Глава 8

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ, ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И ФОРМОВАНИЯ

Оборудование для измельчения, перемешивания и формования на рыбоперерабатывающих предприятиях применяют при произ­водстве рыбных кулинарных изделий, кормовых и технических продуктов.

8.1. Основные способы измельчения, перемешивания и формования

Измельчение сырья и вспомогательных материалов в рыбоперера­батывающей отрасли осуществляют: раздавливанием, раскалывани­ем, ударом, разрывом, рахтамыванием. истиранием, резанием. Вы­бор механического воздействия при измельчении зависит от физи­ко-механических свойств (прочности, упругости, пластичности, вязкости, липкости и т. д.) и размеров измельчаемого продукта. В оборудовании измельчение достигается сочетанием нескольких видов механического воздействия, например резания с раздавлива­нием, раскалывания с ударом (дробилки, силовые измельчители, волчки и др.), резанием, раздавливанием с истиранием (куттеры, коллоидные мельницы, измельчители и т. д.). Измельчение сырья при температуре ниже О °С получило название криоизмельчение. Перемешивание — это процесс многократного перемещения ча­стиц текучей среды относительно друг друга, осуществляемый для смешивания двух или нескольких жидкостей, сохранения опреде­ленного технологического состояния эмульсий и суспензий, ра­створения или равномерного распределения либо пищевых ком­понентов друг в друге, либо твердых продуктов в жидкости, ин­тенсификации тепловых процессов или химических реакций, получения или поддержания определенной температуры или кон­систенции жидкостей и т. д.

Способы перемешивания, выбор оборудования для его прове­дения определяются целью перемешивания и агрегатным состоя­нием перемешиваемых сред. Наиболее распространенные спосо­бы перемешивания — при помощи мешалок различных конструк­ций (механическое), сжатым воздухом, паром или инертным газом (пневматическое). при помощи сопел и насосов (циркуля­ционное), непрерывное перемешивание путем тесного соприкос­новения в потоке двух или более разнообразных жидкостей (по­точное) и др. Формование представляет собой механическое воздействие на сырье для придания ему определенной или заданной формы. От его правильного выполнения зависят выход, качество и товарный вид готовой продукции. Разнообразие свойств пищевых продуктов, в том числе и из гидробионтов, обусловливает многообразие способов формообра­зования пищевых масс. К ним относятся: выпрессовывание. штампование, прессование в замкнутом объеме, отсадка, отливка, прокатка и др. В рыбной отрасли применяют выпрессовывание (шприцевание) фарша в оболочку — при формовании рыбных колбас; штампование— для пельменей; прессование в замкнутом объеме—для получения сыпучего материала (кормовые и техни­ческие изделия) в виде гранул, таблеток, брикетов: отсадку — при производстве пирогов и др.

8.2. ИЗМЕЛЬЧИТЕЛИ

Это оборудование можно разделить на две основные группы: для измельчения твердого сырья и вспомогательных материалов (замороженное сырье, специи, лед) — силовые измельчители, дро­билки, волчки-дробилки, агрегаты для измельчения, измельчите­ли специй; для измельчения мягкого сырья (охлажденная и размо­роженная рыба, крабовое мясо) — волчки, куттеры, коллоидные мельницы и измельчители. Различают измельчители периодичес­кого и непрерывного действия для крупного, среднего, мелкого и тонкого измельчения, открытого (работающего при атмосферном давлении) и вакуумного исполнения. Классификация оборудова­ния для измельчения гидробионтов приведена на рис. 8.1. Рабочий орган измельчителя — это режущий механизм, ко­торый выполнен в виде либо одиночной, либо парной детали. В качестве одиночного режущего механизма используют ножи различной конструкции, полотна или ножи в комбинации с до­полнительной режущей деталью, выполненной в виде решетки (плоской, конической или цилиндрической), диска с зубьями или пальцами, а также ножей, расположенных по конусу, ци­линдру или плоскости. Парные детали бывают неподвижными или встречно вращающимися, плотно прижатыми к режущим ножам или смонтированными на определенном расстоянии друг от друга. Одиночные режущие механизмы используют в ос­новном в оборудовании для измельчения твердого сырья и ма­териалов, а механизмы с режущей парой — для измельчения мягкого сырья. Рассмотрим основные виды оборудования для измельчения.

