Curs12 SemI IMAPA 07 08

21
Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina: OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ªI AGROTURISM CURS 12 1 STUDIUL OPERAÞIILOR MECANICE. MÃRUNÞIREA. 1. Definiþie ºi scop Materiile prime, produsele intermediare (semifabricate) sau produsele finite din industria alimentarã se prezintã adesea la dimensiuni care impun reducerea acestora, fie în scopul accelerãrii realizãrii unor faze tehnologice, fie pentru obþinerea unui anumit produs din materia primã prelucratã, pentru facilitarea comercializãrii produsului sau pentru aducerea la o formã doritã (tabelul 1). Mãrunþirea se defineºte ca operaþia de divizare, având ca scop reducerea volumului individual al particulelor materiale sub acþiunea forþelor mecanice sau hidraulice, materialele supuse mãrunþirii putându-se prezenta iniþial în stare solidã, lichidã sau gazoasã. Denumirile specifice ale operaþiei sunt prezentate în tabelul 2. Tabelul 1. Scopul operaþiei de mãrunþire Scopul operaþiei Exemple de utilizare Accelerarea operaþiilor fizice ºi creºterea suprafeþei de contact interfazic Dizolvãri, încãlzire, rãcire, uscare, extracþie etc. Accelerarea operaþiilor chimice ºi biochimice Prealabil hidrolizei acide sau enzimatice a amidonului, plãmãdirii- zaharificãrii etc. Separarea constituenþilor dintr-un aglomerat Mãcinarea cerealelor, tranºarea, dezbrobonirea Obþinerea de amestecuri omogene Omogenizarea, emulsionarea, amestecarea, compuºilor solizi pentru produse tip instant etc. Realizarea fineþii necesare obþinerii unor calitãþi senzoriale dorite Conºarea ciocolatei, rafinarea unor paste alimentare etc. Obþinerea de amestecuri granulometrice de volum convenabil (eventual minim) pentru necesitãþi de prelucrare, ambalare, transport, consum Obþinerea de mixturi alimentare pulverulente (condimente, produse instant etc.) Tabelul .2 Denumiri specifice ale operaþiei de mãrunþire Starea materialului Denumirea Solidã (Den umirea particularã este determinatã de dimensiunea iniþialã a particulei, modul de realizare a mãrunþirii ºi maºina folositã) Sfãrâmare, spargere, concasare, dezintegrare, mãcinare, tãiere, tocare, aplatizare, zdrobire etc. Lichidã Emulsionare, pulverizare, omogenizare Gazoasã Dispersare

Transcript of Curs12 SemI IMAPA 07 08

Page 1: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ªI AGROTURISM

CURS 12

1

STUDIUL OPERAÞIILOR MECANICE.

MÃRUNÞIREA.

1. Definiþie ºi scop

Materiile prime, produsele intermediare (semifabricate) sau produsele finite din industria alimentarã se prezintã adesea la dimensiuni care impun reducerea acestora, fie în scopul accelerãrii realizãrii unor faze tehnologice, fie pentru obþinerea unui anumit produs din materia primã prelucratã, pentru facilitarea comercializãrii produsului sau pentru aducerea la o formã doritã (tabelul 1).

Mãrunþirea se defineºte ca operaþia de divizare, având ca scop reducerea volumului individual al particulelor materiale sub acþiunea forþelor mecanice sau hidraulice, materialele supuse mãrunþirii putându-se prezenta iniþial în stare solidã, lichidã sau gazoasã. Denumirile specifice ale operaþiei sunt prezentate în tabelul 2.

Tabelul 1. Scopul operaþiei de mãrunþire

Scopul operaþiei Exemple de utilizare

Accelerarea operaþiilor fizice ºi creºterea suprafeþei de contact interfazic

Dizolvãri, încãlzire, rãcire, uscare, extracþie etc.

Accelerarea operaþiilor chimice ºi biochimice Prealabil hidrolizei acide sau enzimatice a amidonului, plãmãdirii-zaharificãrii etc.

Separarea constituenþilor dintr-un aglomerat Mãcinarea cerealelor, tranºarea, dezbrobonirea

Obþinerea de amestecuri omogene

Omogenizarea, emulsionarea, amestecarea, compuºilor solizi pentru produse tip instant etc.

Realizarea fineþii necesare obþinerii unor calitãþi senzoriale dorite

Conºarea ciocolatei, rafinarea unor paste alimentare etc.

