическим, исполнительные механизмы могут быть электрическими, гидравлическими или пневматическими.

Электрические механизмы бывают позиционного и пропорционального регулирования.

Гидравлические    механизмы    выполняют функцию преобразования разности давлений рабочей мощности в механические перемещения регулирующего органа.

Пневматические механизмы предназначены для преобразования управляющего сигнала (давления сжатого воздуха) регулятора в механические перемещения регулирующего органа с помощью мембранного или поршневого привода. Мембранный привод имеет линейную характеристику, т. е. зависимость между давлением воздуха и перемещением штока привода линейна. Исполнительные механизмы с поршневым пневмоприводом сложнее в изготовлении, но они используются тогда, когда необходимы большие перемещения регулирующего органа (до 0,3 м).

Автоматический регулятор. Он состоит не менее чем из трех элементов: чувствительного (датчика), регулирующего (исполнительного механизма) и элемента связи между ними.

Регуляторы можно разделить на следующие основные типы: двухпозиционные, астатические, статические (пропорциональные), изодромные.

Двухпозиционные    регуляторы    имеют регулирующий орган, который может занимать только два положения: полное открытие или закрытие прохода жидкости, пара, воздуха, а также включение или выключение электрической цепи.

Астатическим называют регулятор, регулирующий орган которого перемещается в одном направлении при отклонении регулируемого параметра. Это происходит до тех пор, пока регулируемый параметр не будет иметь заданное значение.

Статические регуляторы имеют регулирующий орган, который изменяет свое положение таким образом, что каждому значению регулируемого параметра соответствует только одно определенное положение регулирующего органа.

Изодромные регуляторы обладают свойствами астатических и статических регуляторов. Регулирующий орган изодромных регуляторов может занимать любое положение в пределах своего поля, поддерживая регулируемый параметр на заданном значении.

По способу действия регуляторы бывают прямого и непрямого действия. У регуляторов прямого действия измерительный элет мент (мембрана, поплавок и т. п.) воздействует непосредственно на изменение положения регулирующего органа за счет энергии, получаемой от объекта регулирования. У регуляторов непрямого действия регулирующее воздействие передается регулируемому параметру от измерительного элемента или датчика через специальные устройства (усилитель, исполнительный механизм и пр.), действующие от постороннего источника энергии.

На рис. 124 показаны системы непрерывного регулирования.

Статический регулятор прямого действия (рис. 124, а) предназначен для поддержания постоянного давления в объекте регулирования У. Это давление подводится в камеру над мембраной 3 по импульсной трубке 2. Мембрана жестко связана с клапаном 6 при помощи штока 5 и уравновешивается снизу усилием пружины 4. Предположим, что режим работы регулятора установившийся, при этом нагрузка Qy на объект постоянна и давление Ру соответствует заданному значению [графики P = f(t) и P = f(Q) на рис. 124, бив].

Допустим, нагрузка увеличилась и приняла значение В связи с этим давление Р объекта уменьшится по сравнению с заданным. Мембрана усилием пружины прогнется вверх и увеличит открытие клапана. Давление будет восстанавливаться, но разжатая пружина развивает меньшее усилие по сравнению с прежним, и поэтому для уравновешивания усилия пружины и для нового установившегося состояния объекта понадобится давление, также несколько меньшее заданного. Разность между заданным давлением и фактическим после приведения регулятора в установившееся положение называется статической ошибкой (ΔР, а разность значений в момент работы регулятора в неустановившемся состоянии (значение δ) называется динамической ошибкой.

Регулятор по своему принципу не может работать без статической ошибки, он применяется в тех случаях, когда ведение технологического процесса допускает такие ошибки. Чем больше отклонение нагрузок от величины Qy, тем больше статическая ошибка. Эти регуляторы обеспечивают надежное регулирование и имеют простую конструкцию.

Существенным недостатком рассмотренной САР является наличие статической ошибки. Это вызвано жесткой зависимостью положения регулирующего органа от отклонения регулируемого параметра или наличием пружины.

На рис. 124, г показана схема той же САР, но с конструктивно измененным статическим регулятором: вместо пружины применен рычаг 5 с грузом 4.

В данном случае состояние равновесия мембраны выразится уравнением

Но величины l2, l1, q и F всегда постоянны при работе регулятора. В связи с этим при любой нагрузке Q на объект давление Р будет регулироваться без статической ошибки. Это свойство регулятора показано на рис. 124, с приведенной регулировочной характеристикой Р = f(Q) = const.