Измельчители для твердого сырья и материалов. Твердое сырье и материалы измельчают на силовых измельчителях, волчках, дро­билках, агрегатах для измельчения, измельчителях специй и др.

Волчок (рис. 8.2) используют для измельчения замороженного сырья в виде блоков массой не более 5 кг и разрезанного на куски. Диаметр решетки волчка 300 мм. Внутренняя поверхность корпуса шнека имеет винтовые направляющие. Часть шнека, открытая по длине приемного бункера, имеет меньший по сравнению с закры­той частью диаметр вала. Винтовая поверхность этой части обра­зует один виток, шаг которого примерно в семь раз превышает шаг винтов закрытой части. Такая конструкция позволяет наибо­лее полно использовать транспортирующую способность шнека и равномерно загружать режущий механизм. Установленная мощ­ность 75 кВт. Производительность волчка 4...20 т/ч,

занимаемая площадь 2,25 м².

Перцемолка (рис. 8.3) дробит перец и отбрасывает к внутренней поверхности дек, которые способствуют его быстрому измельче­нию. Часть раздробленного перца, отлетая от дек, вновь попадает в рабочую зону помола, где под ударами вращающихся молотков до­полнительно измельчается. Часть перца, оказавшегося вне зоны ак­тивного помола, захватывается потоком воздуха, созданного крыль­чаткой, получает дополнительное ускорение и вновь попадает в ак­тивную зону. Полученная фракция просеивается сквозь сито и через выгрузочное отверстие в корпусе поступает в емкость. Произ­водительность перцемолки 60...70 кг/ч, установленная мощность

электродвигателя 1,5 кВт, габаритные размеры 565 x340 x965 мм, масса 132 кг.

Льдодробилка (рис. 8.4) состоит из корпуса, бункера, барабанов крупного и мелкого дробления и привода. В верхней части корпу­са расположен прямоугольный бункер, в нижней части которого на горизонтальном валу закреплен барабан крупного дробления. На цилиндрической обечайке вращающегося с частотой 2,33 с^-1 барабана имеются гнезда, в кото­рые вставлены конические шипы. Под барабаном крупного дробле­ния расположены два барабана мелкого дробления. На поверхно­сти этих двух горизонтальных вращающихся с частотой Юс"¹ барабанов насажены фрезы.

Куски льда размером 300 х 350 мм загружают в бункер. Проходя через барабан крупного, а затем барабаны мелкого дробления, лед измельчается, ссыпается в лоток, расположенный под ними, и от­водится из льдодробилки. Размер льда после дробления 25 х 25 мм. Производительность льдодробилки 6000...7000 кг/ч, мощность ус­тановленных электродвигателей 3.2 кВт. габаритные размеры 850 х 710 х 1215 мм, масса 625 кг.

Оборудование для измельчения мягкого сырья. Мягкое сырье из­мельчают на волчках, куттерах. коллоидных мельницах, машинах для приготовления крабового фарша, центробежных измельчите­лях, эмульсаторах, гомогенизаторах и др.

Волчки используют для среднего и мелкого измельчения сырья. Основные части волчка — механизмы подачи, измельчения и при­вод. Механизм подачи имеет загрузочный бункер, в котором либо есть питатель (принудительная подача), либо его нет (сырье загру­жается самотеком). По конструкции питатели бывают одно- и двухшнековыми, спиральными, лопастными, пальцевыми, их рас­положение относительно механизма подачи может быть верхним параллельным или боковым параллельным, перпендикулярным, угловым и соосным (рис. 8.5). Механизм измельчения волчка бы­вает коническим, цилиндрическим и плоским. Последний наибо­лее широко распространен и представляет собой последовательно чередующиеся неподвижные решетки и вращающиеся ножи (рис. 8.6).

