Технологическая линия производства картофельного крахмала

Московский государственный универс итет пищевых производств. Кафедра технологического оборудования пищевых производств. Домашняя работа «Технологическая линия производства картофельного крахмала» Работу выполнил: Дь я ченко С.В. Группа: 06-ОА-2 Проверил : Ураков О.А Москва 2006 г. Содержание 1. Мой выбор профессии 2.Технологичес кая линия производства картофельного крахмала 2.1 Характеристика продукции, сырья и полуфа брикатов 2.2 Особенности производства и потребления готовой продукци и. 2.3 Стадии и технологического процесса 2.4 Характеристика комплексов оборудования 2. 5 Устройство и принцип действия линии 3. Патронный фильтр ПФ-20 3.1 Техническая характе ристика патронных двигателей 3.2 Инженерные расчеты 4. Примерное содержание п ояснительной записки дипломного проекта 5. Знания, необходимые для выполнения дипломного проекта. 6. Моё отношение 7. Список используемой литературы 1. Мой выбор профессии В детстве все дет и мечтали стать: космонавтами летчиками, пожарниками, актрисами. А я мечтал стать поваром, уже тогда я понимал, что всегда бу дут престижные медицинские и пищевые профессии. В детстве я побывал на н екоторых предприятиях, и увидев в первые эти машины и аппараты, я думал, что они совершенны, но я заблуждался . И я, понимаю, что уже через десятки лет на эти машины, будут смотреть с восх ищением, грустью, с сочувствием как мы смотрим на первые машины. И мая зад ача работать над этим. Сейчас еще я не знаю, каким видом инженерной деятел ьности буду заниматься после окончания института. Но я буду стараться в семи силами стать инженером широкого профиля, чтоб стать первоклассным специалистом. 2 . Техно логическая линия производства картофельного крахмала 2.1 Характеристика продукции, сырь я и полуфабрикатов . Сырь ем для производ ства картофельного крахмала служит картофель. Средний химический состав клубня картофеля состоит из 75 % воды и 25 % сухих веществ, из которых 18,5 % крахмала, 2 % азотистых веществ, 1 % клетчатки, 0,9 % минеральных вещ еств, 0,8 % сахара, 0,2 жира и 1,6 % прочих веществ (пектиновые, пентозаны и др.). Расход карт офеля с крахмалистостью 14,8 % , на 1 т сухих веществ крахмала составляет 7 95 т. В зависимости от качества сырой картофельный крахмал подразде ляют на тр и сорта: I , П, Ш. Крахма л I и II сорта должен иметь белый одн ородный цвет и запах, свойственный крахмалу. Крахмал III сорта может быть сероватым, без про жилок, пятен и темных вкраплений, допускается слабый кисловатый, но не затхлый запах. Сырой крахмал — скор опортящийся продукт, не подлежащий длительному хранению. Сырой картофе льный крахмал в холодное время года хранят наливным спо собом или на скл адах, при этом емкость с осевшим крахмалом заливают чистой водой, добавл яя туда около 0,05 % диоксида серы. Наиболее надежный способ хра нения крахма ла — в замороженном состоянии. В производстве картофельного крахмала степень и спользования сырья характеризу ется коэффициентом извлечения крахмал а, который колеблется от 82 до 88 %. Выход крахмала зависит от содержания его в перерабатываемом картофеле и от потерь крахма ла с побочными продуктам и и сточными водами. Основные потери крахмала в произ водстве происходя т с мезгой в виде связанного крахмала (около 40 %) и свободного крахмала (3.. 4 %), что составляет около 1,7 % мас сы переработанного картофеля. 