Лекції з технологічного обладнання харчових виробництв. Обладнання підприємств комунального харчування - курс лекцій. Основні закономірності фільтрування

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РФ

ЯРОСЛАВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра процесів та апаратів хімічної технології

УДК 66.011; 663; 664

B.C. САЛЬНИКІВ

ПРОЦЕСИ ТА АПАРАТИ

ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ

Курс лекцій для студентів 3-го курсу /6-й семестр/

Спеціальності 170600 "Машини та апарати харчові.

Виробництв", напрямок 551800 "Технологічні

Машини та обладнання".

ПАХТ. 46. ​​170600. 551800. КЛ

Ярославль - 2002 рік.

відвідуваності та успішності на 6-й семестр

Відвідування: 38 + 12 + 20 = 70

Звіти з лабораторним роботам: 5 x 20 = 100

Реферат /за бажанням студента/: 50 /друкарський 60/

Разом: 70 + 100 + 50 = 220

Автоматичний кафедральний залік, співбесіда та звільнення
від іспиту з оцінкою:

220-210 - добре, 200-190 - добре.

Кафедральний залік – 140–150.

^ ТЕМАТИКА ЛЕКЦІЙ- 38 год.

1. 
   Вступна – 4 год.
2. 
   Гідромеханічні процеси – 8 год.
3. 
   Теплові процеси – 10 год.
4. 
   Масообмінні процеси – 16 год.

ГІДРОМЕХАНІЧНІ ПРОЦЕСИ – 8 год.

1. 
   Класифікація, загальна теорія – 2 год.
2. 
   Фільтрування – 2 год.
3. 
   Псевдозрідження – 2 год.
4. 
   Перемішування – 2 год.

ТЕПЛОВІ ПРОЦЕСИ – 10 год.

1. 
   Основи розрахунку теплообмінника – 4 год.
2. 
   Випарювання – 6 год.

МАСООБМІННІ ПРОЦЕСИ – 16 год.

1. 
   Основи масопередачі – 4 год.
2. 
   Перегонка – 2 год.
3. 
   Ректифікація – 4 год.
4. 
   Сушіння – 6 год.

ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ – 12 год.

1. 
   Розрахунок 3-х корпусної прямоточної випарної установки – 4 год.
2. 
   Розрахунок установки ректифікації безперервної діїдля
   поділу бінарної суміші – 4 год.
3. 
   Розрахунок конвективних сушарок: киплячого шару та барабанної із застосуванням топкових газів як агент – 4 год.

ТЕМАТИКА

ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТТІВ – 20 год.

1. 
   № 28 - Фільтрування - 4 год.
2. 
   № 27 - Псевдозрідження - 4 год.
3. 
   № 21 - Механічне перемішування - 4 год.
4. 
   № 23 - Випробування теплообмінника - 4 год.
5. 
   № 24 – Кінетика конвективного сушіння – 4 год.

Метою проектування є завершальна перевірка освоєння курсу студентами, що здійснюється в процесі їхньої самостійної інженерної роботи.

Курсовий проект включає розрахунок типової установки (випарної, сушильної, ректифікаційної) та її графічне оформлення. Розрахунково-пояснювальна записка містить опис схеми встановлення, конструкції апаратів, матеріальні, теплові, конструктивні та механічні розрахунки, заходи щодо техніки безпеки, список використаної літератури. Обсяг записки складає 20-40 сторінок машинопису. Виконання розрахунків передбачає використання обчислювальної техніки.

Графічна частина курсового проекту складається з креслення загального виду установки у 2-3 проекціях та креслення основного апарату з розрізами та вузлами, виконаними на аркушах формату А1.

У період роботи студенти знайомляться з діючими ГОСТами, користуються довідковою літературою, набувають навичок вибору апаратури.

1. 
   ^ 2.6. Зміст самостійної роботи студента

Самостійна робота полягає у систематичному опрацюванні лекційного курсу, самостійному вивченні окремих розділів та тем курсу,освоєння питань, що виносяться на самостійне вивченнята оформлення лабораторних робіт, виконання та оформлення курсових проектів, підготовці до заліків та іспитів.

Основна:

1. 
   Плановський О.М., Миколаїв П.І. Процеси та апарати хімічної та нафтохімічної технології. М., Хімія, 1987.
2. 
   Касаткіна А.Г. Основні процеси та апарати хімічної технології. М., Хімія, 1973.

1. 
   Стабніков В.М., Лисянський В.М., Попов В.Д. Процеси та апарати харчових виробництв. М., Агропроміздат, 1985.
2. 
   Гельперін Н.І. Основні процеси та апарати хімічної технології. М., Хі-мія, 1981.
3. 
   Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Приклади та завдання з курсу процесів та апаратів хімічної технології. Л., Хімія, 1987.
4. 
   Дитнерський Ю.І. Основні процеси та апарати хімічної технології. Посібник з проектування. М., Хімія, 1983.

Окремі технологічні процеси: фільтрування, випарювання, сушіння та ін – були відомі людству ще в давнину і застосовувалися виключно для харчових цілей. Застосовувалася дуже примітивна апаратура. Але ПАПП є родоначальником і історично склалися раніше ПАХТ.

Поняття "глибока давнина" є значною мірою відносним. У археологів немає поки що стрункої системи походження людини. Відомо, що скелет найдавнішої людини знайдено в Африці. Вік кістяка становить 5 млн. років. Проте поява культури землеробства і скотарства, що з різноманітними знаряддями праці та предметами побуту, відносять зазвичай до кінця льодовикового періоду, тобто. 75-100 тис. Років тому. Цей час ми і називатимемо "глибокою давниною".

Істотний вплив на розвиток ПАПП надали цукрова та винокурня промисловості. Спочатку сировиною для цукру служив цукровий очерет /батьківщина – Індія, Китай, Океанія/. Ще в давнину на території Індії отримували солодкий сироп. Твердий цукор /кристалізація/, мабуть, навчилися робити араби 800 років тому. Колумб привіз живці цукрової тростини на Антильські острови. Після цього Куба та Пуерто-Ріко стали головними центрами виробництва цукру у світі.

Наприкінці 18 століття Росії почалися пошуки замінників цукрової тростини, які увінчалися відкриттям цукрових буряків. Перший цукробуряковий завод був побудований в Росії в 1802 році. Приблизно в цей час виник перший завод у Німеччині, а через кілька років – у Франції. У 1812 році було створено промисловий вакуум-випарний апарат, у 1820 р. – фільтрпрес.

Наприкінці льодовикового періоду люди стали жити у стійбищах /дерев'яні та кам'яні поселення/. Коли чоловіки полювали, жінки та діти збирали на околицях їстівні ягоди, плоди, коріння та трави. Надлишки плодів та ягід складали у глиняні ямки, розжарені вогнем. Через місяць зберігання при температурі 25-30 ° С за рахунок природного бродіння з плодів та ягід виходило сухе вино. Цей напій позбавив людей багатьох кишкових захворювань і сприяв продовженню життя /в середньому вона становила 30-35 років/. Відкриття алкоголю спричинило створення особливої ​​культури людства – виноробства. 7 тис. років тому у стародавньому Єгипті виробництво вина з винограду вже було поставлено на потік, у Китаї – 5 тис. років тому. Застосовувалися керамічні та дерев'яні судини.

Перші спроби перегонки сухого вина були зроблені у стародавньому Єгипті /Олександрія/ ченцем на ім'я Зосима де Панополіс. В 1334 алхімік з Провансу /Франція/ Арно де Вілльнєв отримав дистиляцією винний спирт.

На Русі споконвіку готували медові пиво та брагу. Виробництво цієї "медовухи" збереглося досі у Суздалі. У 14 столітті монах Ісидор "підглянув" за кордон влаштування самогонного апарату і спорудив такий же в підмосковному монастирі. Для приготування бражки стали застосовувати зерно /пшениця, жито, ячмінь, овес/ та дріжджі /у Німеччині - картопля, у Швеції - целюлоза/. У 1813 році було створено промислову ректифікаційну колону.

Нафта та горючі гази були відомі людям з найдавніших часів. Нафтою заповнювали світильники, запальні бомби, а древньому Єгипті бальзамували померлих. Перегонка, запозичена з гуральної промисловості, суттєво вплинула на нафтопереробку. Промислова переробка нафти виникла 18 столітті. Так, 1745 року в Печорському краї на річці Ухті Федір Прядунов на заводі купця Набатова щороку виробляв 20 тис. літрів очищеної гасу. У Німеччині гас отриманий із нафти 1830 р. /Рейхенбах/, США – 1858 р. /полковник Дрек/.

Переробка нафти насправді сформувала хімічну технологію. Залучаючи значні матеріальні ресурси та наукові кадри, ХТ у 20 столітті стала домінуючою. Сама ХТ у свою чергу почала підрозділятися на окремі напрямки, галузі: основний органічний синтез /ООС/, технологія синтетичного каучуку /СК/, лакофарба та ін. Харчова та хіміко-фармацевтична промисловості стали складовою ХТ. Наприклад, барабанні сушарки, розроблені ХТ, можуть бути використані для сушіння і кварцового та цукрового піску.

Льодовиковий період, залишки якого спостерігаються і зараз, будучи по суті природним холодильником, сприяв збереженню продуктів, що швидко псуються: м'ясо, птиця, риба та ін – і, як не дивно, виживання людства. Туша мамонта, здобутого влітку, могла прогодувати людей максимум протягом тижня, далі м'ясо псувалося. Взимку ця сама туша могла прогодувати людей протягом кількох місяців. Досі у деяких господарствах заготовляють лід узимку, а влітку тримають його у підпіллі для збереження продуктів. У прошарку вічної мерзлоти /тундра/ створені спеціальні сховища, у яких протягом року держава зберігає стратегічні запаси м'яса.

На думку вітчизняного астронома, проф. І.С. Шкловского /Зірки: їх народження, життя та смерть. - 1984, с.146 / Земля переживає льодовиковий період, який триває вже 2 млн. років, а нормальна тривалість льодовикових періодів /вони відбуваються кожні 200-300 млн. років/ становить 10 млн. років. Зараз ми маємо короткий перепочинок /15 тис. років/, але вже в цьому столітті астрономи очікують на різке похолодання клімату Землі. Парниковий ефект, можливо придуманий для науки, розрахунками не підтверджується.

Для переробки нафти природний холодильник виявився недостатнім. Потрібно було конденсувати пари легколетких вуглеводнів і зріджувати гази. Знадобилося штучне охолодження. В 1845 створюється повітряна холодильна машина, в 1874 р - парокомпресійна, в 1895 з'являється глибоке охолодження / рідким азотом/. Харчова промисловість не залишилася поза увагою ХТ: зараз важко знайти харчове або торгове підприємство, де б не було парокомпресійної холодильної машини /глибоке охолодження теж використовується для швидкого заморожування харчових продуктів/.

Хімічна технологія значною мірою працює на харчову промисловість, наприклад, постачає сільському господарству: паливно-зочні матеріали, мінеральні добрива /на жаль, в Росії в даний час 85% добрив йдуть на експорт/, гербіциди /від бур'янів/, інсектициди /від шкідливих комах, дивно, люди зовсім забули сарану, а вона раптом з'явилася влітку 2001 року спочатку в Казахстані, потім перекинулася на Дагестан і Ставропольський край/, мікроелементи росту рослин та ін.

Якщо царська Росія була в основному сільськогосподарською країною і експортувала зерно /англійці досі воліють чорний хліб, випечений з російської жита/, а також інші продукти, то в даний час Росія імпортує /ввозить/: м'яса 34%, молоко та молочних продуктів 20%, цукор 70%, олія 41%.

Недостатність сільського господарства щодо забезпечення продуктами харчування породила прагнення до створення штучної їжі. Початок було покладено хімічною технологією у 19 столітті.

У 1854 р. Бертело / Бертло / синтезував жири / гліцерин + жирні кислоти /. У роки Другої світової війни в Німеччині було збудовано завод з виробництва десятків тис. тонн замінника вершкового масла /маргарину/. В даний час маргарин виробляється також з рослинної олії. Натуральне вершкове масло дорожче маргарину в кілька разів. Парадокс полягає в тому, що, як показала перевірка, опублікована в ЗМІ, в Росії зараз залишилися лише два види вологодського натурального вершкового масла. Решта олії є маргарином, але продається за ціною натурального вершкового масла.

Перший синтез цукру здійснив вітчизняний вчений А.М. Бутлерів у 1861 році /параформальдегід + луг = цукор, близький до глюкози /. Синтез виноградного цукру, який зустрічається в природі /α - глюко-за/ був виконаний в 1890 Емілем Фішером /з гліцерину/. Гліцерин застосовується також як косметичний засіб та харчова добавка.

З синтезом білків справа виявилася значно складнішою і завдання досі далекі від вирішення. Вчені-хіміки пішли шляхом розщеплення природних білків на амінокислоти, вивчення структури та синтезу останніх, потім їх об'єднання в білкові молекули. Перша амінокислота - гліцин - була отримана Браконно в 1820 /Л. та М. Фізер. Органічна хімія. - 1949, с. 359/. З того часу вивчено кілька десятків амінокислот, деякі з них синтезовано. Отримано білковоподібні речовини /пластеїни/ с молекулярною масою 100 тис. та більше. Природні білки мають мол. масу в кілька мільйонів / протеїни /. Роботи отримали хіміко-фармацевтичний та медичний напрямок. В результаті були розвинені: ультрацентрифугування, рентгеноструктурний аналіз, екстракція /остання входить до дисципліни ПАПП/. Канадським ученим Бантингу і Маклеоду за відкриття інсуліну /1921 р./ було присуджено Нобелівську премію. Однак гормональні білки /наприклад, інсулін, тироксин, адреналін/, отримані синтетично, поки ще багато в чому поступаються природним білкам, одержуваним екстракцією з туші бика /підшлункова та щитовидна залоза, кора надниркових залоз/. Тому надалі м'ясокомбінату доцільно мати додатковий цех як фармацевтичної фабрики, т.к. лікарські препарати, одержувані з туші бика, за вартістю набагато перевищують вартість самого бика.

