Лекция № 2 Особенности физико-химических процессов, при переработке растительного сырья

Понятие физико-химических процессов, имеющих место при переработке растительного сырья, включает в себя в первую очередь массообменные и гидромеханические процессы.

Процессы массобмена, в которых исходный и конечный продукт обмениваются веществом, организуют для получения в концентрированном виде продуктов, содержащихся в сырье в малых концентрациях.

Массобменные процессы классифицируют по трем основным признакам: по агрегатному состоянию вещества, способу контакта фаз и характеру их взаимодействия.

Под агрегатным состоянием понимают двухкомпонентные системы : газ –жидкость, жидкость-жидкость и т.д.

Процессы массопередачи называют диффузионными, так как перенос вещества из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией осуществляется в результате диффузии.

Массопередача — процесс перехода вещества (или нескольких веществ) из одной фазы в другую в направлении достижения равно­весия.

В основе массопередачи лежит понятие равновесия фаз. Это равновесие, например концентрация растворенного вещества в двух взаимодействующих фазах, зависит от температуры и давления. Массоперенос начинается, когда концентрация вещества во взаимодействующих фазах отличается от равновесной.

Массопередача имеет место в процессах абсорбции, перегонки и ректификации, экстракции и выщелачивания, сушки, адсорбции , кристаллизации и др.

При абсорбции происходит выборочное поглощение газов или паров жидкими поглотителями – абсорбентами, т.е. имеет место переход из газовой фазы в жидкую.

При перегонке и ректификации жидкая смесь разделяется на составляющие компоненты. Происходит переход из жидкой фазы в паровую и из паровой в жидкую.

При экстракции происходит извлечение одного или нескольких веществ из растворов или твердых веществ с помощью растворителя.

При адсорбции происходит избирательное поглощение газов, паров или растворенных в жидкостях веществ, твердым поглотителем – адсорбентом.

Сушка – это удаление влаги из твердых или жидких влажных материалов путем ее испарения. В этом процессе имеет место переход влаги из твердого влажного материала в паровую или газовую фазу.

При кристаллизации из жидкой фазы выделяется вещество в виде кристаллов. При этом происходит переход вещества из жидкой фазы в твердую в результате возникновения и роста кристаллов в растворе.

Основными законами массопередачи являются закон молекулярной диффузии (первый закон Фика), закон массотдачи (закон Нютона-Щукарева), и закон массопроводности.

Закон молекулярной диффузии основан на том, что диффузия в газах и в растворах жидкостей происходит в результате хаотического движения молекул, приводящего к переносу молекул распределяемого вещества из зоны высоких концентраций в зону низких концентраций. Этот закон гласит:

Количество вещества, перенесенного путем диффузии пропорционально градиенту концентраций, площади, перпендикулярной направлению диффузионного потока, и продолжительности процесса.

Основной закон массотдачи формулируется так: количество вещетва, перенесенного потоком от поверхности раздела фаз (поверхности контакта фаз) в воспринимающую фазу или в обратном направлении прямо пропорционально разности концентраций у поверхности контакта фаз и в ядре потока воспринимающей фазы, площади поверхности контакта фаз и продолжительности процесса.

Экстракция и выщелачивание

Экстракция – процесс избирательного извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твердых тел с помощью жидкого растворителя – экстрагента.

В пищевой промышленности экстрагированию чаще подвергают сырье растительного происхождения, например семена масличных культур, сахарную свеклу, фрукты и т. п.

Если вещества извлекаются из жидких систем, то процесс называется жидкой экстракцией. При этом экстрагент и жидкость, содержащая извлекаемые компоненты, должны обладать различной плотностью и не должны растворяться. Благодаря этим свойствам образованная неоднородная система легко разделяется. Под определение экстракции попадают и процессы растворения, с той лишь разницей, что при растворении твердое вещество может перейти в раствор полностью, а при экстракции всегда остается существенная часть твердого тела, нерастворимая в экстрагенте.

