Вспомогательное оборудование

Современные предприятия пищевой промышленности помимо основного технологического оборудования имеют значительное количество вспомогательного оборудования различного назначения. К вспомогательным видам оборудования можно отнести: резервуары для хранения жидких продуктов, реакторы-смесители для смешивания различных компонентов, мерники жидких сред, дозаторы и питатели сыпучих материалов и жидкостей, машины для механической мойки оборудования, воздуходувки, компрессоры и др.

Емкостное оборудование. К емкостному оборудованию относят: резервуары, ванны, ушаты и др. На заводах пищевой промышленности применяют резервуары различной емкости – от 1 до 250 м³. Используют такое оборудование для хранения жидкого сырья, растворов солей, компонентов питательных сред, экстрактов культуральных жидкостей, фугатов, пермеатов и других промежуточных продуктов производства. В таких аппаратах могут осуществляться и некоторые технологические операции: подогрев, охлаждение, выдержка при определенных температурных условиях.

Основными характеристиками емкостных аппаратов является их вместимость, рабочее давление и материал, из которого аппарат изготовлен. Резервуары могут быть цельносварными или со съемными крышками. Выпускают емкостные аппараты вертикального и горизонтального типов. Общий вид таких аппаратов показан на рис. 2.13 и 2.14. Номинальные объемы вертикальных аппаратов составляют: 1; 3,2; 4,2; 5; 6,3; 10; 25; 40; 50; 63; 80 и 100 м³. Номинальная емкость горизонтальных резервуаров составляет: 6,3; 10; 16; 25; 40; 50; 63; 80 и 100 м³.

По технологическому назначению аппараты можно подразделить на:

- аппараты для хранения продуктов без регулирования температуры;

- аппараты-термосы, т.е. позволяющие хранить продукт при определенных температурах;

- аппараты с регулируемыми теплофизическими показателями продукта с учетом требований технологического процесса (подогрев, охлаждение).

В этом случае устройство стенок емкостных аппаратов существенно меняется. Для емкостей первого типа стенка представляет собой металлический лист различной толщины в зависимости от емкости резервуара. В резервуарах второго типа такая стенка дополнительно покрыта изоляционным материалом, поверх которого положена защитная обшивка. В резервуарах третьего типа помимо стенки, соприкасающейся с продуктом, имеется вторая стенка, которая создает определенное пространство для циркуляции в нем теплоносителя. Вторая стенка также покрыта изоляционным материалом и защитной обшивкой.

Регулирование температурных параметров в резервуарах можно осуществлять путем использования четырех типов нагревательно - охладительных систем.

Первый тип нагревательно – охладительной системы – резервуар имеет теплообменную рубашку. Рубашка может обхватывать корпус резервуара полностью или его часть. Вода заполняет рубашку и нагревается паром путем барботирования.

Второй тип нагревательно – охладительной системы – корпус резервуара с наружной стороны омывается водой для нагревания или охлаждения продукта. Орошение проводится с помощью кольцевой трубы с отверстиями. Вода под давлением через отверстия попадает на стенку резервуара и стекает вниз. Внизу она собирается и отводится в нагревательную или охладительную систему.

Третий тип нагревательно – охладительной системы – по наружной поверхности корпуса расположен змеевик для охлаждения или подогрева продукта. Змеевик может быть изготовлен из труб, полутруб, уголка, кольца которого расположены по спирали.

Четвертый тип нагревательно – охладительной системы – нагреваниеили охлаждение продукта осуществляется с помощью выносного теплообменника. Продукт с помощью насоса выводится из резервуара, направляется в теплообменник и возвращается в резервуар. Тепло- или хладоноситель циркулирует через теплообменник также с помощью насоса.

Часто при культивировании биологических продуцентов используют смешанные нагревательно – охладительные системы. В этом случае резервуары имеют теплообменную рубашку, а в нутрии резервуара дополнительно устанавливают змеевиковый теплообменник.

Днища резервуаров могут быть различной формы. Верхнее днище может иметь эллиптическую, сферическую или плоскую форму. Нижнее днище может иметь коническую форму (прямой конус с различным углом наклона), коническое с обратным конусом, эллиптическое или наклонное.

