Технологическое оборудование предприятий общественного питания

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУ ВПО «СамГТУ»)

Контрольная работа

По дисциплине «Технологическое оборудование предприятий общественного питания »

Выполнила: Гололобова А.В.

Студент заочного факультета

Группы 10 -ТС

Проверил: Шевченко А.Ф.

Самара 2015 г.



1) Что такое вязкость и от каких факторов она зависит? В каких единицах измеряется вязкость?

Вямзкость-- одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.

Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей -- это описывается введением силы трения.

Вязкость зависит от состава и структуры жидкости, а также от температуры и давления. Чтобы учесть влияние состава, необходимо выбрать общую температуру для сравнения жидкостей. Вследствие разнообразного температурного интервала их существования и различной зависимости вязкости жидкостей от температуры найти такую температуру для всех жидкостей невозможно и затруднительно даже у близких по составу жидкостей вязкость смешивание диспергирование питание

Различают динамическую вязкость (единица измерения в Международной системе единиц (СИ) -- Па·с, в системе СГС -- пуаз; 1 Па·с = 10 пуаз) и кинематическую вязкость (единица измерения в СИ -- мІ/с, в СГС -- стокс, внесистемная единица -- градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести. Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Переход вещества из жидкого состояния в стеклообразное обычно связывают с достижением вязкости порядка 10¹¹?10¹² Па·с.



2) В чем заключаются задачи расчета машин и аппаратов?

Многие пищевые продукты представляют собой однородные и неоднородные смеси.

К однородным смесям относятся растворы, например сахарные, водно-спиртовые, соки и т.д. Однородные смеси характеризуются концентрацией растворенного вещества.

К неоднородным смесям относятся смеси твердого вещества с жидкостью, смеси различных нерастворимых одна в другой жидкостей. Для характеристики неоднородных смесей вводят понятие объемной или массовой доли, например доли твердого вещества в жидкости.

Все свойства веществ можно разделить на физические (плотность, удельный вес, вязкость, поверхностное натяжение и др.) и теплофизические (удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и др.).

Плотность с -- это масса М единичного объема V вещества. Описывается формулой с = M/V и выражается в килограммах на один кубический метр, тоннах на один кубических метр или граммах на один кубический сантиметр.

Плотность также представляет собой величину, обратную удельному объему V_уд, т.е. объему, занимаемому единицей массы вещества: с = 1/ V_уд, где V_уд = V/M.

Плотность раствора зависит от его концентрации С.

Соотношение плотностей двух веществ называется относительной плотностью. Обычно плотность веществ определяют относительно плотности дистиллированной воды: с_отн = с / с_в, где с -- плотность вещества; с_в -- плотность воды.

Плотность суспензии

с_с = с_твц + с_ж (1 - ц),



где с_тв -- плотность твердых частиц в суспензии, кг/м³; ц -- доля твердой фазы в суспензии; с_ж -- плотность жидкости, кг/м³.

Для характеристики сыпучих продуктов (зерна, сахарного песка, картофельной крупки и т. д.) вводят понятие насыпной плотности, кг/м³,

с_н = (1 - е) с_тв,

где е -- порозность (пористость) сыпучего материала (е = V_п/V_н, здесь V_п -- объем пустот свободно насыпанного материала, м³; V_н -- объем свободно насыпанного материала, м³); с_тв -- действительная плотность частиц материала, кг/м³.

Плотность газов определяют по формуле Клапейрона, кг/м³,

где с₀ = м/22,4 -- плотность газа при нормальных условиях (T₀ = 273 К; р₀ = 1013 кПа), кг/м³; М -- молекулярная масса газа, кг/кмоль; T--абсолютная температура, К.

Плотность смеси газов

с_см = п₁с₁ + п₂с₂ + п₃с₃+ …,

где п₁, п₂, п₃ -- объемные доли компонентов газовой смеси; с₁, с₂, с₃ -- соответствующие плотности компонентов.

Удельный вес г -- отношение веса тела (вещества) к его объему. В отличие от плотности удельный вес не является физико-химической характеристикой вещества, так как зависит от места измерения. Между удельным весом и плотностью существует соотношение г = сg, где g -- ускорение свободного падения, м/с² (9,81 м/с²).

Вязкость -- свойство газов и жидкостей сопротивляться действию внешних сил, вызывающих их течение.

Согласно гипотезе И. Ньютона при параллельно-струйном (ламинарном) течении среды вязкость проявляется в том, что при сдвиге соседних слоев один относительно другого возникает сила противодействия. Эта сила характеризуется напряжением сдвига, или, как его еще называют, напряжением внутреннего трения, или касательным напряжением, которое пропорционально скорости относительного сдвига слоев жидкости. Напряжение сдвига представляет собой отношение силы сопротивления, возникающей между движущимися слоями среды, к площади поверхности соприкосновения слоев среды.

Напряжение сдвига

ф = -м(dv/dl),

где dv/dl -- градиент скорости (dv -- изменение скорости течения при удалении на расстояние dl от поверхности слоя в перпендикулярном к нему направлении).

Знак «минус» указывает на то, что напряжение сдвига тормозит слой, движущийся с относительно большей скоростью.

Это уравнение выражает закон внутреннего трения Ньютона.

Коэффициент пропорциональности м называют динамическим коэффициентом вязкости или динамической вязкостью.

