Смеситель для приготовления сухих напитков

ных новыми сортообразцами с усилием отрыва плодов в пределах 1,0... 1,2 Н и массой плода до 1,0 г, соответствующих агротехническим требованиям для механизированной уборки урожая.

Основные конструктивно-технологические недостатки машины — слабая прочность полимерных пальцев активаторов и их верхних подшипниковых опор.

При сравнении учетных экспериментальных данных с параметрами, приведенными в «Исходных требованиях на комбайн» получена вполне допустимая сходимость между ними.

Установлено, что полнота съема плодов зависит от массы плодов, усилия их отрыва, стадии зрелости, плотности расположения плодов на ветви, углов отхождения их от основного проводника, диаметра и упругости ветви второго порядка, формы кроны, количества, размеров и упругости скелетных ветвей, общей массы древесины, массы урожая, высоты его расположения и др.

На основе результатов испытания комбайна фирмой «Йоонас» с участием сотрудников лаборатории механизации НИИСС был модернизирован комбайн «Йоонас-1500» (4]. При этом был ре-конструктуирован активаторный блок: установлена дополнительная пара активаторов, секции ак-тиваторных пальцев размещены на рекомендованном расстоянии 60 мм по вертикали. Изменена конструкции ветвеподъемников, что позволило плавно подавать ветви облепихи в активационную камеру и значительно сократить травми-руемость ветвей и штамбов.

Применение комбайна повышает производительность труда, по сравнению с уборкой вручную, в 30-43 раза, уменьшает трудозатраты — в 25-36 раз. Это позволит в будущем расширить площади под облепихой и повысить экономическую эффективность ее возделывания.

Литература.

1. Зубарев Ю.А. Итоги и задачи селекции облепихи в Сибири на соременном этапе.//Достижения науки и техники АПК. - 2007. - №7. -С. 12-16.

2. Хабаров С.Н., Бартенев В Д. Обоснование возделывания новых садоводов культур и выполнение НИОКР по совершенствованию облепихоуборочного комбайна.//Проблемы устойчивого развития садоводства Сибири; Материалы науч. -практ, конф., посвящ. 70-летию НИИСС им. М.А. Лисавенко. Барнаул, 18-23 августа 2003 г. — Барнаул, 2003. — с. 343-352.

3. Хабаров С.Н., Бартенев В.Д. Комбайн для уборки облепихи: разработка и испытания//Садоводство. — 2002. ~~ М3. — с. 12-13.

4. Бартенев В.Д., Поляков Л.И., Левин А.М. Обоснование и расчет основных параметров нового активатора к комбайну для у>борки облепихи / Состояние и перспективы развития сибирского садоводства: материалы научно-практической конференции, посвященной 110-летию со дня рождения М.А. Лисавенко (г. Барнаул, 21-24 августа 2007 г.). Россельхозакадемия, Сиб. отделение НИИСС им. М.А. Лисавенко. — Барнаул, 2007. Изд-во «АзБука*. — С.38-45.

TRIALS RESULTS OF COMBINE «JOONAS-2000» (FINLAND) AT SEA-BUCKTHORN HARVESTING

A.M. Levin, V.D. Bartenev, N.V. Mihailova, L.l. Polyakov

Summary. Trials results of the universal berry-harvesting combine 'Uoonas-2000” in sea-buckthorn plantations are presented in the paper.

Key words: berry-harvesting combine, sea-buckthorn varieties.

УДК 621929,7:663

СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУХИХ НАПИТКОВ

А. Б. ШУШПАННИКОВ, кандидат технических наук, доцент

М.А СУББОТИНА, кандидат химических наук, доцент

Кемеровский ТИПП E-mail: dush а - 60@smtp. ru

Резюме. Разработана конструкция лопастного центробежного смесителя для приготовления сухих напитков. Приведена методика его расчета.

Ключевые слова: центробежный смеситель, сухие напитки.

Существенная проблема при производстве сухих напитков — равномерное распределение по объему сыпучей массы добавок, вносимых в небольших количествах (витамины, биологически активные веще-

ства, стабилизаторы, ароматизаторы и др.) или в жидком состоянии. Качество подобных композиций, приготовленных в серийных смесителях периодического действия, в большинстве случаев низкое, улучшить его в некоторой степени можно путем значительного увеличения продолжительности процесса (до 8.. .12 ч) [ 1 ]. Поэтому разработка современной технологии и оборудования смешивания комбинированных продуктов — актуальная задача.

