Тема 6. Оборудование для механической обработки сырья и полуфабрикатов формованием.

Разнообразие свойств пищевых продуктов, а также различия требований к внешнему виду продукции, обусловили многообразие способов ее формования. В связи с этим формующее оборудование классифицируется как по типу и характеру движения нагнетателей, по характеру формующего продукта, по рабочим характеристикам нагнетателей и др.

В пищевой промышленности для формования изделий используются различные типы нагнетателей: поршневые, шестеренные, лопастные, шнековые (с одним или несколькими шнеками), валковые и комбинированные.

Поршневые нагнетатели применяются при формовании не только экструзией, но и отливкой и отсадкой вязко-текучих пищевых масс, при таблетировании сыпучих масс.

Шестеренные нагнетатели, как правило, в качестве рабочих органов имеют зацепляющиеся между собой шестерни, которые, вращаясь в неподвижном кожухе, обеспечивают объемное выдавливание продукта из зоны питания в зону нагнетания.

Принцип действия лопастных нагнетателей не отличается от принципа действия аналогичных лопастных насосов.

Валковые нагнетатели применяют в тех случаях, когда нет необходимости создания высоких давлений.

Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили шнековые нагнетатели. Их достоинством является возможность непрерывной подачи массы, создания высоких давлений, возможность термостатирования и пластификации пищевой массы при ее прохождению по шнеку.

По характеру движения нагнетательных органов все машины делятся на машины с непрерывным и периодическим действием.

Общепринято подразделять формующие машины по напорно-расходным характеристикам их нагнетателей (зависимость объемного расхода от давления) на три группы: жесткую, мягкую и переменную.

Жесткая характеристика свойственная формующим машинам с поршневыми, шестеренными, лопастными нагнетателями, а также многошнековым установкам с зацепляющимися шнеками.

Мягкая характеристика присуща одношнековым и валковым нагнетателям. Нагнетатели с переменной характеристикой наиболее эффективны в отсадочных машинах, где возникает необходимость при непрерывном движении нагнетателя, снижать давление на продукт, находящийся в предматричной камере.

Поскольку главным признаком конструкций формующего оборудования является способ нагнетания и тип нагнетателей, целесообразно классификацию формующего оборудования представить в следующем виде:

1. Оборудование для формования штамповкой (прессованием).

2. Оборудование для формования экструзией (выдавливанием).

3. Оборудование для формования отсадкой, раскаткой и закаткой.

4. Оборудование для формования путем отливки.

 

Оборудование для формования штампованием (прессованием).

При этом способе формования изделиям придается новая форма, изменяется их плотность и сопряженные с ней свойства. Штампование производится в замкнутом объеме оборудования, величина которого постоянна.

Выбор агрегата для формования изделий прессованием зависит от реологических (вязко-пластических) свойств перерабатываемого продукта. При выборе органов формующей машины необходимо учитывать релаксацию, т.е. изменения формы продукта после прессования. Время воздействия рабочих органов машины должно быть больше времени релаксации. Следовательно, производительность формующей машины определяется свойствами перерабатываемого продукта.

Примером машины, формующей продукты прессованием (брикетирование путем уплотнения) может служить валковый пресс [2, стр. 252, р. IV.36]. Рабочим органом пресса служат валки, катящиеся по матрице. Перерабатываемый продукт подается на вращающуюся матрицу, через ее отверстия выдавливается валками; спрессованный продукт разрезается на брикеты. Размер брикетов зависит от длины ножей.

Принцип формования изделий прессованием используется и при таблетировании пищевых продуктов. Схема оборудования для прессования таблеток приведена в [1, стр. р. 7.22 и 7.23].

Рассмотрим кратко процесс получения сдавливанием таблеток круглой и кольцеобразной формы.

При перемещении пресса вниз, таблетируемая среда уплотняется и изменение плотности записывается выражением: r(z) = r₀ H₀/z, где Н₀ – начальная высота таблетки, м; r₀ – начальная плотность. Поскольку масса таблетки М – постоянна, то ее изменения с высотой таблетки не происходит.

Рассмотрим усилия, которые требуются приложить прессующему устройству для формования таблетки.

По закону Ньютона сила. действующая на тело равна произведению массы тела на ускорение: масса слоя толщиной dz равна r(z) × A × dz. При одномерном движении элементарного слоя толщиной dz уравнение Ньютона принимает вид: r(z) pR²dz × w_z = pR²dP_z + 2pR × f × P_rd_z, где R – радиус нагнетающего устройства пресса, d_z – толщина слоя таблетки, w_z – ускорение движения материала; dP_z – разность сил, действующих на горизонтальную площадку площадью pR², а величина f соответствует силам трения, действующим на вертикальную поверхность слоя, равную 2pR²dz.

Радиальная распирающая сила P_r, принимается пропорциональной вертикальной силе давления: P_r = xP(z).

Величину ускорения w_z можно выразить через производную от v_z (v_z – скорость движения пресса: v_z = v₀^z/H₀).

Значение .

Подставив значение w_z и r(z) в уравнение Ньютона получим:

 или после сокращения подобных членов получим дифференциальное уравнение:

, связывающее P_z с высотой таблетки и параметрами пресса. Решение этого уравнения может быть представлено в следующем виде:

,

где Н_т – текущая величина таблетки.

Для прессования таблеток кольцевой формы следует учитывать различие радиусов – R_внутр. и R_внеш. и различие в коэффициентах трения на разных радиусах.

Зная разность высот таблетки (Н₀ - Н_т) при заданных значениях давлений P_z = H_o и P_z = H_т, определяют параметр fx, а затем по известной величине fx определяют величину давления пресса в конце прессования P_z = H_кон. Таблетки заданной высоты – Н_кон.

Формование методом штамповки используется при переработке конфетных масс (мармелада, ирисных, шоколадных, мучных кондитерских изделий).

Для брикетирования пищевых концентратов (крупяные каши, кисели, сухие супы) используются карусельные прессы [2, стр. 254, р. IV.37]. Прессование пищевой массы осуществляется двумя пуансонами, движущимися навстречу друг другу. В агрегате имеется специальный механизм, регулирующий давление сдавливания продукта для изменения степени прессования и высоты брикета. Движением пуансонов регулируется время выдержки формующего продукта под давлением.

Формование штампованием используется и в макаронной промышленности, но ему предшествует формование выпрессованием (экструзией).

В кондитерской промышленности формование штампованием  используется при нанесении рисунков и надписей на печениях, пряниках и т.д.

В молочной промышленности методом штампования (таблетирования) формуют сыры, творог, масло.

В мясоперерабатывающей промышленности штамповкой изготавливают пельмени.

---

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 1127; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!