Для ньютоновских сред динамическая вязкость характеризует сопротивление ламинарному течению. Если изменение скорости течения при удалении от поверхности слоя на расстояние 1 м по нормали равно 1 м/с, то напряжение сдвига составляет 1 Па.

Динамическая вязкость, Па·с,



м = (P/F){dl/dv),

где Р -- сила, приложенная извне, Н; F-- площадь действия силы, м² (P/F-- давление сдвига, Па); l --расстояние между слоями, м; v -- скорость сдвига, м/с.

Динамическая вязкость зависит от температуры и определяется по справочникам.

Кинематическая вязкость (или коэффициент кинематической вязкости) определяется по формуле х = м /с и выражается в квадратных метрах в секунду. Кинематическая вязкость среды плотностью 1 кг/м³, динамическая вязкость которой равна 1 Па·с, составляет 1 м²/с.

Многие жидкости, используемые в пищевой промышленности, не подчиняются закону внутреннего трения Ньютона. Такие жидкости, а к ним относятся растворы полимеров, дисперсные и пластические системы и др., называют неньютоновскими.

Свойства некоторых неньютоновских жидкостей, таких, как бингамовские (пасты, концентрированные суспензии), псевдопластичные (растворы полимеров), дилатантные, отклоняются от свойств ньютоновских жидкостей. И сопротивление ламинарному течению характеризуется эффективной вязкостью м_эф, под которой понимают динамическую вязкость ньютоновской жидкости при том же градиенте скорости.

Поверхностное натяжение у -- величина, численно равная работе, которую необходимо затратить, чтобы при постоянной температуре увеличить на единицу площади поверхность раздела фаз. Поверхностное натяжение жидкости определяют так же, как величину, численно равную силе, действующей на единицу длины контура поверхности раздела и стремящейся сократить эту поверхность до минимума. Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости при отсутствии внешних воздействий принимает форму шара.

Поверхностное натяжение зависит от температуры и уменьшается с ее повышением.

Теплоемкость -- отношение количества теплоты, подводимой к веществу, к соответствующему изменению его температуры. Теплоемкость единицы количества вещества называется удельной теплоемкостью. В расчетах используют массовую, объемную и мольную удельные теплоемкости.

Теплоемкость жидкостей и газов зависит от температуры и увеличивается с ее повышением.

Теплопроводность -- перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц, приводящий к выравниванию температуры тела.

Интенсивность теплопроводности в твердых материалах, жидкостях и газах характеризуется коэффициентом теплопроводности л, который является теплофизическим параметром вещества и показывает, какое количество теплоты проходит через 1 м² поверхности в течение 1 ч при градиенте изменения температур в направлении, перпендикулярном изотермической поверхности, равном 1.

Расчет машин и аппаратов предусматривает определение массовых потоков перерабатываемых материалов, а также количеств необходимой энергии, оптимальной площади тепломассообменной поверхности (объема) аппарата или продолжительности процесса, основных размеров машин и аппаратов.

Анализ кинетических закономерностей позволяет оценить условия процесса и определить оптимальные, соответствующие минимальным размерам машин и аппаратов.

Анализ процессов и расчет машин и аппаратов проводят в следующем порядке: составляют материальный и энергетический балансы процесса; исходя из статики, определяют направление течения процесса и условия равновесия; вычисляют движущую силу; на основании кинетики определяют скорость процесса. По данным о скорости процесса и величине движущей силы при найденном оптимальном режиме процесса определяют основной размер аппарата - рабочий объем или рабочую площадь поверхности. По основному размеру определяют все остальные размеры аппарата.

Материальный баланс составляют на основании закона сохранения массы: количество поступающих материалов УQ_H должно быть равно количеству конечных продуктов УG_K, получаемых в результате проведения процесса:

УQ_H = УG_K.

На основании материального баланса определяют выход продукта, т.е. выраженное в процентах отношение полученного количества продукта к максимально возможному. Выход продукта рассчитывают на единицу затраченного сырья.

Материальный баланс составляют для всех веществ либо для одного вещества за выбранную единицу времени или за одну операцию.

Тепловой баланс составляют на основе закона сохранения энергии: количество энергии УQ_H введенной в процесс, должно быть равно количеству выделившейся энергии:

УQ_H = УG_K+УQ_n,

где: УG_K - количество отводимой теплоты; УQ_n -- потери теплоты в окружающее пространство.

Вводимая в процесс теплота УQ_H складывается из теплоты Q₁ поступающей с исходными материалами, подводимой, например, теплоносителями, теплоты Q₂ и теплоты физических или химических превращений Q₃.

Количество отводимой теплоты УG_K складывается из теплоты, уходящей с конечными продуктами и отводимой теплоносителями.

Из теплового баланса определяют расход греющего пара, воды и других теплоносителей.

По величинам, характеризующим рабочие и равновесные параметры, определяют и движущую силу процесса, затем рассчитывают кинетику процесса и определяют коэффициент скорости процесса.

Под интенсивностью процесса понимают результат его, отнесенный к единице времени и единице площади поверхности или объема аппарата. Интенсивность процесса характеризуется количеством энергии или массы, прошедшей в единицу времени через единицу площади поверхности или единицу рабочего объема аппарата. Интенсивность процесса согласно пропорциональна движущей силе. Мерой интенсивности процесса является коэффициент его скорости К.