Мы столкнулись с этой проблемой при обогащении обезжиренного сухого молока обезжиренной кедровой мукой в соотношении до 200:1 и приготовлении сухого киселя, состоящего из овсяной муки, молочной сыворотки, сахарной пудры и жидкого сокового концентрата в соотношении 5:2,5:2;5:1.

Анализ литературно- патентных источни ков показал, что д ля смешивания легких неабразивных порошкообразных композиций, хорошо подходят лопастные цен-

тробежные смесители. Например, Ю.И. Макаров [2, с. 115] указывает, что в конструкциях подобного типа, благодаря высокой степени механоактивации ингредиентов в псеадоожиженном состоянии с помощью быстро-вращающейся лопасти прямоугольного сечения, легкие композиции удается получать с коэффициентом неоднородности V равным 1,5...2 % за несколько минут.

Для определения целесообразности использования и дальнейшего проектирования лопастных центробежных смесителей периодического действия для обогащения обезжиренного сухого молока и получения сухого киселя, мы провели ряд экспериментов на лабораторных аппаратах диаметром 70,200 и 300 мм и массой загрузки от 1 до 19 кп Во всех случаях время смешивания не превышало 2 минут. Для того чтобы грамотно спроектировать опытно-промышленную установку нужно, во-первых, знать закономерности образования псевдоожиженного состояния при разных значениях угловой скорости лопастей, их размаха и высоты слоя порошкообразной массы, во-вторых, определить, как изменяется и от чего зависит мощность, затрачиваемая на перемешивание, в-третьих, конструктивно увязать между собой многие факторы, определяющие удобство и надежность работы смесителя.

Известно, что режим псевдоожижения зависит главным образом от скорости вращения мешалки, ее формы и геометрических размеров, от высоты слоя материала над лопастью и физико-механических свойств сыпучей массы. Он наступает при скорости концов лопастей ио - 5...8 м/с, когда внутренняя циркуляция сыпучего материала становится очень интенсивной. Кроме тою, желательно в качестве рабочего органа использовать радиальную прямоугольную лопасть с углом наклона к горизонту а - 45°. В этом случае отношение предельной высоты слоя над лопастью высотой Ь для легких материалов (каолин, красители, пудра, тальк) не должно превышать десяти, после чего требуется установка дополнительного яруса лопастей [2, с. 117].

Мощность N. необходимую для перемешивания сыпучего материала радиальной лопастью в режиме псевдоожижения, можно подсчитать по формуле [2, с. 120]:

N = с2а>2,я1?'!

где с2 — коэффициент сопротивления в режиме псевдоожижения; а> — угловая скорость лопасти, рад/с; Ь — размах лопастей, м; Ъ — высота лопасти, м; а — угол наклона к горизонту радиальной прямоугольной лопасти, град.; Я— высота слоя над лопастями, м; 5— зазор между краем лопасти и внутренней стенкой корпуса, м; ри — насыпная плотность материала, кг/м3.

Сложность поиска рациональных значений параметров заключается в том, что они взаимосвязаны между собой и изменение значения одного ведет к изменению остальных и результата в целом. Например, для расчета частоты вращения ротора (лопасти) центробежного смесителя по известным формулам

необходимо задаться внутренним диаметром В рабочей емкости и скоростью концов лопастей ио. В свою очередь, диаметр В зависит от массы загрузки и высоты слоя сыпучей массы над лопастью. В последующем он повлияет на мощность привода, его размеры, массу установки и другие параметры.

Исходя из этих формул, если принять безредуктор-ную схему установки, то при асинхронных частотах вращения вала электродвигателя 955 и 716 об/мин (75 и 100 рад/с) диаметры бака соответственно составят 0,22 и 0,30 м (рис. 1). Для таких частот враще-

Рис. 1. Зашсимости частоты вращения п (об./мин.) вала электродвигателя и угловой скорости рсггора со (с1) от диаметра бака D(m) при размахе лопастей и Lp - 0,9D и скорости их концов ио = 10 м/с.