Механизм измельчения, состоящий из приемной, промежуточ­ной и выходной решеток, двусторонних и односторонних много-зубых ножей, наиболее распространен. Особенность конструкции инструмента типа решеток — форма и размеры отверстий, пред­ставляющих собой кольцевые режущие кромки. Диаметр отвер­стий определяет скорость истечения сырья и степень его измель­чения. Форма отверстий бывает круглой, квадратной, овальной, фасолевидной, со скосами и без них и т. д. Ножи для волчков при­меняют в основном трех- и четырехзубые, сплошные и составные, с односторонней и двусторонней заточкой, с прямолинейными и криволинейными режущими кромками. Привод волчка электромеханический, и по конструкции он мо­жет быть общим и раздельным для подающего и режущего меха­низмов, одно- и многоскоростным. За основную техническую характеристику волчка принимают диаметр решетки. Наибольшее применение для измельчения мяг­кого сырья нашли волчки с отверстиями решетки диаметром 82, 114, 120, 160, 200, 220, 300 мм. Сырье подают в загрузочную чашу волчка (рис. 8.7) по верти­кальным спускам или подъемником из напольной тележки, откуда оно захватывается вспомогательным и рабочим шнеками и на­правляется к режущему механизму, где измельчается до заданной степени. Производительность волчка 2500 кг/ч, установленная мощность электродвигателей 12,5 кВт, габаритные размеры 1600 х 900 х 1600 мм. масса 800 кг.

Куттеры (от англ. cut— резать) предназначены для тонкого измельчения сырья и превращения его в однородную гомоген­ную массу. До поступления в куттер сырье предварительно из­мельчают на волчке, но в отдельных конструкциях современных куттеров имеются приспособления для измельчения кускового за­мороженного сырья. Различают куттеры периодического и не­прерывного действия. Сырье в куттерах измельчается при помо­щи быстроврашаюмшхся серповидных ножей, установленных на валу. Ножи попеременно погружаются во вращающуюся с часто­той до 0,3 с""¹ чашу, заполненную сырьем. Измельчение происхо­дит в открытых или герметичных чашах пол вакуумом. Кроме того, в куттерах совмещают процессы измельчения и смешива-ния. На рис. 8.8 показана схема открытого и вакуумного куттеров периодического действия. Куттер состоит из открытой чаши (рис. 8.8. а), режущего механизма, включающего приводной вал и серповидные ножи, закрепленные в ножевой головке, гребенки и крышки, закрывающей рабочую зону куттера. К крышке при­креплены скребки, обеспечивающие удаление продукта с внут­ренней поверхности чаши. Они направляют продукт под режу­щий механизм при вращении чаши. Отличие вакуумного кутгера (рис. 8.8, б) от открытого заключается в наличии крышки, кото­рая герметично закрывает чашу, и вакуумной системы, позволя­ющей осуществлять процесс измельчения при давлении ниже ат­мосферного.

В режущем механизме куттеров периодического действия уста­навливают не менее двух ножей, которые вращаются с частотой до 100 с""¹ и более. Нож куттера может иметь режущую кромку в виде-прямой линии с клинообразной заточкой и малоизогнугой пли ло­маной линии. Выбор ножа с первой или второй формой заточки режущей кромки определяется требованиями к качеству m.vсли­чения продукта и энергетическими затратами. При существую щих формах заточки предпочтение отдается асимметричному клину с углом при вершине 15...30°. Ножи закрепляют способом открытого и закрытого гнезда. В первом случае крепление ножей с вилкообразной посадочной частью применяют для куггеров малой производительности. Ножи укрепляют на валу гайкой, и они удер­живаются силой трения. Второй способ применяют для высокоско­ростных куперов. Ножи изготовляют с отверстиями в посадочной части. Конструкцию ножей и ножевой головки (рис. 8.8, в) выби­рают такой, чтобы обеспечить их легкую балансировку и поддер­живать минимальный зазор между внутренней поверхностью чаши и режущей кромкой ножа. Основной показатель технической характеристики куттера — вместимость чаши. Для малых предприятий применяют куттеры с чашей вместимостью 0,015...0,125 м-\ для крупных — более 0,125 м³. Чашу куттера загружают либо вручную, либо загрузочны­ми устройствами (подъемниками с напольными тележками).

Измельченный продукт выгружают из куттеров периодического действия вручную в напольную тележку, опрокидывая чашу, или при помощи разгрузочных тарелок и скребков через борт чаши. Режущий механизм коллоидных мельниц и измельчителей пред­ставляет собой одиночные серповидные ножи; ножи, имеющие парную режущую деталь в виде решеток, пальцев, отражателей, дисков и пр.; комбинированный режущий механизм. Ножи быва­ют гладкими и зубчатыми. Их устанавливают непосредственно на валу, диске, барабане, крестовине, червяке; решетки бывают плос­кими, цилиндрическими, коническими, неподвижными, подвиж­ными, вращающимися, качающимися; пальцы и отражатели — с острозаточенными гранями.

