Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3.2. ПРЕСУВАННЯ
3.2.1. Сутність та призначення процесу
Пресуванням називається процес механічного оброблення продук ту, коли його піддають зовнішньому тиску в спеціальних апаратах -пресах. Він має три основні мети:
1) відділення рідини з твердих матеріалів (віджимання);
2) надання пластичним матеріалам означеної форми (формуван ня, штампування, екструзія);
3) ущільнювання матеріалів для підвищення їх міцності і покра щення транспортування (брикетування, таблетування і грануляція).
3.2.2. Віджимання рідини
Віджимання рідини за допомогою тиску використовується в таких випадках:
1) коли рідина набагато цінніша ніж твердий залишок;
2) коли твердий залишок є цінним продуктом, а наявність у ньо му рідини погіршує умови зберігання, транспортування і подальшого використання.
3) коли цінною є і рідина, і твердий залишок.
Прикладом першого призначення є віджимання соку з цукрової тростини, виділення соків із ягід і плодів у виноробстві і консервно му виробництві, виділення олії з насіння соняшника у виробництві олій, віджимання жиру із м'ясної шкварки в м'ясному виробництві. Приклади другого призначення - віджимання води з пір'я після мит тя, води з бурякового жому, вмісту кишок у м'ясо переробній проми словості, сироватки від сирної маси у виробництві сиру. Приклад третього призначення - розділення какао тертого на два продукти: какао-масло і какао-жом у кондитерському виробництві.
Оскільки найбільш розповсюдженим віджиманням с одержання соків із овочів, плодів і ягід (у світі щорічно переробляють близько 70 мли т винограду, 40 млн т яблук та 35 мли т цитрусових плодів), то розглянемо цей процес. Основним показником, що характеризує процес, є вихід рідини.
На вихід рідини впливають фізіологічні та фізико-хімічні власти вості вихідної сировини (характер зв'язку рідинної фази та пектино вих речовин, спосіб попереднього оброблення, в'язкість), а також не-3.2. ПРЕСУВАННЯ 3.2.1. Сутність та призначення процесу
Пресуванням називається процес механічного оброблення продук ту, коли його піддають зовнішньому тиску в спеціальних апаратах -пресах. Він має три основні мети:
1) відділення рідини з твердих матеріалів (віджимання);
2) надання пластичним матеріалам означеної форми (формуван ня, штампування, екструзія);
3) ущільнювання матеріалів для підвищення їх міцності і покра щення транспортування (брикетування, таблетування і грануляція).
3.2.2. Віджимання рідини
Віджимання рідини за допомогою тиску використовується в таких випадках:
1) коли рідина набагато цінніша ніж твердий залишок;
2) коли твердий залишок є цінним продуктом, а наявність у ньо му рідини погіршує умови зберігання, транспортування і подальшого використання.
3) коли цінною є і рідина, і твердий залишок.
Прикладом першого призначення є віджимання соку з цукрової тростини, виділення соків із ягід і плодів у виноробстві і консервно му виробництві, виділення олії з насіння соняшника у виробництві олій, віджимання жиру із м'ясної шкварки в м'ясному виробництві. Приклади другого призначення - віджимання води з пір'я після мит тя, води з бурякового жому, вмісту кишок у м'ясо переробній проми словості, сироватки від сирної маси у виробництві сиру. Приклад третього призначення - розділення какао тертого на два продукти: какао-масло і какао-жом у кондитерському виробництві.
Оскільки найбільш розповсюдженим віджиманням с одержання соків із овочів, плодів і ягід (у світі щорічно переробляють близько 70 мли т винограду, 40 млн т яблук та 35 мли т цитрусових плодів), то розглянемо цей процес. Основним показником, що характеризує процес, є вихід рідини.
На вихід рідини впливають фізіологічні та фізико-хімічні власти вості вихідної сировини (характер зв'язку рідинної фази та пектино вих речовин, спосіб попереднього оброблення, в'язкість), а також не-
також величина робочого тиску та інтенсивність його підвищення, температура й тривалість процесу, товщина шару та інші фактори. Рослинна сировина, яка піддається пресуванню, - це клітинна струк тура з напівпроникною протоплазмою, яка перешкоджає виходу соку з клітини. Отже, клітинна проникність е головним фактором, який зумовлює вихід соку під час віджимання. Чим вища проникність клітин і сильніше пошкоджена протоплазма в процесі попереднього оброблення, тим більший вихід соку під час віджимання. Для того щоб протоплазма клітин втратила здатність утримувати сік, сировину попередньо обробляють різними способами: подрібнюванням (ме ханічним пошкодженням клітин), нагріванням (білки протоплазми коагулюють), заморожуванням (кристали льоду розривають клітини і під час розморожування сік легко відокремлюється), електричним струмом (миттєва загибель протоплазми) та ін.