Перемешивающие устройства резервуаров предназначены для перемешивания продукта и интенсификации теплообмена. По методу воздействия на жидкую среду перемешивающие устройства можно классифицировать следующим образом: механические, циркуляционные, струйные, пульсационно - струйные, барботажные, газлифтные, электромагнитные, магнитно-вихревые. Наиболее широкое практическое применение получили механические и циркуляционные перемешивающие устройства.

При механическом перемешивании используют различного типа мешалки. Наиболее широко применяют мешалки лопастные, рамные, гребенчатые, якорные, турбинные.

Моющие устройства предназначены для безразборной санитарной обработки внутренних поверхностей резервуаров. Основным элементом моющих устройств является вращающееся головка со струйными соплами (форсунками) или с ударно-струйными соплами. Вращение головке придает внешний привод или самовращающаяся головка без внешнего привода под действием реактивных струй.

Вертикальные и горизонтальные резервуары рассчитаны для хранения жидкостей с плотностью 1600 кг/м³. Коэффициент заполнения резервуаров зависит от свойства продуктов и технологических процессов, протекающих в резервуаре. Колеблется он от 0,5 до 0,9 от номинального объема.

В настоящее время в пищевой и микробиологической промышленности проявляют интерес к использованию эмалированной аппаратуры, в т.ч. вертикальных и горизонтальных сборников, резервуаров, смесителей и др.

Разработаны и используются емкостные аппараты с термостойким покрытием, которое выдерживает температуру до 300 ⁰С.

Объем выпускаемых емкостных аппаратов с эмалированным покрытием может колебаться от 0,01 до 50 м³.

Мерники относятся к емкостному оборудованию. Предназначены они для приема, хранения и выдачи жидкостей. Максимальное рабочее давление в мерниках не превышает 0,6 МПа. Объем выпускаемых мерников колеблется в пределах от 0,01 до 0,63 м³. Аппараты могут выпускаться с рубашкой или без рубашки. Общий вид вертикального мерника показан на рис. 2.15. Поверхность теплообмена зависит от номинального объема мерника:

Реакторы предназначены для проведения различных физико-химических процессов (например – растворение, осветление и др.). Они бывают чугунно-эмалированные или стальные. Обычно это цилиндрические вертикальные аппараты объемом от 0,1 до 100 м³. Реакторы имеют пароводяную рубашку. Рубашка может быть сплошная и гладкая или из полутруб, уложенных витками. Давление в гладких приварных рубашках не превышает 0,4 МПа, в рубашках из полутруб – 1,6 МПа.

Реакторы-смесители (рис. 2.16) могут быть разъемными или цельносварными с эллиптическим днищем и крышкой. На реакторах расположены штуцера: для перелива продукта, для трубы передавливания, входа и выхода продукта, входа и выхода теплоносителя, термометра, манометра, предохранительного клапана. На аппаратах имеется люк для загрузки сыпучих материалов и технологический штуцер. Через технологический штуцер подают необходимое количество воды или другого растворителя; через загрузочный люк с помощью гибкого механического транспортера подают сыпучие компоненты. Нагревают смесь до заданной температуры. Контроль за технологическими режимами осуществляется с помощью автоматики.

Перемешивают раствор с помощью мешалок различного типа: рамные, якорные, турбинные и др. Выбор перемешивающих устройств зависит от свойств смешиваемых компонентов. Частота вращения мешалки зависит от её вида: рамного типа – 0,33-1,0 с^-1; турбинного типа – 3,0-3,3 с^-1.

Аппараты могут работать при атмосферном, избыточном давлении или разрежении.

Дозаторы предназначены для равномерной подачи сырья в аппарат и установки в требуемых количествах. Иногда их называют еще питателями. Применяют дозаторы и при расфасовке готовых продуктов. Наиболее часто применяют дозаторы объемного и весового типа действия. Они могут работать как в дискретном, так и непрерывном режиме.