2.2 О собенности производства и потребления готовой продукции . Картофель по дают на производство с помощью гидра влического транспортера, при этом частично отделяют легкие примеси, пес ок и землю. Моют картофель в моечных машинах ком бинированного типа, при э том процесс мойки составляет 10… 14 мин. Картофель измельчают на терочных машинах, принци п работы которых состоит в истирании клубней поверхностью, состоящей из пилок с мелкими зубьями. Из мельчение проводят дважды. При первом измель чении используют пилки с высотой зубьев 1,5..1,7 мм, при повторном (перетир) — 1,0 мм. Полученная после терочных машин картофельная ка шка представляет собой смесь, состоящую из взорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и карто фельного сока. Важная задача получения картоф ельного крахмала - скорейшее вы деление из кашки сока при минимальном ег о разбавлении. Контакт сока с крахмалом ухудшает качество крахмала, вызы вая его потемнение в связи с окислением тирози на, снижает вязкость крах мального клейстера, способствует образованию пены, сли зи и других неже лательных явлений. После отделения картофельного сока на осадочных центрифугах кашку направ ляют на ситовые аппараты или на гидроциклонны е установки, Где от нее отделяют и промывают крупную и мелкую мезгу, осажд ают и промывают крахмал. Полученная здесь крахмал ьная суспензия имеет концентрацию 12%.14 % и содержит некоторое количество м елкой мезги (4.. .8 %), водорастворимых веществ (0,1..,0,5 %) I сильно разбавленного карто фельного сока. Поэтому ее подвергают двухступенч атому рафи нированию, после чего крахмальную суспензию с концентрацией 7…9 % подают на пеногасяшее устройство и на песковые гидроциклоны. Далее к рахмал обезвоживают и высушивают . 2.3 Стадии и технологического пр оцесса. Переработку картофеля на крахмал можно разделить на следующие стадии: - мойка и взвешивание картофеля; - тонкое измельчение картофеля (получение, калош); - выделение свободного крахмала из кашки; -отделение и промывание мезги; - рафинирование крахмального молока; - про мывание крахмала. 2.4 Хар актеристика комплексов оборудования . Линия начинается с комплекса оборудования для по дготовки клубней картофеля к переработке, в состав которого входят гидр авлические транспортеры, моечные машины типа КМЗ-57 М, снабженные ботво - , песко- и камнеловушками, а также автоматические весы с от кидным днищем. Ведущим является комплекс оборудования для тонко го измельчения картофеля, включающий терочные машины типа Z Т-350 или ПКИ-200, насосы, фильтры и с борники накопители. В состав линии входит комплекс оборудования, сост оящий из шнековой осадки тельной центрифуги типа ОГШ, приемных сборнико в для кашки и вспомогательной оборудования. Завершающий комплекс включает оборудование: цент робежные ситовые аппараты; барабанно-струйные или центробежно-лопастн ые, а также гидроциклоны, включающие несколько ступеней мультициклонов для выделения мезги и промывки крахмала. На рис1 показана машинно-аппаратурная схем а линии производства картофельного крахмала 2.5 Устройство и принцип действ ия линии . В настоящее время на пре дприяти ях осуществляют внедрение новой технологической схемы произв одства карто фельного крахмала с использованием гидроциклонных устан овок. При работе разделение картофельной кашки производят на гидроцикл онах с получением очи щенной суспензии крахмала и смеси мезги и картофе льного сока. При работе отмытый картофель измельчают на терка х 1 и кашку насосом 2 пере качивают на второе измельчение к теркам 3. На втор ое измельчение подают также надситовый продукт с дуговых рафинированн ых сит 11. После второго измельчения кашку насосом 4 перека чивают через самоочищающийся фильтр 5 в сбориик-накопитель 6. В этом сборнике происходит смешивание кашки с густым крахма льным сходом, поступающим с обескрахмаливаюших гидроциклонов 16 .