Такие автоматические регуляторы, работающие без статической ошибки, называются астатическими, но они имеют следующий основной недостаток: в переходном процессе наблюдается плохая устойчивость регулирования, при резком изменении давления над мембраной регулирующий орган не будет перемещаться плавно.

Под действием сил инерции груз будет занимать крайние положения вместе с клапаном. Возникает многократное перерегулирование, что видно на приведенном графике Р = f(t) на рис. 124, д. Для частичного исправления этого недостатка используют приспособление для уменьшения скорости перемещения регулирующего органа. В данном случае (см. рис. 124, г) на импульсной трубке установлен дроссель 1 и имеется гидравлический демпфер 3 с обводным каналом и игольчатым клапаном 2.

Астатические регуляторы обычно используются в объектах с малой скоростью изменения параметров.

Рычажно-демпферные устройства и пружины в рассмотренных регуляторах выполняют роль обратных связей, так как их действие направлено противоположно регулирующему воздействию. При введении рычажно-демпферного устройства (гибкой обратной связи) качество регулирования улучшается после переходного процесса и одновременно ухудшается в переходных процессах (см. рис. 124, д), при введении пружины (жесткой обратной связи) наблюдается обратное изменение свойств (см. рис. 124, б). Очевидно, для того чтобы сделать регулятор, лишенный этих недостатков, следует применять обратную связь из демпфера и пружины.

На рис. 124, ж показана схема САР с принятыми конструктивными изменениями регулятора. В данном случае при изменении нагрузки на объект и стремлении регулятора ликвидировать возмущающее воздействие в начале переходного процесса поршень демпфера 1 стремится сохранить состояние покоя и преобладающую роль в регулировании выполняет пружина 2, обеспечивая хорошее затухание колебаний, как в статическом регуляторе. В конце переходного периода, когда скорость процесса уменьшается, преобладающую роль играет гидравлический демпфер, работа которого направляется на удаление статической ошибки регулирования. Кривая процесса регулирования (рис. 124, з) наглядно показывает улучшение показателей работы регулятора, в котором совместились достоинства статического и астатического регулятора.

Примененное в этом случае устройство называется упругой обратной связью или изодромным устройством. Регуляторы, выполненные на этом принципе, называются изодромными регуляторами.

В практике применяются изодромные регуляторы, основанные на использовании самых различных принципов действия: медленного перетекания жидкости или воздуха из одного сосуда в другой (гидравлические изодромы); медленного охлаждения термопары, покрытой слоем изоляции (электротермические изодромы); разряда электрического конденсатора через активное сопротивление (электрические изодромы) и пр.

Автоматизация отдельных аппаратов консервного производства.

Автоматические поточные линии консервного производства оснащены многочисленными приборами и регуляторами, обеспечивающими необходимый контроль и регулирование технологических процессов. Ниже рассмотрены примеры автоматизации работы отдельных аппаратов консервного производства.

В паромасляной печи 7 (рис. 125) постоянная температура масла поддерживается с помощью автоматического регулятора температуры. Чувствительным элементом его является баллон 3 манометрического термометра, в котором повышение температуры измеряемой среды (масла) преобразовывается в повышение давления в системе, состоящей из термобаллона и капилляра 4, соединяющего термобаллон с регулятором 2. В последнем установлена изогнутая плоская пустотелая пружина; один конец ее соединен с капилляром, второй, отклоняемый при изменении давления, — с заслонкой сопла, в которое подается сжатый воздух после очистки в фильтре 6 и снижения давления в редукторе 7.

В зависимости от температуры масла регулятор 2 посылает командный импульс мембранному клапану 5, установленному на паропроводе, подающем пар в нагревательные элементы паромасляной печи.

Автоклав 15 периодического действия (рис. 126) оборудуется запорно-регулирующими клапанами 7, 2, 72, 13 и 14 нормально закрытого исполнения на магистралях подачи воды, пара, воздуха, слива и дренажа соответственно. Температура в автоклаве измеряется манометрическим газовым термометром 3 с пневматическим выходным сигналом, давление — бесшкальным сильфонным манометром 11 с пневматическим выходным сигналом. Температура и давление в автоклаве регистрируются пневматическим вторичным прибором 10. Программа изменения задания по температуре в автоклаве вырабатывается программирующим устройством 6. Регулирование температуры по программе осуществляется пропорциональными регуляторами 5 и 4, управляющими через регулирующие клапаны 1 и 2 подачи воды и пара. Регуляторы 4 и 5 и командно-программирующее устройство 6 оформлены в виде программного регулятора ПРТ-2.

