Оглавление
Аннотация
Введение
1. Исследовательская часть
1.1 Расчет газовых нагрузок
1.2 Определение проводимости линии вакуумной откачки установки
1.3 Материальный баланс установки
1.4 Длительность цикла сушки
2. Конструкторская часть
2.1 Расчет на прочность камеры сублиматора и конденсатора
2.1.1 Расчет на прочность оболочки конденсатора
2.1.2 Расчет на прочность оболочки сублиматора
2.2 Расчёт основных размеров сублиматора
2.3 Тепловой баланс установки
2.4 Расчёт электрического нагревателя
2.5 Выбор типа конденсатора и его расчёт
2.5.1 Расчёт необходимой поверхности
3. Охрана труда и экология
3.1 Анализ установки с точки зрения БЖД
3.2 Освещение
3.3 Вибрация и шум
3.4 Расчет виброизолирущих опор
3.5 Электробезопасность
3.6 Пожарная безопасность
3.7 Герметичность установки
3.8 Автоматика
3.9 Охрана окружающей среды
3.10 Общий вывод
4. Организационно-экономическая часть
4.1 Определение себестоимости установки
4.1.1 Расчет затрат на материалы
4.1.2 Расчет затрат заработную плату основным рабочим
4.1.3 Расчет затрат создание установки
4.2 Определение эксплуатационных затрат
4.2.1 Затраты на заработную плату обслуживающего персонала
4.2.2 Затраты на электроэнергию
4.2.3 Затраты на смазочные материалы за один цикл установки
4.2.4 Амортизационные отчисления
4.2.5 Стоимость эксплуатационного цикла установки
4.3 Увеличение стоимости 1кг готового продукта
5. Технологическая часть
5.1 Анализ технологичности изделия
5.2 Контроль качества сборки
5.3 Сборка узлов
5.3.1 Сборка центральной крышки
5.3.2 Сборка правой крышки
5.3.3 Сборка ротора 1 ступени
5.3.4 Сборка ротора 2 ступени
5.3.5 Сборка электродвигателя
5.3.6 Сборка ступеней РПВН
5.3.7 Общая сборка ротационно-пластинчатого вакуумного насоса
Заключение
Список использованной литературы
Спроектировать вакуумную сублимационную установку для фермерского хозяйства, производительностью до 10кг готовой продукции за 1 рабочий цикл (производительностью до 45кг по испаренной влаге за 1 цикл).
Данная работа содержит ____ страниц текста, 14 листов чертежей формата А1. Целью данной работы является разработка вакуумной сублимационной установки производительностью 45 кг по испаренной влаге за 1 рабочий цикл установки (7-9ч).
Работа содержит конструкторскую часть, в которой спроектирован роторно-пластинчатый вакуумный насос и вакуумная камера. Выполнены расчеты роторно-пластинчатого вакуумного насоса. Проведены расчеты подшипников на нагрузку и расчет необходимой мощности электродвигателя.
В исследовательской части рассмотрен процесс сублимации пищевых продуктов, изучены кривые сублимации и рабочая область процесса. Произведено определение проводимости системы, времени выхода на рабочий режим и рассчитано время рабочего цикла сублимации 1 партии продукта.
В технологической части разработана схема узловой и общей сборки роторно-пластинчатого вакуумного насоса и схема испытаний РПВН на работоспособность.
В организационно - экономической части произведен расчет затрат на создание установки, эксплуатационных затрат на один час, 1 цикл и на один год работы установки.
В главе охрана труда и экология установка рассмотрена с позиции вреда и опасности для жизнедеятельности человека и безаварийности для предприятия, где она будет применяться.
Вывод по работе сделан с учетом всех проведенных исследований.
Одним из наиболее прогрессивных методов консервирования скоропортящихся продуктов является метод сублимационного обезвоживания в вакууме. Сублимационная вакуумная сушка соединяет достоинства двух технологий: замораживания и сушки (удаления влаги).
Вакуумная сублимационная сушка (еще ее называют лиофилизацией, возгонкой, - процесс перехода вещества из твердого состояния в газообразное без жидкой фазы) не разрушает структуру продуктов, сохраняет в них до 95% питательных веществ, витаминов, ферментов и других биологически активных веществ, поэтому ее используют в производстве продуктов питания, лекарств, биологически активных добавок.
Технология сублимационной сушки была открыта в 1929 г. советским ученым Лаппой-Старженецким. Впервые ее стали применять во время Второй мировой войны, в основном для производства антибиотиков и сухих кровезаменителей. Уже после войны этот метод получил широкое распространение в пищевой индустрии.
