7. Оборудование для измельчения пищевых сред.
Процесс измельчения условно можно разделить на дробление (крупное, среднее и мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое). Измельчение может осуществляться следующими способами: раздавливанием, раскалыванием, истиранием, разрыванием, резкой. В большинстве случаев эти воздействия используются комбинированно, но основное воздействие имеет один из видов. Дробление твердых и хрупких материалов производят раскалыванием, раздавливанием и ударом. Твердых и вязких – раздавливанием и истиранием. Результат измельчения характеризуется степенью измельчения, равный отношению среднего характерного размера D, до измельчения, к размеру после измельчения d.
Происходит за счет внешнего воздействия, преодолевающего сцепление частиц материала. При дроблении куски твердого материала сначала подвергаются объемной деформации, а затем разрушаются по ослабленным дефектами сечением, с образованием новых поверхностей. Куски продуктов дробления ослаблены дефектами меньше, поэтому на дальнейшее измельчение возрастает расход энергии. Для уменьшения энергозатрат следует стремиться к уменьшению упругих деформаций рабочих органов, повышению износостойкости дробилок, уменьшению числа циклов деформаций, и снижению разрушающих напряжений, измельчаемого продукта.
Резание – процесс механического расчленения продукта, с помощью вклинивающегося в него рабочего органа. Резание производят лезвием ножа, гребенками, зубчатым полотном, который при этом вклинивается в измельчаемую продукцию, вызывая напряжения, достаточное, для преодоления всех сопротивлений, возникающих в продукте в момент резания. К резательным машинам предъявляются следующие требования:
Конструкция ножей должна быть универсальной;
Лезвие ножа должно изнашиваться равномерно;
Куски должны отделять путем резания, а не отрыва;
Куски должны иметь заданные форму и размеры.
Для резки нож должен совершать одновременно два силовых движения – перпендикулярно лезвию и параллельно ему. Для осуществления процесса ножу сообщается поступательное, вращательное, планетарное, возвратно-поступательное и сложное движение.
Резание происходит в поле гравитационных, втягивающих или толкающих сил, создаваемых рабочими органами машины для обеспечения подачи продуктов в зону измельчения и отвода ее из машины. Форма, заточка, движения ножей применяемых для резания пищевой продукции зависят от рода, физико-механических и структурных свойств измельчаемой продукции, качества среза и формы продукта.
Резательные машины предназначены для измельчения сырья на частицы правильной формы и определенных размеров для соблюдения одинаковых режимов при дальнейшей обработке и дозировки.
Свеклорезки – в настоящее время наибольшее распространение получили центробежные свеклорезки. Дисковые свеклорезки потребляют меньше энергии, на них получают хорошую свекловичную стружку, но расход ножей на резание 100 тонн свеклы – больше, по сравнению с другими типами свеклорезок, а 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 возможна только при остановке машины.
Волчки – предназначены для среднего и мелкого измельчения сырья. Механизм измельчения волчков бывает коническим, цилиндрическим и плоским. Причем последний получил наибольшее распространение. Это вызвано не только простотой и удобством обслуживания, но и возможностью выполнению на нем ступенчатого измельчения, а также простотой изготовления и надежностью работы. Он представляет собой последовательное чередование неподвижных решеток и вращающихся ножей. Наиболее распространенной является механизм измельчения, состоящий из приемной, промежуточной и выходной решеток, двусторонних и односторонних многозубых ножей. Особенностью решеток является форма и размеры отверстий, представляющих собой кольцевые режущие кромки. Диаметр отверстий определяет скорость истечения сырья и степень его измельчения. Форма отверстий бывает круглой, квадратной, овальной, с оскосами и т д. Ножи для волчков применяют в основном трех и четырех зубые, сплошные и составные, с одной и двухсторонней заточкой. Прямолинейными и криволинейными режущими кромками.
Для жиловки мяса используют жиловочные ножи перед входной решеткой волчка. Они имеют разнесенные по зубьям специальные канавки, по которым при измельчении удаляются пленки и сухожилия. За основную техническую характеристику волчка принимают диаметр решетки. В настоящее время широкое распространение получили волчки, в которых наряду с измельчением, осуществляются процессы смешивания, жиловки, посола, наполнения фаршем колбасных оболочек. Для их выполнения в приемном бункере устанавливают детали, которые одновременно перемешивают и нагнетают сырье в механизм измельчения. На горловине волчка устанавливают специальные насадки для наполнения колбасных оболочек.
Куттеры – предназначены для тонкого измельчения мясного мягкого сырья или превращения его в однородную гомогенную массу. До поступления в куттер сырью предварительно измельчают на волчке, но некоторые виды куттеров позволяют измельчать кусковое сырье. Куттеры бывают непрерывного и периодического действия. Сырью в куттере измельчается при помощи быстро вращающихся серповидных ножей, установленных на валу, которые попеременно погружаются во вращающуюся чашу с частотой 0,3 с-1. Измельчение происходит в открытых чашах или под вакуумом. В них могут комбинироваться процессы измельчения и смешивания.
Коллоидные мельницы и измельчители – применяют для обработки мягкого мясного сырья, режущий механизм может быть виде одиночных серповидных ножей;
ножей, имеющих парную режущую деталь в виде решеток, пальцев, ножен, дисков, отражателей и пр. Комбинированного режущего механизма.
Режущий механизм коллоидной мельницы представляет собой также плавно режущую деталь, вращающийся ротор и неподвижный статор. Ротор и статор бывают гладкими и зубчатыми.
Гомогенизаторы – по количеству плунжеров делятся на одно, трех и пяти плуженные. Основным рабочим органом является гомогенизирующая головка, состоящая из седла и клапана, от конструкции которых зависит степень дисперсности частиц. Тонкость измельчения (гомогенизация) зависит от давления, конструкции гомогенизирующего органа, равномерности подачи, состоянии, и предварительной обработки продукта.