Из сбор ника 6 насосом 7 разбавленную кашку подают на станцию гидроциклонов 15, вкл ючающую 9 ступеней мультицик лонов для выделения мезги и промывки крахмала. Гутой крахмальный сход с предпоследней ступени мультициклонов направл яют сборник 9, куда через фильтр 8 подают, свежую воду, предназначенную для про мывки крахмала. Для контрольной очистки крахмала от мезги суспензию из сборника 9насосом 10 направляют на рафинировальное сито 11. Мезгу (надсит овый продукт) возвращают в производство на второе измельчение, а суспенз ию собирают в сборнике 12. Из последнего насосом 13, суспензию через песковы й гидроциклон 14 подают на последнюю ступень гидроциклонной установки. В результате обработки получают суспензию крахма ла концентрацией 37.. .40 %, содержание в ней мезги составляет 0,01.. .0,02 % (к сухим веще ствам), растворимых веществ до 0,05 %. Жидкие сходы с перво й и второй ступени гидроциклонной установки содержат мезгу, крахмал, их жидкая фаза представлена в основном картофельным соком. Обескрахмалив ание смеси мезги и картофельного сока осуществляют на трехсту пенчатой установке 16. После обескрахмаливания смесь содержит сухих веществ 7...9 %, свободного крахмала 2,1. ..9 г/л. Содержание сухих веществ в жидкой фазе 4…5 %. При переработке 1 т картофеля п олучают около 1 т смеси и картофельного сока. Ее используют для скармливания скоту . 3.1 Патронный фильтр ПФ -20 с остоит из цилиндрического кор пуса 9, конического днища 15, в ыпуклой крышки 4 , на которой установлены рым6олты 1,и плиты 7, в которой закр епляются патроны 10 прижима ми 22» В нижней части патро н ы устанавливаются в отверстия решетки 22, Плита устанавливает ся при помощи уплотнений между фланцами цилиндрического корпуса и выпу клой крышки и образует две камеры фильтра. В нижнюю камеру 8 при помощи коллектора 17 , присоединенного к патрубку 14, подводя тся кизельгурная суспензия, фильтруемый продукт и пр омывная вода. Из камеры 6 че рез коллектор 21, присоедине нный к патрубку 5, отводятся жидкая фаза кизельгурной суспензия, фильтра т и промой. Кроме того, для подвода воздуха в верхнюю камеру установлен ве нтиль 19, а в нижнюю — патрубок 2. Сброс воздуха из нижней камеры осуществляется через трубу 11. Для наблюдения за состоянием внутренней части нижней камеры установле ны смотровые стекла /. Удаление промытого осадка её щсствлястся через па трубок 16. Фильтр установлен на трубчатом каркасе 13 , Для управления процессом фильтрации имеются задвижки с электродвигателям и 1В и маховиками 20. Полный цикл работы фильтров включает в себя следу ющие стадии: намыв кизельгура, возврат первых мутных порции фильтруемог о продукта, фильтрация» вытеснение нефильтрованного продукта, промывк а осадка и удаление осадка. В эксплуатации фильтры полностью автоматизированы. На сахарорафинадных заводах патронные фильтры ис пользуют для отделения осадка от растворов рафинадного производства . Фильтрующий патрон ПФ-20 ) состояло трех фильтрующих элементов 4 и опорного патрубк а 2, которые при помощи стяжки 3, шайбы 5, планки 1 и гаек 6 скрепляются жестко. П атроны в собранном состоянии устанавливаются в отверстия плиты 7 и зажи маются прижимом 9, который устанавливается на шпильке 8. Для того чтобы па троны не отклонялись от вертикальной оси; нижняя часть стяжки каждого па трона устанавливается в отверстие проволочного каркаса расположенног о в низу цилиндрического корпуса фильтра. Фильтрующий элемент патрона представлен на рис 11.19, б Каркас I элемента изготовляется из не ржавеющей стали и состоит из нижней 2 и верхней 6 втул ок. к которым приварены уголки 5. Для жесткости карк аса уголки приварены к кольцам 3 расположенным по высоте на расстоянии 40 м м друг от друга Опорным слоем для кизе льгура и осадка является проволочная 4 щелевидная поверхность каркаса э лементов. Образуется она путем нарезания канавок на острых (выступах уголков с шагом 0,8 мм и затем навивкой проволоки из нер жавеющей стали диаметром 0,7 мм. В При вышеуказанных раз мерах шага резьбы и проволоки размер щелей равен 0,1 мм. Общая площадь пове рхности фильтрации одного патрона составляет 0,241 м* Патроны c проволочной опорной поверхн остью просты по устройству , но имеют существенные н е доста т ки. Так как щели ,образованные смежными витками прово