Obþinerea de amestecuri granulometrice de volum convenabil (eventual minim) pentru necesitãþi de prelucrare, ambalare, transport, consum

Obþinerea de mixturi alimentare pulverulente (condimente, produse instant etc.)

Tabelul .2 Denumiri specifice ale operaþiei de mãrunþire

Starea materialului Denumirea

Solidã (Denumirea particularã este determinatã de dimensiunea iniþialã a particulei, modul de realizare a mãrunþirii ºi maºina folositã)

Sfãrâmare, spargere, concasare, dezintegrare, mãcinare, tãiere, tocare, aplatizare, zdrobire etc.

Lichidã Emulsionare, pulverizare, omogenizare

Gazoasã Dispersare

Page 2: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ªI AGROTURISM

CURS 12

2

2. Factorii care influenþeazã mãrunþirea

Mãrunþirea solidelor este mult mai frecvent utilizatã ºi este mult mai importantã datoritã marilor cantitãþi de materii prime ºi produse prelucrate ºi consumului considerabil de energie, din care totuºi numai o infimã parte (0,1 -0,2%) se consumã efectiv pentru învingerea forþelor de coeziune, restul disipându-se inutil sau chiar dãunãtor sub formã de cãldurã.

Factorii principali care influenþeazã operaþia de mãrunþire sunt prezentaþi în tabelul 3.

Tabelul.3 Principalii factori care influenþeazã mãrunþirea

Tipul factorilor Factorii

Factori referitori la materialul iniþial supus mãrunþirii

Cantitatea sau debitul Granulometria sistemului polidispers iniþial Temperatura de topire Duritatea Umiditatea Elasticitatea ºi plasticitatea Sensibilitatea termicã ºi chimicã Agresivitatea chimicã

Factori referitori la produsul obþinut prin mãrunþire

Forma ºi structura particulelor Granulometria sau mãrimea produsului Suprafaþa specificã Densitatea în vrac Tendinþa de aglomerare a particulelor

Factori referitori la maºina de mãrunþit Modul ºi durata de acþiune asupra materialului Temperatura de lucru Gradul de mãrunþire Uzura suprafeþelor de mãrunþire Impurifîcarea produsului mãrunþit

Factori referitori la instalaþia de mãrunþire Numãrul treptelor de mãrunþire Interpunerea de separatoare între ºi dupã treptele de mãrunþire Tipul de transport al materialului

Factori generali referitori la operaþia de mãrunþire Consumul energetic specific Costul operaþiei Costul manoperei Tipul de funcþionare Tipul de mãrunþire (uscatã sau umedã) Alþi factori specifici (de exemplu adjuvanþi)

3. Procedee de realizare a operaþiei de mãrunþire

Mãrunþirea corpurilor solide se poate realiza prin mai multe procedee ºi anume: • lovire • strivire (comprimare) • frecare

Page 3: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

3

• rupere (întindere) • tãiere • despicare.

Lovirea, strivirea, frecarea ºi ruperea se utilizeazã, în general, în cazul materialelor solide, care prezintã o oarecare duritate: cereale, condimente etc.

Fig.1. Procedee de realizare a operaþiei de mãrunþire

a-lovire; b-strivire; c - frecare; d-rupere; e-tãiere; despicare; forfecare.

Ruperea, tãierea, forfecarea se aplicã la produsele cu o rezistenþã la frecare în jurul valorii de 0,4x107Pa: sfeclã de zahãr, carne etc.

4. Grad de mãrunþire. Trepte de mãrunþire

Gradul de mãrunþire, m, se defineºte ca raport între mãrimea (diametrul) medie a particulelor materialului iniþial, D, ºi mãrimea (diametrul) medie a particulelor materialului rezultat ca efect al mãrunþirii, d:

dD

m =

Atunci când gradul de mãrunþire total (considerat ca raport între mãrimea particulei iniþiale ºi finale) este prea mare, pentru a se obþine într-o singurã operaþie de mãrunþire se recomandã mãrunþirea în mai multe trepte, gradul de mãrunþire total fiind produsul gradelor de mãrunþire pe fiecare treaptã.