Для масового виробництва після другої світової воїни було створено кормовий білок із нафти та деревини. У Останнім часомвсе більшу увагу харчовиків привертає соя. Зерно сої містить: 24-45% білка, 13-27% жиру, 20-32% крохмалю. Приготування з сої молока і сиру (важко відрізнити від коров'ячого) було відоме китайцям у давнину. І знову казус: соєвий білок, оброблений та сформований у волокна, які об'єднуються у шматочки "м'яса", нині продається в консервних банках з етикеткою "яловичина" та за ціною яловичини.

Етиловий спирт /етанол/ є важливою сировиною у виробництвах ООС та СК. У 19 столітті етанол отримували спиртовим бродінням, про яке вже йшлося. У 1855 р. Бертло у лабораторних умовах отримав етанол сірчанокислотним методом гідратації етилену. У промисловості метод було здійснено 1919 р. /СРСР – 1933 р./. У 1948 р. у США та СРСР було здійснено промисловий синтез етанолу прямою гідратацією етилену/температура 290-300 °С, тиск 7-8 МПа, каталізатор – фосфорна кислота. Технічний етанол, отриманий за цим методом, містить до 2% діетилового ефіру /температура кипіння 34,5 °С, має приємний запах. Останній дуже токсичний: спричиняє втрату свідомості і може призвести до раптової зупинки серця. Останнім часом технічний спирт річкою ринув у харчову промисловість / був виявлений навіть на Ярославському лікеро-горілчаному комбінаті/. У результаті щорічно в Росії від напоїв з технічним спиртом гине кілька десятків тисяч людей.

Таким чином, хімічна промисловість, що має в основному великотоннажні виробництва, в даний час, а тим більше в майбутньому, може забезпечити харчову промисловість мільйонами і мільйонами тонн щорічно синтетичною харчовою сировиною: жири, вуглеводи, білки. На думку лікарів, штучна їжа неспроможна повністю замінити їжу з натуральних природних продуктів, т.к. мільйони років еволюції найкраще пристосували людський організм саме до останньої їжі. Доведено, що відсутність у їжі природних білків /м'ясо, птиця, риба, молочні продукти та ін/ призводить до виснаження людського організму і навіть до летального результату. Тому лікарі виступають проти вегетаріанства і різного роду "постів". Фальсифікація природних харчових продуктів, яка спостерігається останнім часом, має переслідуватися згідно із законом.

Узагальнення виробничого досвіду з хімічної та суміжних технологій відноситься до початку 19 століття. У Росії її 1828 року проф. Ф.А. Денисов опублікував працю під назвою "Великий посібник до загальної технології ...", в якому висловив ідею про спільність низки основних процесів і апаратів. Наприкінці 90-х 19 століття проф. Олександр Кирилович Крупський запровадив у Петербурзькому технологічному інституті навчальну дисциплінуз розрахунку та проектування основних процесів та апаратів. 1909 року А.К. Крупський опублікував книгу під назвою "Початкові розділи вчення про проектування з хімічної технології", яка по суті є першим підручником з дисципліни ПАХТ. 1912 року проф. Іван Олександрович Тищенко запровадив на хімічному факультеті МВТУ курс ПАХТ як самостійну дисципліну.

У США тільки в 1923 році вийшла у світ праця Уокера, Льюїса і Мак-Адамса під назвою "Принципи науки про процеси та апарати". Як підручник у США у 1931 році вийшла книга В. Беджера та В. Мак-Кеба "Основні процеси та апарати хімічних виробництв".

Великий внесок у розробку окремих розділів науки про процеси
та апаратах внесли вітчизняні вчені І.А. Тищенко / теорія розрахунку
випарних апаратів/, Д.П. Коновалов /основи теорії перегонки рідких
сумішей/, Л.Ф. Фокін та К.Ф. Павлов /оригінальні і глибокі за змістом монографії/. Далі ідеї курсу розвивалися вітчизняними вченими: AM. Трегубова, С.М. Обрядчиковим, А.Г. Касаткіним, Н.М. Жаворонковим, А.В. Ликовим/ярославець, закінчив ЯДПІ ім. Ушиського/, П.Г. Романковим, О.М. Длановським, Н.І. Гельперіним, В.М. Стабніковим, В.В. Кафаровим та ін.

Слід зазначити праці проф. В.М. Стабнікова /Київський харчовий інститут/, автора підручника з дисципліни ПАПП.

1. 
   Стабніков В.М., Харін С.Є. Теоретичні основи перегонки та ректифікації спирту. - Харчовийпромвидав, М., 1951.
2. 
   Стабніков В.М. Ректифікаційні апарати. - М.: Машгіз, 1965.
3. 
   Стабніков В.М., Попов В.Д., Редько Ф.А., Лисянський В.М. Процеси
   та апарати харчових виробництв. - М.: Харчпромгіз, 1966.
4. 
   Стабніков В.М. Розрахунок та конструювання контактних пристроїв
   ректифікаційних та абсорбційних апаратів. - Київ, Техніка, 1970.
5. 
   Стабніков В.М., Лисянський В.М., Попов В.Д. Процеси та апарати
   харчових виробництв. - М.: Агропроміздат, 1985.

Процеси та апарати, загальні для харчової, хімічної, хіміко-фармацевтичної та інших суміжних галузей промисловості, отримали назву основнихпроцесів та апаратів.

Вивчення теорії основних процесів, принципів устрою та методів розрахунку апаратів та машин складає предметі завданнякурсу.

Одним із завдань курсу є виявлення загальних закономірностейпротікання різних процесів, наприклад, для перенесення речовини та тепла.

У курсі розглядаються закономірності переходу від лабораторних і апаратів до промисловим, тобто. проблеми моделювання.

В курсі вивчається так звана макрокінетика, пов'язана з видимим, масовим рухом речовини: струмки, краплі, бульбашки, тверді частинки та ін. При цьому тільки для пояснення деяких явищ використовується мікрокінетика, тобто. рух речовини на молекулярному рівні.

^ КЛАСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСІВ

Залежно від закономірностей, що характеризують перебіг процесів, останні класифікуються:

1. 
   ГІДРОМЕХАНІЧНІ – змішання та поділ неоднорідних газових та рідких систем.
2. 
   ТЕПЛОВІ - перенесення тепла від одного теплоносія до іншого.
3. 
   МАСООБМІННІ – переніс /переважний/ речовини з однієї фази в іншу для досягнення рівноваги.

До курсу також входять холодильні, механічні та хімічні процеси. Але для цієї спеціальності вони розглядаються в інших дисциплінах.

За організаційно-технічною структурою процеси можна поділити на періодичні/нестаціонарні/ та безперервні/стаціонарні/.

У періодичномуУ процесі окремі його стадії /наприклад, нагрівання - кипіння - охолодження/ здійснюються в одному апараті, але в різний час. Економічно ці процеси доцільні у виробництвах дрібного масштабу при різноманітному асортименті продукції, що типово для харчової промисловості.

У безперервномуУ процесі окремі його стадії здійснюються одночасно, але в різних апаратах /підігрівач - кип'ятильник - холодильник/. Економічно вигідні в середньо-і великотоннажних виробництвах /випарювання/, дозволяючи провести механізацію та автоматизацію, а також застосувати стандартну апаратуру.

^ ЗАГАЛЬНА СХЕМА

ДОСЛІДЖЕННЯ, РОЗРОБКИ І РОЗРАХУНКУ АПАРАТУРИ

1. 
   На основі законів статикивстановлюють початкові та кінцеві значення параметрів процесу та напрямок його течії.
2. 
   На основі закону збереження матеріїскладають матеріальний баланс.
3. 
   На основі закону збереження енергіїскладають енергетичний /тепловий/баланс.
4. 
   На основі законів кінетикивстановлюють рушійну силу та коефіцієнт швидкості процесу.
5. 
   За отриманими даними визначають основний розмір апарату.
6. 
   Розраховують кілька варіантів апаратури та на основі техніко-економічного аналізу визначають оптимальний варіант.

Закони статики та кінетики, збереження матерії та енергії, будучи фундаментальними законами природи, по суті сформували дисципліну ПАПП як науку. Наука відрізняється від інших "вчень" тим, що відповідь на порушення закону на якомусь виробництві слід негайно: аварія, пожежа, вибух, катастрофа тощо. Щоб уникнути цього, техніка безпеки /ТБ/ проходить через весь курс ПАПП. Розглянемо викладені вище пункти схеми трохи докладніше.

1. 
   ^ СТАТИКА ПРОЦЕСІВ

Будь-який процес протікає до того часу, поки система прийде у стан рівноваги. Статикарозглядає процес у стані рівноваги.

Розрізняють гідростатику /вчення про рівновагу рідин/, а також теплову, фазову та хімічну рівновагу.

Наприклад, фазова або дифузійна рівновага для насичених розчинів у воді при 100 °С /розчинність/:

Поварена сіль /хлористий натрій/ - 39,8 г/100 г води; 28,5% мас.

Цукор – 487 г/100 г води; 83% мас.

^ 2. МАТЕРІАЛЬНИЙ БАЛАНС

Загалом його можна записати так:

де
- Кількість речовин, що надходять на переробку;

– кількість речовин, отриманих у результаті переробки

Сучасні технології повинні передбачати, що втрат та відходів не повинно бути /безвідходні технології/. Але поки що вони є.

Відходи у харчовій промисловості зазвичай використовуються для відгодівлі тварин /додатковий цех/.

Втрати хімічної промисловості досить часто отруюють навколишнє середовище, зокрема й населення. Наприклад, Ярославський НПЗ /Славнефть/ щорічно "втрачає" в атмосферу 100 тис. т вуглеводнів. 1999 року викиди забруднюючих речовин /не тільки від хімічної промисловості/ в атмосферу міста Ярославля становили 270 тис. т.

З Західної Європиіз попутним вітром до Росії щорічно надходить 2 млн. т сірчистого газу та 10 млн. т сульфатів.

^ 3. ЕНЕРГЕТИЧНИЙ /ТЕПЛОВИЙ/ БАЛАНС

Загалом записується так:

де
– тепло, що надходить із вихідними речовинами,

- Тепловий ефект процесу,

– тепло, що йде з кінцевими продуктами,

- Втрати тепла в навколишнє середовище.

Втрати тепла неминучі; але вони мають бути зведені до мінімуму /підбір теплової ізоляції/ або утилізовані /теплові втрати апаратів враховуються в системі опалення цеху/. Одним з кращих утеплювачів вважається скловолокно /мати/, щільність 120-200 кг/м 3 коефіцієнт теплопровідності 0,04 Вт/м. ° С, яке до того ж є надійним захистом від гризунів.

Втрати тепла у вигляді "димової завіси" від печей, котелень та теплових електростанцій /ТЕС/ пов'язані із забрудненням навколишнього середовища. Так, ТЕС, що працюють на кам'яному вугіллі, на 1 млн. кВт-год електроенергії, що виробляється, викидають в атмосферу: 15 т сірчистого газу, 10 т золи і 3 т оксидів азоту.

Дисципліна ПАПП має великий арсенал апаратури для очищення /до ГДК - гранично допустима концентрація/ димових газів від пилу та шкідливих газових компонентів, а також для утилізації з них тепла: апарати пилогазоочищення, контактні теплообмінники, абсорбери, адсорбери та ін.

^ 4. КІНЕТИКА ПРОЦЕСІВ

Кінетика розглядає процеси у їх розвитку, у тому прагненні стану рівноваги.

– Ступінь відхилення системи від стану рівноваги виражає рушійну силу процесу.

Для процесів дисципліни ПАПП застосовується основна кінетична закономірність:

– Швидкість процесу прямо пропорційна рушійній силі і обернено пропорційна опору.

Для механічних та хімічних процесів ця закономірність не застосовується. Але ці процеси часом знаходяться на виробництві в одній технологічній лінії з основними процесами, наприклад, цукрові бурякиперед вилуговуванням подрібнюють або шаткують. Тому у деяких вузах зазначені процеси вводять у дисципліну ПАПП.

Для гідромеханічних процесів основна кінетична закономірність набуває вигляду:

/3/

де V - обсяг рідини, що протікає, м 3 ,

S - переріз апарату, м 2,

τ - час, с,

ρ – щільність рідини, кг/м 3 ,

G = 9,81 м/с 2

R Г – гідравлічний опір, кг/м 2 .с,

K Г – коефіцієнт швидкості, м 2 .с/кг,

ΔH d – різниця повних гідродинамічних напорів, м.

Остання величина визначається за рівнянням Бернуллі:

У навчальній та технічній літературі за гідравлічний опір часто помилково приймаються втрати напору в апараті / p n або h n /.

Для теплових процесів кінетичне рівняння записується:

/5/

Де Q – кількість переданого тепла, Дж,

F - Поверхня теплопередачі, м 2 ,

Δt – різниця температур між теплоносіями, К або °С,

R - термічний опір, м 2 .К/Вт,

K – коефіцієнт теплопередачі, Вт/м2.

Для масообмінних процесів:

/6/

Де М - кількість речовини, перенесеної з однієї фази в іншу, кг або кмоль,

F – поверхня контакту фаз /масопередачі/, м 2 ,

K Y - Коефіцієнт масопередачі, кг/м 2 .c.
,

R Y - Дифузійний опір, м 2 .с. / кг,

ΔY – різниця між рівноважною та робочою /або навпаки/ концентраціями для однієї з фаз, кг А/кг В – відносні масові частки, або кмоль А/кмоль В – відносні мольні частки.

