Сущность и назначение прессования в пищевой промышленности

Сущность и назначение прессования в пищевой промышленности Прессованием называется процесс обработки материалов внешним давлением , под действием которого происходит изменение их свойств. Прессования используется как для создания однородных систем, так и для их разделения. Различают следующие виды прессования: отжима, формирования (штамповки), собственно прессования (брикетирование), экструзия. отжима — это процесс отделениях жидкости от вологомистких продуктов. Используется для отделения жидкостей как более ценного компонента (получение соков), так и менее ценного компонента (отделениях сыворотки от творога). Формирование (штамповки) — это процесс придания продукту определенной геометрической формы. Собственно прессования (брикетирование) — это процесс, который предназначен для уплотнения сыпучих материалов или каких-либо разрозненных частиц в плотные агрегаты с помощью связующих жидкостей и соответствующего давления. Экструзия — это процесс протискання материала через профилирующие головки при соответствующих температуре и давлении с предоставлением продукта необходимой формы. Полученные при этом продукты имеют повышенные питательные свойства, меньшую плотность, большую гигроскопичность и хрупкость. На эффективность процесса прессования влияют различные факторы: 1. Величина давления. С увеличением давления скорость процесса повышается. Однако значительное повышение давления может привести к перерасходу энергии и ухудшение качества продукта (например, при отжиме плодов в сок могут попадать частицы твердой фракции). 2. Свойства и состав материала. При прессовании крепких легкопористих продуктов эффективность прессования уменьшается. 3. Размеры материала. Обратно пропорциональное влияние на эффективность прессования оказывает размер частиц материала. Поэтому при прессовании рекомендуется предварительное измельчение материала. 4. Длительность процесса прессования. Эффективность прессования прямо пропорционально зависит от длительности процесса. 5. Термические условия проведения процесса. В большинстве случаев (например, при отжиме соков) нагревание повышает эффективность процесса прессования. 6. Толщина слоя продукта. С увеличением толщины слоя продукта при прессовании эффективность прессования значительно уменьшается. Для характеристики эффективности процессов прессования используют коэффициент уплотнения: β y = V n / V k где β y — коэффициент уплотнения (изменяется в пределах 3 ... .20); V n — начальный объем материала, м3; V k — объем материала после прессования, м3. В расчетах процессов прессования используется также коэффициент прессования: K n = (V n — V k ) 100 % / V n где K n — коэффициент прессования (изменяется в пределах 60% ... .95%). Работа прессования определяется из уравнения: = где А „ — Работа прессования, Дж; S — площадь поперечного сечения материала, прессуется, м2; р — давление прессования, Па; h o h k — соответственно начальная и конечная высота материала, м. При прессовании пластическое вязких тел характерно явление релаксации. Релаксацией называется уменьшение напряжения в теле при постоянной фиксированной деформации. При этом релаксация происходит во времени, то есть в течение определенного периода. Период релаксации — это время, в течение которого напряжение при постоянной деформации уменьшается в есть раз (есть — основание натурального логарифма). Важно вывод, что продолжительность формирования (штамповка) не должна быть меньше? а период релаксации. Только в этом случае будет получено четкую форму или рисунок на продукте. Аппараты для прессования Для отжима наиболее часто используют гидравлические и шнековые прессы. Рабочий цикл гидравлического пресса периодического действия состоит из следующих операций: загрузка продукта (в пакетах из прочной ткани) на подвижную плиту и прижимания его к верхней плиты; уход основной массы жидкости при сравнительно низком давлении (для растительного масла до 5 МПа); повышение давления (для масла до 80 МПа); выдержки под давлением; опускания подвижной плиты, разгрузки продукта. Полный цикл завершается в течение 20 ... 25 мин. В шнековых прессах непрерывного действия сырье из загрузочного бункера поступает в перфорированный конус, внутри которого вращается шнек. Частота вращения шнека составляет 5 ... 20 об / мин. Жидкость, выделяемая из сырья под влиянием усилий, создаваемых шнеком, собирается внизу корпуса и выходит через патрубок. Размер создаваемого шнеком усилие регулируется размером зазора между перфорированным конусом и регулирующей пробкой. Чем меньше зазор, тем больше создаваемое усилия. Через этот зазор выходит отжатый (обезвоженный) продукт. Размер создаваемого давления в аппарате может быть 4 МПа и выше. Производительность шнековых прессов определяется по формуле: M = 0,785 (D 2 — d2) S n &rho ; Μ (1-K) где D — диаметр шнека внешний (ситового барабана), м; d — диаметр шнека внутренний, м; S — шаг первого витка шнека, м; я — частота вращения вала шнека, об / с; р — плотность продукта, прессуется, кг / м; ц — коэффициент заполнения камеры прессования (ц = 0,3, ... 0,8); К коэффициент, учитывающий обратное движение материала прессуется вдоль винтового канала и через радиальный зазор между шнеком и перфорированным цилиндром (К = 0,5 ... 0,75).

Рис. 4.11. Схема гидравлического пресса 1 — рабочий цилиндр; 2 — плунжер; С — подвижная плита; 4, 6 — неподвижные плиты; 5 — соединительные колонны Рис. 4.12. Схема шнекового пресса 1 — загрузочный бункер; 2 — корпус; 3 — перфорированный конус; 4 — конический шнек; 5 — регулировочная пробка; 6 — патрубок для выхода жидкости; 7 — приводной вал
Среди формовочных аппаратов крупнейшего использование получили барабанные и ленточные устройства. В аппарате барабанного типа, который может выполнять функции отжима, материал (тесто) с приемного лотка увлекается принимающим барабаном. Далее на него влияет барабан штампует, на котором нанесен штамп рисунка. Барабаном отводящей материал с нанесенным рисунком, подается на лоток для готового продукта. Для приготовления различных хлебобулочных изделий широко используют ленточные формовочные аппараты. Они называются также прокаточный. Продукт, подлежащего формированию, пропускают между лентами, движущихся навстречу друг другу (ленточными транспортерами).

Рис. 4.13. Схема барабанного формовочные-штамповочного аппарата: 1 — продукт; 2 — приемный лоток; 3 — приемный барабан; 4 — штамповочный барабан; 5 — отводящий барабан; 6 — лоток для готового продукта; 7 — готовая продукт Рис. 4.14.Ленточный формовочный аппарат: 1,3 — ленты; 2 — продукт
Для осуществления экструзивных процессов применяют различные экструдеры. На рис. 4.15 представлена схема червячного экструдера. Продукт, подлежащего экструзии, загружают в бункер. В зоне загрузки цилиндр имеет полости для охлаждающей воды. Из бункера продукт захватывает червь, в левую часть которого поступает горячая вода, нагревает продукт. Цилиндр также нагревается за счет работы электронагревателей. Нагретый или даже расплавленный продукт червяком продавливается через фильтрующую сетку, а затем проходит через решетку и попадает в головку, в которой находится формирующий канал. Рис. 4.15. Схема червячного экструдера 1 — полость для охлаждающей воды; 2 — червь, 3 — канал для подачи в червь горячей воды; 4 — цилиндр; 5 — фланец; б — головка; 7 — формовочный канал головки, 8 — решетка; 9 — фильтровальная сетка; 10 — электрические нагревов; 11 — загрузочный бункер