Антипов С.Т. и др. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. Том 1

Подождите немного. Документ загружается.

Глава

Оборудование

для разделения жидкообразных 441

неоднородных

пищевых сред

Рис.

13.44 Масловыжимной пресс

часть жидкой

фазы

отделена, и жмых спокойно выпрессовывается шнеком 4 с

мелким

шагом

нарезки 6 через фланец с отверстием для выхода жмыха 3.

Таким

образом,

максимально увеличивается отжим масла, а

получаемый

жмых

с пониженной остаточной

масличностью

используется

в качестве как добавок к

продуктам

питания, так и продуктов питания или в качестве кормосмеси для пита-

ния скота, птицы, рыбы и домашних животных.

Масловыжимной

пресс отличается тем, что

вдоль

дроссельного

элемента в

кольцах

выполнены

прямоугольные

пазы, а на

кольце

с максимальным диаметром

выполнены

пазы под

углом

45° к горизонтали, при этом шнек с винтовой нарезкой в

зоне

транспортирования и в зоне сжатия имеет разный шаг нарезки.

* *

этой

главе

наиболее

важными

являются

следующие

моменты.

Знание

механизма

разделения

жидкообразных

неоднородных

пищевых

сред

позволяет

правильно

выбрать

способ

их

разделения

учитывать

факторы,

влияющие

на

интенсивность

процесса.

Классификация

машин

для

разделения

жидкообразных

неоднородных

пи-

щевых

сред

по

функционально-технологическому

принципу

позволяет

не

только

уяснить

их

устройство

принцип

действия,

но и

выбрать

ту из

них,*

которая

наиболее

полно

реализует

особенности

процесса

зависимости

от

технологи-

ческих

свойств

сырья.

Основные

направления

повышения

эффективности

работы

оборудования

во

многом

определяются

особенностями

эксплуатации,

ремонта

обслужива-

ния

машин

для

разделения

жидкообразных

неоднородных

пищевых

сред,

так-

же

факторами,

влияющими

на

производительность

энергоемкость

процесса.

Методики

инженерных

расчетов

машин

для

разделения

жидкообразных

неоднородных

пищевых

сред

позволяют

выполнять

не

только

поверочные

рас-

четы

существующего

оборудования,

но и

конструкторские

расчеты

вновь

соз-

даваемого

прогрессивного

оборудования.

442 Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

КОНТРОЛЬНЫЕ

ВОПРОСЫ

1. Что называется процессом центрифугирования?

Какие виды центрифугирования Вы знаете? Охарактеризуйте их.

3. В чем заключается сущность основных стадий процесса фуговки утфеля?

Какова классификация центрифуг сахарного производства?

5. Каково устройство и

каков

принцип действия центрифуги?

6. Как классифицируются маслоизготовители и маслообразователи?

7. Каково функциональное назначение текстуратора маслоизготовителя?

8. Каково устройство и

каков

принцип работы маслоизготовителя и маслообразователя?

9. Из

каких

составляющих складывается мощность привода центрифуги?

10. Какова классификация сепараторов?

11.

В чем заключается сущность процесса разделения и осветления?

12.

Каковы основные конструктивные факторы, влияющие на эффективность процесса сепариро-

вания?

13.

Каково устройство и

каков

принцип работы сепаратора?

14. Каково устройство и

каков

принцип работы фильтр-пресса?

15. Каковы основные факторы, влияющие на эффективность процесса фильтрования?

16. По какому признаку можно классифицировать мембранные процессы?

17. В чем сущность процессов обратного осмоса и ультрафильтраций? Каковы общность и разли-

чие этих процессов?

18. Какие мембраны используют в процессах обратного осмоса и ультрафильтрации? Какими

свойствами должны обладать мембраны?

19.

Какие конструкции

аппаратов

для проведения процессов обратного осмоса и ультрафильтра-

ции применяют в пищевых производствах?

20. В чем заключается расчет

аппаратов

для проведения процессов обратного осмоса и ультра-

фильтрации?

УПРАЖНЕНИЯ

Предложите

в виде эскизов Ваши решения инженерных задач, связанных с развитием конструкций:

отстойников, центрифуг и сепараторов;

фильтров и фильтрующих устройств;

мембранных

модулей

и аппаратов;

прессов.

