Подготовка к проведению экспериментальных исследований

Введение

 

Проведенный анализ литературных источников и теоретические исследования позволили установить, что качество смеси непосредственно зависит от конструкционно-режимных параметров: диаметра, длины мешалки, угловой скорости, времени вращения и степени наполнения ванны-смесителя.

Основными задачами исследования является повышение качества смешивания (однородности).

С целью проверки теоретических предпосылок процесса смешивания и обоснование оптимальных конструкционно-режимных параметров ванны-смесителя мы проводили экспериментальные исследования на лабораторной установке.

Подготовка к проведению экспериментальных исследований

Для исследования влияний основных факторов смешивания сыра была изготовлена лабораторная установка с необходимыми средствами измерения и регистрации результатов экспериментов.

Схема ванны-смесителя представлен на рис. 1.1.

Ванна-смеситель содержит корпус 5, в котором установлена лопастная мешалка 4, приводимая во вращение мотор-редуктором 8. Корпус 5 полый, в его межстенном пространстве 7 выполнены каналы для циркуляции теплоносителя и хладагента. Для заполнения пространства 7 предусмотрены патрубки 6. Для удаления сыворотки из корпуса 5 имеются два сливных патрубка 9. Корпус жестко связан с ведомой полумуфтой 12 и ступицей 21,

которые установлены во втулках подшипников скольжения 14. Корпус 5 подвешен в опорах 13, которые закреплены на раме 3.

 

Рис.1.1.Ванна-смеситель:

 

1 - кожух цепной передачи; 2 - цепная передача; 3 - рама; 4 - мешалка; 5 - корпус; 6 - патрубок; 7 - межстенное пространство; 8 - мотор-редуктор;9 - патрубок сливной; 10 - полумуфта ведущая; 11 - вилка; 12 - полумуфта ведомая; 13-опора; 14 - втулка подшипника; 15 - крышка; 16 - датчик индукционный; 17 - вал; 18 - катушка электромагнитная; 19 - диск; 20 - звездочка; 21 - ступица

Мешалка закреплена посредством штифтов на валу 17, который установлен с одного конца во вкладышах подшипников скольжения ведомой полумуфты 12, с другого - в ступице 21. Уплотнения концов вала 17 осуществлено двумя манжетами, установленными в крышке 15. Для выгрузки продукта путем поворота корпуса имеется кулачковая муфта. При перемещении ведущей полумуфты 10 по валу 17 (с помощью вилки 11) с ней сцепляется ведомая полумуфта 12, благодаря чему поворачивается корпус 5. Поворот которого осуществляется мотор-редуктором 8 при помощи цепной передачи 2 и звездочки 20. Цепная передача защищена кожухом 1. Для предотвращения самопроизвольного опрокидывания корпуса 5 предусмотрено его торможение диском 19, жестко связанным со ступицей 21. Удерживание тормозного диска обеспечивает сердечник электромагнитной катушки 18, для управления которой предусмотрен индукционный датчик 16.

Частоту вращения мешалки определяли по тахометру ТЧ-10Р.

Изменение частоты вращения осуществлялось заменой ведомой звездочки цепной передачи.

Продолжительность проведения опыта регистрировались секундомером. Взвешивание отдельных порций творога осуществляли на весах ВЖ - 500М.

Лабораторная установка работает следующим образом.

Сыр загружается в установку для обработки сырного сгустка. После этого по тахометру устанавливается необходимая частота вращения и осуществляется смешивание. Через определенный промежуток времени установка останавливается и из разных точек объема установки (верхнего, среднего, нижнего) проводят отбор продукта в пластиковые стаканчики емкостью 20 г.

Результаты взвешивались, обрабатывались на ЭВМ и заносились в журнал наблюдений.

Количество повторений опытов принимали равным трем.

Количество проб, отбираемых для определения качества смешивания, рассчитывали по следующей формуле:

 

где ^ср -минимальный объем выборки, шт; ^а -критическое значение распределения Стьюдента при уровне значимости ^а.

Для процессов смешивания уровень значимости рекомендуется

принимать равным α=0,05. Тогда t=1,96; Vc-неравномерность cмешивания

Vс = 10 %; Еоп-ошибка опыта.Для сельскохозяйственных исследований

 Eоп< 5%.

 

Тогда

Приняли число равным  N =20

Минимально допустимая масса пробы, т.е., масса, обеспечивающая достоверность оценки равномерности смешивания рассчитывалась следующим образом

m = d к.н ρ ,

где δ- заданная погрешность определения, %. Значение δ выбирали таким

образом, чтобы изменение числа частиц в пробе на 1 шт. не сказывалось на

анализах концентрации контрольного ингредиента. Для определения

m приняли δ= 1%; Cо-концентрация контрольного ингредиента,

Cо =5%; δ-среднеквадратическое отклонение. Рекомендуется брать равным σ=0,5; d -диаметр частиц контрольного ингредиента, см

d =0,04..0,05. Тогда

m

После взятия проб на качество смешивания из этих проб определяли

процентное содержание контрольного компонента к массе пробы

Далее определяли:

среднеарифметическое содержание контрольного компонента в пробах х

среднеквадратическое отклонение:

σ= /(n-1),

где x -количество контрольного компонента в i-ой пробе;   -среднее значение

i-ых проб; n -число взятых проб.

коэффициент вариации:

υ= ,

Таким образом, оценивая каждую пробу, выявляли качество смешивания при различных эксплутационных режимах ванны-смесителя.