Объемные дозаторы в пищевой и микробиологической промышленности применяются для непрерывного дозирования соли, муки, сухого молока, отрубей и других компонентов. По исполнению дозаторы подразделяются на шлюзовые, винтовые, тарельчатые, вибрационные, виброшнековые. выпускают их с ручным, электрическим или пневматическим управлением. Производительность дозаторов регулируется приводным механизмом.

Шлюзовые дозаторы применяют для подачи порошкообразных и зернистых материалов с насыпной плотностью до 1800 кг/м³. такие дозаторы часто используют в качестве шлюзовых затворов, которые устанавливают под бункерами. Общий вид дозатора показан на рис. 2.17.

Дозатор состоит из ротора с ячейками. Ротор крепится на валу и смонтирован в корпусе дозатора. На корпусе расположены штуцера для загрузки и выгрузки продукта. Производительность дозатора зависит от типоразмера и колеблется в пределах: 0,14-1,30; 0,7-3,6; 1,5-14,2;; 6-56 м³/ч. Частота вращения ротора может изменяться в пределах 0,033-0,310 и 0,035-0,330 с^-1.

Винтовые дозаторы предназначены для подачи сыпучих порошковых материалов с размером гранул до 5 мм, поверхностной влажностью до 1,5 % и насыпной плотностью до 1800 кг/м³. Устройство винтового дозатора показано на рис. 2.18. По сути это винтовые насосы. Часовая производительность винтовых дозаторов может составлять: 0,06-0,37; 0,13-0,76; 0,61-3,65; 2,4-14,3; 7-42 м³.

Для подачи порошкообразных материалов с плохой сыпучестью и насыпной плотностью до 8800 кг/м³ могут быть использованы винтовые вибрационные питатели. Температура таких продуктов может достигать 60 ⁰С.

Тарельчатые дозаторы предназначены для подачи сыпучих порошкообразных и зернистых материалов с размером гранул до 5 мм и насыпной плотностью до 1800 кг/м³. Применяются они в непрерывных технологических процессах для загрузки аппаратов, смесителей, дробилок и др.оборудования.

Дозаторы состоят из герметичного кожуха, тарели, телескопического стакана и сбрасывающего ножа. Устройство дозатора показано на рис. 2.19.

Привод осуществляется через вариатор скоростей и червячный редуктор.

Производительность дозатора регулируется перемещением телескопического стакана и скоростью вращения тарели.

Весовые дозаторы делятся на две группы: дискретного действия (порционные) и непрерывного действия. Весовые дозаторы могут быть с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением..

Автоматический дозатор, например ДК-10, состоит из тарельчатого дозатора сыпучего материала, ковша с откидывающимся дном, системы рычагов, циферблатного указателя. Схема такого дозатора показана на рис.2.20.

После включения дозатора начинает работать тарельчатый питатель с полной нагрузкой. По мере наполнения ковша стрелка циферблатного указателя приближается к отметке грубого отвеса, который посылает сигнал на питатель и тот переключается в режим досыпки. При достижении точной массы, сигнал от циферблатного указателя поступает на питатель и отключает его, а откидное дно ковша открывается. После выгрузки продукта стрелка циферблатного указателя возвращается в исходное положение и цикл повторяется.

При составлении многокомпонентных питательных сред вместо батарей однокомпонентных дозаторов можно использовать дозаторы с циферблатным указателем, в котором продукты подают последовательно в один весовой ковш. Над весовым ковшом расположены питатели, число которых равно числу компонентов. Каждый компонент дозируется своим питателем поочередно. Масса дозируемых компонентов суммируется и после внесения всех компонентов в необходимом объеме дно ковша открывается.

Контрольные вопросы

1. Классификация подъемно-транспортного оборудования

2. Классификация грузов.

3. Свойства сыпучих грузов.

4. Свойства штучных грузов.

5. Свойства жидких грузов.

6. Установки для непрерывного перемещения грузов.

7. Характеристика пневмотранспорта.

8. Классификация насосов.

9. Виды вспомогательного оборудования.

10. Виды и устройство емкостных аппаратов.

11. Виды и устройство дозаторов.