Эти

решения должны предполагать совершенствование и модернизацию оборудования. Они на-

правлены на:

повышение производительности;

повышение

качества

продукции;

улучшение условий труда рабочего с точки зрения эргономики, техники безопасности и охраны

труда;

экономию времени на санитарное обслуживание оборудования;

экономию времени на техническое обслуживание оборудования;

экономию энергоресурсов;

экономию конструкционных материалов;

повышение технологичности конструкции с точки зрения изготовления и ремонта;

улучшение

дизайна

оборудования;

снижение себестоимости продукции другими, кроме перечисленных выше, путями.

Вместе

с этими, преимущественно машиноведческими, аспектами рассмотрите возможность раз-

вития конструкций машин и

аппаратов

с точки зрения повышения

качества

самих технологических про-

цессов,

которые реализуются этим оборудованием. Речь идет об увеличении точности, устойчивости,

надежности, управляемости и стабильности технологических процессов, а

также

о снижении их чувст-

вительности

к возмущающим

факторам

окружающей среды.

По

результатам Вашей работы сделайте заключение о т#м, в какой мере Ваши предложения повы-

шают готовность машин и

аппаратов

к эффективной автоматизации данных технологических процессов.

Глава

13 Оборудование для разделения жидкообразных

неоднородных пищевых сред

443

ЛАРЧИК

(басня)

Случается

нередко нам

труд и мудрость видеть там,

Где

стоит только догадаться

За

дело

просто взяться.

кому-то принесли от мастера Ларец.

Отделкой,

чистотой Ларец в глаза кидался;

Ну,

всякий

Ларчиком прекрасным любовался.

Вот

входит в комнату механики мудрец.

Взглянув

на Ларчик, он сказал:

«Ларец

с секретом,

Так; он и без

замка;

я берусь открыть; да, да, уверен в этом;

Не

смейтесь так исподтишка!

отыщу секрет и Ларчик вам открою:

механике и я чего-нибудь да

стою».

Вот

за Ларец принялся он:

Вертит его со всех сторон

голову

свою ломает;

То

гвоздик, то другой, то скобку пожимает.

Тут,

глядя на него, иной

Качает головой;

Те

шепчутся, а те смеются меж собой.

ушах лишь только отдается:

«Не

тут, не так, не

там!»

Механик пуще рвется.

Потел,

потел; но, наконец, устал,

От

Ларчика отстал

И,

как открыть его,

никак

не догадался:

Ларчик просто открывался.

Крылов

Иван

Андреевич

(1749-1844),

русский

писатель,

баснописец,

журналист,

сатирик

Повторять слова учителя не значит быть

tfli

его продолжателем.

ЩШ

ПИСАРЕВ

ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ

(1840-1868),

русский

публицист

литературный

критик

Глава

ОБОРУДОВАНИЕ

ДЛЯ

СМЕШИВАНИЯ

ПИЩЕВЫХ

СРЕД

Смешивание - механический процесс равномерного распределения

частиц

от-

дельных

компонентов во всем объеме смеси под действием внешних сил.

Оборудование

для смешивания пищевых сред - ведущее в технологических ли-

ниях производства пищевых продуктов путем сборки из исходных компонентов

сельскохозяйственного

сырья. Процессы смешивания в этом оборудовании во мно-

гом

определяют эффективность последующих процессов и формируют качество го-

тового

продукта.

Гений

один процент вдохновения

и девяносто девять процентов пота.

ЭДИСОН ТОМАС

АЛВА

(1847-1931),

американский

электротехник,

изобретатель

14.1

НАУЧНОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ПРОЦЕССА

СМЕШИВАНИЯ

ПИЩЕВЫХ

СРЕД

Оборудование

для смешивания предназначено для получения однородных смесей

двух

или нескольких компонентов, обеспечения однородной консистенции при хра-

нении, а

также

ускорения

тепло-

и массообмена в процессе производства продуктов.