Наприклад, якщо для розчинення цукру при 100 °С приймається чиста вода/Y=0/, то початковий момент часу рушійна сила процесу розчинення складе:

ΔY = Y нас. - Y = 487/100 - 0 = 4,87 відн. мас. часткою.

^ 5. ОСНОВНИЙ РОЗМІР АПАРАТУ

Визначається з інтегрального виду рівнянь /3, 5, 6/, наприклад, рівняння /5/, тобто. з основного рівняння теплопередачі:

/7/

Δt ср – середня різниця температур між теплоносіями, К або °С.

За основним розміром апарат приймається за каталогом /стандартний/ або розробляється конструктивно /нестандартний/.

^ 6. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ

Розрахунки з цієї теми зазвичай бувають дуже громіздкими, тому проводяться із застосуванням ЕОМ. Так, для розрахунку теплообмінника можливі 264 варіанти.

Насамперед приймається критерій оптимальності. Таких критеріїв може бути кілька: економічні / питома собівартість продукції, прибуток виробництва та ін / виробничі / продуктивність, якість продукту та ін / і т.д. Оптимальний варіантприймається по максимуму чи мінімуму критерію оптимальності. При виборі варіантів, крім іншого /наприклад, тип теплоносія, його початкова температура та ін/, враховуються:

А/ матеріал апарату має відповідати вимогам техніки безпеки – почність, антикорозійність, нешкідливість;

Б/ адаптація людини /ергономіка/;

В/естетичні вимоги;

Г/ Екологічні вимоги.

МАТЕРІАЛИ

А. Метали

Слід уникати контакту з харчовими продуктами таких металів, як Fe, Al, Cu, Zn, Cd, Ni, Ti, які використовуються досі самостійно або у вигляді покриттів.

Токсичність зазначених вище металів.

/Грушко Я.M., Шкідливі неорганічні сполуки у промислових викидах у повітря. справ. вид. - Л.: Хімія, 1987. - 192 с./

1. 
   Al - алюміній /температура плавлення 660,4 ° С, щільність 2699 кг/м 3 /.

Перед такою "перспективою" виникає бажання зібрати весь домашній алюмінієвий посуд і здати його в металобрухт.

1. 
   Fe - залізо / 1539 ° С, 7870 кг / м 3 /.

1. 
   Сd - кадмій / 321,1 ° С, 8650 кг / м 3 /.

1. 
   Сu - мідь / 1084,5 ° С, 8960 кг / м 3 /.

1. 
   Ag - срібло /261,9 ° С, 10500 кг/м 3 /.

1. 
   Zn - цинк /419,5 ° С, 7130 кг/м 3 /.

1. 
   Ni - нікель / 1455 ° С, 8900 кг / м 3 /.

1. 
   Ti - титан / 1665 ° С, 4320 кг / м 3 /.

/Малахов А.І., Андрєєв Н.Х. Конструкційні матеріали хімічної апаратури - М.: Хімія, 1978. - 224 с. /

А/ Корозійностійкі / нержавіючі / конструкційні сталі.

Наприклад, сталь 2Х13 /0,2% вуглецю, 13% хрому/, термостійкість до 600 ° С, межа міцності 850 МПа.

Б/ Звичайні вуглецеві сталі ст.2 та ст.З з покриттям:

– оловом, Sn, /231,9 °С, 5850 кг/м 3 /, бляха, консервні банки.

- емалями на основі кремнійорганічних сполук /щільність емалей 2100-2500 кг/м 3 термостійкість до 300 ° С, межа міцності на стиск 600 МПа.

– тефлоном /полімер CF 2 =CFCl або фторопласт 3/, щільність 2100-2160 кг/м 3 термостійкість до 210 °С, межа міцності при розтягуванні 35-40 МПа.

Б. ^ Силікатні матеріали

Дані зведені до таблиці 1.

Таблиця 1.

Слід звернути особливу увагу на ситалі – матеріали майбутнього. Ситалл - прозорий, корозійно-стійкий матеріал, що по міцності перевершує звичайну вуглецеву сталь, а по щільності набагато легше її /на рівні алюмінію/. Останнім часом із ситалу виготовляють апаратуру /включаючи трубопроводи/ для цеху з переробки молока, ректифікаційні колони/поки невеликий продуктивності/ та інших.

Ст. ^ Полімерні матеріали

1. 
   Фторопласт 4 – полімер тетрафторетилену, щільність 2160-2260 кг/м 3 , межа міцності при розтягуванні 14-25 МПа, гранична температура 327 ° С / труби, арматура, прокладки та ін /.
2. 
   Фторкаучук / умовна назва гуми, що містить фторкаучук та до 30% мас. наповнювача – кремнекислота, вулканізація проводиться із застосуванням діамінів/ – щільність 1800-1900 кг/м 3 , межа міцності на розтяг 20-25 МПа, гранична температура 200-250 °С /шланги, стрічки, прокладки та ін./.

р. ^ Інші матеріали

У цій рубриці слід зазначити матеріали, які не є конструкційними для промисловості, але дуже широко використовуються в артельних виробництвах /виноробство, квашення та ін/, а також для виготовлення побутового начиння.

1. 
   Дерево - щільність сирої деревини 300-900 кг/м 3 межа міцності на стиск: ялиця - 47, дуб - 65 МПа; термостійкість до 150 °C, температура спалаху /при внесенні вогню/ 230-260 °С, температура самозаймання: /нагрівання без вогню/ близько 400 °С.

1. 
   Кераміка /фаянс/ – обпалена суміш гончарної глини, кварцового піску, польового шпату та ін, покрита глазур'ю. Температура випалу 1250-1300 ° С, щільність 1800-1900 кг/м 3 межа міцності при стиску 100-130 МПа.

^ РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ

Для апаратів, які працюють під внутрішнім надлишковим тиском, має бути представлений розрахунок на міцність за формулою Держгіртехнагляду. Товщина стінки апарату:

мм /8/

Де D в – внутрішній діаметр апарату, мм,

P – розрахунковий тиск, МПа /1,03-1,1 від номінального/,

φ – поправочний коефіцієнт міцності зварного шва /1,0-0,8/,

С - збільшення корозії, мм,

σ доп - допустима напруга, МПа.

Для апаратів, розташованих на свіжому повітрі, проводиться розрахунок на вітрове навантаження. Швидкість вітру приймається 45 м/с / швидкість урагану 33 м/с/. Для барабанів, що обертаються, мають дві опори, здійснюється розрахунок на вигин. Для грат, які працюють під навантаженням, представляється розрахунок зріз.

^ ЕРГОНОМІКА, ЕСТЕТИЧНІ ВИМОГИ

Ергономіка - наука, що займається вивченням взаємної адаптації людини та машини. Ергономічні показники відображають взаємодію людини з технікою в комплексі гігієнічних, антропометричних, фізіологічних та психологічних властивостей людини.

Ергономіка безпосередньо пов'язана з технікою безпеки, яка вийшла з неї. При виборі варіантів апаратури, наприклад, потрібно передбачати огородження деталей, що обертаються, зручність форми і розташування рукояток управління, невеликі зусилля для приведення їх в дію. Між апаратами мають бути достатні проходи для зручності обслуговування та ремонту. Якщо апарати розташовуються на відкритому повітрі /випарювання, ректифікація/, то робоче місце оператора має бути організовано поруч у приміщенні. Освітленість, температура та вологість повітря на робочому місці повинні відповідати стандарту /кондиціонер/. Робоче місцемає бути захищено від запиленості, шуму, вібрації, випромінювання, дії шкідливих речовин, мати запасний вихід для термінової евакуації. Персонал забезпечується спецодягом /каска, куртка, штани, чоботи, рукавиці, окуляри та ін./, питною водою /допускаються чай і кава/, гарячим душем і т.д.

Естетичні показники характеризують інформаційну виразність, раціональність форми, цілісність композиції, досконалість виконання апаратів і машин. Важливе значення має колірне оформлення апаратів та робочого місця.

За технікою безпеки приймається наступне фарбування трубопроводів:

Водяна пара – червона,

Вода очищена – зелений,

Пожежний трубопровід – помаранчевий,

Технічна вода – чорна.

^ ЕКОЛОГІЧНІ ВИМОГИ

Екологія – відношення організмів між собою та з навколишнім середовищем.

Екологічні показники – це рівень шкідливих впливів на довкілля, які виникають під час експлуатації обладнання, наприклад, вміст шкідливих домішок, ймовірність викидів шкідливих частинок, газів, випромінювань та ін.

У разі платності природних ресурсів і платність за забруднення довкілля. Залежно від величини забруднення стягуються платежі за скидання забруднюючих речовин. Розмір платежів встановлюється виходячи з проекту норм гранично допустимих скидів /ПДС/ і викидів /ПДВ/.

Інтегральний показник викидів

/9/

К – коефіцієнт виконання нормативів,

А – коефіцієнт значимості,

Р б - базові показники,

Pi – фактичне значення показників ПДВ та ПДС.

При K i< 1 наблюдается низкий уровень работы предприятия и оно должно быть остановлено.

Зоологічна експертиза проекту установки, цеху чи підприємства проводиться згідно із Законом РФ "0б охороні навколишнього природного середовища". Експертиза проводиться Міністерством охорони навколишнього середовища, МОЗ, Санепіднаглядом.

Проект повинен забезпечувати уловлювання, утилізацію, знешкодження шкідливих речовин та відходів або повне виключення викидів забруднюючих речовин.

^ МАСШТАБНИЙ ПЕРЕХІД І МОДЕЛЮВАННЯ

Розрізняють три основні види моделювання процесів:

1/ фізичне,

2/ математичне,

3/ елементне.

1/ ^ Фізичне моделювання

За цим методом дослідження процесу з обробкою дослідних даних послідовно проводять на фізичних моделях: лабораторна /скло, ємність до 1 л/, пілотна /метал, до 100 л/, напівпромислова/до 0,5 м 3 /, промислова /5 м 3 і більше/. Метод дуже громіздкий та тривалий, але забезпечує надійні результати.

Фізичне моделювання ґрунтується на теорії подоби.

Визначення.Явищами, подібними один до одного, називаються системи тіл,

А/ геометрично подібні один до одного;

Б/ у яких протікають процеси однакової природи;

В/в яких однойменні величини, що характеризують явища, відносяться між собою як постійні числа

X' = ​​a x · x'' /10/

Де a x – константа подоби.

Сам по собі принцип "подоби" був відомий людству в глибокій старовині /наочний приклад - єгипетські піраміди/. Проте теорія подоби сформувалася лише у 20 столітті. Основу теорії складають три теореми.

/ Брайнес Я.M. Подібність та моделювання в хімічній та нафтохімічній технології. - М.: Гостоптехіздат, 1961. - 220 с. /

^ 1-а теорема.Жозеф Бертран, французький математик, 1848

– У подібних явищ індикатори подібності рівні одиниці чи критерії подібності чисельно однакові.

/Індикатор подоби – комплекс констант подоби, критерій подоби – безрозмірний комплекс величин/.

^ 2-а теорема.Т.А. Афанасьєва-Еренфест, 1925 р., набрякл. математик.

– Система рівнянь, буквально однакова для групи подібних явищ, може бути перетворена на критеріальне рівняння.

^ 3-я теорема.М.В. Кирпічов, А.А. Гухман, 1930 р., набрякл. вчені.

– Для подібних явищ критерії подібності, складені за умов однозначності, чисельно однакові.

^ Умови однозначності включають:

а/ геометричні розміри системи;

Б/ фізичні константи речовин;

В/ характеристика початкового стану системи;

Г/ стан системи її межах /гранична умова/.

Таким чином, застосування теорії подібності до дослідження та розробки процесу полягає в наступному.

1. 
   Упорядкування повного математичного описи процесу, тобто. виведення диференціального рівняння та постановка умов однозначності.
2. 
   Проведення подібного перетворення диференціального рівняння та умов однозначності, визначення критеріїв подібності та загального виду критеріального рівняння / метод аналізу рівнянь/.
3. 
   Визначення дослідним шляхом на моделях конкретного виду критеріального рівняння/фізичне моделювання/.

Для складних процесів, коли неможливо поки скласти диференційне рівняння, критерії подібності отримують на основі методу аналізу розмірностейвеличин, що впливають на процес /теореми Бертрана та Букінгема/. Таким методом були, наприклад, отримані критерії механічного перемішування.

Розрізняють геометричну, гідродинамічну, теплову, дифузійну та хімічну подобу.

^ Геометрична подоба враховується симплексами "Г", наприклад, відношення довжини трубопроводу до діаметра.

Гідродинамічна подобавивчається у курсі гідравліки з прикладу подібного перетворення рівняння Навье-Стокса. Теплова та дифузійна подоби розглядаються в дисципліні ПАПП.

Згадаймо критеріальне рівняння гідродинаміки:

де
- критерій гомохронності, враховує рух рідини, що не встановився;

– критерій Фруда, враховує сили тяжіння;

– критерій Ейлера, враховує сили гідростатичного тиску;

- Критерій Рейнольдса, враховує сили внутрішнього тертя.

2/ ^ Математичне моделювання

Методи теорії подібності застосовуються і при використанні інших видів моделювання, в яких процеси, що моделюють, відрізняються від моделюються за фізичною природою. Найважливішим з них є математичне моделювання, при якому різні процеси відтворюються на електричних моделях - електронних обчислювальних машинах/ЕОМ/.

За Р. Френкс загальна схема математичного моделювання включає сім стадій / Френкс Р. Математичне моделювання в хімічній технології. - М.: Хімія, 1971. - 272 с. /.