Pentru industria morãritului, în mod expres, gradul de mãrunþire se defineºte ºi ca raport între suprafaþa nou creatã ºi suprafaþa iniþialã a particulei:

i

if

S

SSm

−=

unde:

Si este suprafaþa iniþialã a particulei;

Page 4: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

4

S f - suprafaþa finalã a particulelor rezultate prin divizarea particulei iniþiale.

Materialele supuse mãrunþirii fiind mai mult sau mai puþin friabile, ca grad de tãrie se considerã rezistenþa la compresiune, p (MPa), criteriu dupã care materialele se clasificã în:

- materiale moi: p < 10 MPa (sare, zahãr, cereale, oase etc);

- materiale semitari: p = 10 - 50 MPa (ºamotã);

- materiale tari: p > 50 MPa (sticlã, granit, cuarþ, bazalt etc). Dupã gradul de mãrunþire, operaþia de mãrunþire se clasificã conform tabe lului 4.

Tabelul 4. Tipuri de mãrunþire

Dimensiunile maxime ale bucãþilor sau particulelor, mm

Tipul de mãrunþire

Materialul iniþial supus

mãrunþirii Materialul final rezultat prin

mãrunþire

Mãrunþire grosierã Mãrunþire medie Mãrunþire finã Mãcinare obiºnuitã Mãcinare coloidalã

1300-200 140-50 50-10 25-3 sub 0,175

250 - 40 40-10 10-1 0,4 sub 0,0001

O mãsurã relativã a rezistenþei materialelor la compresiune este duritatea, care serveºte ºi drept criteriu al rezistenþei la mãrunþire. Scara mineralogicã de duritate (dupã Mohs) este prezentatã în tabelul 5.

Tabelul 5. Scara mineralogicã de duritate(dupã Mohs)

Tipul de material Duritatea Mineralul etalon Alte materiale

Materiale moi 1 2 3

Talc Ghips Calcit

Sãpun, ceruri Sare gemã, cãrbune, grafit, zahãr Cretã, calcar, marmurã

Materiale intermediare 4 5 6

Fluorinã Apatit Feldspat

Materiale dure 7 8 9 10

Cuarþ Topaz Corindon Diamant

Granit, gresie Safir, ºmirghel

5. Energia necesarã mãrunþirii

Nu existã încã o bazã teoreticã satisfãcãtoare pentru mecanismul mãrunþirii, datoritã numãrului mare de factori de influenþã. Ecuaþia diferenþialã generalã care defineºte consumul de energie este ecuaþia Charles:

Page 5: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

5

nDdD

CdE ⋅−=

în care:

E este energia consumatã, în J; D - dimensiunea particulei, în m;C - constantã; n - exponent.

Formele particulare ale ecuaþiei care defineºte consumul energetic la mãrunþire sunt prezentate în tabelul 6.

Tabelul 6. Ecuaþii particulare pentru consumul energetic la mãrunþire

Exponentul n Ecuaþia particularã Autorul ecuaþiei Domeniu! de aplicabilitate

1

dD

CE k lg⋅= Kick Concasare

1,5

−⋅=

DdCE B

11

Bond Mãrunþire medie

2

−⋅=

DdCE R

11

Rittinger Mãrunþire finã

6.Scheme de realizare a operaþiei de mãrunþire

Operaþia de mãrunþire se poate realiza prin mai multe procedee dupã cum urmeazã: a) Mãrunþirea discontinuã. Este rar aplicatã. Materialul iniþial este introdus în moarã ºi mãcinat un timp determinat pânã ajunge la fineþea doritã. Se obþine un produs cu mult component mãrunt (praf).

Fig.2. Schema mãrunþirii discontinue

b) Mãrunþirea continuã în circuit deschis.

Materialul trece o singurã datã prin moarã sau succesiv prin mai multe unitãþi de mãcinare. 3ezultâ, de obicei, un produs cu granulometrie neuniformã. Consumul de energie este relativ mare.

Fig.3. Schema mãrunþirii continue în circuit deschis

Page 6: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

6

c) Mãrunþirea continuã în circuit închis

Se realizeazã în variantele:

- cu transport mecanic;

- cu transport pneumatic.

Acest tip de mãrunþire realizeazã economie de energie ºi un produs cu granulometrie mai uniformã. Materialul trece în circuit închis prin moarã ºi printr-un separator, ce separã materialul mãcinat în douã fracþiuni; una finã ce se evacueazã ca produs ºi alta mai mare, ce este readusã în moarã împreunã cu materialul proaspãt, ce nu mai trece prin moarã particulele ajunse deja la dimensiunea doritã. Transportul se realizeazã pneumatic sau mecanic.