ния и больших диаметров емкости режим псевдоожижения и высокое диспергирование смеси гарантированы. Однако это ведет к росту расхода энергии и следует соблюдать принцип оптимальности и целесообразности ,

Массу смеси (загрузки) можно вычислить по формуле

m

где т — масса загрузки, кг; 2) — диаметр бака, м; Я— высота слоя материала, м \р„~ 800 кг/м3 — насыпная плотность композиции.

По построенной на основании этой формулы графической зависимости (рис. 2) можно опреде-

пф)= б0"»

Tt'QS'D

Рис. 2. Зависимости массы смеси т от диаметра бака Б и высоты слоя Н:---------гп1 (2));-----------т2ф).

лить, что при т\у рассчитанной для высоты слоя #1=/)/1,57, при массе загрузки в диапазоне от 20 до 40 кг, диаметр бака В должен быть равен 0,385,..0.485 м. Что существенно больше, чем найденные по уравнениям (2).

Для устранения этого несоответствия можно либо снизить частоту вращения лопасти без изменения диаметра В рабочей емкости, применив редуктор, либо, установив многоярусный ротор, уменьшить диаметр за счет увеличения высоты слоя материала Н. Однако при установке ряда дополнительных лопастей, потребляемая мощность возрастет в 1,5 раза {2, с. 121].

При высоте слоя материала Н2 =2 Н1 - 1,27'/) диаметр бака 7) для 20 и 40 кг будет равен 0,305 и 0,385 м. В первом случае частота вращения мешалки, при которой наблюдается режим псевдоожижения и интенсивное диспергирование смеси (рис. 1) будет менее 550 об/мин.

Во втором, при двухярус-ном роторе, — менее 750 об/мин. В последнем случае, для упрощения конструкции установки, мешалку можно напрямую соединить с валом восьмиполюсного электродвигателя, асинхронная частота вращения которого равна 716 об/ мин (75 рад/с).

Мощность N. необходимая для перемешивания ингредиентов в молочно-кедровой и кисельной массах, по формуле (1), для диаметров В бака, лежащих в диапазоне от 0,38 до 0,48 м, составит при 716 об/мин 0,684...2,257 кВт (рис. 3).

Мы провели эксперименты на лабораторном лопастном смесителе с диаметром бака 0,3 м, устройство которого позволяет изменять частоту вращения электродвигателя и замерять потребную мощность. В ходе исследований установлено, что для перемешивания сухих ингредиентов требуется в 1,5 раза меньшая мощность, чем расчетная. При увлажнении сухой кисельной массы величина этого показателя

возрастала и становилась равной расчетной. Общее время смешивания в первом случае не превышало 1 минуты, во втором — 3 минут, причем большую часть времени занимало введение влаги.

Рассмотрев возможность использования серийных электродвигателей, мы выбрали два. Восьми полюсный асинхронный электродвигатель АИР 100 Ь8 ГОСТ 1043-80 с максимальной мощностью на валу 1,5 кВт, частотой вращения 716 об/мин и массой 22 кг можно применять при диаметре смесительной емкости до 0,44 м и массе загрузки при одном ярусе лопастей до 30 кг При большем диаметре бака нужен более крупный электродвигатель с высотой оси вращения 112 мм (АИР 112) и мощностью 2,2 кВт. Однако его масса равна 50 кг, что резко утяжеляет аппарат в целом.

Для упрощения конструкции и удешевления установки мы решили, разместить на валу электродвигателя АИР 100 Ь8 ГОСТ 1043-80 одноярусную мешалку и использовать резервуар с внутренним диаметром 400 мм при массе загрузки до 23 кг. Это позволяет совершать циклы загрузки-смешивания-выгрузки аппарата без остановки электродвигателя, что эквивалентно производительности 500 кг/час.

Рис. 3. Зависимости расходуемой на перемешивание мощности N при частоте вращения ротора 716 об/мин от диаметра емкости О.

Литература.

1. Макаров Ю.И. Проблемы сметывания сыпучих материалов/Журнал Всесоюзн. Хим. общ-ea им. ДМ. Менделеева. — Т. 33. — 1988. — №4.

2. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. — М.: Машиностроение, 1973. — 216 с.

MIXER FOR MAKING POWDERED DRINKS

A.В. Shushpannikov, M.A. Subbotina

Summary. The construction of lociniate centrifugal mixer for making powdered drinks is developed. In the article the design procedure is described.

Keyword: centrifugal mixer, powdered drinks.