1. 
   Постановка задачі.
2. 
   Визначення фундаментальних законів, яким підпорядковується механізм явищ, що у основі проблеми.
3. 
   На основі обраної фізичної моделі стосовно вирішуваної задачі записується система відповідних математичних рівнянь.
4. 
   Проводиться природне розташування рівнянь за допомогою
   побудови блокової потоково-інформаційної діаграми Діаграма
   відбиває схему зв'язків окремих стадій технологічного процесу.
5. 
   Вибирається один із кількох можливих способіврішення системи рівнянь /моделі/, наприклад, логічний, аналітичний, чисельний із застосуванням ЕОМ.
6. 
   Рішення / аналіз моделі /.
7. 
   Вивчення та підтвердження результатів, отриманих при вирішенні математичної моделі /перевірка адекватності моделі/.

Математичне моделювання набагато дешевше фізичного моделювання, дозволяє вирішувати питання автоматичного регулювання та оптимізації процесів, досліджувати процес при неповному математичному описі /кібернетична задача/.

3/ ^ Елементне моделювання

При цьому моделюванні процес досліджується на елементарному осередку промислового апарату, а сам апарат приймається потім складається з сотень і тисяч таких осередків. Наприклад, досліджується теплообмін на одній трубці апарату, а теплообмінник складатиметься з 1000 таких труб. Метод застосовується для процесів фільтрування, теплообміну, каталітичного крекінгу та ін. найкоротший термінперевести лабораторні дані у промисловість.

^ ГІДРОМЕХАНІЧНІ ПРОЦЕСИ

У харчових виробництвах багато процесів призводять до утворення неоднорідних сумішей, які надалі підлягають поділу /кристалізація, сушіння та ін./.

Часто зустрічається завдання протилежного характеру: з речовин, що знаходяться в різних агрегатних станах, необхідно отримати суміш /змішування, перемішування/.

Розв'язання як першої, так і другої задачі відноситься до галузі гідромеханічних процесів.

Класифікація

У гідромеханічних процесах використовуються неоднорідні системи. Останні щонайменше складаються з двох фаз:

А/ внутрішньої або дисперсної фази, що знаходиться в тонко роздробленому стані;

Б/ зовнішньої фази або дисперсійного середовища, що оточує частинки внутрішньої дисперсної фази.

Розрізняють системи.

1. 
   Газ - тверде тіло: а/ пил, діаметр частинок 5-50 мкм,

/Для порівняння: розмір космічного пилу 0,1-1 мкм/.

1. 
   Газ – рідина: а/ туман 0,3–3 мкм; б/ піна.
2. 
   Рідина – тверде тіло: а/ грубі суспензії > 100 мкм,

В/ колоїдні розчини,< 0,1 мкм.

1. 
   Рідина – рідина; а/ емульсії.

1/ Поділ газових неоднорідних систем.

2/ Поділ рідких неоднорідних систем.

3/ Псевдозрідження.

4/ Перемішування.

У всіх гідромеханічних процесах має місце рух частинок у газовому чи рідкому середовищі. Вивчення закономірностей цього руху становить важливе завдання гідродинаміки. Деякі загальні поняттята закономірності руху частинок розглядаються нижче.

^ Рух тіл у рідинах

Визначальний розмір

За визначальний розмір твердої частинки довільної форми приймається еквівалентний діаметр кульової частинки, що має ту ж масу /М/ та об'єм /V/.

/12/

Де - Щільність твердої частинки, кг/м 3 .

Режими обтікання

Для оцінки режиму обтікання твердої частки зовнішнім потоком застосовують число Рейнольдса:

/13/

Де
- Щільність і в'язкість середовища.

Розрізняють області.

1. 
   Ламінарне обтікання, Re< 2 /0,1 по другим данным/.
2. 
   Перехідна область, 2/0,1/< Re < 500.
3. 
   Турбулентне обтікання, Re> 500.

Осадження частинок у полі сили тяжіння

При осадженні частки в нерухомому середовищі через короткий проміжок часу /від секунди до часток секунди/ встановлюється рівновага сил і рух частинки стає рівномірним.

– Швидкість рівномірного руху частки при балансі сил, що діють на неї, називається швидкістю осадження.

В ідеальному випадку дія сил на одиночну частинку кульової форми при осадженні в нерухомому середовищі представлена ​​на рис. 1.

ФЕДЕРАЛЬНА АГЕНЦІЯ З ОСВІТИ

ВОЛОДИВОСТОКСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ І СЕРВІСУ

КОЛЕДЖ СЕРВІСУ ТА ДИЗАЙНУ

«Обладнання підприємств громадського харчування»

для спеціальностей 260502.51

«Технологія продукції комунального харчування»,

050501.52 професійне навчання спеціалізація

"Технологія продукції громадського харчування"

Владивосток 2008

Лекція №6. Машини для приготування тіста та кремів

Лекція №7. Ваговимірювальне обладнання

Лекція №8. Контрольно-касові машини

Лекція №9. Основи теплотехніки Теплогенеруючі пристрої

Лекція №10 Варильне обладнання

Лекція №11. Спекотно-пекарське обладнання

Лекція №12. Варильно-жаркове та водогрійне обладнання. Плити електричні

Лекція №13. Устаткування для роздачі їжі. Марміти

Лекція №14. Основи холодильної техніки. Компресори

Лекція №15. Торговельне холодильне встаткування. Камери та шафи

холодильні

Лекція №16. Охорона праці. Правові основи охорони праці

Список літератури

Лекція №1. Вступ. Класифікація обладнання

На сучасному етапі громадське харчування займатиме переважне місце порівняно з харчуванням у домашніх умовах. У зв'язку з цим виникає необхідність подальшої механізації та автоматизації виробничих процесівяк основного фактора зростання продуктивності праці. Вітчизняна промисловість створює велику кількість різних машин потреб підприємств громадського харчування. Щорічно освоюються та впроваджуються нові, більш сучасні машини та обладнання, що забезпечують механізацію та автоматизацію трудомістких процесів на виробництві.

Створюються та освоюються нові машини, обладнання, які працюватимуть в автоматичному режимі без участі людини.

Нині одним із найважливіших завдань у країні є радикальна реформа щодо прискорення науково-технічного прогресу у народному господарстві.

У громадському харчуванні вона стоїть особливо гостро, на підприємствах досі переважна більшість виробничих процесів виконується вручну. Існує багато видів роботи, де зайнята велика кількість працівників малокваліфікованої праці. Тому докорінна перебудова у сфері виробництва передбачає необхідність широкої індустріалізації виробничих процесів, масового застосування промислових методів виготовлення і постачання продукції споживачам.

Подібна організація виробництва у громадському харчуванні дозволить не лише застосовувати нове високопродуктивне обладнання, а й ефективніше його використовувати. У виграші будуть і споживачі, - скорочуються витрати часу, підвищується культура обслуговування, і працівники громадського харчування - за рахунок механізації та автоматизації виробництва різко знижуються витрати ручної праці, збільшується продуктивність виробництва продукції та покращуються санітарно-технічні умови.

Впровадження нової техніки та прогресивної організації виробництва дає можливість суттєво підняти економічну ефективність роботи підприємств громадського харчування за рахунок підвищення продуктивності праці, скорочення витрат сировини та енергії.

Науково-технічний прогрес у громадському харчуванні полягає не тільки у розвитку та вдосконаленні використовуваних знарядь праці, у створенні нових більш ефективних технічних засобів, а й немислимий без відповідного вдосконалення технології та організації виробництва, впровадження нових методів праці та управління.

Удосконалення техніки має забезпечувати як зростання продуктивність праці та її полегшення, а й зниження витрат праці одиницю продукції під час використання нових машин і механізмів. Інакше кажучи, нова техніка тільки в тому випадку буде ефективною, якщо витрати суспільної праці на її створення та використання вимагають менше праці, що зберігається застосуванням цієї нової техніки. У зниженні витрат за одиницю продукції, вироблену з допомогою нової техніки, зрештою і полягає економічна суть вдосконалення машин і механізмів.

Для прискорення темпів НТП у громадському харчуванні велике значення має вдосконалення теплових апаратів, що дозволяють інтенсифікувати процеси теплової обробки сировини за рахунок застосування нових способів нагрівання, автоматичної підтримки заданих режимів, програмування теплового процесу.

У виробництві теплового обладнання нашій країні протягом останніх двадцяти років відбувалися докорінні зміни, які можна назвати технологічною перебудовою. У ньому можна виділити три періоди. Перший полягав у переході від використання обладнання, що працює на твердому паливі, до газового та електричного обладнання. На другому відбувся перехід від універсального обладнання (наприклад, кухонна плита) до секційного, кожен вид якого призначений для виконання окремих операцій теплової обробки продуктів. Третій період відбувається нині. Він полягає у виробництві та впровадженні обладнання, що використовує нові методи теплової обробки продуктів, сухою парою або методом конвективного обігріву.

Для розвитку теплового обладнання найперспективнішим напрямом є створення нових апаратів:

З новими видами теплової обробки продуктів (комбінований нагрів, обробка продуктів сухою парою та конвективним обігрівом);

З автоматичним регулюванням та програмуванням теплового процесу;

З безперервною дією для варіння та смаження продуктів (трансферавтомати);

З пристроями та пристроями, що механізують процеси перевертання та перемішування продуктів (травкові котли з механічною мішалкою).

Уніфікація і стандартизація технологічного обладнання дозволяють значно скоротити його номенклатуру і знизити матеріаломісткість і створюють також реальні передумови для зменшення трудомісткості продукції, що випускається.

Для підвищення технічного рівня підприємств громадського харчування, зростання продуктивності праці та покращення організації обслуговування населення важливе значення має вдосконалення роздавального обладнання, впровадження високопродуктивних конвеєрних ліній для комплектування та реалізації комплексних обідів. Новим напрямом покращення роздавального обладнання є створення ліній прилавків самообслуговування, що включають пересувні марміти, прилавки, шафи та інші види роздавального обладнання, що відповідає санітарно-технічним та екологічним нормативам.

Удосконалення технологічних процесів у громадському харчуванні буде ефективним тільки в тому випадку, якщо їх впровадження здійснюється на новій технічній основі. При цьому нова техніка має створюватися за трьома напрямками. Основним є розробка та освоєння техніки, що відповідає сучасному рівню розвитку науки. Постійно повинна проводитися робота зі створення нових видів техніки. Поряд із цим слід приділяти велику увагу та модернізації діючого технологічного обладнання.

Важливим засобом прискорення науково-технічного прогресу у громадському харчуванні є своєчасна модернізація обладнання, заміна морально застарілої техніки на сучасну, яка не поступається за якістю, надійністю, металомісткістю та енергоємністю кращим досягненням науки.

Невисока ефективність впровадження нової техніки найчастіше пов'язана з недосконалістю конструктивних рішень окремих видів машин. Ще недостатньо висока якість та надійність використовуваного обладнання.

Таким чином, перед розробником та творцем нової техніки ставиться завдання значно покращити вагу найважливіші техніко-економічні параметри машин, обладнання та різних механізміву громадському харчуванні:

Створення машин та апаратів, що працюють на основі електрофізичних методів теплової обробки харчових продуктів (інфрачервоні промені та надвисокочастотне нагрівання та їх використання з традиційними методами);

Розробка засобів комплексної механізації та автоматизації виробничих процесів для спеціалізованих та вузькоспеціалізованих підприємств громадського харчування (млинцевих, пельменних, пиріжкових тощо);

Підвищення якості обладнання, що випускається - надійності, довговічності та ремонтопридатності, і мають стандартні уніфіковані вузли та деталі.

Створення високопродуктивних універсальних машин та механізмів, зручних для використання їх як в індивідуальному вигляді, а також у складі механізованих або автоматизованих потокових ліній.

Вирішення цих завдань дозволить інтенсифікувати виробничі процеси на підприємствах громадського харчування, значно покращити якість продукції, що випускається, і знизити її собівартість.

Подальше розширення мережі підприємств громадського харчування та збільшення їхньої технічної оснащеності вимагає від обслуговуючого персоналу підвищення технічної грамотності, спеціальних знань та підвищення кваліфікації.

Класифікація машин

Залежно від призначення та виду оброблюваних продуктів, машини підприємств громадського харчування можна поділити на кілька груп.

1. Машини для обробки овочів та картоплі - очисні, сортувальні, мийні, різальні, протирочні і т.д.

2. Машини для обробки м'яса та риби - м'ясорубки, фаршемішалки, розпушувачі м'яса, котлетоформувальні та ін.

3. Машини для обробки борошна та тосту - просіювачі, тістомісні, збивальні і т.д.

4. Машини для нарізки хліба та гастрономічних продуктів – хліборізка, ковбасорізка, маслодільники тощо.

5. Універсальні приводи – з комплектом змінних виконавчих машин.

6. Машини для миття подового посуду та приладів.

7. Підйомно-транспортні машини.

Машина складається з трьох основних механізмів: рухового, передавального та виконавчого, а також механізмів керування, регулювання, захисту та блокування.

Двигунними механізмами є головним чином електродвигуни змінного струму з короткозамкненим ротором (закриті, асинхронні, трифазні або однофазні). Для роботи у вагонах-ресторанах та на суднах використовуються електродвигуни постійного струму.

Передавальний механізм служить для здійснення взаємозв'язку рухового та виконавчого механізмів. У сукупності руховий та передавальний механізми називають приводом машин.

Виконавчий механізм визначає призначення та найменування машин. Конструкція його залежить від структури робочого циклу та характеру технологічного процесу, а також виду та фізико-механічних властивостей продукту, що піддається обробці: До складу виконавчого механізму входять робоча камера із завантажувальним та розвантажувальним пристроями, а також інструменти для механічної обробки продуктів.