Важной особенность при экстракции в системе жидкость — жидкость называют процесс извлечения растворенного вещества или веществ из жидкости с помощью специальной другой жидкости, не растворяющейся или почти не растворяющейся в первой, но растворяющей экстрагиру­емые компоненты

Выщелачивание (частный случай экстракции) — это извлечение из твердого тела одного или нескольких веществ с помощью раство­рителя, обладающего избирательной способностью.

В пищевой промышленности выщелачиванием обрабатывают капиллярно-пористые тела растительного или животного происхо­ждения.

В качестве растворителей применяют: воду — для экстрагирова­ния сахара из свеклы, кофе, цикория, чая; спирт и водно-спиртовую смесь — для получения настоев в ликероводочном и пивобезалкогольном производствах; бензин, трихлорэтилен, дихлорэтан — в маслоэкстракционном и эфиромасличном производствах и др. Выщелачивание — основной процесс в свеклосахарном производ­стве, применяют его для извлечения сахара из сахарной свеклы. С помощью бензина извлекается растительное масло из семян подсол­нечника.

За выщелачиванием в технологической схеме часто следуют процессы фильтрования, выпаривания и кристаллизации.

Процесс выщелачивания заключается в проникновении раство­рителя в поры твердого тела и растворении извлекаемых веществ.

Основное сопротивление массопереносу оказывает протоплазма клетки. Поэтому перед проведением процесса выщелачивания рас­тительное сырье подвергают специальной обработке. После денату­рации стенки диффузионное сопротивление в клетке резко сни­жается и соответственно увеличивается коэффициент массопровод­ности.

Измельчение приводит к увеличению поверхности массопередачи, а также к уменьшению пути диффузии экстрагируемого мате­риала из глубины капилляров к поверхности материала. В связи с тем, что коэффициент массопроводности возрастает с повышением температуры, выщелачивание проводят при температурах, близких к температуре кипения экстрагента.

Растительное сырье перед экстрагированием дробят. При этом часть клеток сырья повреждается и внутриклеточное вещество сразу переходит в реагент. Но подавляющая часть клеток в куске остается целой, а извлекаемое вещество диффундирует через клеточные мембраны в экстрагент.

Простейший процесс экстрагирования можно осуществить, заполнив аппарат подготовленным сырьем и жидким экстрагентом. В этом процессе концентрация веществ в сырье постоянно уменьшается, а в экстрагенте – постоянно увеличивается. Процесс не стационарен и закончится, когда концентрации сравняются. Скорость процесса значительно возрастает за счет перемешивания.

В общем виде процесс экстрагирования растительного сырья можно разбить на 4 стадии:

1. Проникновение экстрагента в поры растительного сырья;

2. Растворение извлекаемого вещества экстрагентом;

3. Диффузионные перенос извлекаемого вещества к поверхности куска или частицы сырья;

4. Перенос извлекаемого вещества с поверхности сырья в жидкую фазу – экстрагент.

Перегонка и ректификация

Перегонка и ректификация — наиболее распространенные методы разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или нескольких летучих компонентов.

Процессы перегонки и ректификации широко применяют в пищевой промышленности при получении технического и пищевого этилового спирта, в производстве ароматических веществ и др. Перегонку используют для грубого разделения смесей. Для наибо­лее полного их разделения применяют ректификацию.

Процессы перегонки и ректификации основаны на различной летучести компонентов смеси при одной и той же температуре. Ком­понент смеси, обладающий большей летучестью, называется легко­летучим, а компонент, обладающий меньшей летучестью, трудно­летучим. Соответственно легколетучий компонент кипит при более низкой температуре, чем трудно летучий. Поэтому их называют также низкокипящим и высококипящим компонентами.

В результате перегонки или ректификации исходная смесь разде­ляется на дистиллят, обогащенный легколетучим компонентом, и кубовый остаток, обогащенный труднолетучим компонентом. Дис­тиллят получают в результате конденсации паров в конденсаторе-дефлегматоре. Кубовый остаток получают в кубе установки.

