V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Во многих технологических процессах получения пищевых продуктов присутствует стадия смешивания сыпучих материалов, которую проводят по периодической или непрерывной схеме.

В агрегате непрерывного действия процессы дозирования и смешения связаны между собой. Для их исследования нами разработана лабораторная установка производительностью 200-600 кг/ч с непрерывным двухкомпонентным дозированием ингредиентов в смеситель, позволяющая проводить многофункциональные экспериментальные исследования.

Установка включает в себя дозаторы объемного типа, винтовой вертикальный смеситель непрерывного действия (СНД) вибрационного типа, конвейер-пробоотборник, блоки управления и анализа проб. В качестве приводов используются двигатели постоянного тока, которые позволяют регулировать в широких пределах частоты колебаний смесителя и вращения рабочих органов дозаторов (рис. 1).

В качестве модельного продукта была выбрана двухкомпонентная смесь, состоящая из сахара-песка и манной крупы в соотношении 9:1.

На первом этапе экспериментальных исследований было проведено изучение рабочих характеристик спирального и шнекового дозаторов. Подача ключевого компонента (крупа манная) осуществлялось спиральным дозатором. Погрешность дозирования и производительность соответственно составили =1,4% и Q=40 кг/ч. Основной компонент (сахар) подавался шнековым дозатором с =3,2% и Q=360 кг/ч. Анализ полученных экспериментальных данных показал, что погрешности дозирования устройств незначительны. Учитывая простоту конструкций, низкую стоимость и простоту эксплуатации аппаратов, их можно рекомендовать для использования в составе непрерывнодействующего смесеприготовительного агрегата, сформированного на основе винтового СНД (рис. 2), конструкция которого (патент РФ 2181664) представлена на рис. 2.

Смеситель состоит из винтового перфорированного рабочего органа 3, закрепленного на вертикальной цилиндрической колонне 1, куда подаются сахар-песок и манная крупа. Он передает колебания, создаваемые вибратором, сыпучему материалу. В результате этих воздействий исходные компоненты движутся вверх по лотку и смешиваются. Часть потока при этом просеивается через перфорацию витков, образуя тем самым многочисленные контуры «внутренней» рециркуляции. Это значительно повышает инерционные свойства аппарата и позволяет хорошо сглаживать флуктуации питающих потоков, поступающих из дозаторов. На верхнем витке расположен отсекатель 7, разделяющий смесь на два потока. Один направляется на выход 2 из смесителя, другой сбрасывается через окно 8 в нижнюю часть аппарата и вновь участвует в процессе смешивания. Изменяя параметры вибрации можно варьировать производительность аппарата и объем смеси, находящейся на его витках.

Нами проведен ряд экспериментов по определению параметров рециркуляции, пропускной способности перфорации рабочего органа и скорости вибротранспортирования. Оценены накопительные и сглаживающие способности данного смесителя с учётом влияния различных рециклов, что в совокупности с математическим моделированием на основе вероятностно-стохастического подхода, позволило подобрать оптимальные режимные и конструктивные параметры работы аппарата. При этом коэффициент неоднородности V_С готовой смеси не превысил 7,8 %.

Код для цитирования: Скопировать