Смешивание осуществляется сжатым воздухом или паром; во вращающемся ре-

зервуаре смесителя; быстро вращающимися рабочими органами (лопасти, винты,

ножи, шнеки); пропусканием массы под давлением через сопла и

щели;

ультразву-

ком или гидродинамическим эффектом и др.

Для

смесителя конфигурацию и форму лопастей выбирают, учитывая состояние

перемешиваемой массы, ее

объем,

толщину

слоя,

производительность, соотношение

смешиваемых компонентов, степень однородности, способ загрузки и выгрузки

продукта, требования технологии.

Эффективность смешивания оценивают

таким

показателем, как однородность

полученной

смеси, а для количественной оценки используют

коэффициент

неодно-

родности.

Практически однородной считается смесь, в которой содержание компо-

нентов в

любом

ее объеме не отличается от заданного содержания для всей смеси.

На эффективность смешивания влияют плотность исходных компонентов, гра-

нулометрический

состав (форма, размеры, дисперсионное распределение по степени

крупности для неоднородных компонентов)

частиц

компонентов смеси, влажность

компонентов, состояние поверхности частиц, силы трения и адгезии поверхностей

частиц

и т.д.

Для

определения степени однородности полученной смеси выделяют один ос-

новной компонент, а остальные объединяют в другой условный компонент. При

Глава

14 Оборудование для смешивания

пищевых сред

445

этом

полагают, что если основной компонент смеси распределен равномерно, то и

все остальные компоненты распределены

также

удовлетворительно.

Коэффициент неоднородности смеси к

(%)

представляет собой отношение со-

держания

основного компонента к его средней массовой

доле

смеси

где

- среднее квадратичное отклонение содержания основного компонента, %;

ср

- средняя массовая доля основного компонента в смеси, %; с, - массовая доля

основного

компонента в i-пробе, %; п - число проб.

Чем

меньше к

, тем равномернее смесь, что характеризует эффективность рабо-

ты смесителей, при к

< 10 % эффективность смеси считается хорошей.

При

большой разнице в плотности и гранулометрическом составе компонентов

достижение необходимой степени смешивания затруднено и требует значительного

времени.

Процесс

смешивания для вращающихся смесителей описывается с помощью

двухпараметрической диффузионной модели

где

v - линейная скорость потока материала; Bi -

коэффициент

продольного пере-

мешивания; Br -

коэффициент

поперечного перемешивания; R - радиус поперечно-

го

сечения смесителя.

Анализ

показывает, что смешивание условно состоит из трех элементарных

процессов:

конвективного смешивания - это перемещение групп

частиц

из одного объема

смеси

в другой внедрением и скольжением

слоев;

диффузионного смешивания - это постепенное перемещение

частиц

различ-

ных компонентов через вновь образованные границы их раздела;

сегрегации - это сосредоточение близких по форме, массе и размерам

частиц

разных местах смесителя.

Если

разделить по времени смешивание на три интервала, то в первом преобла-

дает конвективное смешивание, во втором - диффузионное, в третьем - сегрегация.

Первые

два процесса способствуют равномерному распределению

частиц

в смеси,

последний

препятствует этому. Поэтому целесообразно

заканчивать

процесс в конце

второго

интервала смешивания.

Режим

замеса теста зависит от свойств муки, рецептуры, технологических

осо-

бенностей

ассортимента и конструкции тестомесильной машины. При замесе про-

исходит

насыщение теста воздухом. При этом белки муки интенсивно поглощают

влагу,

их нерастворимые в воде

фракции

- глютенин и птиалин - образуют клейко-

вину. При образовании клейковинного скелета теста возникают поперечные связи

между

смежными цепями белков. Эти связи упрочняют структуру теста и снижают

его

липкость.

Различают

три стадии замеса:

смешивание сухих и жидких компонентов теста - должно проводиться как

можно

быстрее;

446

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

замес - сопровождается диффузией влаги мучнистых частиц, набуханием

бел-

ков. Водорастворимые

фракции

муки переходят в раствор. При набухании

большую

часть влаги забирают белковые вещества: глютенин и глиадин. Набухшие белки об-

разуют

гель.