Программа изменения задания по давлению в автоклаве вырабатывается программирующим устройством 7. Регулирование давления в автоклаве осуществляется пропорциональными регуляторами 8 и 9, управляющими через регулирующие клапаны 12 и 13 верхним сливом воды и подачей воздуха. Регуляторы 8 и 9 и программирующее устройство 7 оформлены в виде программного регулятора РД-У.

Автоматический гидрорегулятор давления в прессовой камере шнекового пресса работает следующим образом (рис. 127). Плунжерный насос 2, приводом которого служит кулачковый механизм, установленный на валу 1, подает масло из резервуара 3 по маслопроводу 6 в систему регулятора. Величина давления в системе регулируется устройством 4 и проверяется по манометру 5. В цилиндрах 7 давление передается на запорный конус 10 пресса с помощью поршней 8 и штоков 9. Запорный конус насажен на трубу, внутри которой проходит вал 1 пресса, и может перемещаться вдоль этого вала.

В исходном положении под давлением поршней 8 конус прижат к выходному отверстию пресса и зазор между ними закрыт. При работе пресса накопившиеся в камере сжатия выжимки давят на конус, преодолевают заданное ему сопротивление и отодвигают его. Образуется кольцевое отверстие 11, через которое выжимки шнеком 13 выносятся из прессовой камеры. Величина этого отверстия при установившемся режиме работы пресса задается заранее положением конуса на его оси и фиксируется гайкой.

При повышении давления в камере сжатия 12 выжимки отодвигают конус, при этом длина камеры как бы увеличивается, что снижает давление, выход выжимок возрастает и равновесие устанавливается на заданном давлении. Если же давление в камере сжатия падает, конус прижимается к стенкам цилиндра, уменьшается зазор и создается препятствие выходу выжимок. Продолжается это до тех пор, пока давление в камере уравновесит давление конуса. Таким образом гидрорегулятор поддерживает постоянную величину сжатия в камере пресса, что соответствует заданной величине влажности выходящих выжимок.

Автоматический стабилизатор потока продукта (рис. 128) используется в пастеризационных пластинчатых теплообменниках. Это создает благоприятные условия для работы автоматики, устраняет опасность нарушения температурных режимов в секциях аппарата при внезапном увеличении подачи.

В схеме пастеризационно-охладительной установки стабилизатор потока включен в линию нагнетательного трубопровода питательного насоса.

Продукт входит в стабилизатор снизу через штуцер 1 и проходит затем по кольцевому зазору между корпусом 2 и направляющей гильзой 3 до окна 4, через которое затем поступает в регулировочную камеру 5. Здесь поток продукта обтекает грибок 6, диаметр которого строго согласован с внутренним диаметром регулировочной камеры. Вследствие этого при нормальной подаче продукта по обе стороны грибка создается перепад давлений, достаточный для поддержания всего узла гидродинамического поплавка, состоящего из грибка, штока 7 и цилиндрического золотника 8, в «плавающем» состоянии. При этом золотник частично прикрывает окно 4, создавая дополнительное сопротивление движению жидкости.

Стабилизатор потока автоматически выравнивает общее сопротивление нагнетательной линии центробежного насоса и поддерживает подачу насоса на постоянном, заранее установленном уровне.

Если поток продукта имеет тенденцию к увеличению, например, вследствие уменьшения гидравлического сопротивления аппарата или повышения напора продукта при входе в стабилизатор, грибок поднимается вверх и золотник уменьшает проходное сечение окна. При этом сопротивление стабилизатора автоматически увеличивается, компенсируя уменьшение сопротивления аппарата. При увеличении сопротивления аппарата перепад давлений по обе стороны грибка уменьшается и золотник опускается вниз, увеличивая проходное сечение окна и вновь выравнивая общее сопротивление нагнетательной линии.

Важное значение в системах автоматического управления процессами выпаривания имеют устройства, поддерживающие определенный заданный уровень продукта в аппарате. В случае снижения уровня продукта может произойти «оголение» нагревательной поверхности (змеевиков, паровой рубашки, пучка кипятильных трубок и т. п.), в результате чего образуется нагар. Это приводит к ухудшению качества продукции и снижению коэффициента теплопередачи.

Измерение уровня жидкости и автоматическая стабилизация необходимого его значения в аппаратах, работающих под давлением или разрежением, осуществляются с помощью камерных цилиндрических регуляторов уровня (рис. 129). Действие их основано на изменении веса цилиндрического стержня (буйка) в зависимости от глубины его погружения в среду, уровень которой измеряется или регулируется.