Фізична суть віджимання рідшій пресуванням полягає ось у чому. Під час зближення частин матеріалу, всередині і на поверхні яких рідина утримується силами молекулярного зчепленій, спочатку починається рух рідини в каналах між частинами, а потім у процесі пресування рідина рухається в шарі пористого матеріалу в капілярах змінного перерізу і кривини, тобто процес подібний до фільтрування.
rffl. \ І ___dth . У хаРчовій промисловості для
віджимання рідин використовують
S преси найрізноманітніших конструк цій періодичної та безперервної дії. їх поділяють на такі групи: механічні, ^ гідравлічні та пневматичні. Найбільше користуються гідравлічним пресом. * Він діє періодично і приводиться у рух за допомогою рідини, яка нагніта ється насосом високого тиску. Засто совують прес із двома або трьома платформами, одна з яких знаходиться під тиском, а інші - на розвантаженні Рис 3 12 Схема вичавок і завантаженні м'язги.
гідравлічного преса Після видавлювання соку плат-
форми міняють місцями: платформа з
новою м'язгою надходить на видавлювання соку, а інші - на роз вантаження і завантаження. На рис. 3.12 наведено принципову схе му гідравлічного преса.
115Під тиском у робочий циліндр б насосом 7 подається мінеральне масло, яке примушує плунжер 5, з'єднаний з плитою -траверсою 3, рухатися вгору. Плита 3 піднімається по направляючих колонах 1, які з'єднані з верхньою нерухомою плитою 2. Віджата рідина (сік чи олія) збирається в чашці 4 на траверсі 3.
М'язгу закладають у плоскі пакети із сукна (під час одержання олії) або мішковини чи лавсанової тканини (під час пресування плодів та ягід). Товщина шару м'язги в одному пакеті під час пре сування плодів та ягід становить 50-80 мм, що сприяє більшому ви ходу соку. Ці пакети (кількістю до 15 - 25) укладають на рухому плиту-траверсу. Між пакетами поміщають сталеві листи або дре нажні решітки. Робочий цикл такого пресу включає: завантаження траверси пакетами; підйом пакетів і притискання їх до верхньої плити, витік основної маси рідини за порівняно невисокого тиску (для олії - до 5 МПа); підвищення тиску (для олії - до 80 МПа); витримка під цим тиском; опускання траверси, розвантаження.
Рис. 3.13. Схема шнекового преса
Останнім часом на
підприємствах харчової
промисловості преси пері-
°ДИЧНО' ДІЇ замінюють пре-
сами безперервної дії. Зраз-
ком можуть бути шнекові
преси. Пресуюче зусилля в
цих пресах створюється од-
w чи декількома шшжв_
ми, які переміщують мате ріал. На рис. 3.13 представлена схема шнекового преса, який викори стовують для віджимання олії, томатного, виноградного та інших со ків із м'язги.
У перфорованому циліндрі 1, розміщеному в горизонтальному корпусі 2, розташований шнек 3 з кроком, який зменшується. Шнек З призначений як для транспортування матеріалу, так і для віджимання з нього рідини, яка відводиться у вигляді різних фракцій через отвори в основі корпусу. Остаточне добування рідини досягається в камері тиску 4. Вихідний отвір преса закривається конусом J, за допомогою якого регулюється ширина кільцевого зазору, а отже й ступінь віджимання рідини. Внутрішню частину циліндрів і вал таких шнеків роблять циліндричними або східчастими; витки шнеків виготовля ти, річними за профілем, довжиною і висотою. Віджимання рідини з матеріалу в шнековому пресі відбувається внаслідок поступового ущільнення маси матеріалу внаслідок таких процесів:
- зменшення об'єму матеріалу, який знаходиться між витками, завдяки зменшенню *сроку витків або їх діаметра, або одного й друго го разом;
- механічного впливу витків на матеріал під час обертання шнека;
- тертя матеріалу, що пресується, по поверхні шнека, циліндра і частинок матеріалу між собою;
- опору в камері тиску.
