Измельчительное оборудование для предприятий общественного питания

      Процессы измельчения условно подразделяют на дробление (крупное, среднее и мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое). Измельчение материалов осуществляют путем раздавливания (рис. а), раскалывания (рис. б), истирания (рис. в) и удара (рис. г).

Рис. Способы  измельчения продуктов: а — раздавливанием; б — раскалыванием; в — истиранием; г — ударом

В большинстве  случаев эти виды воздействия  на материал используют комбинированно; при этом обычно основное значение имеет один из них, что обусловлено конструкцией машины, применяемой для измельчения.

В зависимости  от физико-механических свойств и  размеров измельчаемого материала  выбирают тот или иной вид воздействия. Так, дробление твердых и хрупких материалов производят раздавливанием, раскалыванием и ударом, твердых и вязких — раздавливанием и истиранием.

         Результат измельчения характеризуется  степенью измельчения, равной  отношению среднего характерного  размера D куска материала до измельчения к среднему характерному размеру d куска после измельчения

Измельчение осуществляется под действием внешних  сил, преодолевающих силы взаимного  сцепления частиц материала. При  дроблении куски твердого материала  сначала подвергаются объемной деформации, а затем разрушаются по ослабленным дефектами (макро- и микротрещинами) сечениям с образованием новых поверхностей. Куски продукта дробления ослаблены трещинами значительно меньше исходных. Поэтому с увеличением степени измельчения возрастает расход энергии на измельчение.

         Измельчение можно производить  раздавливанием, разрыванием, растяжением  и резкой. Нарезанные куски имеют  правильную, заранее выбранную форму  с ровными краями и обычно  в дальнейшем подвергаются только  тепловой обработке. При дроблении частицы продукта имеют неправильную форму и в большинстве случаев подвергаются дальнейшему тонкому измельчению.

         Резание — процесс механического  расчленения продукта с помощью  вклинивающегося в него рабочего  органа. Резание пищевых продуктов осуществляют для того, чтобы отделить от массива продукта определенную его часть, для разделения продукта на частицы заданных формы и размеров и для измельчения продукта без предъявления требований к форме частиц.

Резание как  один из способов измельчения производят лезвием ножа, ножевыми рамками, гребенками или пильным зубчатым полотном, которое при этом вклинивается в измельчаемую продукцию, вызывая в поверхности контакта напряжения, достаточные для преодоления всех сопротивлений, возникающих в ней в момент разрушения. К резательным машинам предъявляются следующие требования: конструкция ножей должна быть универсальной, т.е. она должна позволять регулировать толщину отделяемых кусков без замены ножей; лезвие ножей должно изнашиваться равномерно по всей его длине; ножи должны отделять куски продукции путем резания, а не отрыва их; куски продукта должны иметь заданную форму и размеры.

        Для резки продукта нож должен  совершать одновременно два силовых  движения — перпендикулярно лезвию  и параллельно ему. При этом микроскопические зубцы перерезают волокна и клетки измельчаемого продукта (рис.). Резание может быть рубящим или скользящим .

Рис. Схема  поступательного и параллельного движения ножа

Для осуществления  процесса резания ножами продукции  сообщается вращательное, поступательное, планетарное, возвратно-поступательное или сложное движение.

        Резание происходит в поле  гравитационных, центробежных, втягивающих или толкающих сил, создаваемых режущими или специальными рабочими органами машины. Эти силы используются для обеспечения подачи продукции в зону измельчения и отвода ее из машины.

        Форма, заточка и движение ножей,  применяемых для резания пищевой продукции, зависят от рода, физико-механических и структурных свойств измельчаемой продукции, качества среза и формы продукта, получаемого в результате резания.

        Для извлечения сахара из свеклы  путем диффузии требуется измельчить  свеклу в стружку. Процесс получения стружки из свекловичного корня осуществляется в свеклорезальных машинах при помощи диффузионных ножей, которые установлены в специальных рамах.