За допомогою механізмів керування здійснюються пуск, зупинка та контроль за роботою машини. Механізми регулювання призначені для налаштування машини, а механізми захисту та блокування - для захисту машини від поломки та аварійного її відключення.

Всі машини, що застосовуються на підприємствах торгівлі та громадського харчування, можна класифікувати за структурою робочого циклу, ступенем механізації та автоматизації процесів та за функціональною ознакою.

За структурою робочого циклу розрізняють машини, періодичної та безперервної дії. У машинах і механізмах періодичної дії продукт обробляється протягом певного часу, званого часом обробки, потім видаляється з робочої камери. Після завантаження нової порції продукту процес повторюється. У машинах безперервної дії процеси завантаження, обробки та вивантаження продукту відбуваються одночасно і безперервно.

За ступенем механізації та автоматизації розрізняють машини неавтоматичні, напівавтоматичні та автоматичні. У машинах неавтоматичної дії завантаження, розвантаження, контроль та допоміжні технологічні операції виконуються оператором. У машинах напівавтоматичної дії основні технологічні операції виконуються машиною; ручними залишаються лише транспортні, контрольні та деякі допоміжні процеси. У машинах автоматичної дії всі технологічні та допоміжні процеси виконуються машиною.

За функціональною ознакою машини та механізми підприємств торгівлі та громадського харчування поділяються на ряд груп, обумовлених їх призначенням: машини для поділу сипких харчових продуктів; машини для миття овочів та столового посуду; машини для очищення продуктів від зовнішніх покривів; машини для подрібнення продуктів; машини для перемішування продуктів; машини, що обробляють продукти тиском; ваговимірювальні пристрої та контрольно-касові машини; підйомно-транспортне встаткування.

Лекція №2. Загальні відомостіпро машини та механізми

Машина - це сукупність механізмів, що виконують певну роботу або перетворюють один вид енергії на інший. Залежно від призначення розрізняють машини - двигуни та робочі машини.

Залежно від призначення робочі машини можуть виконувати певну роботу щодо зміни форми, розмірів, властивостей та стану об'єктів праці. Об'єктами праці на підприємствах громадського харчування служать харчові продукти, що піддаються різної технологічної обробки - очищення, подрібнення, збивання, перемішування, формування тощо.

За ступенем автоматизації та механізації виконуваних технологічних процесів розрізняють машини неавтоматичні, напівавтоматичні, автоматичні. У машинах неавтоматичної дії завантаження, вивантаження, контроль та допоміжні технологічні операції виконуються кухарем, закріпленим за цією машиною. У машинах напівавтоматичної дії основні технологічні операції виконуються машиною, ручні залишаються лише транспортні, контрольні та деякі допоміжні процеси. У машинах автоматичної дії вага технологічні та допоміжні процеси виконуються машиною. Вони використовуються у складі потокових та потоково-механізованих ліній та повністю замінюють працю людини.

Основні вимоги до машин і механізмів.

Машини та механізми повинні задовольняти вимоги прогресивної технології обробки сировини та продуктів.

Для цього необхідно, щоб конструктивні, кінематичні та гідравлічні параметри обладнання забезпечували оптимальні режими технологічних процесів та високі техніко-економічні показники. Такими параметрами є: питома енергоємність, питома металомісткість, питома матеріаломісткість, питома витрата води, площу, що займається обладнанням, і т. е. параметри машини, віднесені до одиниці продуктивності.

Конструкція повинна забезпечувати високу надійність та довговічність машини, швидку заміну зношених та несправних робочих органів, інструментів, вузлів та деталей. Конструкція має бути технологічною, тобто в процесі виготовлення та експлуатації машини витрачаються мінімальні засоби. Необхідно, щоб машини та механізми відповідали вимогам техніки безпеки Й виробничої санітарії (машини заземлюють; робочі органи, інструменти та елементи передачі закривають кожухами, кришками, запобіжними кільцями, облицюваннями або укладають у корпуси; в конструкцію багатьох машин включають різні блокувальні пристрої та елементи, що забезпечують відключення їх при піднятих огородженнях).

Машини, що випускаються, все більшою мірою повинні відповідати вимогам виробничої естетики. Правильні пропорціїмашин, простота їх форми, зручне розташування елементів керування, завантажувальних та розвантажувальних пристроїв, приємне фарбування сприяють підвищенню продуктивності праці та створенню безпечних умов роботи.

При створенні сучасних машин і механізмів прагнуть стандартизації та уніфікації вузлів, деталей та комплектуючих виробів, що дозволяє скоротити номенклатуру запасних частин та полегшити виконання ремонтних робіт.

Робочі органи та інструменти машин і механізмів повинні мати високу зносостійкість. вузли, що швидко обертаються, і деталі машин повинні бути врівноважені, щоб виключити знос підшипників, валів і корпусних деталей.

Матеріали, які застосовуються при виготовленні машин та механізмів.

Деталі, що входять до складу машин, мають різні навантаження, що враховується при виборі матеріалів. На деталі корпусів (станини, стійки та ін.) припадає до 75% маси всіх деталей машини, і хоча вони мають незначні навантаження, деталі повинні відповідати вимогам міцності і жорсткості. Деталі корпусів виконують литими із сірого чавуну або алюмінію та звареними з вуглецевої сталі марок СтЗ та Ст5. Використання зварних конструкційкришок та кожухів дає велику економію металів. Для зменшення маси переносних машин та механізмів деталі їх корпусів виготовляють із сплавів алюмінію методом лиття або лиття під тиском. В окремих випадках деталі корпусів можуть бути виготовлені з армованих пластмас чи склопластиків.

Вали, шестерні, тяги, осі, пальці зазнають найбільших навантажень. Матеріалами для їх виготовлення служать вуглецеві та нержавіючі сталі. Найчастіше застосовують сталі марок 45, 50, 40Х, 65Г, 15, 20Х та ін.

Шестерні, шківи, ​​зубчасті колеса, маховики виготовляють із чавуну, сталі, сплавів алюмінію, а також із пластмас, текстоліту, пластиків, капрону та ін.

Ножі та грати м'ясорубок виготовляють із інструментальної сталі, а також високохромистого чавуну марки Х28. Матеріали, які використовують для виробництва інструментів та робочих камер, не повинні піддаватися корозії внаслідок зіткнення з продуктами, крім того вони повинні легко очищатися від залишків продукту і не руйнуватися під впливом миючих засобів.

Вибір марки та способу термообробки матеріалу визначається розрахунком його на міцність чи жорсткість з урахуванням технологічних, експлуатаційних та економічних вимог.

Маркування машин та механізмів.

В даний час маркування машин та механізмів проводять за галузевою інструкцією, яка встановлює єдиний порядок позначень, обов'язковий для всіх організацій та підприємств торгівлі та громадського харчування.

В основу позначень покладено змішану буквено-цифрову систему.

Ліва частина позначення - літерна - складається з трьох-чотирьох літер. Перша буква відповідає найменуванню виробу (П -привід, М -машина та ін), друга -призначенню виробу (У - універсальний, Про - очисний, К - комбінований, В - збивальний, Т - тістомісильний , М -мийний, І - подрібнювальний), третя буква відповідає найменуванню виду енергії або основному технологічному процесу (Е - електричний, Про - овочевий, М - м'ясний, В - вібраційний) і т.д.

Права частина позначення - цифрова - служить показником основного параметра виробу (продуктивність, місткість робочої камери та ін) і відокремлюється від лівої частини за допомогою дефісу. Основні параметри виробів вказують по верхній (максимальній) межі. Якщо машина випускається в модернізованому варіанті, після її основного параметра проставляється шифр, що позначає модернізацію (М, Ml, М2 і т. д.).

Приклади маркування машин: МОК-250 - машина для очищення картоплі та коренеклубнеплодів продуктивністю 250 кг/год; ММУ-1000 - машина мийна універсальна продуктивністю 1000 тарілок / год; МІМ-500 - машина для подрібнення м'яса продуктивністю 500 кг/год.

Лекція №3. Деталі машин. Електроприводи

Основні частини та деталі машин

Сучасні машинискладаються з великої кількостідеталей різного призначення. З'єднуючись між собою, деталі утворюють вузли. Основними вузлами будь-якої машини, що використовується в підприємствах громадського харчування, є станина, корпус, робоча камера, робочі органи, передавальний механізм та двигун.

Станіна - служить для встановлення та монтажу всіх вузлів машини. Виготовляється вона зазвичай литою або звареною та має отвори для закріплення машини на робочому місці. Корпус машини - призначений розміщення внутрішніх частин машини - робочої камери, передавального механізму тощо. Іноді станина та корпус виготовляються як одне ціле.

Робоча камера - місце у машині, де продукт обробляється робочими органами.

Робочі органи - це вузли і деталі машин, які безпосередньо впливають на продукти харчування в процесі їх обробки.

Передавальний механізм - передає рух від валу двигуна до робочого органу машини, одночасно забезпечуючи необхідну швидкість і напрямок руху. Як правило, як двигун машини використовується електродвигун

Поняття про передачі

Передачею називається механічний пристрій, що передає обертальний рухвід валу електродвигуна до валу робочих органів. Одночасно передачі дозволяють змінювати швидкість обертання валу, напрямок руху на протилежне і перетворювати один вид руху в інший.

У механічних передачах вал із закупленими на ньому деталями, що передають обертання, називається провідним, а вал із деталями обертання - веденим.

Усі механічні передачі можна розділити на ремінні, зубчасті, черв'якові, ланцюгові та фрикційні.

Зубчасті передачі це механізм, що складається із 2-х зубчастих коліс, зчеплених між собою. Ці передачі набули широкого застосування в передавальних механізмах машин.

Залежно від конструкції та розташування зубчастих коліс, зубчасті передачі поділяються на циліндричні, конічні та планетарні. За способом зачеплення зубів, зубчасті передачі поділяються на передачі із зовнішнім та внутрішнім зачепленням.

Залежно від розташування зубів, колеса поділяються на плоскозубі, косозубі та шевронні. Для передачі складного обертального руху використовується планетарний зубчастий механізм (рис. 1-2 тат), при якому одне зубчасте колесо нерухоме, інше здійснює подвійне обертання: навколо осі і навколо осі нерухомого колеса (збивальна машина).

Ремінна передача - здійснюється за допомогою двох шківів, закріплених на ведучому і провідному валах, і одягненого на ці шківи ременя. Обертання від одного валу до іншого передається за допомогою тертя, що виник між шківом і ременем.

Ремінь у поперечному перерізі може мати форму прямокутника - плоско-ременова передача, трапеції - клинопасова передача, кола - круглочасна передача. Ремені виконуються зі шкіри або бавовняної та прогумованої тканини. Нормальна робота залежить від правильного натягу ременя. Ремінна передача безшумна в роботі, проста за конструкцією і оберігає машину від поломки у разі заклинювання, оскільки ремінь буде пробуксовувати. На підприємствах громадського харчування широке застосування отримала клинопасова передача, що застосовується в картоплечистках, м'ясорубках, холодильних агрегатах і т.д.

Черв'ячна передача застосовується для передачі руху між валами з осями, що перетинаються. Складається вона з гвинта зі спеціальним різьбленням (черв'яком) і зубчастим колесом із зубами відповідної форми. Ці передачі компактні, безшумні та значно знижують швидкість обертання валу.

Ланцюгова передачі складається з 2-х зірочок, що закріплюються на валах, і шарнірного гнучкого ланцюга, який надівається на зірочки і служить для їх зв'язку. Ці передачі застосовуються в механізмах і машинах при великих відстанях між валами та паралельному розташуванні їх осей. Ланцюгові передачі забезпечують постійне передатне відношення і в порівнянні з ремінною передачею дозволяють передавати великі потужності, крім того, одним ланцюгом можна рухати кілька валів. До недоліків ланцюгової передачі можна віднести високу вартість обслуговування, складність виготовлення та шуму у процесі роботи.

Фрикційна передача складається з 2-х ковзанок, насаджених на вали і притиснутих один до одного. Обертання від ведучої ковзанки переливається веденому за рахунок сили тертя.

При передачі обертання між паралельними валами застосовуються циліндричні передачі, між валами, що перетинаються, - конічні.

Ці передачі прості за конструкцією, безшумні в роботі і самозапобігають перевантаженням, проте мають деякі недоліки: низький ККД - 80-90%, непостійне передатне число і підвищений знос котків.

Кривошипно-шатунний механізм призначений для перетворення обертального руху на зворотно-поступальний рух робочого інструменту. Він складається з колінчастого валу, шатуна та поршня. При обертанні колінчастого валу, шатун вставляє поршень переміщатися зворотно-поступально. Цей механізм застосовується у компресорах холодильного обладнання.

Поняття про електроприводи

Електроприводом називається машинний пристрій, що використовується для руху машини. Він складається з електричного двигуна, передавального механізму та пульта управління. На підприємствах громадського харчування найбільше поширення мають двигуни, розраховані на напругу 380/220 В. Це означає, що той самий двигун може працювати від мережі змінного струму з частотою 50 Гц і з напругою 380 або 220 В, слід тільки правильно з'єднати обмотки його статора. З'єднуючи їх "трикутником", двигун підключають до мережі напругою 220, з'єднуючи зіркою, до мережі напругою 380 В.