Вихід рідини та її якість залежать від ступеня стиснення ма теріалу між витками шнека, який характеризується коефіцієнтові стиснення - відношенням об'єму матеріалу в першому витку шнека !7І до об'єму віджатої маси в останньому витку F2: Для віджимання використовують також ва-
жові, ексцентрикові, стрічкові, відцентрові та
комбіновані преси безперервної дії. На рис. 3.14, показано схему дії валь-
цьового преса, який використовується для
рідини з картопляної м'язги у
виробництві крохмалю.
Рис. 3.14. Схема вальцьового преса
3.2.3. Формування пластичних матеріалів
\
Формуванням надають пластичним матеріалам визначену форму. Цей спосіб оброблення використовують для формування хлібопекарських дріжджів, виготовлення з тіста хлібобулочних і ма-карошшх виробів, формування карамелі, цукеркових мас і заготовок з тіста в кондитерському виробництві.
Оброблення матеріалів формуванням припускає такі способи йо го здійснення-, нагнітання, прокатування, штампування та екструзію.
Під час здійснення процесу формування пластичних мас врахо вуються їх фізико-механічні характеристики, насамперед - в'язкість, пластичність, еластичність та адгсчійну властивість. Оскільки найбільш розповсюдженим у формуванні є виготовлення виробів із тіста, то зупинимось коротко на характеристиках тіста, які необхідно враховувати при здійсненні цього процесу. Будь-яке тісто (дріжджове, макаронне та ін.) в реологічному відношенні належить до розряду пружно-пластично-в' язких тіл, для яких характерне поєд нання в'язкої течії та пружно-пластичних деформацій. Воно здатне зберігати свої властивості до визначеної межі. За цією межею тісні докорінно змінює свої реологічні властивості - починає необоротно деформуватись і тече, як в'язка рідина. Це настає тоді, коли при кладені сили перевищують опір структури пружної системи. Для тіста характерне також явище релаксації. І'спііктниісіо (рячсмокіу-ванням) напруження н;гши;нті.ся його чмі'нчк'нпн ча носпіімої я в тісті, де "е" - основа натурального логарифма. У зв'язку з цим тривалість формування, штампування не повинна бути меншою за період релаксації. Інакше кажучи, для надання й фіксування форми макаронних виробів, які випресовутоться, або збереження будь-якого малюнка па тісті, який наноситься штампом, необхідно не тільки при класти певний тиск (вищий за критичне значення), а й витримати деякий час (не менший періоду релаксації) тісто, що формується, під цим тиском.
Тісту властива також здатність прилипання (адіе-йї) до робочих поверхонь обладнання, з якими воно знаходиться в контакті. Величину , міцності адгезії насамперед визначають властивості тіста (в'язкість) і два параметри процесу - тиск і тривалість контакту. Найбільш ради кальним способом не тільки зниження, а й практично повного усунен ня прилипання тіста до поверхонь обладнання (матриць макаронних пресів, закатувадьних., округлюючих механізмів) є покриття їх тон ким шаром (до 50 мкм) пластмаси фторошіасту 4.
Преси, які використовуються для формування матеріалів, за лежно від способу дії поділяються на нагнітальні, прокатувальні (закатувальні) і штампувальні. Нагнітальні преси широко викори стовуються для формування дріжджів, макаронних, цукеркових та інших виробів. Такі преси безперервної дії складаються з нагніталь ного пристрою і формувального пристрою - матриці. Основна час тина нагнітальних пресів - матриця - являє собою металевий диск (кругла матриця) або прямокутну пластину (туйуспа матриця) з наскрізними отворами, профіль яких визначає форму та зовнішній вигляд виробу (трубка, нитка, стрічка та ін.)
Шнековий прес для виготовленпя макаронів, вермішелі і
локшини, зображений на складається 'і гісш-
змішувача !, нагнітального шнека 2 і пресової головки 3, яка забезпечує рівномірний тиск тіста на матрицю 4, Тиск пресування в
шнекових макаронних пресах
для становить 9-12 МПа, середня
швидкість пресування (виходу
макаронних виробів b матриці)
11,015 0,05 м/с. Аналогічний
устрій має і машина для формування джгутів цукеркових мас.