        Производительность диффузионной  установки и содержание сахара  в обессахаренной свекловичной стружке в большой степени обусловлены ее качеством. Поверхность стружки должна быть возможно большей, так как с ее увеличением ускоряется процесс диффузии. Однако при этом стружка должна быть упругой, иметь определенную механическую прочность. Хорошим показателем качества стружки может являться проницаемость ее слоя при определенных температуре и давлении на слой.

       Более предпочтительна желобчатая  стружка, так как при этой  форме повышается ее упругость.  Кроме того, желобчатая стружка  при той же толщине имеет большую поверхность.

Для получения  качественной свекловичной стружки  на центробежных или дисковых свеклорезках необходимо, чтобы свекла в процессе резания с достаточным усилием  прижималась к поверхности ножей  и внутренней поверхности барабана или диска свеклорезки. Для центробежных свеклорезок с диаметром барабана 1200 мм и скорости резания 8,2 м/с давление на внутреннюю поверхность ножевого корпуса составляет около 40 кПа, а для дисковых свеклорезок при высоте слоя свеклы в бункере 3 м — 30 кПа, а в барабанной свеклорезке давление от действия центробежной силы достигает 80 кПа.

       Другим распространенным видом  измельчающего оборудования являются  вальцовые станки, в которых измельчение  пищевого сырья достигается в  основном за счет раздавливания и истирания.

Вальцовый станок в значительной мере определяет производительность, эффективность и стабильность работы последующего технологического оборудования.

      Измельчение зерна и промежуточных  продуктов в вальцовых станках  осуществляется в клиновидном пространстве, образованном цилиндрическими поверхностями двух параллельных вальцов, вращающихся навстречу друг другу с различными скоростями. Разрушение зерен происходит в результате сочетания деформаций сжатия и сдвига. Причем преобладание того или иного типа деформации зависит от отношения скоростей вальцов и взаимного расположения несимметричных рифлей на поверхности вальцов.

      Эффективность работы вальцовых  станков определяется степенью  измельчения зерна или его  частиц, производительностью каждой пары вальцов и удельным расходом электроэнергии.

      Зазор между вальцами устанавливают  в зависимости от физико-механических  свойств измельчаемого продукта  и места в технологической  схеме (процессы драный, шлифовочный  и размольный). Он колеблется в сравнительно широких пределах — от 0,05 до 1 мм. Так, например, на I драной системе номинальный зазор между приваленными невращающимися вальцами должен быть 0,8... 1,0 мм; на II драной — 0,6...0,8; на III драной крупной — 0,4...0,6; на III драной мелкой — 0,2...0,4; на IV драной — 0,2...0,3; на размольных системах с рифлеными вальцами — 0,1...0,2 мм, а на остальных размольных системах — 0,05 мм.

Например, удельная нагрузка на I драную систему составляет 32...35 кг/(см-ч), а на 1-ю размольную — 7...8 кг/(см-ч).

      Гомогенизацией называется процесс  измельчения жидких и пюреобразных  пищевых продуктов за счет  пропускания под большим давлением  с высокой скоростью через  узкие кольцевые щели. В результате  воздействия на продукт различных  гидродинамических факторов происходит дробление твердых частиц продуктов и их интенсивная механическая обработка. После гомогенизации количество диспергированных частиц увеличивается примерно в 200.. .500 раз, а их суммарная поверхность — в 6.. .8 раз. Гомогенизация не только изменяет дисперсность белковых компонентов продукта, но и влияет на физико-химические свойства продукта (плотность, вязкость, однородность состава и др.) 

Резательные Машины 

      Резательные машины предназначены  для измельчения растительного  сырья на частицы правильной формы (столбики, кружки, кубики) и определенных размеров для соблюдения одинаковых режимов при дальнейшей обработке и дозировке. Качество резки зависит от конструктивных особенностей машины, режима ее эксплуатации, от вида и состояния сырья. Резка сырья осуществляется стальными ножами различной формы (пластинчатыми, дисковыми, треугольными, трубчатыми, серповидными, винтовыми), которые совершают вращательное или колебательное движение.