Mãrunþirea se poate realiza pe cale uscatã sau pe cale umedã. Mãrunþirea pe cale uscatã este cel mai des utilizatã, deoarece consumul de energie în acest caz este mai scãzut.

In industria morãritului se foloseºte numai mãrunþirea uscatã.

Fig.4. Schema mãrunþirii continue în circuit închis

a-transportor cu elevator 5 b -antrenare pneumaticã.

Atunci când comportarea materialului ºi condiþiile tehnologice de prelucrare o impun, se utilizeazã mãrunþirea pe cale umedã, .adicã în prezenþa apei; exemplu: mãrunþirea porumbului în industria ui ºi a saltului în industria berii.

7. Maºini de mãrunþit

7.1.Clasificarea maºinilor de mãrunþit

Maºinile de mãrunþit definibile ca maºini care transformã energia mecanicã în energie de suprafaþã, în funcþie de natura materialului supus mãrunþirii, se clasificã în douã mari grupe: maºini de tãiat ºi maºini de mãrunþit propriu-zis. Clasificarea acestora este prezentatã în tabelul 7.

Clasificarea maºinilor de mãrunþit (dupã Ioan Rãºenescu):

a) dupã tipul de cuþit utilizat:

• cu cuþite-disc

• cu cuþite plane

Page 7: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

7

• cu cuþite stea

• cu alte tipuri de cuþite

b) dupã mãrimea bucãþilor tãiate

- tãiere în bucãþi mari - fierãstraie: lamã, disc, bandã, circular

- tãiere în bucãþi medii - Maºini cu cuþite ºi sitã

- tãiere în bucãþi mici - volful, maºini de tãiat cuburi

- tãiere finã (tocare) - Cutere, mori coloidale, mori cu bile

c) dupã construcþia ºi modul de montare a cuþitelor

♦ cu cuþite montate pe discuri rotative - cuþite plane de diferite forme

♦ centrifugale (cu cuþite plane) - tãierea se face sub acþiunea forþei centrifuge

♦ cu cuþite montate pe arbori rotativi - pentru tãiat legume, fierãstrãul circular

♦ cu cuþite disc – cuterul

♦ cu cuþite plane de diferite forme - fierãstrãul lamelar

♦ cu cuþite stea – volful

♦ cu mai multe tipuri de cuþite - maºina de tãiat slãninã

d) dupã gradul de mãrunþire a materialului

• pentru concasare primarã - m = 3-4; D = 1500 - 300 mm; d = 300 - 100 mm

• pentru concasare secundarã - m = 5 – 7; D = 100 - 25 mm; d = 25 - 5 mm

• pentru mãcinarea grosierã a materialelor dure - m=10, D = 5 - 0,8 mm; d = 0,5 - 0,08 mm

• pentru mãcinarea finã a materialelor dure - m= 15; D= 1,2-0,15 mm; d = 0,06 -0,01 mm

• pentru dezintegrarea grosierã a materialelor moi - m = 20; D = 12,5 - 1,7 mm; d = 0,6 - 0,08 mm

• pentru dezintegrarea finã a materialelor moi - m = 50; D = 4- 1,5 mm; d = 0,1 -0,01 mm

e) dupã viteza relativã a organului de mãrunþire

ú cu vitezã relativã micã

ú cu vitezã relativã medie

ú cu vitezã relativã mare

f) dupã principiul de funcþionare ºi caracteristicile constructive

ú concasoare

ú mori chiliene (colerganguri)

ú mori prin lovire

Maºini de tãiat

Maºinile de tãiat în bucãþi mari, specifice industriei cãrnii, cuprind:

Page 8: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

8

- fierãstrãul mobil lamelar (fig. 5);

- fierãstrãul electric mobil circular pentru despicat carcase;

- fierãstrãul electric mobil lamelar pentru tãiat costiþã;

- fierãstrãul electric circular pentru tãiat oase (fig. 6);

- maºina de scos ºorici;

- maºina de decalotat cãpãþâni.

Fig 5. Ferãstrãu mobil lamelar

1 - pânza; 2 - capãtul liber al fierãstrãului; 3 - suportul pânzei; 4-carcasa fierãstrãului; 5-articulaþie; 6 - bielã -manivelã.