л оки вначале имеют расширение, затем к центру проволок сужаются ,то не иск лючена возможность застревания мелких частиц кизельгура и осадка в щелях . Это приводит к уменьшению жив ого сечения опорного слоя и скорости фильтрации Некоторые зарубежные ф ирмы выпускают фильтры, патроны которых набраны из отдельных штампован ных пластин (рис 11 20, а) При соединении пластин 2 по лучаются щели 3: Такие Патр оны называются саморегенерирующимися. Мелкие частицы осадка, попадая в суженную часть щели, имеющую наклонную стенку, уносятся фильтратом. Таки е патроны работают лучше патронов с проволочной опор ной поверхностью, но они сложны в изготовлении. Патрон фильтра с тканевой опорной поверхностью и зображен на |рис 2 Он представляет собой перфорированный корпус 11 из нержа веющей стали , к нижней части которого приварено донышко 12 с хвостовиком 17 имеющим резьбу. На корпус патрона наде вается тканевый чулок 1 ,который снизу имеет загиб 13 и закрепляется при по мощи шайбы 14 и гайки 15 перед установкой патронов в отверстия плиты 5 на них надевают ре6зиновые уплотняющие кольца 8 . к плите патроны прижимают шайб ами 9 которые надеваются на шпильки 10 . Каждая шайба прижимает три патрона Для сохранения паралл ельности и вертикальности труб хвостовики 17 патронов, устанавливаются в отв ерстия решётки 16 изготовленной из нержавеющей проволоки Решетка кр е пится к хвостовикам патроно в при помощи дополнительных гаек. Плита зажимаетс я между фланцами 3 и, б корпу са 2 фильтра и крышки при по мощи болтов, Уплотнение между верхней и нижней частью фильтра создается прокладками 4 и 7. Фильтрованный сок направляется внутрь патрона и выходит из его части. Патронные фильтры уст анавливаются на полу второго этажа вблизи стены с таким расчетом, чтобы крепление трубопроводов осуществлять на стене. Проходы между фильтрам и и стеной должны быть не менее 1500 мы. Над батареей фильтров рекомендуется устанавливать монорельс с устройством для снятия крышек и плит с фильтр ующими элементами. Для монтажа и демонтажа фильтрующих э лементов в плитах фильтров необ ходим о иметь специальные подставки высотой не менее 1800 мм. Сборник нефильтрова нного сока перед фильтрами необходимо снабдить поплавковым устройство м для указания уровня сока в нем. На трубопроводе, подводящем сок в фильтр, установить расходомер, снабженный счетчиком. Корпус фильтра и тру бопроводы должны быть изолированы. После монтажа фильтров вся установка должна быть испытана гидравлическим давлением 0,4 МПа. В процессе фильтрации нельзя допускать соединен ия слоя осадка, образовавше гося на отдельных фильтрующих элементах, та к как при промывке осадка обратным током жидкости из-за большого сопроти вления могут разрушаться фильтрующие элементы. Необходимо следить за давлением в коммуникациях, подводящих нефильтро ванный продукт в фильтр, которое должно быть посто янным В случае колебаний давления поступающего продукта слой осадка на фильтрующих элементах может давать трещины, что отрицательно сказывае тся на качестве фильтрата или осадок бу дет сползать с поверхности филь трующих элементов, При эксплуатации фильтров с керамической поверх ностью фильтрации необхо димо для разбавления кизельгура применять чи стую воду, а также не допускать по падания масла на керамику. Загрязненна я вода и масло закупоривают поры керамических элементов , и фильтр быстро выходит из строя. В процессе эксплуатации часто могут быть следующие ненормальности выхо дит мутный фильтрат или значительно повышается давление в фильтре. В первом случае чаще всего б ывает повреждена поверхность фильтрации отдельных патронов Необходим о остановить фильтр, снять верхнюю крышку и при по м ощи шланга пода вать в патроны воду. Патроны, в кото рых вода прох одит очень быстро , имеют повре жденную поверхность, их необходимо заменить 3.2 Техническая характеристика