На скорость замеса оказывают влияние свойства муки, степень измель-

чения крахмальных зерен, температура и рецептурные добавки. При поглощении

влаги

белки сильно увеличиваются в объеме, создавая клейковинный скелет. Замес

требует

значительных энергозатрат на привод тестомесильной машины вследствие

возрастания усилия сдвига теста и может протекать при невысоких скоростях пере-

мешивания;

пластификация - сопровождается структурными изменениями крахмальных

зерен и образованием клейковинной решетки, смазывающей крахмальные зерна.

При

эхом крахмальные зерна частично измельчаются и обволакиваются белковыми

пленками. Спиралевидные

молекулы

полипептидов раскалываются и разрыхляют

структуру

белков, при этом возникают клейковинные пленки. Эти соединения обра-

зуются

у полипептидов за счет водородных и гидрофобных связей. Пластификация

требует

усиленного механического воздействия, т. к. происходит разрушение

моле-

кул

клейковины, а

также

выравнивание

структуры теста и ее измельчение.

различных отраслях пищевой промышленности возникает необходимость в

перемешивании жидких продуктов: для смешивания двух или нескольких жидко-

стей,

сохранения определенного

технологического

состояния эмульсий и суспензий,

растворения или равномерного распределения твердых продуктов в жидкости, ин-

тенсификации тепловых процессов или химических реакций, получения или под-

держания определенной температуры или консистенции жидкостей и т. д.

Смешивание пищевых продуктов осуществляется в смесителях следующих ти-

пов:

шнековых, лопастных, барабанных, пневматических (сжатым

воздухом)

и ком-

бинированных.

Перемешивающие

аппараты

классифицируются (рис.

14.1):

по назначению: для смешивания, растворения, темперирования и т. д.;

по расположению аппарата: вертикальные, горизонтальные, наклонные, спе-

циальные;

по

характеру

обработки рабочей среды: смешивание одновременно во всем

объеме,

в части объема и пленочное смешивание;

по

характеру

движения жидкости в аппарате: радиальное, осевое, тангенци-

альное

и смешанное;

по

принципу

действия: механические, пневматические, эжекторные, циркуля-

ционные и специальные;

Пусть наставник заставляет ученика как

бы

просеивать через сито все, что

он ему

преподносит,

пусть ничего

не

вдалбливает

ему

в голову, опираясь

на

свой авторитет

влияние...

МОНТЕНЬ

МИШЕЛЬ

де

(1533-1592),

французский

философ

писатель

14.2

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

для

жидких

для

сыпучих

для

высоковязких

для

оборудования пенообразных

масс

механические

пневматические

эжекторные

циркуляционные

специальные

вертикальные

горизонтальные

наклонные

специальные

рамные

шнековые

лопастные

барабанные

пневматические

вибрационные

комбинированные

планетарные

пропеллерные

турбинные

тарельчатые

448

Часть

II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

по отношению к тепловым процессам: со стеночной поверхностью теплообмена,

с погружной поверхностью теплообмена и без использования тепловых процессов.

Для

тонкого измельчения и перемешивания мясного сырья используют куттер-

мешалку.

Кусковые вязкие и вязкопластичные продукты

(муку,

мясо, мясной

фарш,

творожно-сырковую

массу)

перемешивают шнеками, лопастями в барабанных и

других

смесителях. Жидкие продукты

(молоко,

сливки, сметана и др.) перемешива-

ют

в емкостях лопастными, пропеллерными и турбинными мешалками.

Тестомесильные

машины разделяют на машины периодического и непрерывно-

го

действия.

Машины

периодического действия бывают с месильными емкостями (дежа-

ми)

- сменными (рис. 14.2) (подкатными) и стационарными (рис.

14.3),

а дежи - не-

подвижными, со свободным и принудительным вращением.

По

интенсивности воздействия рабочего органа на тесто тестомесильные маши-

ны разделяются на три группы:

обычные тихоходные (рабочий процесс не сопровождается нагревом

теста);

быстроходные (рабочий процесс сопровождается нагревом теста на 5...7

°С);

супербыстроходные (замес сопровождается нагревом теста на 10...20 °С и тре-

буется

специальное водяное охлаждение корпуса камеры).

Рис.