      В зависимости от конструкции  режущих устройств резательные машины классифицируются на следующие группы:

— центробежные (с неподвижными режущими устройствами), в которых ножевые рамы закреплены в пазах вертикального корпуса, а продукт прижимается к ножам за счет центробежной силы и заклинивающего действия лопастей вращающегося ротора;

— дисковые (с подвижными режущими устройствами), в которых ножи крепятся к вращающемуся диску, а продукт прижимается к ножам специальными прижимами и под действием собственной массы;

— барабанные (с подвижными режущими устройствами), в которых ножевые рамы крепятся в пазах стенки горизонтального вращающегося барабана, а продукт прижимается к ножам специальными устройствами;

— комбинированные, в которых имеются две и более групп ножей, причем одна группа ножей совершает вращательное движение, а другая, как правило, неподвижная и находится в перпендикулярной плоскости.

      Действие свеклорезок основано  на взаимоотносительном движении  свеклы и ножей, которое может  осуществляться различно. В некоторых  конструкциях свеклорезок, например в резках с горизонтальным диском, движутся ножи, закрепленные во вращающемся диске, свекла же неподвижна; такие свеклорезки называются дисковыми.

      В других конструкциях ножи  закреплены неподвижно на стенках  вертикального цилиндра, свекла движется по внутренней поверхности цилиндра, прижимаясь к ножам действием центробежной силы. Такие резки называются центробежными. В последнее время получили распространение барабанные резки, в которых ножи закреплены на стенках вращающегося горизонтального барабана, а свекла находится внутри барабана и удерживается от вращения особым приспособлением.

В настоящее  время наиболее распространенными  в сахарной промышленности являются центробежные свеклорезки.

      Классификацию машин для резания  свеклы (рис.) можно дать, исходя из взаимного относительного движения свеклы и режущих устройств, а также из конфигурации узла, в котором установлены режущие устройства.

Рис. Классификация свеклорезок

      В центробежных свеклорезках  рамы с ножами закреплены в  пазах вертикально установленного  корпуса. Свекла, поступающая в  свеклорезку, перемещается относительно  ножей с помощью ротора и  прижимается к ножам при помощи  центробежной силы и заклинивающего действия лопастей улитки.

      В дисковых свеклорезках ножи  с рамами устанавливаются в  пазах горизонтально вращающегося  диска, свекла же находится  в неподвижном состоянии и  прижимается к ножам под действием  собственной массы и при помощи  специальных прижимов. В барабанных свеклорезках ножи с рамами закреплены в пазах стенки горизонтально вращающегося барабана, свекла находится внутри барабана, удерживается от вращения вместе с барабаном и прижимается к ножам специальными устройствами.

Ножи в свеклорезке можно менять на ходу, производительность свеклорезок регулируется изменением частоты вращения ротора или количеством работающих ножей.

      Дисковые свеклорезки потребляют  меньше энергии, чем центробежные  и барабанные, на них получают  хорошую свекловичную стружку, но расход ножей на резание 100 т свеклы больше по сравнению с другими типами свеклорезок. Для замены ножей свеклорезку необходимо останавливать.

      Барабанные свеклорезки просты  по устройству, но в процессе  эксплуатации потребляют большое количество ножей и энергии, стружка получается низкого качества, смена ножей осуществляется только при остановке машины.

Волчки предназначены  для среднего и мелкого измельчения  сырья.

      Основные части волчка — механизмы  подачи, измельчения и привод. Механизм подачи имеет загрузочный бункер, в котором либо смонтирован питатель (принудительная подача), либо его нет (сырье загружается самотеком). По конструкции питатели бывают одно- и двухшнековыми, спиральными, лопастными, пальцевыми, их расположение относительно механизма подачи может быть верхним параллельным или боковым параллельным, перпендикулярным, угловым и соосным (рис.).

Рис. Схема  волчков с принудительной (а) и без принудительной (б) подачи сырья