Режущий механизм коллоидной мельницы представляет собой также парную режущую деталь: вра­щающийся ротор и неподвижный статор. Ротор и статор бывают гладкими и зубчатыми. Сырье в режущий механизм подают вруч­ную, либо оно может поступать самотеком, при помощи насосов. Измельченный продукт вытесняется деталями режущего механиз­ма или перемещается вращающимися дисками, лопастями, шне­ками.

Коллоидная мельница (рис. 8.9) состоит из загрузочного бункера конусообразной формы, винтовой лопатки, накидной гайки, ре­жущего механизма, патрубка и привода. Производительность мельницы зависит от требуемой степени измельчения сырья. Ее регулируют, изменяя кольцевой зазор между ротором и статором в пределах 0,05...1,5 мм. Схема рабочего органа коллоидной мельни­цы показана на рис. 8.9, б. Привод осуществляется от

гателя. Продукт загружают в бункер. Под действием силы тяжести он попадает в режущий механизм, проходит через зазор между ро­тором и статором, измельчается и через патрубок выходит. Машина для приготовления крабового фарша (рис. 8.10, а) вы­полняет операции измельчения и перемешивания. В сварном кор­пусе камеры приготовтения крабового фарша (рис. 8.10, б) выре­заны два окна, которые закрываются заслонками. Внутри камеры вместимостью 0,12 м³ вращаются три лопастных ротора.

Крабовый фарш получают из обрезков мяса толстого, тонкого члеников и мяса плечевых суставов и используют для приготовле­ния консервов из краба. В камеру машины здсыпл-ог обоезки мяса в количестве 25 кг, закрывают крышку и массу перемешивают в течение 4 мгн до достижения однородное;п. Машина разфужает-ся через окна камеры при открывании застонки. Полученная мас­са по лотку направляется для дальнейшей переработки. Мощность установленных электродвигателей машины 1.5 кВт. габаритные размеры 910 х 655 х 1240 мм, масса 240 кг.

8.3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

Для перемешивания применяют оборудование периодического и непрерывного действия, работающее при контакте с окружаю­щим воздухом (открытое) и при разрежении (вакуумное). Оборудо­вание для перемешивания классифицируют (рис. 8.11): по назначе­нию—для смешивания, растворения, темперирования и т. д.; по расположению — вертикальное, горизонтальное, наклонное, спе­циальное; по характеру обработки продукта — смешивание одно­временно во всем объеме, в части объема и пленочное; по характеру движения жидкости в аппарате — радиальное, осевое, тангенциаль­ное и смешанное; по способу перемешивания — механическое, пневматическое, эжекторное, циркуляционное и специальное; по виду перемешиваемого продукта — для жидких, вязких, вязкоплас-тичных и сыпучих продуктов; по отношению к тепловым процес­сам—со стеночной поверхностью теплообмена, с погружной по­верхностью теплообмена и без использования тепловых процессов. Жидкие продукты (бульон, гидролизаты и др.) перемешивают в ем­костях лопастными, пропеллерными и турбинными мешалками; вязкие и вязкопластичные (измельченную рыбу, фарш) — шнека­ми, лопастями в фаршемешалках, барабанных и других смесителях.

Выбор мешалки для механического перемешивания определяет­ся в основном целью перемешивания и вязкостью среды. При вяз­кости перемешиваемой среды 10~³...10Пас применяют пропел­лерные мешалки; 10~³...50 Па • с — турбинные; 10^-1...50 Па • с — ло­пастные; 10^-1...10² Па • с — якорные; 5...5 . 10² Па • с — шнековые.

Примером мешалки для жидких пищевых сред может служить ре­актор с рабочей вместимостью 0,92 м³ и поверхностью нагрева 4 м² /рис. 8.12). Перемешивание продукта осуществляется мешалкой, состоящей из вертикального вала с укрепленными на нем лопастя­ми. Частота вращения мешалки 0,95 с^-1. Продукт нагревается па­ром через рубашку. Рабочее давление в паровой камере 0,4 МПа, в корпусе 0,07 МПа. В нижней части корпуса имеются два патрубка для спуска конденсата и выгрузки готового продукта. На крышке реактора смонтирован привод, включающий электродвигатель и редуктор. Мощность установленного электродвигателя 2,8 кВт,