Pentru unitãþile de alimentaþie publicã ºi agroturism, dar ºi pentru industria conservelor, industria zahãrului se folosesc.

- volful pentru mãrunþirea (tãierea) grosierã a cãrnii sau slãninii;

- maºina de tocat carne;

- concasorul de oase;

- maºina de tãiat cuburi;

- maºina de tãiat legume;

- maºina de tãiat vârfuri la pãstãi de fasole;

- maºina de tãiat pãstãi de fasole;

- maºina de tãiat felii;

- maºina de tãiat sfeclã de zahãr.

Maºini pentru mãrunþire (tãiere) grosierã

Volful

Mãrunþirea (tãierea)grosierã a cãrnii ºi organelor in stare proaspãtã, refrigeratã, blanºatã precum ºi a materiilor prime grase destinate fabricãrii preparatelor din carne sau pentru topire se realizeazã la volf (fig. 6). Tot la volf, de construcþie specialã, se realizeazã ºi mãrunþirea oaselor destinate obþinerii pastei de carne. Partea principalã a volfului destinat tocãrii materiilor prime moi este mecanismul de

Page 9: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

9

tãiere format din cuþite ºi site. în cazul volfului destinat mãrunþirii oaselor, se are in vedere ºi ºnecul care realizeazã zdrobirea oaselor înainte de mãrunþirea acestora de cãtre cuþitul sitã. Pentru vo lfurile destinate mãrunþirii materiilor prime moi se utilizeazã cuþite în formã de cruce, cu tãiºul pe o singurã parte sau pe ambele pãrþi. Sitele au diametrul cuprins între 100 ºi 285 mm iar orificiile practicate în sitã au diametrul de 2, 3, 4, 6, 8,10,13,18 ºi 20 mm, pentru a se realiza diverse mãrimi ale particulelor semifabricatelor, în cazul volfului destinat mãrunþirii oaselor, se utilizeazã sistemul de tãiere format din douã cuþite lamelare montate în port-cuþit ºi sita cu diametrul de 278 mm, gãurile sitelor fiind de 16 mm pentru oasele de porc ºi 19 mm pentru cele de vitã. în exploatarea volfului destinat tocãrii cãrnii, trebuie sã se aibã în vedere urmãtoarele: sitele, în general, îºi pierd planicitatea datoritã funcþionãrii maºinii ºi devin concave, rectificarea lor fiind necesarã nu numai pentru înlãturarea concavitãþii dar ºi pentru ascuþirea muchiilor orificiilor; tãiºurile cuþitelor se rotunjesc, Ia ascuþirea lor trebuind sã se aibã în vedere planicitatea acestora, astfel încât ele sã calce perfect pe site, în caz contrar, carnea prinsã între cuþite

Volful este maºina de mãrunþit grosier carne sau organe proaspete, refrigerate sau blanºate sau slãninã, destinate fabricãrii preparatelor de carne sau pentru topire. Volful este dotat cu un sistem de tãiere cu cuþite ºi site. Sitele au diametre între 100 ºi 285 mm, iar orificiile sitelor au diametre de 2, 3, 4, 6, 8, 10, 13, 18 ºi 20 mm; pentru mãrunþirea cãrnii se folosesc cuþite în formã de cruce, cu tãiº pe o parte sau pe ambele, sau cu cuþit dublu lamelar pentru mãrunþirea oaselor.

Fig.6. Volful:

1 — batiu de fontã: 2 — cilindru; 3 — axul principal; 4 — lagãr; 5 — acþionare prin roþi dinþate; 6 — melc; 7 — buncãr de alimentare; 8 — mecanism de tãiere; 9 — motor electric.

Page 10: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

10

Fig. 7..Montarea corectã a cuþitelor ºi sitelor la un volf

1 — ºnec de alimentare ; 2 — ºnec de presare; 3 - worschneider; 4 — cuþite ; 5— site ; 6 — inel de strângere; 7 — ºaibã de strângere.

Maºina de feliat

Este utilizatã pentru felierea pâinii, mezelurilor ºi a altor preparate din carne sau brânzeturilor se foloseºte în unitãþile de alimentaþie publicã de capacitate medie. Caracteristicile sunt prezentate în tabelul 7.

