Способы разлива пищевых жидкостей

В позиции, совпадающей с поперечной осью упаковочной карусели, накладывается верхняя бандероль, намазанная клеем (операция 20), которая в следующей позиции (операция 21) прижимается. Далее готовый пакет выталкивается с упаковочной карусели на транспортер для готовых пакетов.

Когда карман упаковочной карусели станет в позицию, совпадающую с продольной осью машины, начинается процесс запечатывания пакета. Сначала завертываются и прокатываются уголки пакета (операция 16), затем на них наносится клей (операция 17), заделываются правый и левый уголки пакета (операции 18 и 19) и прижимается верхнее донышко пакета.

Когда форма пакетной карусели станет в позицию, совпадающую с продольной осью машины, пакет снимается с формы (операция 11) и подается в позиции Е (операция 12) в первый карман упаковочной карусели, имеющей 12 карманов.

В позиции D прижимается донышко наружного пакета и проставляется дата выпуска.

После поворота упаковочной карусели на 30° щуп контролирует наличие пакета в кармане, а в следующей позиции в пакет из дозатора через воронку насыпается продукт (операция 13). В следующих двух позициях пакет встряхивается для уплотнения продукта (операция 14). Карусель поворачивается еще на 30°, в пакет вкладывается картонный вкладыш (для удобства запечатывания пакета) и продукт утрамбовывается (операция 15).

Рис.3.11 Последовательность технологических операций изготовления, наполнения и запечатывания пакета на двух карусельном фасовочно-упаковочном автомате модели АПА

Позиция А:

- операция 1 - подача бумажной заготовки для внутреннего ракета с нанесенными полосками клея,

- операция 2 - формование внутреннего пакета,

- операция 3 – склеивание продольного шва пакета

- операции 4 и 5 – обжим узкой стороны, правой и левой широких сторон донышка пакета,

Позиция В:

- операция 6 – подача этикетки с полосками клея,

- операция 7 – формирование наружного пакета,

операция 8 – склеивание продольного шва наружного пакета.

Позиция С:

- операция 9 – заделка узких и правой широкой сторон донышка наружного пакета,

- операция 10 – заделка левой широкой стороны донышка.

Позиция Д:

- операция 11 – прижим донышка, простановка даты выпуска, снятие пакета с формы.

Позиция Е:

- операция 12 – подача пакета в 1-й карман упаковочной карусели,

- операция 13 – заполнение пакета продуктом,

- операции 14 и 15 - встряхивание и уплотнение продукта в пакете,

- операция 16 – завертывание и прокатка уголков пакета,

- операция 17 – нанесение на уголки клея,

- операции 18 и 19 – заделка правого и левого уголков пакета и прижим верхнего донышка,

- операция 20 – накладка верхней бандероли с клеем,

- операция 21 – прижим бандероли.

Для упаковки пластичных продуктов и штучных изделий применяются как фасовочно-упаковочные машины, так и заверточные автоматы.

В упаковочных автоматах начальной операцией цикла упаковки является размотка рулона под определенным натяжением полотна. При моделировании процесса размотки используют уравнение равновесия тела с неподвижной осью вращения , где - тормозной момент барабана, Нм, - момент инерции рулона, кгм², - угловое ускорение, - натяжение полотна, Н, - текущий радиус, м.

Момент инерции рулона, представляющего собой цилиндрическое тело, равен , где - масса рулона, - плотность упаковочного материала, - ширина рулона.

Угловое ускорение рулона , где - угловое ускорение, вызванное изменением радиуса рулона, - угловое ускорение, вызванное изменением скорости протяжки.

, где - толщина полотна.

.

Тормозной момент рулона , где - сила трения, - диаметр тормозного цилиндра, - сила нормального давления, - площадь поперечного сечения тормозного цилиндра, - давление в тормозном цилиндре, - коэффициент пропорциональности, - частота вращения регулировочного винта.

Подставляя эти значения в уравнение равновесия и выражая его относительно натяжения полотна , получим .

Так как в установившемся режиме и если при изменении частоты вращения регулировочного винта пропорционально радиусу рулона натяжение полотна не будет зависеть от его диаметра, то .

Пренебрегая значением в виду его малости, можно получить уравнение натяжения полотна в приращениях . Рассматривая это уравнение относительно номинальных значений силы натяжения полотна , номинальной скорости протяжки и номинальной частоты вращения регулировочного винта , можно записать .

В операторной форме данное уравнение примет вид , где - постоянная времени, - оператор Лапласа, т.е. передаточная функция по каналу «скорость протяжки - натяжение полотна» является дифференцирующим звеном первого порядка, в котором постоянная времени зависит от радиуса рулона и уменьшается к концу его размотки.

Передаточная функция по каналу «частота вращения регулировочного винта – натяжение полотна» представляет собой усилительное звено . Коэффициент усиления зависит от текущего радиуса рулона. Если его значение оценивают по частоте вращения после начала размотки, то , где - начальный диаметр рулона, - число оборотов рулона, отсчитываемых от начала размотки. Зависимость между частотой вращения регулировочного винта и частотой вращения рулона в установившемся режиме в этом случае равна .

Фасовка и упаковка различных жидких продуктов осуществляется на разливочных автоматах, в которых технологические процессы полностью автоматизированы. Дозирование жидкостей осуществляется по объему или по уровню.

Современные разливочные автоматы во время выполнения цикла выполняют ряд операций, в которых исходные положения, рабочие и холостые ходы исполнительных органов чередуются. Различают три цикла движения машин: кинематический, рабочий и технологический.