патронных двигателей Показател ь ПФ20 ПФ10 Площадь по верхности фильтрации, м2 20 10 Длина потр она ,мм 1620 1620 Число патр онов 85 44 Шаг трубок ,мм 135 Наружный д иаметр патрона ,мм 51 51 Внутренни й диаметр корпуса фильтра,мм 1400 1100 Высота фил ьтра, мм 3875 3435 Пробное да вление ,МПа 0,6 0,6 Максим. раб очее давление, МПа 0,4 0,4 Вместимос ть фильтра,м3 4,0 2,35 Скорость ф ильтрации, мм/с Для сока 1 сатурации 0,00042 0,00042 Для сока 11 сатурации 0,00091 0,00091 Для сиро па 0,00026 0,00026 Масса ,кг 2300 1350 3.3 Инженерные расчеты . производительность патронных фильтров соответствующа я производительности завода по свекле П(т\сут)определяется по формуле : П =24 * 60 * Fcp /10 * P где F – площадь поверхности фильтрации фильтров m 2; C - скорость фильтрации продукта м/( мг-с); P — к оли чество фильтрованного сока или сиропа,% к массе пере работанной свеклы (принимается из продуктового расчета ), | P - плотно сть про дукта, кг/ m 3 Требуемая площадь фил ьтрации патронных фильтров F ( m 2) соответствующая производительности завода, определяется по формуле : F =10ПР/24*60*60* cp Количество фильтров о пределяется из выражения : m =( F / F 1)+1, где F - площадь фильтрации одного ф ильтра, м*. Патрон ные фильтры имеют значительные недостатки требуют постоянн ого давления в период нанесения в спомогательного фильтрующего слоя, применения сжатого воздуха для поддержания осадка а период спуска нефильтрованного сока перед промывкой осадка, подачи воздуха внутрь фильтрующих элемен тов при удалении осадка 4. Примерное содержание пояснительной записки дипломного проекта : Введение и формулирование цели дипломного проек та (2 - 3 стр.) 1. Анализ современных технологий и техники для производства картофельного крахмала (10 – 12 стр.) 1.1. Описание технологии производства картофельного крахмала как системы процессов. 1.2. Описание патронного фильтра (ПФ20) 1.3. Анализ современных к онструкций, обеспечивающих функциональные задачи операции. 1.4. Патентное исследование и реализация программы поиска новых техниче ских решений. Задачи дипломного проектирования 2. Специальная научно-ис следовательская работа (8 – 10 стр.) 2.1. Объекты исследований 2.2. Методы исследований 2.3. Обработка результатов 2.4. Выводы и рекомендации 3. Бизнес-план реализации проекта (2 - 3 стр.) 4. Описание разработанного изделия (15 - 17 стр.) 4.1. Назначение и область применения 4.2. Техническая характеристика 4.3. Описание конструкции и принципа действия 5. Инженерные расчеты (30 – 40 стр.) 5.1. Технологические расчеты 5.2. Кинематические расчеты 5.3. Разработка циклограмм и синхрограмм 5.4. Энергетические расчеты 5.5. Теплотехнические расчеты 5.6. Расчеты, подтверждающие работоспособность изделия 5.6.1. Расчеты на прочность 5.6.2. Расчеты на жесткость 5.6.3. Расчеты на устойчивость 5.7. Расчеты трубопроводов 6. Автоматизация изделия (5 – 10 стр.) 7. Технология изготовления деталей изделия (3 – 5 стр.) 8. Применение ЭВМ (4 – 6 стр.) 9. Организация монтажа, эксплуатации и ремонта оборудования (8 – 10 ст р.) 10. Безопасность и экологичность изделия (8 – 10 стр.) 11. Технико-экономические расчеты (15 – 18 стр.) 11.1. Расчет капиталовложений 11.2. Экономия текущих затрат при освоении изделия 11.3. Расчет годового экономического эффекта и показателя рентабельност и капиталовложений Заключение (1 – 2 стр.) Список использованной литературы (1 – 2 стр.) Приложения (ведомость проекта, спецификации чертежей, схем и др.) Всего страниц (без приложения) – 110 – 145 . 