Самой сложной частью расчета аппаратов является определение движущей силы процесса и коэффициента скорости, которые зависят от гидродинамической обстановки в аппарате и изменяются при масштабном переходе от лабораторных аппаратов к промышленным.

3) Какой показатель характеризует качество смешивания?

Процесс смешивания компонентов для получения какого-либо продукта широко применяется в различных отраслях промышленности, таких как строительная, пищевая, химическая, металлургическая и др. При этом получают сухие многокомпонентные смеси, жидкие (растворы) и пастообразные (коллоидные) смеси. Основная цель смешивания - получение однородной смеси из различных компонентов и равномерное их распределение по объёму смесителя. К процессу смешивания предъявляются следующие основные требования: равномерное распределение исходных материалов между собой, предупреждение образования комков и пустот в смеси.

Качество процесса смешивания зависит от многих факторов. Наибольшее влияние на качество смеси оказывают три группы факторов: это параметры компонентов смеси, параметры смесителя и параметры процесса смешивания. Результатом является изменение отношения между компонентами, при этом распределение концентраций в объёме (однородность смеси) является для отдельных моментов процесса варьируемой величиной, принимающей то или иное значение с определенной степенью вероятности; при чем процесс идет от первоначального беспорядочного распределения компонентов к упорядоченному.

К процессу смешивания предъявляются следующие основные требования: равномерное распределение исходных материалов между собой, предупреждение образования комков и пустоты смеси и предупреждение измельчения отдельных компонентов. При этом качество смешивания достигается только принудительным воздействием на компоненты. Качество смешивания (однородности смеси) характеризуется величиной о (среднее квадратичное отклонение концентрации в пробах), применяемой для отображения величины рассеяния значений опытных данных.

4) С какой целью применяется диспергирование?

Под диспергированием понимают процесс измельчения жидких, твердых и газообразных веществ в жидкости, а также измельчение жидких и твердых веществ в газе с целью образования дисперсных систем. Среди этих процессов можно выделить три основных: эмульгирование, гомогенизацию и распыливание жидкостей.

Эмульгирование применяется для получения эмульсий типа «жир в воде» и «вода в жире». В первом случае дисперсионной средой является вода, во втором - жир. Для получения эмульсий необходимо использовать эмульгаторы, представляющие собой стабилизирующие поверхностно-активные вещества (ПАВ). Эмульгаторы образуют на поверхности жировых частиц тончайшую оболочку, которая придает им устойчивость и препятствует расслоению эмульсии. В качестве эмульгаторов используют желатин, агар-агар, яичный белок, казеин, казеинаты, крахмал и некоторые другие.

Устойчивость эмульсии повышается с увеличением дисперсности жировой фазы. Поэтому при эмульгировании желательно добиться равномерного распределения частиц дисперсной фазы по размерам. Так, высококачественный майонез получают тогда, когда основная часть (95 %) жировых частиц имеет размер не более 8-10 мкм. Эмульгирование должно осуществляться при температуре не менее чем на 15-20 °С выше температуры плавления жира.

Для эмульгирования используют мешалочные, циркуляционные, центробежные, коллоидные мельницы, ультразвуковые эмульсоры.

В центробежных эмульсорах смесь воды, жира, эмульгатора поступает в быстровращающееся устройство и под действием центробежной силы выбрасывается через узкие щели или отверстия, в результате чего происходит диспергирование.

В коллоидных мельницах диспергирование осуществляется за счет большого градиента скорости жидкости в зазоре между ротором и статором. Частицы могут измельчаться до 2-5 мкм.

В ультразвуковых эмульсорах диспергирование происходит за счет кавитации - колебания жидкости. Но эти эмульсоры не нашли широкого применения.

Гомогенизация предназначена для дальнейшего диспергирования эмульсий в целях получения продукта, размер дисперсной фазы которого не превышает 1-2 мкм. Так, гомогенизации подвергают молоко, сливки. Аппараты, используемые для гомогенизации, называют гомогенизаторами. Наибольшее распространение получили клапанные гомогенизаторы.

В них эмульсия под давлением 8-60 МПа с помощью плунжерных насосов продавливается через регулируемую щель высотой 80-100 мкм.. Размер частиц, получаемых при гомогенизации, предопределяется давлением. За счет трения жидкости происходит нагревание продукта до +4...6 °С.

5) В чем состоит сущность пенообразования и взбивания? С какой целью эти процессы применяют в технологии продукции общественного питания?

Процессы пенообразования делят на два вида: пенообразование и взбивание. Сущность их одинакова и заключается в диспергировании газа или воздуха в жидкости.

Пенообразование применяется при производстве газонаполненных коктейлей. Одним из способов пенообразования является барботирование газа в жидкость через перфорированную трубку. Струйки газа распадаются на пузырьки, которые поднимаются с большей или меньшей равномерностью и распределяются в массе жидкости. В качестве пенообразователя используется яичный белок, молочный белок, казеинат натрия. Физико-химические свойства пены (плотность, вязкость) зависят от размеров пузырьков газа, а последние от состава и концентрации поверхностно-активных веществ.