Кинематическим циклом () является период между двумя последовательными моментами начала рабочих ходов , где - время рабочего, холостого ходов и время остановки соответственно.

Рабочим циклом называется период времени, по истечении которого машина выпускает готовое изделие. Рабочий цикл равен или кратен кинематическому циклу.

Технологическим циклом () является время, в течение которого обрабатываемое изделие находится в машине.

Основными способами розлива пищевых жидкостей являются гравитационный, изобарический, вакуумный и сифонный.

Гравитационный способ характеризуется тем, что истечение жидкости из дозатора происходит под действием гравитационных сил самотеком в условиях атмосферного давления. Напор зависит от сил гравитации и величина его определяется гидростатической высотой жидкости.

Изобарический способ отличается тем, что истечение жидкости происходит в поле действия гравитационных сил при избыточном давлении в дозаторе.

Вакуумный способ характеризуется тем, что в дозаторе и таре создается одинаковое разрежение, и слив жидкости происходит под действием гидростатического напора.

Сифонный способ осуществляется при одинаковом давлении в таре и в расходном резервуаре. В верхней части изогнутого сифона создается разрежение, и расход жидкости зависит от напора, определяемого расстоянием от уровня жидкости до выходного отверстия сифонной трубки.

Действующий напор при розливе определяется соотношением , где - высота столба жидкости, м; - давление газа над жидкостью в дозаторе и газа в бутылке соответственно, МПа; - плотность жидкости.

Классификация разливочных автоматов приведена на рис. 3.12.

Современные разливочные автоматы являются преимущественного устройствами карусельного типа, в которых на неподвижной станине установлен расходный резервуар с разливочными приборами и системой поддержки постоянного уровня. Модуль всех разливочных машин, определяемый отношением диаметра карусели к числу фасовочных устройств, равен 35 мм.

Методика расчета основных параметров разливочных автоматов заключается в определении теоретической расчетной и фактической производительности автомата, коэффициента использования, условий неопрокидывания бутылок при их движении, затрачиваемой энергии и мощности привода.

Рис.3.12 Классификация разливочных автоматов

Устройство характерного карусельно - разливочного автомата показано на рис. 3.13. Автомат состоит из станины, карусели, механизмов загрузки и выгрузки. Принцип работы автомата заключается в следующем: пустые бутылки подводятся к разливочному автомату пластинчатым конвейером и с помощью загрузочной звездочки подаются на подъемные столики. Перед звездочкой установлен делительный механизм шнекового типа. Столики поднимают бутылки к фасовочным устройствам, при этом происходит их центрирование.

Постоянный уровень жидкости в расходном резервуаре поддерживается поплавком. Наполнение мерного стакана фасовочного устройства осуществляется при открывании наполнительного клапана с помощью копира.

По окончании фасовки столик опускается по копиру, бутылка снимаются разгрузочной звездочкой и выставляется на конвейер.

Рис. 3.13 Разливочный автомат

а – общий вид, б – вид сверху, 1 – фасовочное устройство, 2 – карусель, 3 – станина, 4 – механизм загрузки бутылок, 5 – механизм выгрузки бутылок

Теоретическая производительность, бут./с, , где - число разливочных устройств, - число оборотов карусели.

Время одного оборота карусели, с, .

Расчетная производительность , где - число столиков, одновременно работающих на наполнение бутылок, - коэффициент использования рабочих позиций разливочных устройств, - время наполнения бутылки, ,м³, - объем жидкости в стакане дозатора, - коэффициент расхода, зависящий от свойств жидкости, - площадь выходного отверстия наполнителя, м², - высота столба жидкости в дозировочном стакане, м.

Фактическая производительность , где - коэффициент запаса.

Коэффициент использования технической мощности .

При расчетах разливочных автоматов определяются условия неопрокидывания пустой и наполненной бутылки на столике вращающейся карусели.

Условие неопрокидывания бутылки , где - центробежная сила, действующая на бутылку, Н; м – высота центра тяжести бутылки, - масса наполненной бутылки, кг, (), кг – масса пустой бутылки, - масса жидкости в бутылке, - радиус окружности по центрам подъемных столиков, ( м).

Условие несоскальзывания бутылки со столика , где - коэффициент трения бутылки и материала столика.

Энергия, расходуемая автоматом при розливе жидкости, затрачивается на перекатывание роликов столиков по копиру и вращение карусели.

Сопротивление от перекатывания роликов по горизонтальному участку копира, Н, , где - число столиков, одновременно перемещающихся по горизонтальному участку копира, - усилие пружины, - сила тяжести штока, столика, ролика и пустой бутылки, - коэффициент трения качения ролика, = 0,15 – коэффициент трения скольжения подшипника, - диаметр по центрам шариков подшипника, - диаметр шарикоподшипника.

Сопротивление на участке подъема штока с учетом угла подъема копира (Н) - сила тяжести штока, столика, ролика и наполненной бутылки, = 45⁰ - угол подъема профиля копира.

Суммарное сопротивление .

Мощность, расходуемая на перекатывание роликов по копиру , где - линейная скорость перемещения столиков, м/с.

Мощность, расходуемая на вращение карусели , где - сила тяжести главного вала, - условный коэффициент трения скольжения подшипника, - диаметр окружности по центрам шариков подшипника главного вала, - угловая скорость главного вала.

Суммарная мощность на валу разливочного автомата , где - к.п.д. подшипников качения.

Мощность двигателя привода , где = 1,15 – коэффициент пуска, - к.п.д. привода.

Дата добавления: 2014-11-29