Перегонка представляет собой процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образовавшихся паров.

Простая перегонка может проводиться с отбором фракций, с дефлегмацией, с водяным паром или под вакуумом (молекулярная перегонка).

Фракционная перегонка заключается в постепенном испарении жидкости, находящейся в перегонном кубе.

Образовав­шиеся пары отводятся в холодильник и там конденсируются, а дис­тиллят собирается в сборнике. Кубовый остаток удаляется из куба после окончания процесса. Обогрев куба осуществляется насыщен­ным водяным паром или дымовыми газами.

При испарении смеси содержание легколетучего компонента в дистилляте непрерывно уменьшается от максимального в начале до минимального в конце перегонки. Это позволяет получать несколько фракций дистиллятов различного состава, собирая их в разные сборники. Способ перегонки с разделением смеси на несколько фракций, в различной степени обогащенных летучим компонентом, называется фракционной перегонкой.

Простая перегонка с дефлегмацией (рис. 5) проводится для увеличения степени разделения исходной смеси. В этом случае пары, уходящие из перегонного куба, поступают в дефлегматор, где частично конденсируются. При частичной конденсации образуется флегма, обогащенная труднолетучим компонентом, которая сли­вается обратно в куб и взаимодействует с выходящими из куба пара­ми.

Пары, обогащенные легколетучим компонентом, поступают в конденсатор. Дистиллят собирается в сборниках. Кубовый остаток удаляют из перегонного куба после достижения заданной концент­рации.

Перегонку с водяным паром проводят с целью понижения темпе­ратуры кипения исходной смеси веществ, кипящих при температу­рах свыше 100 °С, компоненты которой нерастворимы в воде. При такой перегонке отгоняемый компонент получается обычно в виде смеси с водой при температуре кипения или атмосферном давле­нии — меньшем, чем температура кипения воды.

Ректификация представляет собой разделение смеси на составля­ющие ее компоненты в результате многократного частичного испа­рения жидкости и конденсации паров. Проводят ректификацию в колонных аппаратах, снабженных контактными устройствами (та­релками различной конструкции) либо заполненных насадкой, изго­товленной из различных материалов (керамика, металл, дерево). Процесс взаимодействия пара с жидкостью происходит в противото­ке, и в каждом контактном устройстве пары конденсируются, а жид­кость частично испаряется за счет теплоты конденсации пара. Таким образом, пар обогащается легколетучим компонентом, а жидкость, стекающая в низ колонны, — труднолетучим компонен­том. В результате многократного взаимодействия пара и жидкости дистиллят содержит почти чистый легколетучий компонент, а кубо­вый остаток — труднолетучий.

Сорбция

Сорбция (от лат. sorbeo — поглощаю), поглощение твёрдым телом или жидкостью вещества из окружающей среды. Различают адсорбцию и абсорбцию.

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров (аб-сорбтивов) из газовых или паровых смесей жидкими поглотителя­ми — абсорбентами. Этот процесс является избирательным и обра­тимым, что позволяет применить его с целью получения растворов газов в жидкостях, а также для разделения газовых или паровых смесей.

После абсорбции одного или нескольких компонентов из газовой или паровой смеси, как правило, проводят десорбцию, т. е. выделе­ние этих компонентов из жидкости. Таким образом осуществляют разделение газовой смеси.

Имеют место физическая абсорбция и хемосорбция. При физи­ческой абсорбции при растворении газа не происходит химической реакции. При хемосорбции абсорбируемый газ вступает в химичес­кую реакцию в жидкой фазе.

В пищевых производствах процессы абсорбции играют важную роль. Так, например, процесс насыщения минеральной воды диоксидом углерода , называемый сатурацией или карбонизацией, на самом деле является классическим примером абсорбции.

Адсорбцией называют процесс поглощения газов или паров и газовых смесей или растворенных веществ из растворов твердым поглотителями — адсорбентами. Поглощаемое вещество называется адсорбтивом.