Ценность сушёных продуктов определяется в первую очередь по способности к набуханию и восстановлению первоначальных свойств сырья при замачивании в воде. Продукты животного и растительного происхождения атмосферной и особенно горячей сушки этим качеством не обладают, так как сушка при более высокой температуре сильно денатурирует белок и разрушает структуру продукта
В настоящее время разработаны два наиболее совершенных способа сушки, а именно:
сушка в вакууме при положительных температурах высушиваемого объекта (холодная вакуумная сушка);
"Холодная вакуумная сушка" - это процесс удаления основного количества влаги из продукта при давлении близком к состоянию тройной точки воды (p=610 Па) и положительной температуре (4-6°С). Окончательное досушивание продукта до относительной влажности ниже 5% происходит при режимах традиционной вакуумно-сублимационной сушки, поэтому в пищевых продуктах в основном сохраняются витамины, ферменты, экстрактивные вещества, вкус, запах, что в максимальной степени приближает продукты после их восстановления к показателям качества исходного сырья.
Продукты после "холодной вакуумной сушки", как и после сублимационной, имеют пористою структуру, благодаря чему высушенные продукты хорошо и быстро восстанавливаются. В результате применения такого способа сушки получают продукты более высокого качества, чем из ранее известных методов сушки биологических материалов.
Сушка в вакууме при отрицательных температурах высушиваемого объекта (вакуумная сублимационная сушка
Первый способ основан на понижении температуры кипения веществ, находящихся в жидком состоянии. При соответствующем разрежении (менее 20 мм рт. ст.) можно добиться, что вода будет кипеть при температуре менее 25°С, то есть при температуре ниже той, при которой начинается свёртывание белка.
Сушкой методом сублимации называют способ консервирования, при котором сушат продукты в замороженном состоянии. Данный способ основан на способности некоторых твёрдых тел (например, твёрдого льда), обладающих высокой упругостью паров, переходить при определённых условиях из твёрдого состояния в пар, минуя жидкую фазу. Особенностью этого способа консервирования является замораживание продукта перед сушкой. Чтобы ускорить процесс и предотвратить оттаивание продукта в результате притока извне, его сушат под значительным вакуумом (остаточное давление менее 1 мм рт. ст.).
Для осуществления сублимационной сушки, парциальное давление водяного пара над сушимым материалом должно быть ниже тройной точки. В воде, содержащейся в продуктах питания, растворены различные соли и минеральные вещества, поэтому температура её замерзания и равновесное давление водяного пара ниже, чем для чистой воды. Соответственно для льда, образующегося в реальных продуктах питания, парциальное давление составляет от 40 до 130 Па (0,3-1,0 мм рт. ст.).
Для получения качественного сухого продукта при сублимационной сушке, температура в центре продукта поддерживается на уровне от минус 20°С до минус 25°С. Конечная температура продукта не должна превышать 60°С, чтобы не наблюдалась тепловая денатурация белков продукта.
Наибольшее применение сушка сублимацией получила в технологиях производства лекарственных препаратов, заквасок, ферментов, экстрактов лекарственных трав и других достаточно дорогостоящих объектов, когда требуется обеспечить сохранность в сухом объекте всех полезных начал сырья в течение длительного времени. Низкая, порядка 2-5%, конечная влажность сублимационных материалов создает предпосылки для их длительного хранения в условиях нерегулируемых температур.
К достоинствам сублимированных продуктов относят:
длительные сроки хранения (несколько лет);
малая масса;
сохраняется размер, форма и цвет;
Консервирование методом вакуумной сублимации является прогрессивной технологией, в ряде случаев не имеющей альтернативы. Несколько десятков установок (отечественных) используются в сфере производства сублимированных пищевых продуктов.
На сегодняшний день вакуумная сублимационная сушка представляет собой самый совершенный метод консервирования. Метод сублимационной сушки позволяет сохранять высокие вкусовые качества и питательную ценность пищевых продуктов продолжительное время (до 5 лет) при нерегулярных температурах (от-50до+40С).
В производстве продуктов питания сублимация представляет собой технологию удаления влаги из свежих предварительно замороженных продуктов вакуумным способом, что позволяет практически полностью (до 95%) сохранить в них питательные вещества, витамины, микроэлементы, первоначальную форму, естественный запах, вкус и цвет. Это является одним из важнейших достоинств сублимации, при этом позволяет избегать разрушения структуры продукта, быстро восстанавливать сублимированные продукты, так как они имеют пористую структуру. Данный факт примечателен тем, что сублимированные продукты в полной мере пригодны для детского и диетического питания.
Способом сублимационной сушки отлично консервируются фрукты, овощи, молочные изделия, мясо, рыба, супы и каши, грибы, приправы.
Продукты сублимационной сушки имеют широчайшие возможности для использования их в качестве готовых продуктов быстрого приготовления, так и в качестве полуфабрикатов для дальнейшей промышленной переработки (кондитерская, пищеконцетратная, мясо-молочная, парфюмерная и другие отрасли).