Механические процессы.формообразование

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………...3

I.Изучение, описание и анализ механических процессов на примере прессования………………………………………………………………………..4

II. Классификация оборудования для прессования……………………………15

III.Описание и расчет многопозиционного пресса для таблетирования……..18

Заключение……………………………………………………………………….33

Список литературы………………………………………………………………34

Приложение…………………………………………………………………...… 35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

    В пищевых производствах многочисленно используются механические процессы одно из них это формирование.

  Процесс формирования пищевых сред – один из самых сложных процессов пищевой технологии. Именно в этом процессе во всем многообразии проявляется весь диапазон физико-химических свойств формуемого материала. Поэтому конструктивное решение формующих машин полностью определяются технологическими свойствами соответствующей среды.

    Формованием называют технологический процесс придания перерабатываемому продукту определенной формы.

    Экструзией называется технологический процесс выдавливания жгутов перерабатываемой массы через формующие отверстия матрицы.

        Целью контрольно - курсовой работы является изучение процессов формования на примере экструдера, анализ и расчёт оборудования для него.

Задачи контрольно - курсовой работы: рассмотреть виды экструдеров, их схемы, основные характеристики, принцип их действия, выявить преимущества и недостатки, описать и рассчитать эктрудер.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

I.Изучение, описание и анализ механических процессов на примере формирования

        Механические процессы в машинах и аппаратах пищевых производств основаны на законах механики твердого тела и реологических закономерностях деформирования пищевых сред. В зависимости от технологических свойств исходного сельскохозяйственного сырья можно различить следующие механические процессы: очистки от примесей, сепарирования и сортирования, очистки растительного и животного сырья от наружного покрова, измельчения пищевого сырья, сортирование и обогащение сыпучих продуктов, смешивания и формирования высоковязких и сыпучих пищевых сред.[5]

        К механическим процесса относится :

- Измельчение, распыливание  и шлифование

- Обработка давлением

- Разделение сыпучих сред

- Перемешивание пищевых  сред.

Рассмотрим каждый процесс  подробнее.

Измельчение, распыливание и шлифование.

        Измельчение – разделение твердых тел на части под действием механических сил. Если образующиеся в процессе измельчения имеют случайную форму, то такой процесс называют дробление, если им придается определенная форма – резанием.

        Дробление классифицируют по характеру основной реализуемой деформации на дробление при помощи удара, раздавливания, раскалывания, истирания, разрыва и изгиба. Реальные процессы дробления зачастую используют два или более из этих способов : сжатие с ударом, удар и истирание и др. В таблице 1 приведены характерные размеры частиц до и после дробления для разных его типов.

 Таблица 1. Характерные размеры частиц для разных типов дробления.

Дробление	Размеры частиц,мм
	Поступающих на дробление	После дробления
Крупное	1000…200	250…40
Среднее	250…25	40…10
Мелкое	50…25	10…1
Тонкое	25…3	1…0,4
Сверхтонкое	3…0,2	0,3…0,01
Коллоидный размол	0,2…0,1		До 0,001

 

       Резание – разделение материала с приданием ему заданной формы, размеров и качества поверхности. Устройства для резания классифицируют:

  по назначению – для резания хрупких, твердых, упруговязкопластичных, и неоднородных материалов;

  по принципу действия- на периодические, непрерывные и комбинированные;

   по виду режущего инструмента – на пластинчатые, дисковые, струнные, гильотинные, струйные, ультразвуковые и лазерные.

  по характеру движения режущего инструмента – с вращательным, возвратно-поступательным, плоскопараллельным, поворотным и вибрационным движением;

   по характеру движения материала при резании и по виду его крепления.

       Распыливание жидкости выполняют форсунками (жидкостными или газожидкостными) и центробежными распылителями.

       Жидкостные форсунки. В жидкостных форсунках жидкость закручивается одним из возможных методов и на выходе из сопла движется по поверхности увеличивающейся площади, в результате чего ее пленка утончается и распадается на капли.

       Центробежная форсунка состоит из цилиндрической камеры закручивания, плавно переходящей в сопло. Жидкость вводится в камеру закручивания в тангенциальном направлении через отверстия радиусом r_вх, относящие от оси форсунки на расстояние R_вх. Двигаясь далее по камере закручивания, она отклоняется ее стенками от прямолинейного направления и закручивается. Переходя на меньший радиус вращения в сопле r_c, жидкость увеличивает тангенциальную составляющую скорости, сохраняя при этом момент количества движения.

       Пневматические (газожидкостные) форсунки. Их применяют для распыления высоковязких и двухфазных жидкостей, а также повышения мелкости распыла обычных жидкостей.

       Центробежные распылители. Они представляют собой плоские диски диаметром 100…500мм, вращающиеся в горизонтальной плоскости с частотой 4000…20000 об/мин так, что окружная скорость на максимальном диаметре составляет около 60 м/с. На поверхность дисков подается распыляемый продукт. При сходе с диска частицы жидкости движутся под действием инерционной центробежной силы и силы веса. В результате распыляемые частицы оказываются на параболоиде вращения, а занимаемая ими площадь увеличивается по мере удаления от диска. Распределение жидкости на этой площади приводит в начале к уменьшению толщины пленки, а потом к её распаду на отдельные струи и капли. Энергия затрачиваемая на распыливание по данному механизму, приближенно равна энергии, затрачиваемой на сообщение жидкости окружной скорости:

       Шлифование применяют для удаления относительно тонких поверхностных слоев материала с зернистых или штучных твердых продуктов округлой формы: корнеплодов, зерна, зерновых крупок, и др. цель шлифования корнеплодов – удаление их поверхностных слоев. Соответственно шлифование зернопродуктов имеет целью их шелушение или сглаживание поверхностных выступов.