Процессы абсорбции и адсорбции внешне очень похожи. Разница между ними заключается в том, что в одном случае вещество поглощается всем объемом жидкости, а в другом – только поверхностью твердого поглотителя – адсорбента.

В пищевой промышленности адсорбция применяется при очистке водно-спиртовых смесей в ликероводочном производстве, при очистке и др. напитков.

Различают физическую и химическую адсорбцию. Физическая адсорбция имеет место при взаимном притяжении молекул адсорбтива и адсорбента под действием сил Ван-дер-Ваальса. При физичес­кой адсорбции не возникает химического взаимодействия адсорби­рованного газа с адсорбентом.

При поглощении паров адсорбция может сопровождаться кон­денсацией паров, при этом поры адсорбента заполняются жидко­стью — происходит капиллярная конденсация, которая возникает вследствие снижения давления пара над вогнутым мениском жидко­сти в капиллярах адсорбента.

Химическая адсорбция, или хемосорбция, характеризуется обра­зованием химической связи между молекулами поглощенного вещества и молекулами адсорбента, что является результатом химичес­кой реакции.

В пищевых производствах широко используют следующие адсор­бенты: активные угли, силикагели (гель кремниевой кислоты), алюмогели (гидроокись алюминия), цеолиты, глины и другие природ­ные адсорбенты. Адсорбенты, которые непосредственно контакти­руют с продуктами, должны быть биологически безвредными, т. е. они должны быть нетоксичными и прочными, не засорять продукт.

Адсорбенты характеризуются большой удельной поверхностью, отнесенной к единице массы вещества. Они имеют различные по диаметру поры, которые можно разделить на макропоры (более 2·10^-4 мм), переходные поры (6·10^-6...2·10^-4) и микропоры разме­ром от 2·10^-6 до 6·10^-6 мм. От размера пор в большой степени зави­сит характер адсорбции.

Адсорбенты характеризуются поглотительной способностью (активностью), определяемой количеством вещества, поглощен­ного единицей массы или объема адсорбента.

Различают статическую и динамическую поглотительную спо­собность. Статическая поглотительная способность определяется максимально возможным количеством вещества, поглощенного единицей массы (объема) адсорбента.

Динамическая поглотительная способность определяется при пропускании адсорбтива через слой адсорбента и определяется количеством вещества, поглощенного единицей массы (объема) адсорбента от начала адсорбции до «проскока» адсорбтива через слой адсорбента.

Максимальная поглотительная способность адсорбента при определенных температуре, давлении и концентрации адсорбиру­емого вещества называется равновесной активностью.

В промыш­ленности используют адсорбенты в виде гранул размером 2...7 мм либо в порошкообразном состоянии с размером частиц 50...200 мкм.

Независимо от природы адсорбционных сил количество веще­ства, адсорбированного единицей массы или объема определенного адсорбента, зависит от природы поглощенного вещества, темпера­туры, давления и количества примесей в фазе, из которой погло­щается вещество.

Кристаллизация

Кристаллизация — один из распространенных и наиболее эффективных методов получения вещества в чистом виде.

Кристаллизацией называют процесс выделения твердой фазы в виде кристаллов из растворов и расплавов. Кристаллы представ­ляют собой твердые тела различной геометрической формы, огра­ниченные плоскими гранями. Кристаллы, содержащие молекулы воды, называют кристаллогидратами.

В пищевой технологии выделение твердой фазы из растворов или расплавов в виде кристаллического продукта является заверша­ющей стадией технологического процесса получения сахарозы, глюкозы, соли и других кристаллических продуктов.

Кристаллизацию, как правило, проводят из водных растворов. При понижении температуры или удалении части растворителя уменьшается растворимость твердого вещества. Раствор становится пересыщенным, и твердое вещество выпадает из раствора в осадок.

Производственный технологический процесс кристаллизации состоит из нескольких стадий: кристаллизация, отделение кристал­лов от маточных растворов, перекристаллизация (если требуется), промывка и сушка кристаллов.

