47. Подрібнення в харчових технологіях: сутність, призначення, основне устаткування.

Подрібненням називають процес руйнування твердого матеріалу під дією зовнішніх сил. Умовно вважають, що після дроблення утворюються куски матеріалу більше ніж 5мм. Тонке дроблення твердого матеріалу (менше ніж 5мм) називають помелом.

Процеси дроблення і подрібнення широко використовують у цукровому, борошно-круп'яному, хлібопекарському, м'ясопереробному, спиртовому, пивоварному, крохмале-патоковому, консервному та інших виробництвах.

Основною характеристикою процесу є ступінь подрібнення і, що дорівнює відношенню середніх розмірів кусків матеріалу до (dп) і після (dк) по­дрібнення: і = dп/dк.

Визначальними лінійними розмірами кусків кулеподібної форми є діаметри dп , dк , а для частинок неправильної форми може бути їхня середня геометрична величина. Практично вона визначається розміром отворів сит, крізь які просівають весь матеріал до і після подрібнення. Використовують також поняття об'ємний ступінь подрібнення: і = dп /dк

Подрібнення умовно поділяють на класи залежно від розмірів початкового і подрібненого матеріалу. Відповідно змінюється і ступінь подрібнення. При грубому дробленні і = 2...6, середньому — і = 5...10; при тонкому подрібненні і > 100.

Фізично-механічні властивості матеріалу, вид і ступінь подрібнення визначають вибір способу дроблення. Залежно від характеру зовнішніх механічних зусиль матеріал можна подрібнювати роздавлюванням, розколюванням, розтиранням, розламуванням за допомогою удару, розриву, згинання. При грубому і середньому дробленні найчастіше використовують спосіб роздавлювання, при тонкому — розтирання. Для твердих матеріалів доцільно застосовувати розколювання та ударне навантаження, для крихких — роздавлювання та удар, для в'язких — розтирання. В процесі дроблення часто комбінують різні способи, наприклад: розтирання і роздавлювання; розтирання та ударне навантаження.

Для подрібнення використовують машини, основою роботи яких є прикладання зовнішніх сил для подолання міцності клітин. У цих машинах закладено різні принципи прикладання сили: удару, роздавлювання, розколювання, витирання. Наприклад, у різальних машинах — це рубка та ковзаюча різка. За допомогою різальних машин можна отримати шматочки правильної форми. На сировину діє розривна, стискаюча та згинаюча сили. Залежно від виду сировини ефективність сил прикладання різна. Так, при подрібненні твердих плодів найефективнішою є сила удару (крім удару для їх подрібнення застосовують розколювання), для в'язких тіл — витирання. Після сильного подрібнення утворюються шматочки непра­вильної форми, а після дрібного — округлої.

Технологічний результат роботи оцінюють за трьома показниками: однаковістю, певними розмірами та формою частинок. Наявність дуже малих частинок небажана, оскільки при пресуванні (ви­готовленні соків) вони забивають фільтри.

Для подрібнення винограду, кісточкових, інколи помідорів використовують вальцьові (з рифленими вальцями) дробарки ВГД. Різні щільність нарізування та швидкість обертання вальців дають потрібний ефект при подрібненні. В результаті подрібнення одержують частинки від 1 до 7 мм, серед яких до 50 % мають розмір 3 — 5 мм і приблизно по 25 % — розмір 1 - 2 та 5 - 7 мм.

При виготовленні яблучного соку найкращий вихід його тоді, коли розмір частинок подрібнених яблук 3-5 мм. Структура м'якоті яблук така, що піддається різанню, тому основний робочий орган машин КДП — ножі, змонтовані у вісім рядів на зовнішній частині

барабана з лезами завдовжки від 0,5 до 5 мм. Уздовж барабана встановлено чотири притискні колодки. Зазор між зубами-ножами та колодками становить від 0,5 до 20 мм, залежно від розміру час­тинок продукції.

Для одержання продукції у вигляді брусочків використовують комбіновані овочерізальні машини типу «Ритм», які плоскими ножами зрізають пластинку, а дисковими — ріжуть на брусочки. Щоб розрізати овочі чи фрукти на кубики, брусочки або на локшину, ви­користовують різальний блок з механізмами поздовжнього та поперечного різання. Капусту, цибулю й інші овочі ріжуть на дискових овочерізках (шинкувальних машинах), на дисках, які обертаються, встановлено серповидні ножі.

Тонке подрібнення, або гомогенізація, необхідне при виробництві пюре, соків з м'якоттю. Тому після грубого подрібнення на подрібнювачах маса надходить на гомогенізатори чи дезінтегратори (колоїдні млини). Принцип роботи плунжерного гомогенізатора полягає у продавлюванні маси, що подається насосом через гомогенізуючу головку, під тиском.

У процесі переробки яблук використовують молоткові дробарки. За допомогою шнека плоди подають до вертикально чи горизонтально розміщеного ротора, на якому знаходяться рухомо (чи нерухомо) закріплені молотки. Ротор встановлено в сітчастому циліндрі. Залежно від потреби розмір отворів у ситі змінюють від 1 до 12 мм.

Для подрібнення винограду з одночасним відділенням ягід від гребенів використовують відцентрову дробарку, що працює за принципом молотарок. Недоліком таких дробарок є велика аерація подрібненого продукту.

Для одержання плодоягідної чи овочевої маси з дуже високим ступенем дисперсності використовують дезінтегратори, в яких між дисковим ротором та нерухомим статором (корпусом) є зазор 0,05 мм, через який пропускається маса. Тут створюється вихровий потік і ча­стинки, що обертаються, відцентровими силами розриваються на дрібніші. На поверхні ротора є кільцеві прорізи — на вході більші, на виході — менші. Подрібнена маса проходить через гомогенізуючу головку, після чого розбризкується ротором. Тут діють зразу три сили: удару, тертя та коливання — при переміщенні продукту по кільцевому зазору різного діаметра часто­та коливань досягає 18,6 МГц, наближаючись до ультразвукового бар'єра.

Протирання — одержання продукту з тонкоподрібненою м'якоттю. Протиральна машина має вал з билами, який, обертаючись, притискає продукт до сітчастого барабана. Завдяки трохи бі­льшому куту (на 1,5 — 2°) розміщення бил, ніж валу, відносно сітчастого барабана продукт рухається по гвинтовій лінії від завантажувального до вивантажувального вікна. Регулюванням кута можна змінити тривалість перебування продукту в машині, а зміною сітча­стого барабана машину можна використовувати для протирання різної сировини.

Для виробництва тонкоподрібнених пюре чи соків з м'якоттю використовують одно-, дво- й триступеневі машини відповідно з діаме­тром отворів барабана 1,2, 0,8, 0,4 мм.

Соки з м'якоттю можна одержати також після подрібнення продукції на шнекових центрифугах. У вертикальній конічній фільтруючій центрифузі НВШ-350 робочим органом є конічний ротор, який обертається з частотою 3000 хв^-1. Сито розміщене всередині ротора й обертається відносно ротора з частотою 60 хв^-1. Продуктивність та вихід соку залежать від типу та розміру отворів сита. Для збільшення виходу соку та поліпшення його якості пульпу перед центрифугуванням нагрівають до 90 — 95 °С.