Широке застосування отримали універсальні приводи, які можуть по черзі приводити в рух різні змінні робочі механізми, що встановлюються - фаршемішалка, м'ясорубка, збивали і т.д. Застосування універсальних приводів у стопових дуже вигідно. Пояснюється це тим, що змінні робочі машини працюють у їдальнях не більше години і тому мають дуже малий коефіцієнт використання. У таких випадках встановлювати електропривод до кожної машини недоцільно через збільшення її вартості та займаної плошалі. В даний час промисловість випускає універсальні приводи 2-х видів: загального призначення, що використовуються в кількох цехах, та спеціального призначення, які використовуються лише в одному цеху, наприклад, у м'ясному. До універсальних привалів загального призначення належать і універсальні малогабаритні приводи УММ-ПР з електродвигуном змінного струму, УММ-ПС з електродвигуном постійного струму, які використовують на транспорті (судах та вагонах-ресторанах). Усі універсальні приводи мають літерні позначення. Перша буква П позначає привід, друга - назва цеху: М - м'ясний, X - холодний, Г - гарячий, У - універсальний, для холодного цеху ПХ-0,6, для гарячого цеху ПГ-0,6 та для м'ясного цеху ПМ-1,1. На приводи загального призначення: ПУ-0,6 і П-11 встановлюються змінні механізми, які мають літерні позначення: перша буква М - механізм змінний, друга М - м'ясорубка, В - збивальний механізм, Про - механізм овочерізальний.

Універсальні приводи

На підприємствах суспільстві іншого харчування поруч із машинами призначеними до виконання однієї будь-якої операції застосовуються універсальні приводи з набором змінних механізмів, виконують низку операцій із обробці продуктів.

Універсальні приводи використовують переважно у невеликих підприємствах громадського харчування, у м'ясних, овочевих та кондитерських цехах.

Універсальним приводом називається пристрій, що складається з електродвигуна з редуктором і має пристосування для змінного приєднання різних змінних механізмів. Він складається з електродвигуна з редуктором, на якому можуть закріплюватися і поперемінно працювати різні за призначенням знімні механізми: м'ясорубка, збивання, овочерізка, м'ясорозпушувач та інші машини. Звідси привід отримав свою назву – "універсальний".

Застосування універсальних приводів значно збільшує продуктивність праці, знижує капітальні витрати, збільшує коефіцієнт корисної дії устаткування тощо.

В даний час промисловість випускає універсальні приводи П-11 і ПУ-0.6 для різних цехів, а також спеціальне призначення П-1,1 для порівняно невеликого асортименту продукту.

Для роботи в невеликих їдальнях, а також у камбузах річкових та морських суден використовуються універсальні малогабаритні приводи УММ-ПС та УММ-ПР. Джерелом енергії цих приводів макет є змінний (ПР) або постійний (ПС) струм.

Універсальний привід загального призначення ПУ-0,6 випускається двошвидкісним із частотою обертання валу 170 і 1400 об/хв і одношвидкісним із частотою обертання 170 об/хв і потужністю двигуна 0,6 кВт. Він має комплект змінних механізмів (табл. 1), які можуть використовуватися на невеликих підприємствах, де відсутнє цехове поділ приготування продушин.

На великих підприємствах комунального харчування, де є цеховий поділ, використовують спеціалізовані універсальні приводи:

Привід ПМ-1.1 спеціалізований для м'ясо-рибного цеху випускається в одношвидкісному або двошвидкісному варіанті з частотою обертання валу 170 або 1400 об/хв і потужністю двигуна 1,1 кВт. Він має комплект змінних виконавчих механізмів, які можуть бути використані лише у м'ясо-рибних цехах підприємств.

Привід ПХ-0,6 спеціалізований для холодних цехів. Складається з одношвидкісного приводу П-0,6 та комплекту змінних виконавчих механізмів, які можуть бути використані у холодних цехах.

Привід ПГ-0,6 спеціалізований для гарячих цехів складається з повношвидкісного приводу П-0,6 і комплекту змінних виконавчих механізмів, які можуть бути використані в гарячих цехах.

Привід П-П універсальнийскладається з двоступінчастого зубчастого редуктора, двошвидкісного двигуна. Частота обертання приводного валу приводу становить і 330 об/хв. На горловині приводу розташована ручка з кулачком для кріплення змінних виконавчих механізмів. Перемикач швидкостей електродвигуна, пускова кнопка та кнопка повернення гешевого реле змонтовані на пульті керування.

Всі приводи, що випускаються, і змінні механізми до них мають буквені і цифрові позначення.

Літера П – означає слово привід, У – універсальний, М – м'ясний цех, X – холодний цех, Г – гарячий цех. Цифри, що йдуть за літерними позначеннями, вказують на номінальну потужність електродвигуна приводу в кіловатах.

Змінні механізми (МО, що комплектуються до універсального або спеціалізованого приводу, мають певний порядковий номер.

Номер 2 - м'ясорубка, 3 - соковитискач, 4 - збивалка, 5 - картоплечистка, 6 - морозниця, 7 - протирочний механізм, 8 - фаршемішалка, 9 - куттер, 10 - овочерізка, 11 - візок або підставка для приводу, 12 - розмолочний механізм, 13 - пристосування для чищення ножів і виделок, 14 - ковбасорізка, 15 - косторізка, 16 - точило, 17 - рибоочисник, IS - механізм для фігурної нарізки овочів, 19 - розпушувач м'яса, 20 - механізм для збивання, 21 - котлетоформувальний механізм, 22 - механізм для нарізки варених овочів, 24 - просіювач, 25 - механізм для перемішування салатів та вінегретів, 27 - механізм для нарізування свіжих овочів, 28 - механізм для нарізування сирих овочів брусочками.

Цифра, що йде за порядковим номером механізму, показує величину середньої продуктивності. З іншого боку, деякі змінні механізми позначаються двома чи більше цифрами. Наприклад, МС-4-7-8-20. Це позначення свідчить про багатоцільове призначення механізму: 4 - збивати продую, 7 - протирати продукт, 8 - перемішувати фарш, 20 - ємність бачка.

Правила експлуатації та техніки безпеки універсальних приводів

Підготовку до роботи універсального приводу проводить кухар, закріплений за даною машиною, який перед початком роботи зобов'язаний виконати вимоги техніки безпеки та дотримуватися при роботі з машиною безпеки праці.

Ось тому перед початком роботи перевіряється правильність встановлення універсального приводу, справність змінного механізму та правильність його збирання та кріплення за допомогою гвинтів-затискачів. При установці корпусу змінного механізму в горловині приводу контролюють щоб кінець робочого валу механізму потрапив в гніздо приводу вала редуктора універсального приводу. Перевіряється наявність огороджувальних пристроїв, заземлення чи занулення.

Переконавшись у справності змінного механізму та приводу, роблять пробний пуск на холостому ході. Привід має працювати з невеликим шумом. У разі несправності привід зупиняють та усувають причину несправності. Регулювати швидкість обертання в процесі роботи дозволяється лише за наявності варіатора в конструкції машин.

Приготовлені продукти завантажувати в змінні механізми потрібно тільки після включення універсального приводу, виняток становить лише збивальний механізм, який спочатку завантажують в бачок продукти, а потім включають універсальний привід.

При роботі забороняється перевантажувати змінний механізм продуктами, оскільки це призводить до погіршення якості або псування продуктів, а також до поломки машини. Особливу увагу слід приділити суворому дотриманню правил безпеки під час роботи з універсальним приводом, т.к. необережність призводить до травм обслуговуючого персоналу.

Огляд універсального приводу та встановленого змінного механізму, а також усунення несправностей дозволяється проводити тільки після вимкнення електродвигуна універсального приводу та його повної зупинки.

Після закінчення роботи універсальний привід вимикають та відключають від електромережі. Тільки потім можна знімати змінний механізм для розбирання, промивання та сушіння.

Профілактичний та поточний ремонт універсального приводу та змінних механізмів проводять спеціальні працівники згідно з укладеним договором.

Лекція №4. Машини для обробки овочів

Загальні відомості.

На підприємствах існує кілька способів очищення овочів від шкірки: лужний, паровий, комбінований, термічний та механічний. При лужному способі картопля та інші овочі попередньо нагрівають у воді, а потім обробляють лужним розчином, нагрітим до 100 0С, який розм'якшує поверхневий шар бульб. Потім у барабанній мийній машині бульби очищаються від зовнішнього шару та відмиваються від лугу. При паровому способі картоплю обробляють парою під тиском 0,6 0,7 МПа протягом 1-2 хв, потім надходить у роликову мийно-очисну машину, де розм'якшений шар з бульб знімається. При комбінованому способі картопля спочатку обробляється 10% розчином каустичної соди при температурі 75-80 0С протягом 5-6 хвилин, потім пором протягом 1-2 хвилин. Після цього картопля надходить до мийних машин зазвичай барабанного типу.

При термічному способі овочі обпікають в циліндричній печі з циліндричним ротором, що обертається, і досягають глибину провару не більше 1,5 мм. Потім овочі очищаються в мийно-очисній машині. Тривалість термічної обробки для цибулі 3-4 сек., для моркви 5-7 сек., для картоплі 10-12 сек. Ще один спосіб очищення – механічний.

Обладнання для подрібнення та нарізування овочів.

Овочерізальні машини бувають: дискові, роторні, пуансонні та комбіновані.

Машина настільного типу МРО-200 використовується для нарізки сирих овочів кружальцями, скибочками, соломкою, брусочками. Привід машини складається з електродвигуна та клинопасової передачі. Робоча камера виконана у вигляді циліндра із вікнами для завантаження овочів. У комплект машини входить дисковий ніж, два терочні диски і два комбіновані ножі. Дисковий ніж використовується для нарізки овочів скибочками та шаткування капусти, комбіновані - овочів брусочками перетином 3 х 3 та 10 х 10 мм.

Класифікація.

Машини для подрібнення сировини умовно можна розділити на дві групи: машини, що забезпечують грубе подрібнення сировини та машини, що забезпечують тонке подрібнення. Сучасні машини для грубого подрібнення бувають: валкові, ножові, молоткові, дробарки – гребнеотделители для винограду, дробарки – семяотделители для томатів. Машини для різання сировини існують з нерухомими ножами, з дисковими ножами, що обертаються; комбіновані машини для різання овочів брусками. Для тонкого подрібнення сировини та відділення насіння застосовуються протирочні машини, а також гомогенізатори, колоїдні млини, дезінтегратори, мікронор, куттер та ін.

Овочерізка

Має два горизонтальні вали, що обертаються в протилежних напрямках. Вал 1 обертає барабан, у внутрішню порожнину якого надходить сировина. Вал 2 обертає дискові ножі, кількість оборотів яких у п'ять разів. більше числаобертів барабана. Сировина, що надійшла барабан, під дією відцентрової сили відкидається лопатою до нерухомого циліндричного корпусу і підводиться під вплив дискових ножів і нерухомого плоского ножа. Форма лопаті забезпечує заклинювання продукту під час різання. Тому сировина розрізається у двох площинах на брусочки та по жолобу виводиться з машини. У тій же коренерізці після модернізації основним удосконаленням є застосування пристрою, яке повідомляє плоскому ножу коливальний рух у площині, перпендикулярній ріжучій кромці, що покращує якість різання.

Продуктивність машини може бути визначена за формулою:

де n - число обертів барабана за хвилину; D - діаметр кожуха, в якому знаходиться барабан, м; h – висота зрізу продукту горизонтальним ножем; ? - ширина лопаті барабана, м; р – об'ємна маса продукту, кг/м3; ? - Коефіцієнт використання ріжучого інструменту (? = 0,3? = 0,4).

Машина для різання баклажанів і кабачків кружальцями відрізає кінці плодів разом із плодоніжкою та суцвіттям та розрізає їх на кружки набором дискових ножів; товщина гуртків визначається дистанційними шайбами.

Протиральні машини

Протирання - це процес подрібнення, а й поділу, тобто. відділення маси плодоовочевої сировини від кісточок, насіння та шкірки на ситах з діаметром осередків 0,8-5,0 мм. Фінішування – це додаткове подрібнення протертої маси пропусканням через сито діаметром отворів 0,4-0,6 мм.

Основні конструкції протирочних машин розрізняються за взаємодією сита та бичових пристроїв. В основу покладено такі ознаки: сітчастий барабан нерухомий, рухаються бичі, «інверсивні» протирочні машини, в яких рухається сито, а бичі нерухомі, і безбичові. Вони сито робить складний обертальний рух навколо своєї осі і планетарно. За кількістю щаблів: одноступінчасті, двоступінчасті, триступінчасті, дві здвоєні машини. За конструкцією сита: конічне та циліндричне; секційні та по діаметрах отворів. За конструкцією бичових пристроїв: плоскі; дротяні та ін. Завантажувальні пристрої: шнекові, у поєднанні з лопатевим пристроєм, завантаження по трубі.

Одноступінчаста протирочна машина складається з станини, приводного валу, укріпленого в 2-х підшипниках зі шнеком, лопаттю та бичовим пристроєм, завантажувального бункера та приводу з клинопасової передачею.

Робота машини заснована на силовому впливі бичів на оброблюваний продукт, продавлюючи його через сито та за рахунок відцентрової сили. Робоча машина також регулюється зміною кута між віссю валу та бичами, зміною зазору між ситом та бичами та діаметром отворів сит. Протерта маса виводиться через піддони, а відходи із циліндра виводяться через лоток.

Лекція №5. Машини для обробки м'яса та риби

Класифікація

Для обробки м'яса та риби застосовуються машини: м'ясорубки, м'ясорозпушувачі, фаршемішалки, рибоочисні та риборозробні машини, котлетоформувальні, набивні та розливні машини, для нарізки гастрономічних товарів, костерізки.

Машини для м'яса.

М'ясорубки

М'ясорубки та дзиги призначені для грубого подрібнення сировини.

На підприємствах широкого поширення набули м'ясорубки МІМ-82 продуктивністю 250 кг/год і МІМ-105 продуктивністю 400 кг/год.

М'ясорубка МІМ-82 є настільною машиною, що складається з корпусу, камери обробки, завантажувального пристрою, шнека, робочих органів, приводного механізму. Робоча камера машини на внутрішній поверхні має гвинтові нарізи, які покращують подачу м'яса та виключають обертання його разом із шнеком. На верхній частині корпусу знаходиться завантажувальний пристрій із запобіжним кільцем, що унеможливлює доступ рук до шнека, і штовхач.