5. Знани я, необходимые для выполнения дипломного проекта. Я за время своего обучения дол жен усвоить и изучить - принципы машиностроител ьного производства, применяемое оборудовании и оснастки; - типы и свойства конструк ционных материалов, применяемых в машиностроении, виды фазовых превращ ений, теоретические основы получения заданных свойств; - механические, тепловые, массообменные процессы, имеющие место в техно логиях пищевых производств; - прогрессивные методы эксплуатации технологич еского оборудования по производству различных видов пищевой продукции ; владеть: - методами конструир ования узлов и деталей общего назначения при различных условиях работы машины, современными методами обработки деталей и сборки узлов, действу ющими государственными стандартами применяемыми при проектировании; - методами расчетов конструкций машин по допускаемым напряжениям и не сущей способности, на жесткость, устойчивость и выносливость; - методами исследования и проектирования механизмов машин и деталей п о критериям работоспособности, структурообразования механизмов машин , методами их синтеза, расчета кинематических и динамических характерис тик машин; - методами разработки технического задания на проектируемую систему автоматизированного управления, выбором технических средств для ее ре ализации; - методами оценки технического состояния машины, выполнения основных расчетов и составления необходимой технической документации, проектир ования и конструирования технологического оборудования отрасли; - методами разработки технологического оборудования, характеризующ егося полным отсутствием вредных веществ, выбрасываемых в окружающую с реду, улучшения системы очистки воздуха и воды от вредных примесей, испо льзования средств автоматического контроля за состоянием окружающей с реды; При написании дипломног о проекта я должен знать, что в практике машиностроения применяют два ос новных метода создания оборудования: 1. Разработка оригинальных конструкций оборудования, требования к котор ому установлены предприятием-потребителем оборудования преимуществе нно в виде эксплуатационных характеристик или их нужно предварительно установить; 2. Последовательное развитие конструкции путем ее модернизации, что позв оляет поддерживать показатели машины или аппарата на уровне возрастаю щих технологических требований без смены основной модели и, следовател ьно, без ломки производства, неизбежной при переходе на выпуск новой мод ели. Это метод приемлем в тех случаях, когда в исходной модели заложены ре зервы производительности, мощности, диапазона выполняемых операций. При выполнении дипломного проекта должен уметь составлять бизнес-план по следующим основным разделам: - инвестиционная привлекательность проекта - характеристика рынков сбыта и конкуренты - налаживание производства и реализации торгового продукта - окупаемость инвестиций , ис ходные данные и результат реализации проекта. 6. Моё отношение После изучения курса «Введение в специальность» я во многом поменял своё отноше ние к своей буду щей специальн ости . Я уз нал что Выбор инженерных специал ьностей по направлению “Пищевая инженерия” очень велик. Есть специальн ость инженер-монтажник, инженер-менеджер производства, инженер-админис тратор, инженер-организатор производства, инженер-исследователь, инжен ер-конструктор, инженер по сервису и техническому обслуживанию, инженер- проектировщик. Я познакомился с неко торыми производствами (хлебопекарная промышленность, кондитерское производст во, сахарное производство и.т.д ). Теперь я полностью понимая что– за у мен я профессия, и я отлично понимаю что эта моя специальность и что попал я т уда куда надо. Кафедра “Технологического оборудования пищевых произво дств” формирует основное представление будущих инженеров об их профес сии, дает необходимые знания о машинах и механизмах пищевых производств , развивает их творческое инженерное мышление. 7. Список используемой литературы: 1. С.Т. Антипов, И.Т. Крет ов, А.Н. Остриков, В.А. Панфилов, О.А. Ураков. «Машины и аппараты пищевых произ водств» книга 1,2. 2. С.Т. Антипов, В.Я. Валу йский, В.А. Панфилов, О.А. Ураков. «Алгоритм дипломного проектировани я»