Классификация оборудования для формования пищевых продуктов

Классификация оборудования для формования пищевых продуктов. Экструдеры: дисковые, поршневые, валковые, шнековые, шестеренчатые, комбинированные. 2. Ротационные: монпансейные, штампующие, карамелештампующие. 3. Отливочные машины. 4. Отсадочные машины. 5. Прессы: карусельные, гидравлические, шнековые, валковые, поршневые, шестеренчатые. 6. Машины для нарезания пластов заготовок: струнные, пластинчатые, дисковые, цепные.

Экструдеры делятся по типу рабочего органа на: дисковые, поршневые, валковые, одношнековые, винтовые, многошнековые, шестеренчатые, комбинированные. По частоте вращения шнека: нормальные, быстроходные.

По конструктивному исполнению: стационарные, с вращающимся корпусом, с горизонтальным расположением шнека, с вертикальным расположением шнека.

По физическим признакам: с коротким шнеком (автогенные), с большим уклоном режущей кромки матрицы, с незначительным уклоном режущей кромки матрицы.

Ротационные формующие машины предназначены для получения из пластичного сырья (теста) заготовок полуфабрикатов определенной формы и размера с рисунком на поверхности. Заготовки из сдобного и пряничного теста формуются на отсадочных машинах. Штампующие машины предназначены для резки исходного продукта в виде жгута на отдельные изделия и придания им различной формы.

Режущие машины предназначены для деления пластов конфетных масс на отдельные части в форме параллелепипеда. Отливочные машины служат для получения изделий определенного объема, формы и рисунка из полужидкой или жидкой кондитерской массы отливкой ее в форму. Они отделяют от жидкой массы порцию определенного объема и отливают ее в форму. Материал формы зависит от физических и химических свойств заливаемой массы. Поршневые и валковые экструдеры оказывают щадящее воздействие на перерабатываемый продукт, их используют для формования продукта с нежной консистенцией.

Валковые экструдеры применяют в машинах без матриц, шестеренчатые – для формования однородных и гомогенных материалов в машинах с матрицами. Экструдирование является одним из перспективных технологических процессов, позволяющих производить разнообразные пищевые и кормовые продукты. Процесс экструдирования - это преобразование сыпучего мелкодисперсного или грубоволокнистого кормового продукта в частицы определенных размеров с заданными физическими свойствами, что достигается механическим воздействием на продукт. Одновременное воздействие влаги, тепла и механического давления в камере пресса обеспечивает необходимое увлажнение и прогрев продукта с последующим формованием гранул в канале матрицы.

Процесс экструзии классифицируют на 3 группы: холодное формование (холодная экструзия), теплая обработка и формование при низком давлении (теплая экструзия), тепловая обработка и формование при высоком давлении (горячая экструзия). При холодной экструзии происходит только механические изменения в сырье в результате его медленного перемешивания и формования через матрицу.

Теплота трения, возникающая при экструзии, отводится через охладительную систему для того, чтобы предотвратить нагрев продукта. Холодная экструзия применяется главным образом при производстве макарон и различных кондитерских изделий. При тепловом методе экструзии наряду с механическим воздействием, сырье подвергается тепловой обработке.

Дополнительно осуществляется нагрев внешним обогревателем. Высокое давление и температура приводит к частичной или полной клейстеризации крахмального сырья. Полученный продукт (экструдат) отличается небольшой плотностью, увеличеннымобъемом, пластичностью, пористым строением. Эти экструдаты, как правило, подвергаются дополнительной обработке, а именно, обжариванию, фритированию и т.д. Горячее экструдирование осуществляется при высоких нагрузках, давлении и температуре.

Здесь имеет место регулируемый подвод тепла извне, как непосредственно в продукт, так и через стенки корпуса экструдера. Такая обработка приводит к различным по глубине изменениям в сырье. Относительно сухой материал (10-20 %) переходит в пластическую, способную течь массу и содержащийся в сырье крахмал почти полностью клейстеризуется. При выходе массы из матрицы, в результате внезапного падения давления и температуры, происходит взрывание продукта и разрыхление его структуры. Процессы, происходящие при экструдировании основные части установки представлены на рисунке 1. Рисунок 1 - Схема установки и процесса экструзии материалов растительного происхождения Основными элементами шнекового прессующего механизма являются шнек и шнековый корпус (рисунок 1), а также матрица с формующими каналами и загрузочное устройство.

Загрузочное устройство должно обеспечивать равномерную подачу прессуемого материала. Шнековый корпус и шнек образуют устройство, создающее давление, а матрица с формующими полостями служит для образования продукта определенной формы.