Особенности применения фаршемешспок и фаршесмесите-лей для вязкопластичных сред связаны с конструкцией и распо­ложением лопастей мешалки, уз­лов выгрузки продукта и матери­алов, из которых они изготовле­ны. Различают горизонтальные (корытные) и вертикальные (ча­шечные) фаршемешалки и фар-шесмесители. В горизонтальных фаршемешалках перемешиваю­щий орган закреплен на горизон­тальном валу, а в вертикаль­ных — на вертикальном. В после­дних перемешивающий орган опускается в чашу, а в горизон­тальных фаршемешалках имеет­ся один или два горизонтальных вала, на которых расположены перемешивающие органы. Эти органы могут представлять собой шнеки, лопасти и лопатки, за­крепленные на вращающемся валу. Предпочтительной формой перемешивающих лопастей фаршемешалок для рыбного, мясного сырья и фарша, как показала практика, является Z-образная. Фаршемешалки бывают со стационарными и отъемными коры­тами (чашами, дежами). Из фаршемешалок со стационарными ко­рытами фарш выгружают через люки, расположенные в нижней торцевой части корыта, или его опрокидыванием, а с отъемной чашей — только ее опрокидыванием. Лопасти мешалок изготовля­ют цельными (из нержавеющей стали) и составными (нержавею­щая сталь — фторопласт и др.), соединенными между собой. При­водной механизм фаршемешалок и фаршесмесителей — электри­ческий, с реверсом, обеспечивающим вращение перемешивающих лопастей как в одну, так и в другую сторону, и без реверса, т. е. лопасти вращаются только в одну сторону. Загрузка фаршемеша­лок в основном механизирована при помощи различных подъем­ников, но может быть и ручной. Фаршемешалка (рис. 8.13) с корытом рабочей вместимостью 0,15м³ предназначена для перемешивания измельченного рыбно­го сырья с ингредиентами. Месильное корыто загружают продуктом габаритные размеры 1500 х 1418 х х 2506 мм, масса 1320кг.

и закрывают крышкой. От электродвигателя через клиноре-менную передачу и цилиндри­ческие шестерни приводятся во вращение Z-образные винтовые лопасти. Продолжительность пе­ремешивания зависит от консис­тенции фарша.

Готовый фарш выгружают, опрокидывая корыто. При вы­ грузке фарша рабочие органы(винты) вращаются. По оконча­ нии выгрузки винты останавли­ вают, а электродвигатель вклю­чают на обратный ход, благодаря чему корыто возвращается в ис­ходное положение. Для выгрузки фарша корыто опрокидывают. Мощность установленного элек­ тродвигателя фаршемешалки 3 кВт. ее габаритные размеры 1062 x1160 x1380 мм, масса 570 кг.

Вакуумная фаршемешалка с корытом вместимостью 0,63 м (рис. 8.14) состоит из каркаса, месильного корыта, вакуумной крышки, месильных шнеков, их привода, механизма загрузки, гидросистемы, системы вакуумирования, электрооборудования.

Работа фаршемешалки начинается с подъема крышки. Рычагом подъемника поднимают и опрокидывают тележку с сырьем в ко­рыто. Крышку закрывают и включают вакуум-насос. Перемеши­вание длится З...4мин при остаточном давлении 0,025 МПа. Уп­равление перемешиванием с реверсированием месильных шне­ков, вакуумированием и выгрузкой готовой продукции может быть ручным и автоматическим. Заданная величина вакуума в ко­рыте поддерживается автоматически. Готовый фарш выгружают через торцевые отверстия месильного корыта в напольные тележки. Производительность фаршемешалки 3500...4500 кг/ч, мощность установленного электродвигателя 15,2 кВт, габаритные размеры 2900 х 1475 х 1720 мм, масса 2500 кг. Вибросмеситель (рис. 8.15) предназначен для приготовления пельменного теста в непрерывном потоке с применением вибра­ции для интенсификации процесса. Тесто непрерывно замешива­ется в корытообразной чаше с двумя вращающимися навстречу друг другу валами с лопатками, с одновременным подводом виб­рации на чашу и валы. Частота вращения валов 1,7 с^-1, частота ко­лебаний 25 Гц.

Производительность вибросмесителя 550 кг/ч. Мощность уста­новленного электродвигателя 13 кВт. габаритные размеры 3050 x1450 x2500 мм, масса 1060 кг.