Формование методом экструзии.
Метод экструзии при формовании пищевых масс заключается в том, что процесс выдавливания перерабатываемой массы происходит через отверстия матрицы, придающие изделию требуемую форму.
Формование экструзией имеет ряд преимуществ перед другими способами, поскольку имеется возможность непрерывного осуществления процесса, с высокой скоростью, что позволяет встраивать экструдеры в автоматизированные и поточные линии.
В макаронном производстве экструзией формуются практически все изделия: трубчатые, сплошные, фигурные.
Примером формующей машины для экструзии макаронных изделий является шнековый пресс [2, стр. 256, р. IV.38]. В прессе предусмотрена возможность смены матриц с различной формой отверстий. Вращающиеся ножи отрезают выпрессовываемые из матрицы жгуты на требуемую длину изделия.
В кондитерской промышленности для формования жгутов конфетных масс используют экструдеры с шестеренными нагнетателями [2, стр. 258, р. IV.39]. Машина состоит из формующего устройства, распределительного шнека, матрицы и приемного конвейера. Из камеры пищевая масса захватывается шнеком и нагнетается в камеру с матрицей. Выходящие из матрицы жгуты попадают на конвейерную ленту.
В метолах формования экструзией наиболее широко используются шнековые нагнетатели.
Выбор того или иного вида шнековых устройств производится, как правило, сочетанием имеющихся экспериментальных данных с анализом довольно сложных теоретических моделей, описывающих процессы, происходящие в каналах шнека.
|
|
|
Проведение анализа работы экструдеров и выбор путем их совершенствования может быть обеспечено за счет существенного упрощения методов описания физических процессов.
Поэтому из всего многообразия сначала выделяют элементы, общие для различных нагнетателей.
Такими элементами являются предматричные камеры и формующие каналы камер, в которых имеет место движение пищевых масс с различными реологическими свойствами.
Исходной моделью используемой для анализа является Ньютоновская, а ее усложненными вариантами служат так называемые модели вязко-пластичной и вязко-упруго-пластичной жидкости, а также неньютоновская «степенная» модели.
Модель вязко-пластичной и вязко-упруго-пластичной жидкости, а также обобщающая степенная модель течения неньютоновской среды дают возможность оптимизировать расчет и конструирование оборудования, применяемого для выпрессовывания материалов, характеризующихся различными реологическими моделями, путем компоновки решений, соответствующих выделенным элементам.
В частности возможен расчет элементов шнекового пресса на основе результатов физического моделирования, с помощью которых формулируются расчетные зависимости.
|
|
|
Недостатком физического моделирования является ограничение применимости расчетных зависимостей лишь к конкретным типоразмерам оборудования.
Математическое моделирование лишено некоторых из этих недостатков, так как в основе его лежит комплексное описание объектов различной природы, учитывающее больший набор факторов. Это позволяет с помощью ЭВМ оперативно решать все многообразие задач с различными начальными и конечными условиями, то есть проводить оценки различных вариантов оборудования без создания указанных машин.
Кроме того, расчетные зависимости могут быть использованы как алгоритмы для управления технологическими процессами.
Факторы, влияющие на производительность и мощность шнековых нагнетателей.
Производительность и мощность шнекового нагнетателя (пресса) зависят от геометрических размеров шнека и корпуса цилиндра, реологических свойств перерабатываемых пищевых продуктов, сопротивления формующей матрицы (выходная головка), частоты вращения шнека. С другой стороны давление перед формующей матрицей (оно соответствует ее сопротивлению) зависит от производительности, геометрических параметров и реологических свойств продуктов. Следовательно, производительность машины и давление в формующей матрице находятся во взаимодействии между собой.
|
|
|
Изменяя частоту вращения шнека, можно изменять производительность пресса, однако при этом изменяется и потребная мощность привода машины. Эта мощность необходима для преодоления сил вязкости трения продукта, находящегося в рабочих объемах пресса, а также частично рассеивается в виде теплоты. Так как вязкостные свойства пищевых масс зависят как от условий деформирования, так и от температуры, то очевидным становится и сложность расчета технологических параметров.
Расширение ассортимента выпускаемых изделий осуществляется сменой формующих матриц, которые представляют собой профилированные каналы различной формы. Их изменение приведет к изменению производительности машины и для сохранения заданной производительности необходимо менять варьировать вращения шнека, а это в свою очередь приводит к изменению теплового режима. Поэтому согласование параметров работы режима пресса, обеспечивающее при этом высокое качество продукта является важной практической задачей.
|
|
|
Расчеты рабочих характеристик шнековых экструдеров приведены в [1, стр. 200-235].
В настоящее время хотя и существуют различные подходы к моделированию процессов для практического использования, рекомендуется сначала проводить ориентировочные расчеты, основанные на одномерные модели течения в условном плоско-параллельном канале, а затем для учета различий в перемешивании материалов в каналах различных размеров и обусловленных этим изменений теплообмена применять двухмерные или более сложные модели.
Оценочные расчеты, выполнены и для валковых и поршневых нагнетателей, которые нашли широкое применение при формовании тестовых заготовок, конфетных масс, бисквита и других продуктов [1, стр. 230-235].
Валковые нагнетатели позволяют осуществлять равномерное выдавливание массы по всей ширине матрицы, при обеспечении высокой производительности и почти полном сохранении структуры материалов.
Нагнетатели изготавливают в виде двух вращающихся навстречу друг другу валков в подшипниках, укрепленных на станине. Зазор между валками (до 25 мм) регулируется смещением подшипников.
Привод валков осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу с бесступенчатым вариатором скорости, редуктором и цепной передачей.
Подобные машины могут иметь различное число валков.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 419; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!