Взбивание применяется при приготовлении кремов, суфле, мороженого, взбитых сливок и др. Процесс взбивания осуществляется в основном в аппаратах периодического действия - в бачках со взбивателями. При вращении бачка и захвате воздуха происходит наполнение им массы продукта. При перемешивании воздух диспергируется, взбивание приводит к уменьшению плотности продукта. Хорошей степенью взбивания считается увеличение объема продукта в 1,5-3 раза.

Большое промышленное значение приобрели процессы взаимодействия газов и жидкостей с твердыми зернистыми и пылевидными материалами, при проведении которых твердые частицы становятся подвижными относительно друг друга за счет обмена энергией. Такое состояние твердых частиц получило название псевдоожижение или «кипящий слой» из-за сходства с поведением обычной капельной жидкости при кипении.

Гидродинамическая сущность процесса псевдоожижения заключается в том, что через слой твердых частиц, расположенных на перфорированной решетке аппарата, проходит поток псевдоожижающего агента (газа или жидкости), и при равенстве подъемной силы потока воздуха и массы частиц слой приобретает текучесть и переходит в псевдоожиженное состояние.

При этом обнаруживаются и другие свойства, аналогичные свойствам жидкости: псевдоожиженный слой принимает форму вмещающего его аппарата, имеет горизонтальную поверхность, текучесть, поверхностное натяжение и др. Тела, имеющие меньшую плотность, чем псевдоожиженный слой, всплывают в нем, а тела с большей плотностью тонут.

Эти свойства важны для промышленности: продукт можно перемещать по трубам, осуществлять непрерывные процессы. Благодаря интенсивному перемешиванию твердых частиц, в псевдоожиженном слое выравнивается поле температур, устраняется возможность локальных перегревов и связанных с ними нарушений в технологическом процессе.

6) Какие мембраны используют в процессах обратного осмоса и ультрафильтрации?

Мембранные процессы разделения основаны на преим. проницаемости одного или неск. компонентов жидкой либо газовой смеси, а также коллоидной системы через разделительную перегородку-мембрану. Фаза, прошедшая через нее, наз. пермеатом (иногда - фильтратом), задержанная - концентратом. Движущая сила М.п. р.-разность хим. или электрохим. потенциалов по обе стороны перегородки. Мембранные процессы м. б. обусловлены градиентами давления (баромембранные процессы), электрич. потенциала (электромембранные процессы), концентрации (диффузионно-мембранные процессы) или комбинацией неск. факторов.

Разделение с помощью мембран - результат конкурирующих взаимод. компонентов смеси с пов-стью перегородки. Эффективность разделения оценивают след. показателями: селективностью j = 1 -- c₂/c₁, где с₁ и с₂ - концентрации компонентов исходной смеси и пермеата; коэф. разделения K_p= (с_А,1/с_А,2)/(с_В,1/с_В,2), где с_А,1, с_В,1 и с_A,2, с_В,2-концентрации компонентов А и В в начальной смеси и пер-меате; проницаемостью (уд. производительностью) мембран G = V/Ft, где К-кол-во смеси, прошедшей за время t через мембрану, и определяемое по ур-нию V² + 2VC = Kt, в котором С и К-эмпирич. константы, F- площадь пов-сти перегородки.

Вследствие различной скорости прохождения компонентов смеси через мембрану происходит т. наз. концентрационная "поляризация", при которой в пограничном слое около пов-сти перегородки накапливается вещество, имеющее наименьшую скорость проницания. В результате при разделении жидких смесей снижаются движущая сила процесса и соотв. селективность, производительность и срок службы мембран. Кроме того, возможно осаждение на мембране труднорастворимых солей. а также гелеобразование высо-комол. соединений, что приводит к необходимости очистки мембран (см. ниже). Для уменьшения влияния концентрационной поляризации и улучшения работы мембран разделяемую систему перемешивают, что способствует выравниванию концентраций компонентов у пов-сти перегородки и в ядре потока. Перемешивание осуществляют путем увеличения скорости потока (до 3-5 м/с); турбулизацией раствора путем применения спец. вставок в виде сеток, перфорированных или гофрированных листов, спиралей, шариков; использованием ультразвука и т. д. При разделении газовых смесей благодаря высоким коэф. диффузии компонентов через мембраны концентрационная поляризация мала и ее можно не учитывать.

Различают мембраны монолитные (сплошные), пористые, асимметричные (двухслойные), составные (композиционные) и др., а также мембраны жидкие и мембраны ионообменные. В процессе эксплуатации пов-сть мембран загрязняется, что приводит к резкому ухудшению показателей Мембранных процессов разделения .

У л ь т р а ф и л ь т р а ц и я-разделение растворов низкомол. соединений, а также фракционирование и концентрирование последних под действием разности давлений до и после мембраны. Вследствие малых осмотич. давлений высоко-мол. соединений и низкого гидравлич. сопротивления мембран ультрафильтрацию проводят при сравнительно невысоких избыточных давлениях (0,1-1 МПа). В отличие от обратного осмоса ультрафильтрацию используют для разделения систем, в которых мол. масса растворенных компонентов намного больше мол. массы растворителя. Условно принимают, что для водных растворов мол. масса концентрата должна быть более 500. Процесс осуществляют с помощью, как правило, полимерных мембран, имеющих размер пор (0,01-0,1 мкм); закономерности ультрафильтрации и обратного осмоса в основном совпадают, расходы энергии соизмеримы.

