Контрольні запитання:

1. Охарактеризуйте закон збереження енергії.

2. Класифікація процесів харчових виробництв, їх призначення та відмінні

особливості.

3. Конструктивні, економічні вимоги та вимоги охорони праці та навколишнього середовища, що пред’являються до апаратів.

2. Гідромеханічні та механічні процеси

2.1. Процеси подрібнення

1.Сутність і призначення процесу подрібнення.

2. Основні способи подрібнення.

3.Апаратне забезпечення процесу подрібнення

1. Сутність і призначення процесу подрібнення

Подрібненням твердих тіл називається процес розділення їх на частини. Подрібнення може бути проведено під впливом механічних сил або внаслідок теплового впливу.

Процес може поділятися на дроблення та різання.

Якщо необхідно тільки зменшити розміри кусків, але не придати їм визначеної форми, то такий процес називається дробленням.

Якщо необхідно зменшити розміри тіла, що подрібнюється і одночасно придати йому визначену йому, то такий процес називається різанням.

Різання сировини, напівфабрикатів займає важливе місце в громадському харчуванні. Різанню підлгають овочі, фрукти, тістоподібні та цукеркові маси, м’ясні, молочнокислі, рибні та інші продукти.

Під дією зовнішніх сил при нагріванні або охолодженні змінюється об’єм тіла, що звичайно супроводиться зміною його форми, тобто тверде тіло деформується.

Деформації, які зовсім зникають після припинення дії деформуючих факторів, називають пружними..

Деформації, які не зникають після припинення дії деформуючих факторів, називають пластичними.

Процес утворення в тілах нових поверхонь під дією внутрішніх напру­жень або зовнішніх сил називають руйнуванням. При частковому руйнуванні у твердому тілі виникають тріщини, які можуть змінити структурно-механічні характеристики тіла. Подрібнення матеріалу є штучним повним руйнуванням тіла, при якому воно розділяється на частини.

Руйнування під дією зовнішніх сил може відбуватися за наявності однієї з умов:

1. Локальне перенапруження поверхневих мікрооб'ємів у місцях прикла­дання навантажень.

2. Наявність порожнин, неоднорідностей та інших дефектів у структурі тіла.

3. Розвиток у матеріалі значних пружних і пластичних деформацій.

Механічні характеристики пружність, текучість, міцність, пластичність

визначають поведінку твердого тіла при зовнішній дії. За умови, що наван­таження перевищує межу пружності, матеріал піддається пластичній дефор­мації, а при досягненні межі текучості починає текти. При досягненні межі міцності матеріал руйнується, причому зі зменшенням розміру тіла межа міцності зростає, тому що зменшується кількість дефектів у матеріалі.

У процесі дроблення відбуваються в основному крихке і пластичне руй­нування. Для крихкого руйнування характерна незначна деформація матері­алу, причому після руйнування немає залишкових деформацій. Прикладена енергія витрачається на подолання сил взаємного зчеплення частинок тіла, тобто на утворення нової поверхні. Під час руйнування пластичних матері­алів енергія витрачається як на розрив структурних зв'язків, так і на значні пластичні деформації. Причому енергія, що витрачається на деформацію, пе­ретворюється в теплоту. Руйнування крихких матеріалів потребує значно менших витрат енергії порівняно з пластичними. Оскільки крихкість і пластичність ряду матеріалів визначаються їхнім фізичним станом, з енергетич­ного погляду доцільно подрібнювати матеріал у крихкому стані.

Нині не існує єдиної теорії руйнування. Для різних фізичних станів тіла та умов руйнування створені й використовуються відповідні моделі руйнування.

Механічне подрібнення будь-яких твердих і твердо подібних харчових продуктів здійснюється внаслідок взаємодії робочих органів і перероблюваної сировини. При цьому в місці контакту матеріал спочатку деформується, а потім руйнується або в напрямку найбільшої концентрації напружень, або по площинах, послаблених дефектами.

Допустимо, що тіло, яке має бути подрібнене, має об’єм V. В процесі подрібнення це тіло піддається впливу зовнішньої сили P і зазнає деформацію.

Процес деформування і руйнування складається із трьох фаз. Для першої фази характерні пружні деформації, що підкоряються закону Гука. Для другої фази характерні пластичні деформації і розвиток мікрощілин. В третій фазі відбувається руйнування продукту або його частин при значному зростанні

витрат енергії.

Робота, що затрачується на подрібнення, складається з двох частин. Перша з них – це робота, що затрачується не пружну і пластичну деформацію тіла. В момент руйнування частина цієї роботи перетворюється в тепло. Друга частина – це робота, що витрачається на утворення нової поверхні.

Процеси дроблення зв’язані з витратою великої кількості енергії, що може бути визначена з існуючих теорій дроблення.

Поверхнева теорія виходить з того, що при подрібненні робота витрачається на подолання сил молекулярного притягання по поверхнях руйнування матеріалу. З цієї теорії випливає, що робота, необхідна для подрібнення, пропорційна знову утворюваній поверхні матеріалу, що подрібнюється.

Об’ємна теорія виходить з того, що при подрібненні робота витрачається на деформації матеріалу до досягнення граничної деформації, пропорційна зменшенню об’єму шматків матеріалу перед їх руйнуванням.

При подрібненні матеріалу зовнішні сили повинні подолати сили взаємного зчеплення частинок матеріалу.