Твердые вещества в зависимости от того, как меняется их рас­творимость с повышением температуры, могут обладать «положи­тельной» или «отрицательной» растворимостью. Если раствори­мость увеличивается с повышением температуры, такие вещества обладают «положительной» растворимостью, если снижается, гово­рят об «отрицательной» растворимости вещества в данном раство­рителе.

Раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой при данной температуре, называют насыщенным. В таких растворах между твердым веществом и раствором имеет место динамическое равновесие, характеризующееся тем, что в единицу времени количе­ство частиц, растворяющихся из кристаллов и переходящих в рас­твор, равно числу частиц, кристаллизующихся в растворе и перехо­дящих в твердую фазу.

Пересыщенными называют такие растворы, в которых концентрация растворенного вещества больше его растворимости. Пересыщенные растворы неустойчивы, легко переходят в насы­щенные растворы. При таком переходе из пересыщенных растворов выпадает твердая фаза.

Процесс кристаллизации состоит из двух стадий: образование центров кристаллизации и рост кристаллов.

К основным гидромеханическим процесса пищевой промышленности относятся такие процессы, как осаждение и фильтрование.

Отстаивание — это частный случай разделения неоднородных жидких или газообразных систем в результате выделения твердых или жидких частиц под действием гравитационной силы.

Применяют отстаивание при грубом разделении суспензий, эмульсий и пылей. Этот способ разделения характеризуется низкой скоростью процесса. Отстаиванием не удается полностью разделить неоднородную смесь на дисперсную и дисперсионную фазы. Однако простое аппаратурное оформление процесса и низкие энергетические затраты определили широкое применение этого метода разделения в пищевой и смежных отраслях промышленности.

Отстаивание проводят в аппаратах различных конструкций, называемых отстойниками.

При движении суспензии в отстойнике происходит отстаивание: твердые частицы оседают на дно, образуя слой осадка.

Отстойники рассчитывают на отстаивание самых мелких частиц. Продолжительность отстаивания можно сократить, если уменьшить высоту слоя жидкости (путь отстаивания). Это условие реализовано в конструкциях многоярусных отстойников в тарельчатых сепараторах.

С целью интенсификации разделения пылей, суспензий и эмульсий процесс осаждения проводят под действием центробежной силы.

Для создания поля центробежных сил используют два технических приема:

1. поток жидкости или газа вращается в неподвижном аппарате;

2. поток поступает во вращающийся аппарат и вращается вместе с ним.

В первом случае процесс называется циклонным, а аппарат циклоном, во втором — отстойным центрифугированием, а аппарат отстойной центрифугой или сепаратором.

Во вращающемся потоке на взвешенную частицу действует центробежная сила, под действием которой частица движется от центра к стенке аппарата со скоростью, равной скорости осаждения.

Эффективность разделения в поле центробежных сил повышается с увеличением частоты вращения ротора центрифуги и уменьшением его диаметра.

Фильтрование

Фильтрованием называется процесс разделения суспензий, пылей и туманов через пористую, так называемую фильтровальную перегородку, способную пропускать жидкость или газ, но задержи­вать взвешенные в них частицы (фильтрация в отличие от фильтро­вания — это движение жидкости или газа сквозь пористую среду).

Фильтрование осуществляется под действием разности давлений перед фильтрующей перегородкой и после нее или в поле центро­бежных сил.

Разность давлений можно получить разными способами: соз­данием избыточного давления над фильтровальной перегородкой либо подсоединением пространства под фильтровальной перегород­кой к вакуумной линии. В этих случаях фильтрование происходит при постоянном перепаде давлений и скорость процесса прямо про­порциональна разности давлений и обратно пропорциональна сопротивлению осадка.