Поплавок 1 помещен в камере 2 и может перемещаться по вертикали. Перемещение поплавка передается пневматическому устройству регулятора через гибкую стальную трубку 3. Под действием веса поплавка гибкая трубка скручивается, в зависимости от степени погружения поплавка в жидкость изменяется усилие, действующее на эту трубку. При снижении уровня жидкости усилие, действующее на трубку, увеличивается в связи с уменьшением выталкивающей силы и гибкая трубка скручивается. При повышении уровня жидкости усилие уменьшается и гибкая трубка раскручивается на некоторый угол. Одновременно с трубкой поворачивается стержень заслонки 4.

Эта заслонка, связанная со свободным концом стержня, поворачивается вместе с ним, прикрывая или открывая отверстие сопла 5, через которое восходит струя воздуха. Это приводит к изменению давления воздуха в камере 6 и к изменению положения золотника 7, через который воздух подается к исполнительному мембранному клапану 77. Он установлен на линии подачи продукта в сосуд, в котором необходимо поддерживать определенный его уровень.

Воздух в наружную полость сопловой трубки 9 подводится через клапан 8. При увеличении давления воздуха трубка 9 раскручивается на некоторый угол и отводит сопло 5 от заслонки 4, что приводит к уменьшению давления воздуха в линии подачи его к исполнительному механизму. При уменьшении давления трубка скручивается и приближает сопло к заслонке, что приводит к увеличению давления воздуха в линии, где установлен клапан 17.

Давление воздуха, поступающего к регулятору и от регулятора к исполнительному механизму, контролируется манометрами 10 и 12. На линии для подвода сжатого воздуха установлены фильтр 13 и редуктор 14. Изменение давления воздуха в пневматической камере исполнительного механизма приводит к перемещению его золотника, в результате чего увеличивается или уменьшается подача продукта в выпарной аппарат, и вследствие этого уровень его стабилизируется.

Системы автоматического управления комплексными технологическими линиями.

В предыдущем разделе рассматривались отдельные приборы и регуляторы. Ниже описывается система автоматического управления процессом асептического консервирования, на примере которой рассмотрим, как эти приборы автоматически контролируют аппараты и управляют целым комплексом их.

Линии асептического консервирования для плодовых и томатных полуфабрикатов типов А9-КСИ и А9-КСК содержат следующие контуры контроля и регулирования (рис. 130):

автоматическое регулирование температуры в пароконтактном теплообменнике II по пропорционально-интегральному закону на основе изменения количества пара, подаваемого в продукт;
автоматическую двухкаскадную стабилизацию давления в пароконтактном теплообменнике II, основанную на изменении проходного сечения регулирующего органа на выходе из теплообменника и стабилизации давления в камере стерилизации III;
автоматическую индикацию и регистрацию температуры в емкости предварительного резервирования I, пароконтактном теплообменнике II, камере стерилизации III, вакуум-охладителе IV, температуры воды в барометрическом конденсаторе, а также сигнализацию отклонения от заданного диапазона этих параметров;
автоматическое регулирование давления в камере стерилизации III по пропорциональному закону регулирования на основе изменения количества пара, выпускаемого в атмосферу из парового пространства камеры стерилизации;
автоматическое регулирование уровня продукта в камере стерилизации III, вакуум-охладителе IV по трехпозиционному закону, а также регулирование уровня воды в барометрическом конденсаторе;
световую сигнализацию на щите управления технологическим оборудованием нормальных и критических значений основных параметров и звуковую сигнализацию их критических значений;
световую и звуковую сигнализацию на щитах контроля блоков резервуаров критических значений давления в них и повышения уровня продукта до заданных значений;
дистанционное управление со щита всеми электрическими приводами: блокировки заполнения очередного резервуара при достижении в нем верхнего уровня, выключения насоса, подающего продукт в емкости предварительного разервирования по команде щита управления.

В резервуаре предварительного резервирования I автоматический контроль за верхними предельным и рабочим уровнями продукта осуществляется электронным сигнализатором уровня СУ1 с тремя датчиками, за нижними уровнями — аналогичным прибором СУ2. В качестве первичного преобразователя температуры в этом резервуаре служит термометр сопротивления ТС1, подключенный к шеститочечному мосту ИН 1 с регистрацией и трехпозиционным регулированием.

Автоматическая стабилизация давления в пароконтактном теплообменнике II обеспечивается в режиме стерилизации на основе стабилизации давления в последующем аппарате — камере стерилизации III регулятором давления прямого действия, а в режиме циркуляции — регулятором давления прямого действия, установленным на трубопроводе циркуляции в резервуаре I.

