ЛЕКЦИЯ № 16 ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ

МОДУЛЬ № 3

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

ЛЕКЦИЯ № 16 ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ

1. Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко «Процессы и аппараты пищевой технологии».- М., КолосС, 2008.-591 с.: ил. План лекции: 1. Общие сведения.

ВОПРОС № 1 Общие сведения

Измельчение, классификация и прессование материалов отно­сятся к механическим процессам, в результате которых изменяет­ся только форма материала, а не его физико-химические характе­ристики.

Измельчение— процесс деления материалов на части путем их раздавливания, раскалывания, истирания, удара, резания и распи­ливания. При этом преодолеваются силы молекулярного притя­жения в измельчаемом материале и образуются новые поверхнос­ти. Схемы способов измельчения приведены на рис.1.

Процессы измельчения разделяются на дробление (крупное, среднее и мелкое), резание, распиливание и т. д.

При раздавливании материал помещают между нажим­ной и опорной плитами. На нажимную плиту действует сила F, под действием которой внутреннее напряжение в материале по­степенно возрастает. Когда внутреннее напряжение превысит пре­дел прочности сжатия материала, он разрушается. При разруше­нии образуются куски различных размера и формы. Этот процесс происходит в валковых дробилках, бегунах (см. рис.1, а).

Раскалывание возникает в результате контакта материала с клинообразным рабочим органом, когда на материал воздейству­ет концентрированная сила F(cm. рис.1, б).

Разламывание осуществляется путем воздействия на мате­риал, находящийся между двумя опорами, изгибочных сил F (см. рис.1, в).

Для резания (см. рис.1, г) применяют ножи различной конструкции.

Для распиливания туш используют пилы и фрезы. Распи­ливание осуществляется вследствие нажима пилы в плоскости из­мельчения F (см. рис. 1, д).

Истирание предназначено для тонкого помола материала. При перемещении опорной и нажимной плит в противоположных направлениях возникает сила F, воздействующая на измельчае­мый материал (см. рис.1, е).

 

Рис.1. Способы измельчения

Измельчение материала ударом осуществляют в дробилках или ударным инструментом, например топором (рис.1, ж). Различают свободный удар твердым ударным инструментом и стесненный удар — при взаимодействии измельчающего материа­ла с поверхностью опорной плиты, как это происходит в молотковых дробилках, дезинтеграторах.

Для измельчения сырья, полуфабрикатов и готовой продукции используют дробилки, мясорубки, терки, ножи, фрезы, пилы и протирочные машины.

Классификация — процесс разделения однородного материала по величине, форме и качеству. По технологическим требованиям части требуется использовать классификацию при переработке материалов, размеры, форма и качество которых должна находиться в строго определенных пределах. Например, при инспекции и консервировании фруктов и овощей их классифицируют по перечисленным признакам.

Вопрос 2. Способы измельчения и их физические основы.

Процесс проводят в дробилках и мельницах, начиная с измельчения глыб и кончая коллоидным измельчением. Размер частиц после коллоидного измельчения… (1)

Измельчение резанием

На практике применяют следующие основные способы реза­ния: пуансоном, резцом, ножом и фрезой. Наиболее распростра­ненный способ — резание ножом и… Ножи бывают односторонние и двухсторонние (рис.2). Грань 1 одностороннего ножа… Применяют ножи разнообразных форм: серповидные в куттерах, дисковые в слайсерах для резки хлеба, овощей, а также при…

Рис.2. Виды ножей

а — односторонний нож: 1 — режущая кромка; б—двухсторонний нож: 2—ра­бочая режущая грань

 

Резание можно разделить на собственно резание и рубку. При рубке резец перемещается только в перпендикулярном направле­нии к материалу, а при резании он движется как в перпендику­лярном, так и в параллельном направлении к кромке материала. При рубке резец или клин проникает в толщу, например, мяса и уплотняет его верхний слой. При рубке поверхность получается не гладкой, не имеющей определенной формы. Рубку применя­ют, когда к поверхности среза не предъявляют специальных тре­бований.

Для резания пластических материалов применяют струну. Пол­ная работа, затрачиваемая на резание, Дж,

 

(8)

 

 

Резание можно рассматривать как процесс, состоящий из двух последовательных стадий: сначала лезвие ножа сжимает материал, а затем перерезает его, образуя ровную поверхность среза.

Работа, затрачиваемая на сжатие, выражается уравнением, предложенным акад. В. Л. Горячкиным,

 

(9)

 

(10)

Обычно пользуются понятием «удельное усилие резания», ко­торое характеризует усилие резания, отнесенное к 1 м длины лез­вия ножа. Так, удельное усилие резания моркови составляет 1400... 1600 Н/м, а картофеля - 600...700 Н/м.

Условный модуль сжатия материала лезвием ножа определяют экспериментальным путем. Его величина зависит от свойств мате­риала, вида ножа, состояния лезвия, усилия резания и других фак­торов. Лезвие режущего инструмента характеризуется режущей способностью, которая в процессе эксплуатации уменьшается. Из-за перечисленных причин полную работу резания определить расчетным путем достаточно трудно.

Технологическим свойством материала при резании является его податливость резанию. Величина, обратная податливости, оп­ределяет способность материала сопротивляться резанию.

Коэффициент полезной работы лезвия представляет собой от­ношение полезной работы к полной:

 

(11)

 

Способность лезвия разделять материал на части является его режущей способностью, которая зависит от усилия резания: чем усилие резания меньше, тем режущая способность лезвия больше. Однако режущая способность лезвия уменьшается по мере его из­носа. Важным технологическим параметром лезвия является ско­рость резания, под которой понимают скорость перемещения лез­вия в направлении резания. С увеличением скорости резания уси­лие резания уменьшается. Естественно, что при резании мягких продуктов уменьшается усилие резания, увеличиваются скорость резания и срок эксплуатации лезвия.

В пищевой промышленности применяют режущие инструмен­ты разнообразных форм: прямоугольные, дисковые, ленточные, серповидные и др. Режущие инструменты могут совершать враща­тельное, возвратно-поступательное, колебательное движение, но могут быть и неподвижными, в то время как изрезаемый материал находится в движении в машине.

 

 

Вопрос 3. Конструкции и работа основных типов измельчающих машин.

Основные измельчающие машины подразделяются на следую­щие типы: щековые дробилки, гирационные, молотковые и дро­билки ударного действия; протирочные… Резательные машины бывают пластинчатыми, дисковыми, ро­торными, струнными и… Ко всем измельчающим машинам предъявляют общие требова­ния: равномерность кусков измельченного материала; удаление…