Фильтрование под действием центробежной силы проводят в фильтрующих центрифугах. Фильтрующая центрифуга имеет перфорированный барабан, обтя­нутый внутри фильтровальной тканью. Суспензия под действием центробежной силы отбрасывается на фильтровальную ткань. Дис­персионная жидкая фаза фильтруется через ткань, фильтрат выво­дится из центрифуги, а взвешенные истицы задерживаются на фильтровальной ткани, образуя осадок.

Процесс фильтрования можно разделить на три периода: образо­вание осадка, его уплотнение и отжим.

Интенсивность фильтрования зависит от качества суспензий, полученных на предыдущих стадиях технологического процесса: дисперсной системы с пониженным сопротивлением осадка, без смо­листых, слизистых и коллоидных веществ.

При разделении неоднородных систем фильтрованием возникает необходимость выбора конструкции фильтра или фильтрующей центрифуги, фильтровальной перегородки, режима фильтрования.

В качестве фильтрующих материалов применяют зернистые мате­риалы — песок, гравий для фильтрования воды, различные ткани, картон, сетки, пористые полимерные материалы, керамику и т.д.

По целевому назначению процесс фильтрования может быть очистным или продуктовым.

Очистное фильтрование применяют для разделения суспензий, очистки растворов от различного рода включений. В этом случае целевым продуктом является фильтрат. В пищевой промышленно­сти очистное фильтрование используют при осветлении вина, виноматериалов, молока, пива и других продуктов.

Назначение продуктового фильтрования — выделение из суспен­зии диспергированных в них продуктов в виде осадка. Целевым про­дуктом является осадок. Примером такого фильтрования является разделение дрожжевых суспензий.

При разделении суспензий в зависимости от вида фильтроваль­ной перегородки и свойств самой суспензии фильтрование может происходить

- с образованием осадка на поверхности перегородки,

- с закупориванием пор фильтрующей перегородки,

- с тем и другим явлениями одновременно (промежуточный вид фильтрования).

Фильтрование с образованием осадка на поверхности фильтру­ющей перегородки имеет место, когда диаметр твердых частиц больше диаметра пор перегородки (рис. 1,а). Этот способ осуще­ствим при концентрации твердой фазы суспензии более 1 мас. %, когда создаются благоприятные условия для образования сводиков над входами в поры фильтровальной перегородки. Образованию сводиков способствует увеличение скорости осаждения и концентра­ции твердой фазы в суспензии.

Фильтрование с закупориванием пор (рис. 1,б) происходит, когда твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки.

Закупоривание пор твердыми частицами наблюдается уже в начальный период процесса фильтрования, что снижает производи­тельность фильтра. Для поддержания ее на должном уровне фильтр регенерируют, промывая обратным током жидкости либо прокали­вая металлические фильтровальные перегородки.

Промежуточный вид фильтрования имеет место в случае одно­временного закупоривания пор фильтровальной перегородки и отложения осадка на поверхности фильтровальной перегородки.

Для повышения скорости фильтрования при разделении суспен­зий с небольшой концентрацией твердой фазы либо содержащих слизистые вещества фильтрование проводят в присутствии вспомо­гательных веществ, препятствующих закупориванию пор фильтро­вальной перегородки. Слой вспомогательного вещества наносят на фильтровальную перегородку перед фильтрованием суспензии. В качестве вспомогательных веществ используют тонкодисперсные угли, перлит, асбест, кизельгур, фиброфло, аксанит и другие мате­риалы.

В зависимости от вида силы, которая используется при протекании процесса фильтрования, различают:

- самотечное фильтрование (под действием силы тяжести - гравитационной силы);

- напорное.

Лекция №3

Особенности проведения механических процессов при переработке растительного сырья

Измельчение

Измельчением называют процесс механического деления обрабатываемого продукта на части с целью лучшего его технологического использования.

В пищевой промышленности измельчение применяют для увели­чения поверхности твердых материалов с целью повышения скоро­сти биохимических и диффузионных процессов при переработке фруктов, овощей и т. д., а также в процессах переработки пищевых отходов. Измельчение широко используют в мукомольном, мясном, свеклосахарном, спиртовом, пивоваренном, консервном и других производствах.

