Валковые смесители.

Назначение: дезагрегация комков, равномерное распределение жидкой фазы между частицами твердой. Смесители бывают: одно-, двух-, трех валковые до шести валков. Валки могут быть обогреваемыми. Соотношение скоростей меняется как 1: 1,5 и 1:3.

П роизводительность является функцией числа оборотов между валками и кинематической вязкостью материалов. Число оборотов: n_max=4 – 6 об/мин.

Масса протирается башмаком или между валками. Масса срезается ножом. Эти процессы происходят за счет тангенциальных и нормальных сил, возникающих в зазорах между волками за счет трения слоев пасты между собой и на поверхности волков. Зазор между волками измеряется числом волков от 1 до 6.

Одновалковые смесители. Башмак размазывает компоненты на поверхности волка.

Двухвалковые смесители. Валки расположены вертикально. Один валок крепится жестко (загрузочный), а другой – подвижно. Такое устройство применяется для раскатки коржей для тортов.

Трехвалковые смесители.

Производительность зависит от длины волка (L), зазора (в), соотношения компонентов (Сж/Ств), вязкости. Мощность находится по эмпирическим формулам в зависимости от числа волков.

ЭМУЛЬГАТОРЫ. Применяются для тонких эмульсий и суспензий. Иногда бывают напорные эмульгаторы. Эмульгирование производятся за счет давления, развиваемого поршнем до 30 МПа. Жидкость под таким давлением проходит через калиброванное отверстие, закрытое пружинным клапаном или пластиной. При скоростном истечении клапан вибрирует и происходит перемешивание.

КОЛЛОИДНЫЕ МЕЛЬНИЦЫ (ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ЭМУЛЬГАТОРЫ).

Перемешанная жидкость подается в центробежное поле, за счет тангенциальных и нормальных напряжений происходит диспергирование жидкости. Существуют горизонтальные (для эмульсий) и вертикальные (для паст и суспензий) коллоидные мельницы.

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ЭМУЛЬГАТОРЫ.

Используют гравитационный эффект. Образуются при соударении с колеблющимся корпусом и пластиной. Для получения эффекта применяют газонаполненный компонент. За счет очагов завихрения и пузырьков воздуха происходит диспергирование одной фазы другой.

Формование в пищевой промышленности.

Формование – это механическая обработка полуфабрикатов внешним силовым воздействием с целью придания ему требуемой формы, размеров, плотности и прочности.

В результате формования получаем изделия с определенными товарными свойствами.

Изделия могут быть:

• промежуточными (идут на следующую технологическую операцию);

• конечными (готовые, поступающие на реализацию).

Формование – ведущее звено в технологическом процессе получения изделия. От его эффективности зависит качество конечного продукта и реализация.

Способы формования:

1. Общий:

• выпрессовывание;

• прокатка;

• штампование;

• отсадка;

2. Специальный:

• центробежные;

• вакуумные;

• бесконтактные;

• закатка;

• формование резанием.

90% оборудования, применяемого в специальных способах формования, приняты от общих способов.

Наиболее распространенный способ – отливка (текучие, горячие расплавы помадных, желеобразных, молочных и шоколадных конфет).

Выпрессовыванием формуются начинки шоколадных конфет, карамели.

Прокаткой формуют изделия более плотной консистенции (печенье, коржи для тортов и т.д.).

Отсадкой формуют торты, зефиры, леденцы.

Штамповкой – ирис, карамель.

Классификация формовочных машин.

Сложность технологического процесса формования – в разнообразии сырья, рецептурного состава, многокомпонентности и изменении свойств в процессе формования.

Поэтому выбор способа и режима формования должен гарантировать качество изделия.

Признаки классификации:

1. По наличию принудительного нагнетания:

• с нагнетателем;

• без нагнетателя.

2. По типу нагнетающих устройств:

• поршневые (одно- и много-);

• шестеренные;

• валковые;

• пластинчатые;

• шнековые;

• комбинированные.

3. В зависимости от количества нагнетающих устройств:

• с одним;

• с несколькими одного типа;

• с несколькими различного типа.

4. По способу определения продукта:

• с режущим инструментом;

• с золотниковым отсекателем;

• с разрывом жгута.

Характеристики формовочных машин.

Главная характеристика – зависимость между объемным расходом и давлением нагнетания.

По этой зависимости существуют 3 группы связей:

1. жесткая связь между объемным расходом и давлением (для поршневых, шестеренных, пластинчатых нагнетателей – в них нагнетающая масса находится в замкнутом объеме);

2. мягкая связь между объемным расходом и давлением (имеет место в одношнековых, двухшнековых, с не зацепляющими шнеками в нагнетателях и в валковых нагнетателях; для мягкой связи эта характеристика является напорно-расходной);

3. переменная связь (в отсадочных машинах, где давление снижается на продукт в предматричной камере).

Физическая основа формования.