7) Какие существуют способы измельчения?

В зависимости от размеров кусков (частиц) исходного материала до измельчения и размеров частиц измельченного материала процессы классифицируют следующим образом: крупное дробление, среднее дробление, мелкое дробление, тонкое измельчение, сверхтонкое измельчение и резание.

Основными критериями оценки эффективности процесса измельчения любых твердых тел являются:

1. степень измельчения, которую определяют как отношение суммарной поверхности частиц продукта после измельчения к суммарной поверхности частиц исходного продукта (например, в мукомольной промышленности - 20-50 мкм, в ово- щесушильной - 300-400 мкм);

2. удельная энергоемкость процесса;

3. удельная нагрузка на рабочий орган измельчающей машины.

Измельчение материала осуществляют путем разрушения его первоначальной структуры различными видами деформации: раздавливанием, раскалыванием, истиранием, ударом.

В зависимости от механических свойств и начальных размеров измельчаемого материала применяют один из указанных способов разрушения или их сочетание.

Крупное, среднее и мелкое дробление твердых и хрупких материалов целесообразно осуществлять раздавливанием, ударом и раскалыванием. Твердые и вязкие материалы в основном разрушаются раздавливанием и истиранием.

Тонкое и сверхтонкое измельчение проводят в основном в воде или других жидкостях для исключения пылеобразования и агломерирования уже полученных сверхтонких частиц. Дробление и измельчение являются энергоемкими процессами.

Резание применяют, если требуется не только уменьшить размер кусков, но и придать им определенную форму.

Для крупного дробления применяют щековые и конусные дробилки. Основными рабочими органами щековой дробилки служат неподвижная и подвижная плиты (щеки), защищенные от истирания стальными рифлеными плитами из износостойкой стали. Материал поступает на дробление в верхнюю часть пространства между щеками, измельчается раскалыванием и раздавливанием за счет качательного движения подвижной щеки, постепенно проваливается и выходит через нижнюю щель.

8) Как определить работу, затрачиваемую на резание?

Мощность, затрачиваемая на строгание, зависит главным образом от силы резания P_z и скорости резания.

Сила резания зависит от многих факторов, основными из которых являются: механические свойства обрабатываемого материала, его твердость, прочность, способность к упрочнению (наклепу);глубина резания t; подача s; углы заточки режущей части резца.

При определении приближенного значения силы резания учитывают лишь механические свойства обрабатываемого материала и площадь поперечного сечения срезаемого слоя.

Основными механическими свойствами, влияющими на силу резания, являются прочность для стали и твердость для чугуна. Для учета этих свойств обрабатываемого материала при определении приближенного значения силы резания Р_z установлены понятия удельная сила резания (удельное давление) и коэффициент резания.

Удельной силой резания (удельным давлением) называют силу, приходящуюся на 1 мм² поперечного сечения срезаемого слоя. Она определяется уравнением.

P=p_z /f= p_z /ts kГ/мм² (1)

где Р -- удельное давление (удельная сила резания); P_z -- сила резания, кГ; f -- сечение срезаемого слоя, мм²; t -- глубина резания, мм; s -- подача, мм/дв. Ход. Если известна удельная сила резания (давления резания) и площадь поперечного сечения срезаемого слоя, можно приближенно подсчитать силу резания.

Коэффициентом резания К называют удельную силу резания в килограммах на квадратный миллиметр, измеренную при следующих постоянных условиях резания: глубина резания t=5 мм; подача s=1 мм/дв. ход; передний угол г=15°; главный угол в плане ц = 45°; режущее лезвие резца -- прямолинейное, горизонтальное; вершина резца закруглена радиусом r=1 мм. Работа производится всухую без охлаждения.

Измеренный при этих условиях коэффициент резания для каждого материала является постоянной величиной. Средние значения коэффициента резания К для некоторых материалов приведены в табл. 1.

Таблица1 Средние значения коэффициента резания К

Обрабатываемый материал	Временное сопротивление разрыву (кГ/мм2) для стали, твердость по Бринеллю для чугуна и дюралюминия	Коэффициент резания К кГ/ мм2
Углеродистые и легированные конструкционные стали	40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 100-110	150 160 178 200 220 235 255
Серый чугун	140-160 160-180 180-200 200-220	100 108 114 120
Бронза средней твердости	-	55
Свинцовые бронзы	-	35
Медь	-	95-115
Алюминий и силумин	-	40
Дюралюминий	25 35 Более 35	60 80 110

Для определения силы P_z необходимо: по временному сопротивлению разрыву или твердости по Бринеллю обрабатываемого материала найти в табл. 20 коэффициент резания К;

определить сечение срезаемого слоя по формуле (1). При известных коэффициенте резания К и сечении срезаемого слоя находят приближенное значение силы резания Р_z по формуле P_z = Kf кГ.



9) Для чего используют мясорубки и пилы? Как устроена мясорубка?

Мясорубка технологическое оборудование для приготовления фарша из мяса и рыбы.

На предприятиях торговли и общественного питания предпочтение отдается профессиональным мясорубкам, так как бытовые и полупрофессиональные мясорубки не способны выдерживать нагрузки на профессиональных кухнях и быстро выходят из строя.

