Обґрунтування параметрів дозувального модуля з поршневим нагнітанням для в’язких харчових продуктів

Abstract

Проблема точного дозування в харчовій промисловості є однією з ключових, що визначає її ефективність, витрату матеріалів та відповідність нормативним вимогам. Продуктивність виробничих ліній також значною мірою залежить від швидкості пакувальних операцій загалом і дозування зокрема. Точне дозування в'язких продуктів є важливим питанням для кондитерської, консервної, молокопереробної та інших галузей промисловості. Об'єктом дослідження є напівавтоматичний об'ємний дозувальний модуль поршневого типу з крановими клапанами та пневматичним приводом. Під час фізичного експерименту було визначено вплив тиску та конфігурації випускних отворів на подачу дози продукту поршневим дозувальним модулем. Було проведено шість серій експериментів з різними соплами, експеримент у кожній серії повторювали тричі. Дозування в'язких продуктів за допомогою поршневого дозувального модуля забезпечує достатню точність і продуктивність. Для рівномірного наповнення по всій площі тари доцільно спрямовувати продукт кількома каналами, однак це призводить до збільшення гідравлічного опору. Найбільш ефективно дозування відбувається з насадкою з чотирма отворами діаметром 8 мм для дозування більших об’ємів продукції та насадкою з трьома отворами діаметрами 3,6 мм для менших об’ємів. Моделювання процесу дозування в'язких харчових продуктів у програмному пакеті SolidWorks Flow Simulation було виконано для всіх шести розглянутих варіантів сопел і показало результати, схожі з фізичними експериментами. Порівнюваним параметром була швидкість потоку продукту, м/с. Середня швидкість продукту 1,68 м/с відповідає виробничим даним з похибкою 5,2%. The problem of accurate dosing in the food industry is one of the key ones, determining its efficiency, material consumption and compliance with regulatory requirements. The manufacturing lines productivity also significantly depends on the speed of packaging operations in general and dosing in particular. The entire range of food products includes viscous products, the precise dosing of which is an important issue for the confectionery, canning, dairy processing and other industries. The object of research is a semi-automatic volumetric dosing module of piston type with crane valves and pneumatic drive. During the physical experiment, the effect of pressure and the configuration of the outlets on the product dose delivery by the piston dosing module was determined. Six series of experiments were conducted with different nozzles, the experiment in each series was repeated three times. Dosing viscous products with a piston dosing module provides sufficient accuracy and performance. For uniform filling over the entire container area, it is advisable to direct the product through several channels, but this leads to an increase in hydraulic resistance. The most efficient dosing is achieved with the four-hole nozzle with a diameter of 8 mm for larger volumes and the three-hole nozzle with a diameter of 3.6 mm for smaller volumes. The simulation of the process of dosing viscous food products in the SolidWorks Flow Simulation software package was performed for all six nozzle options under consideration and showed similar results to the physical experiments. The parameter that was compared was the product flow rate, m/s. The average product velocity of 1.68 m/s corresponds to the production data within an error of 5.2%.