М'ясорубка комплектується трьома ґратами з отворами 3, 5, 9 мм, підрізною решіткою та двома двосторонніми ножами.

У зібраному вигляді ножі та решітки щільно притиснуті один до одного за допомогою завзятого кільця та натискної гайки.

Усередині робочої камери знаходиться шнек із змінним кроком витків, який зменшується у бік ріжучого механізму. Завдяки такій конструкції однозахідного черв'яка-робочого шнека – продукт ущільнюється, що полегшує його різання ножами та продавлювання крізь ґрати. У зібраному вигляді ножі та решітки щільно притиснуті один до одного за допомогою завзятого кільця та натискної гайки. Шнек служить для захоплення м'яса та подачі його до ножів та ґрат. Встановлені грати залишаються в робочій камері нерухомими, а ножі обертаються разом із шнеком.

Першою встановлюється підрізна решітка, яка має три перемички із загостреними кромками назовні. Другим встановлюється двосторонній ніж, ріжучі кромки проти годинникової стрілки. Третьою встановлюються великі грати будь-якою стороною. Далі встановлюють другий двосторонній ніж, дрібні грати, завзяте кільце і натискну гайку. Діаметр грат м'ясорубок 82; 105; 120; 160; 200мм. Робочі органи: ножі та решітки МІМ-105 аналогічні робочим органам МІМ-82, тільки діаметр робочої камери (діаметр решітки) на 23 мм більший.

У дзизі 632-М продуктивністю 400 кг/год камерою обробки служить циліндрична порожнина корпусу з напрямними ребрами і борозенками, що покращують подачу продукту. Крім того, вони перешкоджають прокручування продукту разом із робочим шнеком.

Принцип дії м'ясорубок (дзиги) однаковий. Продукт, потрапляючи у зону різання, тобто. між хрестоподібними ножами, що обертаються, і нерухомими гратами подрібнюється до ступеня, що відповідає діаметру отворів останньої решітки.

Дзига МП-160 продуктивністю 3000 кг/год діаметром ріжучого механізму 160 мм відрізняється від 632-М наявністю в камері обробки двох паралельних шнеків: приймального та робочого.

Дзига К6-ФВЗП-200 має продуктивність 4500 кг/год і діаметр ріжучого механізму 200 мм.

Фаршемішалки та машини для розпушування м'яса

До машин і механізмів м'ясного цеху відносяться: м'ясорозпушувач МРМ-15 продуктивністю 1800 шт/год, механізми для розпушування м'яса МРП11-1 (1500 шт/год) та МС19-140 (1400 шт/год); механізм для розпушування м'яса для бефстроганів МШП11-1 (100 шт/год); фаршемішалка МС8-150 та МВП11-1 (150 кг/год); розмолочний механізм МС 12-15 та механізм для подрібнення крихких продуктів МІП 11-1 (15 кг/год); рибоочисна машина РО-1М та костерізка.

Фаршемішалки призначені для перемішування фаршу та його компонентів у однорідну масу та насичення її повітрям.

Фаршемішалка МС-150 складається з алюмінієвого циліндричного корпусу, відлитого разом із завантажувальним бункером. Всередину робочої камери вставляється вал, на якому знаходяться лопаті, встановлені по куту 3000. При обертанні робочого валу лопаті рівномірно перемішують фарш з компонентами.

У фаршозмішувачі ФММ-300 місильне корито ємністю 300 л має теплову сорочку для підігріву продукту при його перемішуванні. Усередині корита розташовані робочі органи у вигляді двох Z-подібних гвинтових лопат, які обертаються з різними швидкостями (67 і 57 об/хв) назустріч один одному.

У фаршезмішувачі з відокремленою діжкою в процесі роботи дежа безперервно обертається навколо осі нижнього черв'ячного колеса, а кулачкова мішалка також обертається і забезпечує рівномірне перемішування продукту.

Дволопатеві фаршозмішувачі з перекидається дежою ємністю 340 і 650 л складаються з двох місильних лопатей, що обертаються назустріч одна одній з різними швидкостями (47,6 і 37,4 об/хв) і двох приводів, перший з яких приводить в рух місильні лопа - перекидає діжу.

М'ясорозпушувальна машина МРМ-15 призначена для розпушування поверхні ромштексів, шніцелів і т.д. перед їх обсмажуванням. Робочими органами м'ясорозпушувача служать дискові ножі-фрези з дистанційними шайбами ​​між ними, розташовані на валах і обертаються при роботі один назустріч іншому.

У каретці встановлені також два гребінки між фрезами, які оберігають від намотування м'яса на фрези. Шматок м'яса, проходячи між фрезами, надрізається з двох сторін зубами, при цьому відбувається руйнування волокон та збільшення поверхні.

Машини для обробки риби.

Рибоочисні та рибообробні машини

Машина РО-1М призначена для очищення риби від луски. Робочий інструмент рибоочисної машини, скребок, виготовлений із ножової нержавіючої сталі у вигляді фрези з поздовжніми борозенками, загостреними з одного боку.

Для захисту від випадкового дотику рук і розкидання луски скребок, що обертається, має захисний кожух. Скребок рухається за допомогою гнучкого валу, що складається з гумового шланга, всередині якого знаходиться сталевий трос.

Існує обладнання для сортування риби, для орієнтації та завантаження риб та риборозробні машини.

Якщо сортування риби використовують сита, це процес механічний. Сито є робочим органом машини і є площиною, виконаною з дротів, ниток, пластин, а також рухомих і нерухомих стрижнів.

Технічні методи часткової орієнтації риби різні. Найбільшого поширення набула похила, і особливо широко поширена вага, що коливається.

Часткове орієнтування риби, коли всі вони після орієнтації розташовуються головою вперед, достатньо для завантаження в машини нанизу, наприклад, в лінії «Шпроти в маслі». Для завантаження та роботи риборозробних машин потрібна повна орієнтація риб. Наприклад, усі риби, розташовані головою вперед, повинні лежати на спині або, навпаки, спиною вгору і, нарешті, упиратися рилом у якусь планку.

При розробці конструкцій риборозробних машин необхідно в майбутньому:

1) Зменшити номенклатуру назв за рахунок універсальності.

2) Підвищити продуктивність за рахунок механізації завантаження риби в касети риборозробних машин.

Для цього потрібна універсальна машина для обробки середніх риб.

Універсальна маш...........

Сторінки: | | | |

Конспект лекцій

По курсу " Загальна технологіяхарчових виробництв та галузі» за напрямом 6.090220 «Інженерна механіка»

Тема 1. Загальні відомості про харчування, харчову цінність продуктів харчування, про склад та властивості харчової сировини.

1.1 Предмет та зміст курсу «Загальна технологія харчових виробництв та галузі».

Наводиться класифікація підприємства агропромислового комплексу України з первинної переробки рослинної та тваринної сировини та риби (перша група підприємств) та виробництво на його основі різноманітної харчової продукції (друга група підприємств). Надається перелік питань, які включені до програми курсу: загальні відомості про харчові продукти, характеристика сировини рослинного та тваринного походження, мікробіологія консервування харчових продуктів, принципи консервування сировини та продуктів від псування. Крім того, будуть розглядатися технологія консервування всіх видів перерахованої сировини холодом, включаючи способи охолодження, використання модифікованої газової атмосфери (МТА), способи заморожування. Щодо обробки рибної сировини вивчатимуться способи посолу, сушіння, копчення виробництво консервів та кормової рибної муки.

У розділі "Технологія консервування сировини" будуть розглянуті способи підготовки напівфабрикатів до консервування для всіх видів сировини: рослинного, тваринного походження та риби.

1.2 Хімічний складсировини рослинного, тваринного походження, риби.

Рослинна сировина.

Воно відрізняється великою різноманітністю. Так коливання у вмісті вологи у сировині від 14 до 90 і більше відсотків і у зв'язку з цим прийнято поділяти його на окремі групи: зерномучні, овочі, фрукти, ягоди. Овочі у свою чергу поділяються на вегетативні форми, бульбокореневі рослини, стеблові, плодові, а фрукти – на зерняткові та кісточкові.

Основною складовою сухих речовин рослинної сировини є вуглеводи, їх кількість досягає в більшості випадків 70-75%, з різким коливанням в нативному стані від 2% (огірки) до 65% (насіння бобових) та 70-80% (злаків).

Крім того, до складу тканин рослинної сировини входять ароматотворні речовини, органічні кислоти, мінеральні елементи, пігменти, вітаміни, що визначає їх харчову цінність.

Хімічний склад молока, %: волога – 85-88, ліпіди 3-5, білок – 3-4, лактон –5, мінеральні речовини –0,7, вітаміни групи В, а також А, Д, Е. Білок молока характеризується високою харчовою цінністю, конкурує з м'ясним протеїном.

Хімічний склад м'яса теплокровних тварин, %:

Яловичина: волога – 70-75, ліпіди – 4-8, білок – 20-22, мінеральні речовини – 1-1,5.

Птах: волога – 65-70, ліпіди – 9-11, білок – 20-23, мінеральні речовини – 1-1,5.

Свинина: волога – 70-75, ліпіди – 4-7, білок – 19-20, мінеральні речовини – 1-1,5.

Баранина: волога – 72-74, ліпіди – 5-6, білок – 20, мінеральні речовини – 1-1,5.

Білки мають у своєму складі повний набір незамінних амінокислот і тому повноцінні у харчовому відношенні. Білки м'язової тканини поділяються на водорозчинні, контрактильні та нерозчинні, до складу останніх входять колаген та еластин. У м'язах тварин містяться водорозчинні вітаміни.

Курячі яйця. Співвідношення жовтка до білка дорівнює 1:3. У білку яйця міститься %: волога – 87-89, ліпіди – 0,03, білок – 9-10, мінеральні речовини – 0,5. У жовтку відповідно міститься: 48; 32; 15; 1,1. Білки яйця визнані більш повноцінними у харчовому відношенні навіть у порівнянні з білками м'язів тварин.

Хімічний склад тканин риб, %: волога – 56-90, ліпіди – 2-35, білок – 10-26, мінеральні речовини – 1-1,5. За вмістом жиру та білка поділяються відповідно на 4 групи. До складу білків м'язів більше міститься небілкових азотистих речовин, ніж у білках теплокровних тварин, жири ненасичені і тому за кімнатної температури перебувають у рідкому стані, у теплокровних тварин – у твердому стані.

Механічне обладнання підприємств харчової
промисловості належить до класу технологічних машин.
Механічне обладнання призначене для виконання
технологічних операцій з первинної переробки харчових
продуктів з метою зміни їх властивостей (структури, форми,
розмірів тощо)

Класифікація механічного обладнання

Класифікація механічного обладнання

Класифікація механічного обладнання

Класифікація механічного обладнання

Класифікація механічного обладнання

Класифікація механічного обладнання

Класифікація механічного обладнання

10. Продуктивність, потужність та ККД машини

11. Продуктивність, потужність та ККД машини

12. Продуктивність, потужність та ККД машини

13. Продуктивність, потужність та ККД машини

14. Продуктивність, потужність та ККД машини

15. Продуктивність, потужність та ККД машини

16. Продуктивність, потужність та ККД машини

17. Продуктивність, потужність та ККД машини

18. Продуктивність, потужність та ККД машини

19. Продуктивність, потужність та ККД машини

20. Продуктивність, потужність та ККД машини

21. Продуктивність, потужність та ККД машини

22. Продуктивність, потужність та ККД машини

Міністерство освіти і науки Республіки Казахстан

Алматинська технологічний університет

Типова навчальна програма дисципліни «Процеси та апарати харчових виробництв» для студентів денної форми навчання

Викладач: Таубаєв Талгат Мухажанович – кафедри «Механізація та автоматизація виробничих процесів»

Семестр 2009-2010 навчального року

Спеціальність: 050727 - Технологія продовольчих продуктів, 050728 - Технологія переробних виробництв

Термін навчання – 4 роки

Академічний ступінь – бакалавр

Назва, номер (код) курсу та кількість кредитів:

Процеси та апарати харчових виробництв

Кількість кредитів – 3

Семестр – 2,3

Форма підсумкового контролю (Final Examination) – Усний іспит та тестування.Усний іспит проводить викладач, тестування – ЦТ АТУ.

2.Пререквізити курсу (попередні вимоги):вища математика, фізика

3.Постреквізити:обладнання харчових виробництв, технологія харчових виробництв.

4. Мета курсу:Створення у студентів основ теоретичної підготовки для оволодіння знаннями з спеціальним курсам. Формування у студентів наукового мислення, розуміння фізико-хімічної сутності основних процесів, які є загальними для багатьох галузей харчової промисловості, а також оволодіння знаннями принципів устрою та методів розрахунку апаратів, призначених для проведення цих процесів. Освоєння студентами методик проведення експериментальних досліджень, опрацювання отриманих результатів, оцінки ступеня їх достовірності та визначення похибки вимірювань. До закінчення курсу студенти повинні мати набір навчально-практичних матеріалів (конспекти лекцій, практичних та лабораторних занять, звіти з СРС).