Tabelul 7. Caracteristicile tehnice ale maºinii de feliat

Caracteristici Valoarea

Productivitate, kg/h - pâine - mezeluri

20-60 20-40

Grosimea feliei, mm 1 -20 Puterea instalatã, kW 0,15 Diametrul discului, mm 248 Dimensiuni de gabarit, Lxlxh, mm 510x360x400 Masa netã, kg 30

Page 11: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

11

Fig.8 . Maºina de tãiat felii:

1 - stativ; 2— electromotor ºi transmisie; 3 - disc de tãiere; 4 - apãrãtoare de protecþie

Maºinile de tãiat legume ºi fructe pot realiza tãierea acestora în diferite forme ºi dimensiuni: cuburi, rondele, felii pãtrate, felii cu suprafeþe ondulate, tãiþei, bucãþi (pãstãi); pentru a realiza tãierea în forme diferite, aceste maºini sunt prevãzute cu accesorii speciale: disc cu douã sau trei cuþite lamelare, precum ºi dispozitive speciale de rãzuire pentru o mãrunþire avansatã.

Maºina de tãiat cu disc orizontal este prezentatã în fig. 9. Materialul este alimentat pe la partea superioarã 1 sub care se aflã montat discul 2, cu axul de acþionare 3. Pe disc sunt montate 2 cuþite orizontale 4 ºi uneori ºi câteva cuþite verticale 5. Cuþitele verticale, rotindu-se cu discul realizeazã un ºir de tãieturi în produsul de pe disc, produsul fiind tãiat în formã de tãiþei. Distanþa dintre muchiile cuþitului ºi disc determinã grosimea bucãþilor de legume.

Fig. 9. Maºina de tãiat cu disc orizontal

1 – alimentare cu produs; 2 – disc orizontal; 3 – ax de acþionare; 4 – cuþite orizontale; 5 – cuþite verticale.

Page 12: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

12

Maºini de tãiat cu cuþite combinate

In unele ramuri ale industriei alimentare, cum este industria zahãrului ºi industria conservelor, produsele obþinute în urma tãierii materiilor prime respective trebuie sã aibã o anumitã formã (tãiþei, felii etc.). Forma corespunzãtoare se poate realiza folosind fie cuþite combinate, care taie produsul dupã planuri diferite, fie cuþite de forme anumite. Din aceastã categorie de maºini, mai des întâlnite sunt maºinile cu discuri ºi maºinile centrifuge.

Fig. 10. Maºinã pentru tãierea legumelor în formã de tãiþei

Materialul se încarcã în buncãrul 1, sub care se aflã montat discul 2, cu axul de acþionare 3. Pe disc sunt montate douã cuþite orizontale 4 ºi câteva cuþite verticale 5. Cuþitele verticale, rotindu-se cu discul, fac un ºir de tãieturi în materialul de pe disc; adâncimea tãieturilor este egalã cu distanþa dintre muchiile cuþitului ºi grosimea bucãþilor de legume.

Elementul principal al maºinilor de tãiat est cuþitul confecþionat din oþel de calitate superioarã pentru a proteja produsul alimentar cu care vine în contact.

Forma ºi ascuþiºul cuþitului, precum ºi poziþia acestuia faþã de produsele supuse tãierii determinã mãrimea ºi forma bucãþilor.

Page 13: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

13

Fig. 11. Tipuri de cuþite utilizate în sectorul alimentaþiei publice

Mori coloidale

Mãrunþirea finã a cãrnii ºi a subproduselor (ficat, plãmâni etc.) se poate realiza în bune condiþii cu ajutorul morilor coloidale, care au sistemul de mãrunþire format din stator ºi rotor, distanþa dintre cele douã organe putând fi modificatã dupã dorinþã. Atât rotorul cât ºi statorul sunt prevãzute cu dinþi care executã operaþiile de tãiere, frecare ºi omogenizare, inclusiv descãrcarea produsului. Mãrunþirea are la bazã fenomenul do creare a unor oscilaþii de înaltã frecvenþã, care sunt dependente dantura capului de mãrunþire ºi de turaþia rotorului. Frecvenþa de lucru poate atinge 15 kHz.