       Шлифование осуществляется в результате трения частиц материала друг о друга и о абразивные поверхности машин. Прижатие частиц материала друг к другу или твердым поверхностям осуществляется центробежными, массовыми и другими силами путем соотвествующей организации движения в полостях машин. Для лучшего удаления поверхностного слоя зерно увлажняют, сохраняя эндосперм более сухим. При этом удаляемый слой становится более эластичным, а его связь с эндоспермом ухудшается. Снижение прочности поверхностного слоя корнеплодов достигается обработкой щелочного раствора, острым паром и газами высокой температуры.[5]

Обработка давлением.

         Обработка давлением заключается в сдавливании материала, что придает ему требуемую форму или вызывает деформацию внутренних структур с относительным сдвигом слоев.[5]

        Процессы, в которых реализуется сдавливание материалов, можно разделить на две группы: прессование и формообразование.

        Прессование заключается в сдавливании обрабатываемого материала с помощью пресса. При этом достигается либо отжим жидкости из влажного кашицеобразного или твердого тела, либо связывание сыпучих материалов в более крупные образования. В последнем случаи процессы прессования называют также брикетированием, гранулированием, таблетированием.

        Отжим жидкости из материала. Происходит вследствие уменьшения занимаемого из суммарного объема. При этом размеры пустот и пор в нем уменьшаются, а жидкая составляющая материала все более их заполняет. В этот период давление жидкости в порах не увеличивается. Дальнейшее сдавливание приводит к росту давления жидкости в материале. Под его воздействием жидкость вытекает через поры наружу. Такое течение подчиняется закону Пуазейля :

        Связывание сыпучих материалов в более крупные образования. Реализуется в процессах их сдавливания в закрытых формах при наличии или отсутствии связующего материала.

       Явление связывания отдельных частиц заключается в сближении молекул, находящихся на поверхности сдавливаемых частиц, и образовании между ними молекулярных связей. Важнейшее влияние на это явление оказывает состояние поверхностей сближаемых частиц. Их поверхность может быть чистой, не содержащей пленок, отличающихся по химическому составу от основного материала части, а может быть покрыта загрязняющими пленками. Поверхностные пленки могут как препятствовать связыванию частиц, так и способствовать ему. В последнем случаи их называют связывающими, а материал, из которого они состоят, связующим материалом.

      Окатывание – обобщенное название способов перемешивания.

      Дражирование – разновидность адагезионного гранулирование окатыванием. В процессе дражирования семена, зерна, орешки, изюм, цукаты или ядра будущих драже перекатываются в адгезионном барабане и на них наслаиваются оболочки какао, сахарной пудры и др.

       Гранулирование из растворов, суспензий и пульп обычно осуществляют в двухфазных потоках из гранулируемого вещества и газообразного сушильного агента. Этот процесс осуществляется либо в псевдоожиженном слое, либо во встречных закрученных потоках. В обоих слачаях подсушиваемые частицы суспензий или пульп слипаются при достижении приемлемой для этого влажности, и на их поверхность налипают новые частицы до тех пор, пока они находятся во взвешенном состоянии в потоке газа. При достижении определенных размеров частицы выпадают из взвешенного состояния вследствие увеличения их массы. Выпавшие частицы отводят как готовый продукт.

        Брикетирование и таблетирование, как и гранулирование, характерны тем, что к исходному сыпучему материалу добавляется вода или другая жидкость в качестве связующего и полученная масса вдавливается пуансонами в замкнутую матрицу или продавливается через отверстия, играющую роль матрицы. Полученные продукты подсушивают для удаления теперь уже не нужной воды.[5]

        Формообразование является процессом предания материалам желаемой формы и реализуется в операциях штампования, выдавливания, прокатывания, округления, закатывания и др.

        Формообразование как процесс придания материалам желаемой формы может осуществляться как путем замкнутых формообразующих объемов, так и цилиндрическими силовыми воздействиями на поверхность отдельных кусков материала.

         Замкнутые объемы или формы, используемые для формообразования, обычно изготавливают разъемными, а их части называют матрицами и пуансонами. После вдавливания материала с помощью пуансона в матрицу отформованный таким образом материал выталкивается из нее. Такой процесс называют штампованием. Если же материал в виде непрерывного жгута протягивается через фигурные отверстия детали, которая также называется матрицей, то такой процесс называют нагнетанием или выдавливанием. Методом выдавливания изготавливают, например, макаронную продукцию, конфетные жгуты, сырки и т.п.: методом штампования : печенья, вафли, пряники, конфеты и др.

        Формообразование  путем воздействия на поверхности кусков изделий реализуется при прокатывании листов теста, округлении тестовых заготовок да шарообразной или удлиненной цилиндрической формы, закатывании начинки в листовые тестовые заготовки и т.п.

        Основное явление, определяющее специфику формообразования пищевых материалов – релаксация напряжений в полимерных материалах. Физическая его сущность заключается в следующем.

        В соответствии с представлениями о строении полимерных материалов длинные молекулы полимеров скреплены одна с другой относительно редко расположенными поперечными связями. Это дает возможность частям молекул, расположенным между точками их связи, при сохранении целостности материала перемещаться в пространстве т.е. могут возникать большие упругие деформации. Вследствие этого при формировании такого материала после исчезновения внешней нагрузки, под воздействием которой он заполнил пространство матрицы штампа, изделие может частично или полностью вернуться к исходному недеформированному состоянию, при этом форма, приданная ему штампом, потеряется, а выдавленный на его поверхности рисунок расплывется и станет нерезким.