Процессы измельчения разделяются на дробление (крупное, среднее и мелкое), измельчение (тонкое и очень тонкое) и резание. Резание применяют, когда требуется не только уменьшить размер кусков, но и придать им определенную форму.

Изрезанию подвергаются овощи и фрукты, конфетная и тесто­вая масса, мясо и другие продукты.

На измельчающих машинах можно проводить различные про­цессы измельчения, начиная от измельчения глыб и кончая кол­лоидным измельчением, позволяющим получать продукт с части­цами размером до 0,1 мкм.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

Измельчение материалов производится раздавливанием, раска­лыванием, ударом и истиранием.

При измельчении обычно имеют место несколько сопутству­ющих видов измельчения. Например, истирание сопровождается раздавливанием, раскалыванием, измельчением при ударе.

При истирании материалов образуется большое количество пыли и в ряде случаев имеет место переизмельчение, что иногда недопустимо.

Выбор метода измельчения зависит от крупности и прочности кусков измельчаемых материалов.

Прочные и хрупкие материалы измельчаются раздавливанием и ударом, прочные и вязкие — раздавливанием, вязкие материалы средней прочности — истиранием, ударом и раскалыванием.

Измельчение проводят в один или несколько приемов, в откры­тых или замкнутых циклах.

При измельчении в открытом цикле куски материала проходят через измельчающую машину один раз. Если в исходном материале имеется примесь мелочи, то ее предварительно отсеивают. В откры­том цикле проводят, как правило, крупное и среднее дробление.

При измельчении в замкнутом цикле после измельчающей машины устанавливают классифицирующее устройство, с помощью которого куски, превышающие установленный конечный размер, вновь транспортируются в измельчающую машину на повторное дробление.

Сортирование

Различают два вида разделения продукта: сортирование ни качеству в зависимости от органолептических свойств (цвет, состояние поверхности, консистенция) и разделение по величине на отдельные фракции (сортирование по крупиц, ми и форме).

В первом случае операцию производят путем органолептического осмотра продуктов, во втором — путем просеивания.

Сортирование путем просеивания (мука, крупа) применяют для удаления посторонних примесей. При просеивании через отверстия проходят частицы продукта, размеры которых меньше отверстий сит (проход), а на сите в виде отходов остаются частицы с размерами, превышающими размеры отверстий сит (сход).

Для просеивания применяют: металлические сита со штампованными отверстиями; проволочные из круглой металлической проволоки, а также сита из шелковых, капроновых пи гей и других материалов.

Сита из шелка обладают высокой гигроскопичностью и имеют сравнительно быструю изнашиваемость. Капроновые  мало чувствительны к изменению температуры, относительной влажности воздуха и просеиваемых продуктов; прочность капроновых нитей выше шелковых.

Сортирование продуктов но величине (калибрование) применяют в процессе первичной обработки картофеля, корнеплодов в целях уменьшения их отходов и увеличения производительности машин при механизированной очистке.

Современные крупные перерабатывающие комплексы используют новейшие достижения электрохимической промышленности, в том числе – оптические датчики, калибруемые на восприятие тех или иных размеров частиц, или даже их цвета. Так, в крупных фабриках-кухнях устанавливают поточные линии по сортировке картофеля, моркови,  фруктов, ягод, грибов. Специальная конвейерная система и пневматические лопасти отсеивают продукт согласно заданным параметрам, удаляя его с основного движущегося полотна ленточного конвейера.

Прессование

Для обезвоживания, брикетирования твердых материалов, гра­нулирования и формования пластичных материалов в пищевой про­мышленности применяют прессование.

Прессование заключается в том, что обрабатываемый материал подвергают внешнему давлению в специальных прессах.

Под избыточным давлением проводят обезвоживание, брикетирование, формование и штампование различных пищевых материа­лов.