14.2 Схемы тестомесильных машин периодического действия с подкатными дежами

а - машины с наклонной осью месильной лопасти и ее поступательным круговым движением; б - машины с наклон-

ной осью

вращения

месильной лопасти, выполненной в виде трубы <?пространственной конфигурацией;

- машины с

месильной

лопастью, рабочий конец которой совершает криволинейное плоское движение по замкнутой кривой; г -

машины с месильной лопастью, совершающей криволинейное пространственное движение по замкнутой кривой в

виде эллипса; д - машины со спиралеобразной месильной лопастью, вращающиеся вокруг вертикальной оси; е - ма-

шины с четырехпалой месильной лопастью, вращающиеся вокруг вертикальной оси, и одной неподвижной верти-

кальной лопастью; ж - машины с горизонтальной цилиндрической или плоской лопастью, вращающейся вокруг

вертикальной

оси;

- машины

горизонтальной

лопастью,

вращающейся вокруг вертикальной

оси,

наклонной

осью

дежи

Глава

14 Оборудование для смешивания

пищевых сред

449

г)

Рис.

14.3 Схемы тестомесильных машин периодического действия со стационарными дежами

а - машины с горизонтальными и наклонными цилиндрическими месильными валами; б - машины со спаренными

Z-образными лопастями, вращающимися в разные стороны вокруг горизонтальной оси; в - машины с шарнирной

Z-образной

месильной

лопастью;

г - машины с

многоугольным

ротором и витком

шнека

на дне емкости

По

характеру движения месильного органа различают машины с круговым,

вращательным, планетарным и сложным плоским и пространственным движением

месильного

органа.

Тестомесильные машины непрерывного

действия

(рис. 14.4) разделяют на

следующие

группы:

однокамерные с горизонтальным валом и Т-образными месильными лопастя-

ми,

например

машина

Х-12 (рис. 14.4,

а);

одновальные с горизонтальным валом, на котором в начале месильной емко-

сти размещены трапецеидальные плоские лопасти, а в конце - винтовой шнек, за-

ключенный

в цилиндрический корпус, например тестомесильная

машина

системы

Хренова

(рис. 14.4, б);

одновальные с горизонтальным валом, на котором вначале размещен смеси-

тельный

шнек, а затем радиальные цилиндрические лопатки, например тестоме-

сильная

машина

ФТК-1000

(рис. 14.4, в);

одновальные с горизонтальным валом, вначале которого закреплен шнек и за-

тем дисковая

диафрагма

и четырехлопастный пластификатор (рис. 14.4,

г);

одновальные с горизонтальной осью вращения, на которой в цилиндрической

камере смешения размещен шнековый барабан с независимым приводом, в кониче-

ской камере на валу закреплены месильные прямоугольные лопатки, а на ее стенках -

неподвижные лопатки (рис. 14.4, д);

двухвальные с горизонтальными валами, на которых закреплены Т-образные

месильные

лопасти (рис. 14.4, е);

Зак.

624

450

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

а)

Т 6) в) \ Т

Рис.

14.4 Схемы тестомесильных машин непрерывного действия

двухвальные с горизонтальными валами, вращающимися в разные стороны и

закрепленными на них ленточными лопастями, например тестомесильная

машина

«Топос»

(рис. 14.4, ж);

двухкамерные двухвальные, на валах которых закреплены винтообразные ло-

пасти, образующие зоны смешения и замеса, а зона пластификации оборудована

двумя четырехугольными звездочками, например тестомесильные машины

РЗ-ХТО

(рис.

14.4, з);

двухкамерные двухвальные, у которых имеется отдельная смесильная

камера

приводом, а месильная

камера

с регулируемым приводом включает две зоны замеса:

месильную,

снабженную шнеками, и зону пластификации, рабочим органом кото-

рой являются кулаки (рис. 14.4, и);

с трехлопастным ротором, например тестомесильная

машина

системы Проко-

пенко (рис. 14.4, к);

с вертикальным цилиндрическим ротором, например тестомесильная

машина

РЗ-ХТН/1

(рис. 14.4,

л);

с дисковым ротором, на котором размещены кольцевые выступы, а в щели

между ними входят с небольшим зазором кольцевые выступы корпуса (рис. 14.4, м).