Macchina automatica pasta a ridotti tempi di cottura

ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITA' DI BOLOGNA
SECONDA FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CON SEDE A CESENA
CORSO DI LAUREA
IN INGEGNERIA MECCANICA
Classe 10
Sede di Forlì
ELABORATO FINALE DI LAUREA
in DISEGNO ASSISTITO AL CALCOLATORE L
Studio di massima di una
macchina automatica
per la pasta a ridotti
tempi di cottura
Macchina di partenza
valvola a cassetto
per la scolatura
1° piano di selezionevalvola
pasta a sfera
da 1’’ ½
con attuatore
pneumatico
rotativo pila piatti
1° posizionatore
1° pentola
2° piano di selezione pasta
aspiratore
basculante
valvola artigianale a
pneumatico
movimento longitudinale
entrata acqua a
140°C e 4 bar
basculante
scaricatore di
vapore
2° pentola-fine
cottura
2° posizionatore
valvola a cassetto
valvola a sfera
per la scolatura
zona di erogazione
del piatto
Obiettivo della tesi
Migliorare la macchina automatica per la pasta, già
esistente, tenendo conto le seguenti esigenze di mercato:
1. Servire almeno 3 tipi di pasta.
2. Autonomia minima di 150 pasti.
3. Tempo di cottura intorno a 1 minuto.
4. Autoalimentazione idrica.
5. Costo inferiore ai 10.000€.
6. Controllo funzionamento macchina in remoto.
motore passo passo
contenitori della pasta
contrappeso da 3 kg
Gruppo di caricamento pasta
s
p
a
g
h
e
ttramoggia
t
i
p
i
p
e
t
t
e
p
e
n
n
e
dosatori a
lobi
carcassa
parte mobile
1° valvola a clapet
scivolo pasta
Studio della pentola con il criterio di Von Mises
Pentola per la doppia cottura
entrata
acqua a
macchina
vecchia:
160°C
e 7bar e 4 bar
unico shock termico
a 140°C
macchina nuova :
1° shock termico a 130 °C e 3,75 bar
2° shock termico a 160°C e 7 bar
uscita dei
2/3 dell’acqua
entrata
acqua a a
130°C
e 3,75
130°C
e 3,75bar
bar
materiale usato:
AISI 316
(X5CrNiMo1812)
coefficiente si
snervamento 172,369 MPa
uscita acqua e pasta
attuatore pneumatico
a cremagliera
Valvola a sfera
 Atossica.
Resistente a T. di 160°C e una
pressione di 7 bar.
 Sezione di passaggio piena.
 Rapidità nella fase di apertura.
valvola a sfera
motore
passo passo
zona di scolatura
Gruppo
di fine cottura
contrappeso
aggancio guide
da 3KG
separazione
del vapore
cinghia sincrona
valvola a
cassetto
entrata acqua + pasta
parte mobile
aggancio cinghia
carcassa
motore passo
passo
pentola di fine
cottura
2° valvola a clapet
scolo acqua di cottura
guide lineari
valvola di scolatura
a cassetto
Caricamento piatti
contenitore piatti
motore passo passo
cinghia sincrona
motore
passo
passo
ruota
dentata
motrice
elica
cucchiaio
guida a barra a
profilo
ruota denta posizionatore piatti
quadrato
condotta
otturatore
Risposta all’errore
1.
2.
3.
Smaltare le superfici a contatto con l’acqua calda e la pasta.
Dotare il processore di controlli per verificare il funzionamento
delle valvole.
Acqua 170°
e 7 bar
In caso di errore attivare ciclo
di pulizia:
3.1 inviare l’errore all’operatore;
3.2 forzare l’apertura della valvola;
3.3 svuotare l’impianto di cottura;
3.4 aprire la valvola a sfera e chiudere la 2° valvola a clapet;
3.5 inviare un getto d’acqua a 170°C e 7 bar (effetto idropulitrice);
3.6 scarico rifiuti nel bidone.
motore passo passo
cassetto
Sistema energetico
Attuatore pneumatico rotativo
 Coppia fornita: 22 Nm
 Consumo: 0,216 l (a 6 bar )
Motore passo passo
 Coppia fornita: 1,5 Nm
 Consumo: 12W
 Basso costo (motori standard)
Miglioramenti Apportati
Vecchia macchina
Nuova macchina
Sistema di carico
• solo spaghetti
• un unico tipo di pasta
• tutti i tipi di pasta
• tre tipi di pasta
Sistema di cottura
• unico shock termico
(tempi dimezzati)
• due shock termici
(tempi ridotti a qualche minuto)
• il 2° shock termico a 160°
ha anche una funzione
sterilizzante
Sistema di pulizia
• NON PRESENTE
• pulizia preventiva
(smatatura superfici)
• pulizia dopo errore
Sistema energetico
• complesso
• costoso
• essenziale, ottimizzando i
sistemi (es. il sistema di
caricamento dei piatti
• poco costoso
(uso di soluzioni standard,
come cinghi guide lineari,
motori standard)
Materiali usati
• acciai inox commerciali
(usati nei casi essenziali)
• materiali plastici (PET)
• acciai inox
Struttura macchina
• complessa, più zone
di carico scarico
• unica zona di carico
• unica zona di scarico
Conclusioni e sviluppo futuro
 Parte energetica: occorre fornite 0,2 l di acqua a 160° in tempi brevi
 Parte circuitale : controllo degli attuatori e dei sensori
Realizzazione prototipo
 Funzionamento nelle condizioni di continuo utilizzo
 Criticità meccanica di alcune soluzioni
Grazie per
l’attenzione