Все профессиональные мясорубки имеют принципиально одинаковое устройство.

В корпусе расположена рабочая камера для обработки продукта с ребрами против проворачивания продукта относительно камеры. Продукт проталкивается с помощью вращающегося шнека через ножи и ножевые решетки в сторону разгрузки. Шнек создает давление, необходимое для продвижения продукта через режущий механизм без отжима содержится в продукте жидкости.

Профессиональные мясорубки различаются по производительности, которая определяется мощностью двигателя и диаметром решетки.

В небольших ресторанах и кафе обычно используют мясорубки мощность которых не превышает 1,5 кВт. Крупные промышленные предприятия используют аппараты высокой мощности. В целом, чем мощнее двигатель, тем выше производительность.

Ленточная пила -- Многорезцовый режущий инструмент, применяемый в ленточнопильных станках. Представляет собой замкнутую гибкую стальную ленту (кольцо) с зубьями по одному из краёв.

Лента устанавливается на два вращаемых электромотором шкива станка. Ленточная пила позволяет делать прямолинейные и криволинейные пропилы.

Ленточные пилы бывают трех видов:зубчатые пилы;беззубые пилы трения; пилы электроискрового действия.

Принцип работы и устройство мясорубки МИМ-300М

Мясорубка МИМ-300М состоит из привода и собственно самой мясорубки. Мясорубка в сборе состоит из алюминиевого корпуса, в котором вращается шнек, зажимной гайки, набора ножевых решеток, двусторонних ножей, кольца упорного и ножа подрезного.

рис.1

1- Толкач; 2- Мясорубка. Привод: 3-Вал приводной; 4- Фланец; 5- Облицовка; 6- Рама; 7- Зажим заземления; 8- Червячный редуктор; 9- Электродвигатель; 10- Кнопка «ПУСК»; 11- Кнопка «СТОП»; 12- Кнопка «РЕВЕРС»; 13- Чаша с предохранителем; 14- Зажим; 15- Опора;16- Блок зажимов; 17- Индикатор «СЕТЬ»

На передней части корпуса мясорубки имеется наружная резьба, на которую навинчиваются гайка зажимная, а на задней части -- фланец, которым корпус крепится к приводу.

Крепление корпуса, производится резьбовыми зажимами. Над загрузочным отверстием расположен несъёмный предохранитель, который исключает возможность попадания руки обслуживающего персонала к шнеку работающей мясорубки.

Перерабатываемый продукт из чаши вручную подается к горловине корпуса мясорубки, а затем толкачем к вращающемуся шнеку. Увлекаемый шнеком продукт проходит последовательно через набор режущих инструментов.

Чтобы получать фарш разной степени измельчения мясорубка оснащена набором ножевых решеток с отверстиями различных размеров. Решетка вставляется в корпус мясорубки и удерживается от проворачивания шпонкой.

рис.2

рис.3

1-Шпонка; 2-Шнек; 3-Нож подрезной; 4-Нож двухсторонний; 5-Решётка с отверстиями 9мм; 6-Решётка с отверстиями 5мм; 7-Кольцо упорное; 8-Гайка зажимная.

10) Какие методы классификации используют в общественном питании и пищевой промышленности?

Предприятия общественного питания классифицируются в зависимости от характера производства, ассортимента выпускаемой продукции, объема и видов предоставляемых услуг.

В зависимости от характера производства предприятия общественного питания подразделяются на заготовочные, доготовочные и предприятия с полным циклом производства.

В группу заготовочных предприятий входят предприятия, изготовляющие полуфабрикаты и готовую продукцию для снабжения ими других предприятий: фабрики-заготовочные, комбинаты полуфабрикатов, специализированные заготовочные цехи, специализированные кулинарные и кондитерские цехи.

К доготовочным относятся предприятия, изготовляющие продукцию из полуфабрикатов, получаемых от заготовочных предприятий общественного питания и предприятий пищевой промышленности. К ним относятся: столовые-доготовочные, столовые-раздаточные, вагоны-рестораны и др.

Предприятия с полным циклом производства осуществляют обработку сырья, выпускают полуфабрикаты и готовую продукцию, а затем сами реализуют ее. К таким предприятиям относятся крупные предприятия общественного питания - комбинаты питания, рестораны, а также все предприятия, работающие на сырье.

В зависимости от ассортимента выпускаемой продукции предприятия общественного питания делятся на универсальные и специализированные. Универсальные предприятия выпускают разнообразные блюда из разных видов сырья. Специализированные предприятия осуществляют производство и реализацию продукции из определенного вида сырья - кафе-молочные, кафе-кондитерские; рыбные столовые, рестораны; осуществляют производство однородной продукции - рестораны, кафе с национальной кухней, диетические столовые. Узкоспециализированные предприятия выпускают продукцию узкого ассортимента - шашлычные, пельменные, вареничные, чебуречные и т. д.