Для выбора типа оборудования необходимо знать физическую сущность процесса в рабочей зоне.

Для расчета параметров рабочего органа в формовочной машине необходимо иметь технологические свойства перерабатываемой массы и характеристики готовой продукции.

Основное положение при этом – определение понятия «переработки массы, как жидкости, так и твердого тела».

Формование жидкости происходит соединением агрегатного состояния. При этом не используется внешнее силовое воздействие (в основном формуются сыпучие материалы и тесто).

Для выбора типа оборудования необходимо знать физико-механические свойства формуемой массы.

Сыпучие материалы.

Основная характеристика – дисперсность. Она определяется гранулометрическим составом на основании гистограммы содержания твердой фазы с определенным размером в данной смеси сыпучего материала.

Сыпучий материал характеризуется эквивалентным размером:

dэкв = xi di

По эквивалентному диаметру сыпучий материал подразделяется на:

• пылевидные (размер частиц менее 0,05мм);

• порошкообразные (0,05-0,5мм);

• мелкозернистые (более 0,5мм, менее 2мм);

• крупнозернистые (2-10мм);

• кусковые (более 10мм).

Физические свойства сыпучих материалов:

1. Гигроскопичность – способность поглощать влагу. Это важно, поскольку вода не прессуется и не сжимается, поэтому материалы перед формованием подсушивают.

2. Насыпная плотность и удельный вес.

Насыпная плотность – вес единицы объема сыпучего материала, упакованной под действием силы тяжести.

Удельный вес – вес монокристалла единицы объема.

Обратная величина этих характеристик – удельные объемы.

3. Порозность – отношение объема пор к общему занимаемому объему смеси:

;

4. Удельный вес или плотность монокристалла:

Механические свойства сыпучих материалов:

1. Сыпучесть – способность материала вытекать через отверстие определенного диаметра. Зависит от внешнего и внутреннего трения, эквивалентного диаметра, угла обрушения и слеживаемости. Диаметр истечения должен быть более 4 максимальных диаметров.

2. Аутогезия:

• адгезия (способность частиц налипать на стенки сосуда);

• когезия (способность частиц образовывать монолиты (спекаться));

• агрегация (самопроизвольное укрупнение частиц);

• слеживаемость (способность образовывать своды);

• предельное и начальное сопротивление сдвигу (деформация, искажение частиц относительно друг другу – описывается законом Кулона); , где коэффициент внутреннего трения; коэффициент Кулона, определяет начальное сопротивление сдвигу;

Если движение между частицами отсутствует, то

Для идеальных тел при , ,

3. Прессуемость – способность сыпучих материалов при приложении внешней нагрузки в замкнутом объеме образовывать монолит, который сохраняет свои свойства при снятии внешней нагрузки.

1 -пуансон , 2-шашка, 3-матрица прессования;

,где

удельное давление; площадь сечения матрицы ; усилие прессования.

Существуют 3 стадии прессования:

1 – идет сближение частиц сыпучего материала и выдавливание воздуха из межпорного пространства;

2 – происходит частичное разрушение частиц и их спекание в точках соприкосновения;

3 – сближение частиц до расстояний, близких к кристаллической решетке.

Если снять нагрузку до PI, то на этой стадии происходит распадение монолита на конгломераты. Прессовать надо всегда давлением > PI.

Прессуемость характеризуется влияния сил трения между частицами, влажностью, коэффициентом формы частиц (порозностью).

Существуют пресса:

1. Гидравлические:

• с нижним давлением (когда рабочий цилиндр расположен внизу);

• с верхним давлением (*цилиндр двухстороннего действия; *дополнительный цилиндр подъема траверсы);

- с индивидуальным приводом (насосная станция);

- с групповым приводом (насосно-аккумуляторная станция).

• колонные;

• рамные.

Прессование может быть:

А) односторонним (если H/d<2);

Б) двухсторонним (если H/d>2).

2. Механические:

Принцип работы: кривошипно-шатунном механизм.

На механических прессах прессуют только таблетки (H/d<0,5).

p = f (Р)

p = P/V [кг/куб м]

P = mg

Если h/d<1, таблетка.

Если h/d>1, шашка.

ho - высота выступающей части пуансона в случае, когда нет прессуемого порошка.

ho - h1 = hнас - высота насыпного материала.

Плотность при увеличении условий прессования возрастает до предельного значения р уд - это р монокристалла или удельный вес.

На каждое удельное давление усиливается высота шашки. При любом максимальном удельном давлении прессования плотность не превышает удельный вес.

цилиндрическая форма;

размеры hi, d = const;

i = f(p)

i = f(i) - функция плотности изделий.

Шашка разрушается на разрывной машине, которая дает усилие разрушения (Нразр).

Hразр./ d^2/4 = i - прочность шашки.

На линейном участке шашка не приобретает достаточной прочности. При снятии внешней нагрузки шашка рассыпается.