5.Короткий опис курсу:Особливістю курсу є вивчення загальних принципіввсіх технологічних процесів з метою пізнання їх внутрішніх закономірностей, і навіть освоєння науково обгрунтованих методів розрахунку процесів і апаратів. Курс складається з лекцій, практичних та лабораторних занять, самостійної роботи студентів. Курс лекцій складається з 6 розділів (блоків): 1 – загальні відомості, класифікація та принципи розробки процесів та апаратів; 2 – основи гідравліки; 3 – гідромеханічні процеси; 4 – механічні процеси; 5 – теплові процеси; 6 – масообмінні процеси. На лекціях студенти повинні отримати теоретичні знання про предмет, що вивчається. На практичних заняттях студенти здобувають навички розрахунку технологічних процесів та апаратів харчових виробництв: визначення матеріальних та теплових потоків, геометричних розмірів та конструктивних особливостей апаратів, їх продуктивності. Лабораторні заняття сприяють набуттю студентами навичок наукових досліджень, проведення експериментів та опрацювання отриманих результатів. СРС сприяє розвитку вміння роботи з літературними джерелами, закріплення навичок у проведенні розрахунків. Оцінка засвоєння пройденого матеріалу здійснюється за допомогою проміжного контролю – 3 контрольні роботи у формі тестів, фінальних іспитів: усного та тестування.

6. Інформація про оцінки:

Проміжні види контролю – 60 балів (проставляє викладач)

Фінальний усний іспит – 15 балів (проставляє викладач)

Фінальне тестування – 25 балів (проставляє ЦТ АТУ)

Максимальна кількість балів, що проставляється за різні видиробіт та форми контролю, наведено у таблиці 1. Максимальний бал проставляється студенту при повному виконанні завдання у зазначені терміни, неповне або несвоєчасне виконання не дозволяє отримати максимальний бал та оцінюється у відсотках від максимального значення (0, 25, 50 та 75%).

Таблиця 1

Підсумкові оцінки проставляються у бальній, літерній та традиційній формі.

Строки проведення проміжного контролю:

Час здачі домашніх завдань, звітів щодо СРС: субота 9.30-11.20.

Увага!За успішного освоєння курсу та своєчасного виконання всіх завдань студент має право на отримання максимальної оцінки з фінального усного іспиту на підставі свого рейтингу.

7.Дані про викладача.

Викладач:Таубаєв Талгат Мухажанович – викладач кафедри « Механізація та автоматизація виробничих процесів» АТУ

Офіс:Алмати, вул. Толе бі, 100, корпус №3, каб. 303

Телефон: 92-47-90 (внутрішній - 215)

Час перебування: 9.00 – 17.00 – щодня, крім суботи та воскресіння, у суботу – 9.30 – 12.00.

2 курс, російське відділення:

Лекції, Практичні заняття, СРСП, Консультації:

8.Політика та процедура:заборонені запізнення, неповажні перепустки занять, несвоєчасне надання робіт, відсутність на іспиті.

Вимоги до студентів:

· Відпрацювання пропущених занять з поважних причин у суботу 9.30-11.30;

· Брати активну участь у навчальному процесі;

· Самостійно займатися в бібліотеці, вдома, в Інтернет-класі.

Норми академічної етики:Конфліктні ситуації мають відкрито обговорюватись в академічних групах.

9. Календарний та тематичний планлекцій, занять:

Теми лекцій

10. Календарний та тематичний план лабораторних занять.

Перелік лабораторних робіт(методичні вказівки до лабораторних робіт отримати у викладача на кафедрі МАВП, корп. №1, ауд. № 609).

Семестр 2

Конспект лекцій з курсу «Процеси та апарати харчових виробництв»

лекція 1

ЗАГАЛЬНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ

В основі всіх технологічних виробництв лежать закони збереження енергії та маси:

1. тепловий баланс

2. матеріальний баланс

Теплота в ізобарних умовах без зміни агрегатного стану:

Процес- Послідовні та закономірні зміни в системі, що призводять до виникнення в ній нових властивостей.

Авто- Механізм (їх поєднання) призначених для перетворення механічної енергії в корисну роботу.

Апарат– пристрій щодо будь-якого процесу.

Класифікація процесів:

1. Організаційно-технічна:

А) періодичний

Б) безперервний

В) комбінований

2. По відношенню до часу:

А) П≠ f (τ) П, що встановилися, – параметр процесу

Б) П= f (τ), що не встановилося;

3. За кінетичними закономірностями:

Швидкість процесу прямо пропорційна силі, що рухається, і назад опору:

де х – рушійна сила.

А) гідромеханічні: X r = Δp

Б) механічні: X M = F

В) теплові: X T = Δt

Г) масообмінні: X мо = Δс

Д) хімічні

Е) мікробіологічні

Ж) електрофізичні: X ел = U

Для опису стану та її зміни різних тіл використовують фізичні величини, їхнього виміру – одиниці системи СІ.

Розробка нових процесів та апаратів складається з кількох стадій:

1. Розробка технічної пропозиції

2. Створення ескізного проекту

3. Створення технічного проекту

4. Створення конструкторської документації

Дані стадії передбачають аналітичні та експериментальні дослідження – для цього теорія моделювання:

1. Математичне моделювання:

1.1. Детермінований підхід – аналіз елементарних явищ.

1.2.Стохатичний – вивчення впливу вхідних параметрів на вихідні.

2. Фізичне моделювання – вивчення процесів на конкретних моделях.

Основи теорії подібності:

1. Процеси, що відбуваються в моделі та натуральному апараті, повинні описуватися однаковими рівняннями

2. Модель має бути геометрично подібна до натурального зразка

3. Значення початкових та граничних умов процесу, виражені у вигляді критеріїв, повинні бути однаковими.

4. Усі критерії та безрозмірні компоненти у всіх подібних точках мають бути однаковими.

Вимоги до апаратів:

1. Технологічні - якість, короткий час, енерго-ресурсозберігаючі.

2. Експлуатаційні – простота обслуговування при мінімальних витратахта часу, доступність для ремонту та чищення.

3. Енергетичні – енергозбереження.

4. Конструктивні – уніфікація, стандартизація, зниження матеріаломісткості, естетичність тощо.

5. Економічні

6. Захист довкілля.

ЛЕКЦІЯ 2

ОСНОВИ ГІДРАВЛІКИ

Рідина розглядають як безперервно матеріальне середовище.

Її властивості:

1) щільність (кг/м3)

2) питомий обсяг

3) пружність (коефіцієнт об'ємного стиснення)

модуль об'ємної пружності

4) коефіцієнт температурного розширення

5) Поверхня натягу

6) Капілярність

7) В'язкість

Де v – швидкість, h – лінійний розмір поперечного перерізу

Відповідно до рівняння Ньютона для ньютонівської рідини питома сила тертя визначається:

Неньютонівські рідини (Бінгама) - тісто, фарш, сир. (2)

s ут – питома сила тертя, Па

s пт – граничне значення сили тертя (Па), понад якого рідина починає рухатися.

Гідростатика

Основне рівняння гідростатики Ейлера:

(1)

(2)

Закон Паскаля

Позначимо h = Z 1 - Z 2 - Глибина занурення.

Тоді з рівняння (2):

Тиск на глибині h збільшується на величину гідростатичного тиску gh.

Наслідок: Тиск, що створюється в будь-якій точці, передається всім точкам об'єму рідини.

Закон Архімеда:

На тіло, занурене в рідину, діє сила, що виштовхує, рівна вазі витісненої води.

Малюнок 2.2 - До закону Архімеда Малюнок 2.3 - Посудини

dp 1 = ж gh 1 dS

p 2 = ж gh 2 dS

dp b = dp 2 - dp 1 = ж ghdS

Сила тяжкості p b = r t gV

Результати: р r = р т -p b = V (r т -r ж) g

Якщо r т >r ж, то (+Р р) – тіло тоне.

Якщо r т , то (- Р р) – тіло виринає.

Сполучені судини

Звідси: якщо , то

лекція 3

Гідродинаміка

Вивчає закономірності руху рідин.

Основні поняття:

1.Об'ємна витрата V = v ср S

2.Масова витрата М = r v ср S

3.Середня швидкість v з р=

Гідравлічний радіус каналу r гід =, П - змочений периметр

Еквівалентний діаметр: d е =4r гід

Режими течії

1. Ламінарний – шари рідини рухаються паралельно один одному без прискорення або рівноприскорено.

2. Турбулентний – шари перемішуються, спостерігаються завихрення та пульсації.

Рисунок 2.4 – Розподіл Рисунок 2.5 – До рівняння швидкостей нерозривності

Критерій Рейнольдса:

Rе=

Re кр = 2320

v max = (p 1 -p 2) v r = v max()

Рівняння нерозривності

V = vср S = const

Об'ємна витрата через будь-який перетин потоку рідини постійна величина.

Рівняння руху Ейлера

- прискорення

M - сила, що викликає рух m=rdV

Рисунок 2.6 – До рівнянь руху Ейлера

На елементарний об'єм діє сили тиску та тяжкості:

У рівновазі прирівнюємо до сил, що викликають рух. Після перетворення:

(1)

Рівняння Бернуллі

Склавши та продиференціювавши (1), отримуємо рівняння Бернуллі для ідеальної рідини (без тертя):

Рисунок 2.7 – До рівняння Бернуллі

Відповідно до рисунка 2.7 з урахуванням втрат напору на подолання сил тертя можна записати:

(Для реальної рідини)

де , - повний напір Н

Z 2– геометричний натиск

Статичний (п'єзометричний) натиск

Швидкісний (динамічний) натиск

h – втрата тиску. Виникає за рахунок тертя. Коефіцієнти втрати напору по довжині трубопроводу:

ламінарний, турбулентний

Гідравлічні опори (тертя та місця виникнення):

1. Ввідний та перехідний патрубки 4. Поворот труби

2. Посудина великого обсягу 5. Вентилі, крани

3. Звуження, розширення

Енергетичний сенс рівняння Бернуллі:

H – повна енергія;

Z – потенційна енергія;

- Питома кінетична енергія

Основи гідродинамічної подоби

1. Геометрична подоба

2. Гідродинамічна подоба – подібні до поля фізичних величин, що характеризують явище

критерій Ньютона;

; Ne м- Модель, Ne н- Натура.

Критерій Фруда: , - Співвідношення сили тяжкості та інерції;

Критерій Ейлера: , - Співвідношення сили тиску та інерції;

Критерій Галлілея: , - Співвідношення сили в'язкого тертя та тяжкості;

Критерій Грасгофа: , - Співвідношення сили в'язкого тертя і підйомна сила;

Критерій гомохронності: - Неусталений характер руху.

Розрахунок діаметрів трубопроводів

Важливо при проектуванні

Рівняння об'ємної витрати: . Звідси визначають діаметр:

1¸3 м/с (для краплинних рідин)

8 - 15 м/с (газ, повітря при невеликому тиску)

15 – 20 м/с (газ, повітря за високого тиску)

20 – 30 м/с (насичена пара)

30 – 50 м/с (перегріта пара)

ЛЕКЦІЯ 4

Закінчення рідини

Використовуємо рівняння Бернуллі. Спочатку досліджуємо закінчення при постійному рівні:

Н і - надлишковий тиск у метрах водяного стовпа.

Для отримання струменів застосовуються насадки ( l/d=3¸5)

1 - Циліндричні (j і = 0,8), 2 - Конічні: А - звужуються (j і = 0,9-0,95, для далекобійного струменя), Б - розширюються (j і = 0,5-0,55 , Для великої витрати при малій кінетичній енергії), 3 - Коноїдальні (j = 0,97).

Малюнок 2.9.

Сила дії струменя:

На пласку стінку: F=rVu

На опуклу стінку: F=rVu(1 – Cos a)

На увігнуту стінку: F=2rVu

Основи реології

Неньютонівські рідини (3 основні групи):

1. Швидкість зсуву залежить від напрямку та не залежить від тривалості впливу – в'язкі:

а) бінгамівські s>s кр - коефіцієнт пластичної в'язкості (густі суспензії, пасти);

б) псевдопластичні малі значення s кр - здається в'язкість h до, який зменшується зі збільшенням градієнта швидкості (суспензії з асиметричними частинками);

в) дилантні - h до зростає зі збільшенням градієнта швидкості (суспензії з великою кількістю твердої фази);

а) тиксотропні – згодом падає напруга зсуву (руйнується структура);

б) реопектичні – згодом зростає напруга зсуву.

3. В'язкопружні (максвелловські) – течуть при додатку напруги, а після зняття відновлюють частково форму (тісто).

При розрахунку трубопроводів визначають об'ємні витрати:

де М - масова витрата, кг/с.

Потім - діаметр:

ЛЕКЦІЯ 5

Гідромашини

Технологічні процесивимагають перемішування, перекачування, підведення та відведення рідин та газів.

Для рідин – насоси;

Для газів компресорні машини.

Визначення напору, що створюється насосом

Рисунок 2.10 – Визначення необхідного тиску насоса

Н г – висота геометричного підйому рідини. Називають також повним натиском;

Н н - Висота нагнітання;

Н в – висота всмоктування.

Н гсв - гідроопір у всмоктуваному трубопроводі;

Н гсн – гідроопір у трубопроводі, що нагнітає.

Якщо тиск у резервуарах різний:

Теоретична висота всмоктування може дорівнювати атмосферному тиску, проте сильно залежить від температури (закипання).

Так при t = 0 o C ® H B = 9 м, а при t = 65 o C ® H В =0

Насоси поділяються на:

1) поршневі (плунжерні): простої та подвійної дії, багатоплунжерні

Малюнок 2.11 – Плунжерний насос

Подвійної дії

2) відцентрові: одно- та багатоступінчасті – для перемішування малов'язких рідин. Перед пуском повинен бути заповнений, тому встановлюється нижче за рівень рідини (рисунок 2.12)

Б - Гвинтовий насос В - Струменевий насос

А - Мембранний насос

Малюнок 2.14 - Насоси

2. Компресорні машини

Застосовуються для переміщення газів і діляться в залежності від співвідношення тисків на виході Р 2 і на вході Р 1 на:

1) вентилятори: Р2/Р1< 1,1

2) газодувки: Р 2 / Р 1< 3

3) компресори: Р2/Р1>3