Автоматическая стабилизация температуры стерилизации в пароконтактном теплообменнике осуществляется системой, состоящей из термометра сопротивления ТС2, подключенного к мосту ИН2, с дистанционной передачей показаний. Выход дистанционной передачи подключен к суммирующему входу пропорционально интегральному регулятору УР5. К другому входу этого регулятора подключен выход преобразователя давления МН8, установленного на трубопроводе подачи пара к регулирующему клапану ИМ8 с исполнительным механизмом, изменяющим по команде регулятора УР5 подачу пара в пароконтактный теплообменник II.

Сигнальный контакт вторичного прибора ИН2 обеспечивает в автоматическом режиме (совместно с регулятором УР4) управление клапанами П11, П12, П13, изменяющими направления потока продукта из пароконтактного теплообменника.

Уровень продукта в камере стерилизации поддерживается в диапазоне, определенном расположением датчиков сигнализатора уровня СУ2. Этот сигнализатор управляет клапанами П16 и П17 в автоматическом режиме. При отклонении давления в камере стерилизации и в трубопроводе, соединяющем камеру стерилизации с вакуум-охладителем, от заданного значения продукт направляется на циркуляцию, а клапаны П16 и П17 закрываются. Давление контролируется электроконтактными термометрами МН11 и МН12.

Температура в вакуум-охладителе автоматически контролируется и регистрируется вторичным прибором ИН1, первичный преобразователь которого ТС6 установлен ниже нижнего рабочего уровня. При повышении температуры в вакуум-охладителе выше заданного предела регулятор УР4 дает команду на циркуляцию путем открытия клапана П22 и закрытия клапана П24. В вакуум-охладителе предусмотрены автоматический контроль и регулирование уровня продукта в заданных пределах. Имеются две системы, в первичных преобразователях которых используется гидростатический и кондуктометрический принципы действия.

Сигнализация и автоматическая стабилизация уровня воды в конденсаторе V осуществляется сигнализаторами уровня СУ1 и СУ4, датчики которых расположены на верхнем и нижнем рабочем и аварийном уровнях. Сигнализатор СУ4 управляет трехпозиционным клапаном К7, который регулирует проход воды от откачивающего насоса Н3.

Для контроля сигнализации и блокировки критических значений уровней и давления в резервуарах VI на них устанавливаются электроконтактные манометры и кондуктометрические преобразователи уровня.

Преимуществами описанной системы автоматического управления являются комплексное решение вопросов управления всеми режимами линии, большой объем автоматизации, позволяющий эксплуатировать достаточно сложное оборудование минимумом обслуживающего персонала.

перейти в раздел Статьи
последние Статьи

Доставка сельхозтехники и запасных частей, оросительных систем, насосов во все города России (быстрой почтой и транспортными компаниями), так же через дилерскую сеть: Москва, Владимир, Санкт-Петербург, Саранск, Калуга, Белгород, Брянск, Орел, Курск, Тамбов, Новосибирск, Челябинск, Томск, Омск, Екатеринбург, Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Уфа, Казань, Самара, Пермь, Хабаровск, Волгоград, Иркутск, Красноярск, Новокузнецк, Липецк, Башкирия, Ставрополь, Воронеж, Тюмень, Саратов, Уфа, Татарстан, Оренбург, Краснодар, Кемерово, Тольятти, Рязань, Ижевск, Пенза, Ульяновск, Набережные Челны, Ярославль, Астрахань, Барнаул, Владивосток, Грозный (Чечня), Тула, Крым, Севастополь, Симферополь, в страны СНГ: Киргизия, Казахстан, Узбекистан, Киргизстан, Туркменистан, Ташкент, Азербайджан, Таджикистан.

Наш сайт не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ., а носит исключительно информационный характер. Для получения точной информации о наличии и стоимости товара, пожалуйста, обращайтесь по нашим телефонам. В случае копирования, использования любого материала находящегося на сайте www.foodtech.com.ru, активная ссылка обязательна, в случае печати – печатная ссылка. Копирование структуры сайта, идей или элементов дизайна сайта строго запрещено. Технические данные и иллюстрации носят рекламный характер. Указанный комплект поставки и характеристики могут отличаться от входящего в серийную поставку. Производитель оставляет за собой право вносить изменения в конструкцию изделий. Техническое оснащение и комплектацию оборудования просим уточнять у специалистов.

Права на все торговые марки, изображения и материалы, представленные на сайте, принадлежат их владельцам.

+7 (473) 260-52-06

Новости

28 марта 2018

Турецкий поток (томатный)

...

12 декабря 2017

Антибиотики в мясопроизводстве: минусов слишком много

...

Статьи

Упаковочная пленка

Упаковочный материал для... сена