Созданное давление экструдирует прессуемый материал через формующие полости. Обычно экструдированный продукт срезается с матрицы ножами. Рисунок 2 - Геометрические параметры шнекового прессующего механизма Шнек прессующего механизма имеет на своей поверхности винтовые канавки, разделенные лопастями. (рисунок 2). Для повышения технологичности шнек иногда выполняют составным из участков с разным шагом и высотой лопасти.

Толщина лопасти шнека должна находиться в определенных пределах. Тонкие лопасти приводят к возрастанию утечек между шнеком и цилиндром, а толстые лопасти увеличивают потребляемую мощность привода. Возможен перегрев материала, попадающего в зазор между цилиндром и лопастью шнека. Уменьшение диаметра шнека позволяет с одной стороны облегчить заполнение прессующего механизма прессуемым материалом, а с другой стороны, как показывает практика, увеличить давление прессования. Форма шнекового корпуса может быть либо цилиндрической, либо конической, сужающейся к матрице.

Форма шнека повторяет форму корпуса. Цилиндрические шнековые корпуса намного технологичнее в изготовлении и эксплуатации и получили преимущественное распространение. Обычно внутренняя поверхность шнекового корпуса покрыта неровностями, препятствующими проворачиванию прессуемого материала. Неровности могут быть различной формы. Причем для каждой формы отмечены свои преимущества. Часто встречаются неровности в виде продольных канавок.

Однако при больших давлениях через эти канавки может создаваться большой поток утечек. Канавки могут быть нарезаны по винтовой линии в направлении нарезки витков шнека, либо в противоположном направлении. Если направления винтовой линии шнека и нарезки на шнековом цилиндре совпадают, интенсифицируются процессы смешивания прессуемого материала и, как следствие, его теплообмена с цилиндром. Если направление винтовых линий противоположно, лучше происходит отжим жидкой фазы из прессуемого материала.

Зазор между шнеком и шнековым цилиндром сильно влияет на эффективность работы механизма. Увеличение этого зазора повышает утечки прессуемого материала, а уменьшение зазора увеличивает крутящий момент, создаваемый прессуемым материалом в этом зазоре. Матрица с фильерами - легкосъемная конструкция, располагается в опорной вертикальной плите, которая крепится к корпусу экструзионной камеры болтовыми соединениями, хомутами или накидной гайкой и имеет возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси. Однако известны конструкции, например, где матрица закреплена на стержне шнека и вращается вместе с ним. Это позволяет использовать неподвижные ножи для отрезки прессуемого продукта. Однако неподвижные матрицы, закрепленные на шнековом цилиндре, более технологичны и надежны, поэтому используются чаще. Пространство между матрицей пресса и должно быть таким, чтобы в нем не образовывались зоны прилипания и застоя материала.

Это требует использования обтекаемых поверхностей рабочих органов в таком пространстве.

Фильеры матриц состоят, как правило, из цилиндрических формующих каналов и входных полостей переменного сечения, служащих для облегчения входа в формующий канал прессуемого материала. Через фильеры матрицы осуществляется формование и выход продукции под высоким давлением в виде непрерывного «жгута». Конфигурация фильер определяет ширину изделия и весьма разнообразна: шарики, палочки, звездочки, колечки и др. Существует различная компоновка привода для (одно и двухшнековых) экструзионных машин.

В одних используется осевой принцип, т. е. привод и экструзионная камера со шнеками располагаются в линию на общей плоскости опорной рамы, в других двигатель с редуктором или без него располагается в нижней части станины. В этом случае нагрузка от двигателя передается на валы с помощью ременной или цепной передачи. Такое расположение привода обеспечивает более устойчивую конструкцию, но она не всегда возможна.

Несмотря на существенные различия в конструкциях, шнековые экструдеры могут быть классифицированы по общим для этих машин принципиальным признакам - термическим характеристикам со следующими типами: автогенные, политропные и изотермические. Автогенные экструдеры - это машины, в которых тепло, необходимое для термической обработки растительного сырья, генерируется непосредственно в камере экструдера только за счет диссипации механической энергии. Специальные конструкции узлов рабочих органов (шнеки, камера, фильеры) создают сопротивление движению перемещаемого материала, что обеспечивает повышение температуры процесса до 120 -200 °С. Такой принцип разогрева используется, как правило, в одношнековых экструдерах.

В политропных экструдерах процесс термической обработки материала осуществляется как за счет внутреннего разогрева массы, так и с помощью внешних источников тепла. Большинство экструдеров для варочной экструзии, являются политропными. Внутренний разогрев осуществляется за счет конструкции шнеков.

Существует три метода внешнего нагрева экструдера: электрический, жидкостной и паровой. Изотермические экструдеры ограничиваются спецификой их применения: они предназначены для формования макаронных изделий и хлебного теста. В них тепло контролируется за счет охлаждения внешним теплообменником. 3. Сухие завтраки 3.1