CC BY
20
УДК 621.979
АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ШНЕКОВОГО СТЕКАТЕЛЯ ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ СУСЛА-САМОТЕКА
В.С. Кузнецов, А.В. Болтунов, Е.В. Пантюхина
Рассматривается модернизированная конструкция шнекового стекателя для отделения сусла-самотека в производстве белых столовых вин. Проводится анализ влияния на производительность его основных параметров и параметров загружаемого сырья.
Ключевые слова: шнековый стекатель, сусло-самотек, белые столовые вина.
Вино пользуется широким спросом среди населения. Оно содержит огромное количество натуральных природных компонентов, органических кислот, минеральных веществ и других элементов. Столовые вина изготавливают путём сбраживания свежего виноградного сока, останавливая брожение на определенной стадии или доводя его до полного сбраживания сахара в сусле [1].
Для производства белых столовых вин берется только сусло-самотек, прессовые фракции направляются на приготовление ординарных крепленых вин. В стекателях реализуется отбор сусла-самотека, из которого впоследствии и производится столовое вино. Проанализировав технологическую схему получения белых столовых вин и рассмотрев машинно-аппаратную схему их приготовления, можно сказать, что отделение сусла-самотека от мезги является одной из важнейших операций при приготовлении столового вина, которая осуществляется на стекателях периодического и непрерывного действия.
Отечественные поточные линии переработки винограда комплектуются шнековыми стекателями, которые являются наиболее оптимальным выбором благодаря малым габаритам, высокой производительности и целому ряду других преимуществ. Однако на данный момент их конструкция несовершенна и может быть подвержена различного рода модернизациям, улучшающим те или иные их характеристики [2].
В результате патентно-информационного поиска были проанализированы различные конструкции шнековых стекателей и определены основные направления их модернизации, позволяющие повысить надежность конструкции, качество получаемого сусла и производительность устройства. К ним относятся регулирование степени отжатия мезги, ввод отстойных зон, очистка сеток, введение в конструкцию дополнительных перфорированных элементов, дополнительное подпрессовывание мезги, разделение суслосборника поперечной перегородкой на две части, каждая из которых имеет свой собственный патрубок, и др.
175
На рис. 1 представлена модернизированная конструкция шнекового стекателя, которая, учитывая недостатки предыдущих устройств, эффективно обеспечивает отделение сусла-самотека при производстве столовых вин.
Рис. 1. Модернизированный шнековый стекатель: 1 - бункер; 2 - неподвижный цилиндр; 3 - электродвигатель;
4 - цепная передача; 5 - шнек; 6 - вращающийся цилиндр; 7 - ролик;
8 - лопатка; 9 - конус; 10 - пневмоцилиндр; 11 - кольцо; 12 - перфорированные перегородки; 13 - сборник стальной эмалированный; 14 - суслосборник; 15 - электродвигатель
Стекатель работает следующим образом. Виноград или мезга подаётся в неподвижный перфорированный цилиндр, в котором обеспечивается отделение сусла-самотека от мезги. При включении двигателя мезга шнеком перемещается во вращающийся с помощью цепной передачи, роликов и колец цилиндр. Через трубку, подведенную в конец вала шнека, периодически производится продувка сжатым воздухом, обеспечивающая дополнительное разрыхление мезги.
Во время вращения цилиндра одновременно с ним вращается и конус, обеспечивающий подпрессовывание мезги о перфорированные перегородки, во время которого мезга перемещается по цилиндру. Благодаря лопаткам, закрепленным на конусе, производится дополнительное разрыхление уплотняющегося слоя мезги. Сусло-самотек по желобу стекает в суслосборник, а сусло, отделенное в результате вращения шнека и под-прессовывания во вращающемся цилиндре, по желобу стекает в отстойный чан для сусла.
Предложенное модернизированное устройство позволяет за счет дополнительных перфорированных решеток, о которые мезга будет дополнительно подпрессовываться, повысить производительность устройства, а за счёт добавления в конструкцию второго патрубка для слива сусла в стальной отстойный чан - улучшить качество получаемого сусла.