Обезвоживание под давлением применяют в ряде отраслей пище­вой промышленности: в сахарном производстве для отжима воды из свекловичного жома, сока из сахарного тростника, в жировом производстве для выделения из семян подсолнечника растительного масла, в производстве соков для выделения сока из ягод и плодов и в других производствах.

Брикетирование используют для получения брикетов, т. е. брус­ков спрессованного материала прямоугольной или цилиндрической формы. Брикетирование применяют в сахарном производстве для получения брикетов свекловичного жома и сахара-рафинада. Бри­кетирование широко распространено в производстве пищевых кон­центратов и лекарственных препаратов, в кондитерском и в комби­кормовом производствах, в процессах утилизации отходов производ­ства и др.

Разновидности брикетирования — таблетирование и гранулиро­вание. Таблетки и гранулы имеют меньшие размеры по сравнению с брикетами. Промышленностью выпускаются гранулированные чай, кофе, пищеконцентраты, конфеты и другие продукты.

Формование пластических материалов применяют в хлебопекар­ном, кондитерском, макаронном, комбикормовом и других произ­водствах для придания изделию заданной формы. При формовании часто используют экструзию.

Обезвоживание продуктов применяют для выделения жидкости, когда она является ценным продуктом или когда с обезвоживанием ценность продукта увеличивается.

Обезвоживание проводят под действием избыточного давления, которое прикладывается к материалу. Избыточное давление может быть приложено к материалу двумя способами: давлением поршня в прессах или действием центробежной силы в центрифугах.

Брикетирование, таблетирование и гранулирование применяют с целью повышения качества и продолжительности использования продукта, уменьшения потерь, улучшения транспортировки и т. д.

В сахарорафинадном производстве прессы применяют для полу­чения брусков сахара-рафинада. При прессовании кашки значи­тельно сокращается объем промежутков между кристаллами из-за перемещения кристаллов относительно друг друга, а промежутки заполняются осколками раздробленных кристаллов. При прессова­нии создаются благоприятные условия для сращивания кристаллов в брикетах при их сушке.

Брикетирование проводят в специальных прессах до плотности, при которой брикет не может самопроизвольно разрушиться. После прессования брикеты жома охлаждают, а сахар высушивают.

Гранулирование и формование проводят в экструдерах с целью получения полуфабрикатов или готовых изделий при комплексном воздействии давления, температуры, влажности и напряжения сдви­га. Преимущества экструзии состоят в совмещении в одном экструдере нескольких процессов: диспергирования, перемешивания, гомогенизации, термической обработки (охлаждения), формования и сушки пищевых материалов. Экструдер заменяет ряд периодичес­ких процессов и оборудования, а сам процесс экструзии позволяет направленно изменять свойства и структуру перерабатываемого материала, обеспечивает непрерывность процесса, возможность непрерывной подачи в перерабатываемый материал ароматизато­ров, красителей, пластификаторов и вкусовых добавок. Экструзию применяют при выработке изделий из теста, таких как макароны, сухие завтраки, кондитерские изделия, детское питание, гранулиро­ванные корма. Готовый продукт, выработанный таким образом, или полуфабрикат называют экструдатом. Форма экструдата опре­деляется формой отверстий в матрице, которую устанавливают на выходе материала из экструдера.

Экструзия бывает холодной, тепловой и варочной. При холодной экструзии происходит только механическое формование пластичес­кого сырья в результате продавливания его через матрицу. Этот вид экструзии применяют при выработке мучных изделий, макарон, плавленых сыров, конфетных масс, мясного фарша и других про­дуктов. Тепловую экструзию используют для частичной клейстеризации крахмалсодержащих материалов влажностью 20...40% с последующей обжаркой или выпечкой. При варочной экструзии во время нагревания в перерабатываемом материале происходят необратимые биофизические изменения, прежде всего белков, крах­мала и сахара. Экструдат затем сушат или обжаривают и покры­вают вкусовыми добавками. Способом варочной экструзии полу­чают сухие завтраки, хлебцы, сухие напитки, супы, мясопродукты.