Лекція 21 Пресування

 

21. 1. Загальні відомості

 

Для зневоднення, брикетування твердих матеріалів, гранулювання і форм про вання пл а стично матеріалів у харчовій промисловості застосовують пресування.

Пресування полягає в тому, що обробляється матеріал піддають зовнішньому тиску в спеціальних пресах.

Під надлишковим тиском проводять зневоднення, брикетування, формування та штампування різних харчових матеріалів.

Зневоднення під тиском застосовують у ряді галузей харчової промислово про сти: в цукровому виробництві для віджиму води з бурякового жому, соку з цукрової тростини, в жировому виробництві для виділення з насіння соняшнику раст і тельного масла, у виробництві соків для виділення соку з ягід і плодів і в інших виробництвах.

Брикетування використовують для отримання брикетів, тобто брусків спресованого матеріалу прямокутної або циліндричної форми. Брикетування застосовують у саха р ном виробництві для отримання брикетів бурякового жому та цукру-рафінаду. Брикет і рів а ня широко поширене у виробництві харчових концентратів і лікарських препаратів, в кондитерському і в комбікормовому виробництвах, у процесах утилізації о т ходів виробництва та ін

Різновиди брикетування - таблеткування і гранулювання. Таблетки та гранули мають менші розміри в порівнянні з брикетами. Промисловістю випуск а ються гранульовані чай, кава, харчоконцентрати, цукерки та інші продукти.

Формование пластичних матеріалів застосовують в хлібопекарському, кондитерському, макаронному, комбікормовому та інших виробництвах для додання виробу заданої фо р ми. При формуванні часто використовують екструзію.

 

21. 2. Зневоднення і брикетування

 

Зневоднення продуктів застосовують для виділення рідини, коли вона є цінним продуктом або коли з зневодненням цінність продукту збільшується.

Зневоднення проводять під дією надлишкового тиску, який приклада а ється до матеріалу. Надмірний тиск може бути докладено до матеріалу двома спосіб а ми: тиском поршня в пресах або дією відцентрової сили в центрифу у гах.

Брикетування, таблеткування і гранулювання застосовують з метою підвищення кач е ства і тривалості використання продукту, зменшення втрат, поліпшення тран з портування і т. д.

Жом, призначений для згодовування худобі, віджимається на пресах до утримуючі а ня 9 ... 10%. Пресований жом отримують у вигляді брикетів круглого перерізу діаметром від 11 до 20 мм або прямокутного перерізу висотою від 20 до 40 мм.

Щільність спресованого жому становить близько 750 кг / м ^3.

Ступінь отжатия води залежить від тиску пресування. Однак більша ступінь о т жатія води призводить до зменшення продуктивності преса і збільшення питомої ра з ходу енергії.

У цукрорафінадний виробництві преси застосовують для отримання брусків сах а ра-рафінаду. При пресуванні кашки значно скорочується обсяг проміжків між кр і Сталл через переміщення кристалів відносно один одного, а проміжки заповнюю т ся осколками роздроблених кристалів. При пресуванні створюються сприятливі ум про вия для зрощування кристалів в брикетах при їх сушінні.

Брикетування проводять у спеціальних пресах до щільності, при якій брикет не може мимовільно зруйнуватися. Після пресування брикети жому охолоджують, а з а хар висушують.

Основна характеристика процесу брикетування - залежність між пріращена е ням тиску пресування р і зменшенням коефіцієнта ущільнення прессуемого в е щества ,  , Де V і V ₁ - Обсяг продукту до і після пресування; h і h ₁ - Висота брикету до і п про сле пресування).

Для виведення рівняння розподілу тиску пресування по висоті брикету ра з гля рим схему сил, діючих на елементар ний шар брикету (рис. 21. 1).

Рис. 21. 1. Схема сил, діючих на елементарний шар брикету

 

Тиск пресування складається з тиску на ущільнення продукту і тиску для подолання сил тертя продукту про прес-форму. Нехтуючи тертям продукту про прес-форму і приймаючи, що продукт є однорідним, С. М. Гребенюком отримано висловлю е ня для опису процесу пресування.

,  ,                             (21. 1)

де: - Модуль пресованої; р, р ₀ - відповідно кінцеве і початкове тиск стиснення; -Кінцевий і початковий коефіцієнти ущільнення.

В умовах рівноваги на елемент брикету, що знаходиться в матриці на відстані z від пуансона, у вертикальній площині діють нормальні сили p _z і p _z - dp _z, питомі с і ли тертя T _z і сили від бічних тисків p _xz.

Питома сила тертя T _z = fp _xz, де f - коефіцієнт тертя матеріалу об стінку матр і ці.

Вертикальне питомий тиск пов'язаний з боковим питомим тиском p _xz соотн про шением p _xz / p _z = . Якщо поперечний переріз F і периметр брикету П, то умова рівних е ся сил на вісь z виражається рівнянням Fdp _z = fp _z П dz. Враховуючи, що прирощення тиску і с і ли тертя рівні, але протилежні за напра в лению, отримаємо .

Проінтегрував це рівняння в межах від р до р _z і від 0 до z при сталості в е личин f і ξ, отримаємо

 (-ξfПz/F). (21. 2)

На дні прес-форми питомий тиск

де: h - висота брикету.

Рівняння (21. 2) являє собою рівняння розподілу тиску пресування по висоті стисненого брикету. Його можна також використовувати для визначення втрат тиску на тертя об стінки матриці.

Зменшення коефіцієнта ущільнення елементарного шару, перпендикулярного н а правлінню зусилля пресування, пов'язано з приростом тиску дл я в цьому шарі [см. рівняння (21. 1)]. Якщо прийняти, що первинна щільність брикету по всій висоті постійна, то  . Підставляючи значення p _z, знайдемо , О т куди .

Середній коефіцієнт ущільнення , Або

ξfПz/F]dz/h (21. 3)

Інтегруючи отримане рівняння в межах від 0 до h, після відповідних а л гебраіческіх перетворень отримаємо

 ξ f П z / (2 F).               (21. 4)

Середня щільність брикету постійного перетину

 ξ f П G _К / (2 F ² )               (21. 5)

де: G _К - маса твердої фази в брикеті.

Кінцевий і початковий коефіцієнти ущільнення в цьому слу чаї  і ; Кінцева висота брикету h _K = ;  і  - Відповідно н а чальная і кінцева щільності бр і кета.

Рівняння (21. 4) і (21. 5) є основними рівняннями процесу односторонньому е го пресування дисперсного речовини, отриманими при допущенні сталості коефіцієнтом н та тертя f і коефіцієнта бокового тиску .

При односторонньому пресуванні внаслідок тертя продукту об стінки матриці пло т ність брикету виявляється нерівномірною по висоті. Брикети більш високої якості п про лучают при двустор н ньому пресуванні. У цьому випадку брикет має більш рівномірну щільність по висоті, що улучш а ет його якість.