Прокатувальні преси, які використовуються для надання шматкам тіста кулеподібної форми, називаються округлювальними машинами, а циліндричної форми - закатувальними. Округлювання і закатування шматків досягається при просуванні тіста між двома робочими по верхнями, які переміщуються відносно одна одної і чинять деякий тиск (до 0,1 МПа) на пластичну масу - тісто.
Принципова схема машини стрічкового типу для формування за готовок з тіста представлена на рис. 3.16. Закатування шматків тіста 2 проходить під час просування його вздовж зазору, утвореного стрічками двох транспортерів / і 3, які переміщуються в протилежні боки з різними швидкостями. Шматок тіста при цьому, обертаючись навколо своєї вісі, рухається до виходу із зазору і поступово набуває форми циліндра.
Рис. 3.16. Схема закатувальної Рис. 3.17. Схема барабанної
машини для тіста штампувальної машини
Штампувальні преси використовуються в кондитерській проми словості і у виробництві печива (рис. 3.17). При цьому на поверхню виробу досить часто наносять малюнок. Матеріал, що формується (тісто) І, із лотка 2 підбирається приймальним барабаном 3. Потім на нього впливає штампувальний барабан 4, на якому нанесено штамп малюнка. Матеріал 7, на який нанесено малюнок, подається відвідним барабаном 5 на лоток 6 для готового продукту.
Екструзія - продавлювання тістоподібної маси через матрицю під тиском і за високої температури. Продукти, які одержують за допомогою цього процесу, мають підвищені харчові властивості, меншу густину, більшу гігроскопічність і крихкість, краще за своюються організмом людини. Це - кукурудзяні палички, сухі сніданки, фігурні круп'яні вироби, харчові концентрати швидкого приготування.
120
Для здійснення екструзійних процесів використовують різні ек- і струдери. На рис. 3.18 представлено схему черв'ячного (шнекового) екструдера.
Продукт, який підлягає екструзії, завантажується в бункер 5 з порожниною / для охолоджувальної води, із бункера продукт затя гується і переміщується вздовж апарата черв'яком (шнеком) 2, у канал 3 якого поступає гаряча вода для нагрівання продукту. Циліндр 4 також нагрівається за рахунок електричних наїрівачів 10. Нагрітий або навіть розплавлений продукт черв'яком продавлюється через фільтрувальну сітку 9, а потім решітку 8 у головку 6. Із голов ки продукт виходить через формувальний канал - матрицю 7. За ра хунок миттєвого перепаду температури й тиску в головці 6 (між зо ною високого тиску 25 МПа і зоною атмосферного тиску) відбува ється миттєве (1.2 -1(Ґ*с) випаровування вологи, акумульована про дуктом енергія звільнюється зі швидкістю близькою швидкості ви буху, що приводить до утворення пористої структури та збільшення об'єму екструдата (спучування). При цьому внаслідок "вибуху" про-дукта відбуваються глибокі перетворення його структури: розрив клітинних стінок, деструкція, гідроліз.
3.2.4. Ущільнювання сипких матеріалів
Процес пресування
сипких матеріалів (бри-
керування) широко ви користовується під час
рафінаду, багатьох хар-
Його головна мета -
зв'язати частини зерни-
, стих сипких матеріалів у
Рис. US. Схема черв ячного екструдера
ток, округлих гранул, кубиків, паралелепіпедів, брикетів і т. ін. Це, в свою чергу, дозволяє збільшити якість і тривалість використання продукту, зменшити витрати, покращити транспортування тощо. Різновидністю брикетування є таблетування й грануляція. Таб летки і гранули мають менші розміри у порівнянні з брикетами,
121
Промисловість виробляє гранульовані: чай, каву, харчові концентра ти, цукерки та ін.
Оскільки процес брикетування знаходить особливо широке ви користання в цукрорафінадному виробництві, розглянемо цей про цес. Піл час пресування рафінадної кашки вологістю 2-3% відбувається переміщення кристалів і заповнення простору між ними. Поруватість маси при цьому зменшується, збільшується взаємне зчеплення кристалів у брикеті, який набуває міцності. Міцність пресованого рафінаду збільшується з підвищенням во логості й температури рафінадної кашки. При цьому волога, яка є в кашці, під час сушіння кристалізується і виконує роль речовини, що цементує і зв'язує кристали в брикеті. Ущільнювання маси ха рактеризується коефіцієнтом пресування (в %):