В зависимости от совокупности отдельных признаков, характеризующих качество и объем предоставляемых услуг, уровень и качество обслуживания, предприятия общественного питания определенного типа делятся на классы. На них подразделяются рестораны и бары: люкс, высший и первый. Классы в соответствии с ГОСТ Р 50762-95 «Общественное питание. Классификация предприятий» должны соответствовать следующим признакам:

- люкс - изысканность интерьера, высокий уровень комфортности, широкий выбор услуг, ассортимент оригинальных, изысканных заказных и фирменных блюд, изделий - для ресторанов, широкий выбор заказных и фирменных напитков, коктейлей - для баров;

- высший - оригинальность интерьера, комфортность услуг на должном уровне, разнообразный ассортимент оригинальных, изысканных заказных и фирменных блюд и изделий - для ресторанов, широкий выбор заказных и фирменных напитков и коктейлей - для баров;

- первый - гармоничность, комфортность и выбор услуг, разнообразный ассортимент заказных и фирменных блюд и изделий и напитков сложного приготовления - для ресторанов, набор напитков, коктейлей несложного приготовления, в том числе заказных и фирменных - для баров.

В зависимости от времени функционирования предприятия общественного питания могут быть постоянно действующими и сезонными. Сезонные предприятия действуют не весь год, а в весенне-летний период.

В местах отдыха открывается большое количество таких предприятий. Стационарные предприятия работают весь год независимо от времени года, но в весенне-летний период могут увеличивать число мест на открытом воздухе.

В зависимости от места функционирования предприятия общественного питания могут быть стационарными и передвижными - вагоны-рестораны, автостоловые, автокафе. В зависимости от обслуживаемого контингента предприятия общественного питания подразделяются на: общедоступные, обслуживающие всех желающих, посетивших их, и предприятия общественного питания при производственных предприятиях, учреждениях и учебных заведениях (рабочие, школьные, студенческие, детские и др.).

11) Чем различаются обезвоживание и брикетрирование продуктов?

Обезвоживание продуктов применяют для выделения жидкости, когда она является ценным продуктом или когда с обезвоживанием ценность продукта увеличивается.

Обезвоживание проводят под действием избыточного давления, которое прикладывается к материалу. Избыточное давление может быть приложено к материалу двумя способами: давлением поршня в прессах или действием центробежной силы в центрифугах.

Брикетирование, таблетирование и гранулирование применяют с целью повышения качества и продолжительности использования продукта, уменьшения потерь, улучшения транспортировки и т. д.

Жом, предназначенный для скармливания скоту, отжимается на прессах до содержания 9... 10%. Прессованный жом получают в виде брикетов круглого сечения диаметром от 11 до 20 мм или прямоугольного сечения высотой от 20 до 40 мм.

Плотность спрессованного жома составляет около 750 кг/м³.

Степень отжатия воды зависит от давления прессования. Однако большая степень отжатия воды приводит к уменьшению производительности пресса и увеличению удельного расхода энергии.

В сахарорафинадном производстве прессы применяют для получения брусков сахара-рафинада. При прессовании кашки значительно сокращается объем промежутков между кристаллами из-за перемещения кристаллов относительно друг друга, а промежутки заполняются осколками раздробленных кристаллов. При прессовании создаются благоприятные условия для сращивания кристаллов в брикетах при их сушке.

Брикетирование проводят в специальных прессах до плотности, при которой брикет не может самопроизвольно разрушиться. После прессования брикеты жома охлаждают, а сахар высушивают.

Основная характеристика процесса брикетирования -- зависимость между приращением давления прессования р и уменьшением коэффициента уплотнения прессуемого вещества , где V и V₁ -- объем продукта до и после прессования; h и h₁ -- высота брикета до и после прессования).

Для вывода уравнения распределения давления прессования по высоте брикета рассмотрим схему сил, действующих на элементарный слой брикета (рис. 4).

Рис. 4. Схема сил, действующих на элементарный слой брикета

Давление прессования складывается из давления на уплотнение продукта и давления для преодоления сил трения продукта о пресс-форму. Пренебрегая трением продукта о пресс-форму и принимая, что продукт является однородным, С. М. Гребенюком получено выражение для описания процесса прессования.

, (2)

где: - модуль прессуемости; р, р₀ - соответственно конечное и начальное давление сжатия; -конечный и начальный коэффициенты уплотнения.

В условиях равновесия на элемент брикета, находящийся в матрице на расстоянии z от пуансона, в вертикальной плоскости действуют нормальные силы p_z и p_z -- dp_z, удельные силы трения T_z и силы от боковых давлений p_xz.

Удельная сила трения T_z=fp_xz, где f-- коэффициент трения материала о стенку матрицы.

Вертикальное удельное давление связано с боковым удельным давлением p_xz соотношением p_xz/p_z=. Если поперечное сечение F и периметр брикета П, то условие равновесия сил на ось z выражается уравнением Fdp_z=fp_zПdz. Учитывая, что приращение давления и силы трения равны, но противоположны по направлению, получим .

Проинтегрировав это уравнение в пределах от р до р_z и от 0 до z при постоянстве величин f и о, получим

(-оfПz/F). (3)

На дне пресс-формы удельное давление

где: h -- высота брикета.

Уравнение (3) представляет собой уравнение распределения давления прессования по высоте сжатого брикета. Его можно также использовать для определения потерь давления на трение о стенки матрицы.

Уменьшение коэффициента уплотнения элементарного слоя, перпендикулярного направлению усилия прессования, связано с приращением давления в этом слое [см. уравнение (2)]. Если принять, что первоначальная плотность брикета по всей высоте постоянна, то . Подставляя значение p_z, найдем , откуда .