Основным элементом модернизированного устройства является шнек, от которого зависят равномерность подачи материала и производительность шнекового стекателя в целом, определяющаяся по формуле
П = 0,25р ■ (о2 - )(Н - 5)к ■ р ■ ф ■ п,
где О - наружный диаметр шнека; dпр - предельный диаметр вала шнека;
Н - шаг шнека; 5 - толщина витка шнека; ф - коэффициент заполнения межвиткового пространства; к - коэффициент заполнения; р - средняя плотность продукта; п - частота вращения вала шнека.
Диаметр вала шнека d должен быть больше предельно допускаемого диаметра, который определяем по условию dпр >НI, в котором
ёф = I - коэффициент трения.
Тогда толщина 5 витка шнека определится из формулы
5 =
Л
6|М и
°из
где оиз - допустимое напряжение при изгибе; Ми - изгибающий момент в витке шнека по внутреннему контуру
Изгибающий момент в витке шнека по внутреннему контуру рассчитывается по выражению
Ртах ■ О2 1,9 - 0,7 ■ а-4 ■ 0,2 ■ а-2 - 5,21п а
М и =
в котором а
32 1,3 + 0,7 ■ а-2
О
d пр
С целью повышения эффективности процесса отделения сусла-самотека проанализируем влияние на производительность шнекового сте-кателя его основных параметров и параметров загружаемого сырья. Анализ будем проводить при следующих значениях параметров: I = 0,3; ф
5 2
= 0,7; к = 1; оиз = 1300 10 Н/м . Значениями наружного диаметра и шага шнека будем варьировать: О = 0,4; 0,5; 0,6 м; Н = 0,1; 0,15 м.
На рис.2 представлены графики зависимости производительности модернизированного шнекового стекателя от частоты вращения вала шнека при различных значениях его наружного диаметра и шага.
177
а б
Рис.2. Графики зависимости производительности модернизированного шнекового стекателя от частоты вращения вала шнека при значениях его наружного диаметра В = 0,4 м (1); 0,5 м (2); 0,6 м (3) и шага: а - Н = 0,1 м; б - Н = 0,15 м
Анализ графиков показал, что при увеличении шага шнека в 1,5 раза производительность шнекового стекателя возрастает практически в 2 раза. Так, при частоте вращения вала шнека п = 20 об/мин и наружном диаметре шнека D = 0,5 м его производительность при шаге H = 0,1 м составляет 250 кг/мин, а при шаге H = 0,15 м достигает 500 кг/мин. При этом чем больше размер наружного диаметра шнека, тем выше производительность шнекового стекателя.
Таким образом, модернизированная конструкция шнекового стекателя обеспечивает эффективное отделение сусла-самотека высокого качества с производительностью от 250 до 2250 кг/мин в диапазоне рабочих частот вращения от 10 до 80 об/мин.
Список литературы
1. Справочник по виноделию. 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. Г.Г. Валуйко, В.Т.Косюры. Симферополь: Таврида, 2000. 624 с.
2. Зайчик Ц.Р. Технологическое оборудование винодельческих предприятий. 2-е изд., перераб. и доп. М.: ДеЛи, 2001. 522 с.
3. Прейс В.В. Методические указания по самостоятельной работе студентов «Конструирование и расчеты машин и аппаратов». Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 225 с.
Кузнецов Виктор Сергеевич, магистрант, viktor. kuznetsov95@yandex. гы, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Болтунов Александр Владимирович, магистрант, boltыnovsanek@rambler. гы, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пантюхина Елена Викторовна, канд. техн. наук, доц., elen-davidova@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
PERFORMANCE ANALYSIS UPGRADED AUGER GLASS FOR THE SEPARATION OF THE WORT-DRIFT
V.S. Kuznetsov, A. V. Boltunov, E. V. Pantyukhina
The modernized design of auger glass for separation of wort in the production of white table wines is considered and the analysis of the impact on its performance of the main parameters and parameters of the loaded wine is carried out.
Key words: screw stekatel a must-own course, white table wines.
Kuznetsov Viktor Sergeevich, master, viktor. kuznetsov95@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Boltunov Alexander Vladimirovich, master, boltunovsanek@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pantyukhina Elena Viktorovnа, candidate of technical science, docent, elen-davidova@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