Средний коэффициент уплотнения , или

оfПz/F]dz/h. (4)



Интегрируя полученное уравнение в пределах от 0 до h, после соответствующих алгебраических преобразований получим

оfПz/(2F). (5)

Средняя плотность брикета постоянного сечения

оfПG_К/(2F² (6)

где: G_К - масса твердой фазы в брикете.

Конечный и начальный коэффициенты уплотнения в этом случае и ; конечная высота брикета h_K=; и -- соответственно начальная и конечная плотности брикета.

Уравнения (5) и (6) являются основными уравнениями процесса одностороннего прессования дисперсного вещества, полученными при допущении постоянства коэффициента трения f и коэффициента бокового давления .

При одностороннем прессовании вследствие трения продукта о стенки матрицы плотность брикета оказывается неравномерной по высоте. Брикеты более высокого качества получают при двустороннем прессовании. В этом случае брикет имеет более равномерную плотность по высоте, что улучшает его качество

12) Какое оборудование применяют для получения экструдированных пищевых продуктов?

Метод экструзионной обработки имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами тепловой обработки сырья. Он позволяет значительно интенсифицировать производственный процесс, повысить степень использования сырья, получить готовые к применению пищевые продукты или создать для них компоненты, обладающие высокой водо- и жироудерживающей способностью, снизить производственные и трудовые затраты, расширить ассортимент пищевых продуктов, снизить их микробиологическую обсемененность и повысить усвояемость, а также уменьшить загрязнение окружающей среды. Кроме того, в результате экструзии происходят существенные изменения не только на клеточном уровне, но и сложные химические, микробиологические и физические процессы.

.

Рис.5 Схема получения экструдированных продуктов

Процесс экструзии проводят в экструдерах с одним или несколькими шнеками, установленными.в одном корпусе. Технологическая часть экструдера состоит из корпуса, в котором вращаются один или два шнека, смесительных дисков, разгрузочных устройств, приспособления для смены набора фильтров. Корпус и шнеки могут быть выполнены из отдельных секций. Каждая секция имеет сверления для установки термопар и датчиков давления. Корпус, как правило, обогревается электрическими нагревателями сопротивления, а шнеки охлаждаются при необходимости водой, циркулирующей через отверстия в секциях корпуса и в пустотелых валах шнека.

Корпус экструдера, шнеки, смесительные элементы, а также загрузочную секцию изготовляют из высокопрочных износостойких сталей (азотированные стали, содержащие хром и никель). Сборные шнеки позволяют собирать последовательно зоны загрузки, смешения, пластификации и экструзии. Особенности этих зон -- технологическое назначение их и различие физико-химических свойств материала по длине шнека.

Конструкция загрузочных устройств экструдеров зависит от вида материала. Для загрузки сыпучей смеси с небольшой насыпной массой (100...400 кг/м³) применяют воронкообразные бункера с ворошителями. Ворошитель представляет собой вертикальный вал, к которому приварены наклонные лопатки, образующие как бы червяк с прерывистой навивкой для разрыхления материала. Нижняя часть вала может заканчиваться червячным питателем. Для загрузки пастообразных, влажных и порошкообразных материалов, обладающих повышенной адгезией, применяют одночервячные и двухчервячные загрузочные устройства.

Схема одношнекового экструдера показана на рис. 6

Рис. 6. Схема одношнекового экструдера:

1- загрузочная воронка; 2- корпус; 3- шнек; 4- фильера; 5- привод; t- термопары; M- датчик давления

Экструдер состоит из узла загрузки 1, корпуса 2, шнека 3, сменной матрицы (фильеры) 4 и привода 5 с системой управления. Диаметр шнека составляет 50…250 мм, длина -- от 1 до 20 диаметров. Форма профиля витка прямоугольная или трапецеидальная. На рис. 21.11 зона I соответствует материалу в увлажненном состоянии, II -- в пластическом состоянии, в зоне III материал представляет собой аморфную текучую массу.

Показатель работы экструдера -- его эффективность, которая определяется отношением часовой производительности к единице потребляемой мощности. Зная эффективность экструдера, можно рассчитать при известной мощности привода максимальную производительность или при заданной производительности -- необходимую мощность. Эффективность экструдера вычисляют для каждого нового перерабатываемого материала. Сопоставление эффективности различных машин при переработке одного и того же материала позволяет выбрать оптимальную конструкцию экструдера. Потребляемая мощность зависит от типа привода экструдера. Зная напряжение и силу тока, можно рассчитать мощность экструдера по формуле N=UI, где U-- напряжение; I -- сила тока.

Гранулирование окатыванием применяют в кондитерской промышленности при производстве конфет, состоящих из ядра и оболочки. Наслоение оболочки на ядро осуществляют в дражировочных грануляторах.

13) Определите производительность мясорубки для получения фарша. Наружный диаметр шнека d_н=52 мм, внутренний диаметр шнека d_в=25 мм, диаметр отверстий решетки d_о=5 мм, количество отверстий на решетке z=42, частота вращения шнека n=2,8 об/с, параметры шнека: угол подъема винтовой нарезки последнего витка шнека в=9°, угол профиля последнего витка шнека б=0є, коэффициент проворачивания продукта вместе со шнеком k_п=0,5. Плотность продукта с_п=700 кг/м³.

Размещено на Allbest.ru