Poate realiza mãrunþirea pânã la dimensiuni ale particulelor ~30um. Pentru mãrunþire finã este necesar ca în prealabil materiile prime sã fie mãrunþite la volt' prin sita cu orificii de 3 min. Moara coloidalã poate luciu ºi în serie cu maºina de mãrunþit fin tip Mierofin-200. Principalele caracteristici ale maºinii sunt urmãtoarele :

— productivitate, 1 200—1 990 kg/h (pasta de peºte), productivitate nominalã, minimum 1000" kg/h; — diametrul echivalent al rotorului, 150 mm ; — puterea instalatã, 22 kW; — turaþia rotorului, 2 920 rot/min; — capacitatea pâlniei de alimentare, S0 1; — granulaþia materiei prime la intrarea iu maºinã, 3 mm; — granulaþia produsului finit, 30; — temperatura materiei prime, 50°C; — dimensiuni de gabarit (Lxlxh), 81 x752x1420 mm ; — masa netã, 280 kg. Moara coloidalã se compune din urmãtoarele pãrþi pâlnia de alimentare, pâlnia de evacuare, carcasa de alimentare, cap de mãrunþire (rotor, stator, piuliþã de reglare), carcasã-electromotor. Maºina este fixatã la pardosealã printr-un sistem talpã. Partea de lucru a maºinii o constituie capul de mãrunþire al cãrui rotor ºi stator sunt compuse din mai multe segmente danturate în interior (la stator) ºi exterior (la rotor;. Danturarea este de formã tronconicã cu baza mare în jos, cu înclinare mai mare la rotor, astfel cã, spre

Page 14: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

14

baza capului de mãrunþire, spaþiul dintre rotor ºi stator scade progresiv. Frecvenþa de danturare a rotorului ºi statorului este spre baza capului de mãrunþire.

Fig. 12. Capul de mãrunþire al morii coloidale Molacol-1

1 — pâlnie de alimentare : 2 —stator;3 — rotor ; 4 — mâner pentru piuliþa de reglare; 5 — pâlnie de evacuare.

Morile coloidale se folosesc pentru mãrunþire foarte finã, utilizând sistemul de mãrunþire rotor-stator, fiind prevãzute cu dinþi ce executã tãiere, frecare, omogenizare.

Mãrunþirea foarte finã se bazeazã pe generarea de oscilaþii de înaltã frecvenþã (frecvenþa de lucru – 15 kHz), dependente aþâþ de dantura capului de mãrunþire, cât ºi de turaþia rotorului, atât la moara de mãrunþire foarte finã echipatã cu rotor-stator, cât ºi la moara coloidalã.

Dispozitivele rotor-stator ale acestor mori sunt dotate cu rotor danturat de formã tronconicã ºi stator, de asemenea, danturat; numãrul dinþilor creºte spre baza statorului ºi rotorului, astfel încât spaþiul dintre ele scade progresiv ºi poate fi reglat prin ridicarea sau coborârea statorului cu o piuliþã de reglare.

Maºini de mãrunþit propriu-zise

Mori cu cilindri

Dupã principiul de funcþionare ºi caracteristicile constructive, maºinile de mãrunþit propriu-zise se împart în concasoare, mori chiliene ºi mori prin lovire.

Concasoarele, granulatoarele ºi morile cu cilindri sunt cele mai utilizate în industria alimentarã, fiind necesare în aproape toate subramuriie sale ºi sunt cunoscute sub numele de valþuri.

Distanþa dintre suprafaþa perifericã a celor doi cilindri care lucreazã în pereche, rotindu-se în sens de întâmpinare, este condiþionatã de dimensiunea maximã a particulelor obþinute prin mãrunþire. Cilindrul sau tãvãlugul, dupã forma suprafeþei sale exterioare, poate fi neted, striat (cu rifluri), cu dinþi sau colþi, în funcþie de scopul urmãrit: strivire (compresiune), tãiere, rupere, frecare sau efecte combinate.

Page 15: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

15

Dacã suprafaþa cilindrilor este netedã ºi raportul vitezelor lor periferice unitar, mãrunþirea se realizeazã prin strivire la presiune constantã; acest caz corespunde, pentru materialele moi, mai ales operaþiei de aplatizare (de exemplu pentru obþinerea paietelor pentru extracþie în industria uleiului, pentru obþinerea fulgilor de cereale, pentru degerminare etc.).

Când suprafaþa cilindrilor este striatã, prezentând rifluri, efectului de strivire i se adaugã cel de tãiere, dacã raportul vitezelor periferice este unitar, ºi cel de rupere, dacã raportul vitezelor periferice este diferit de unitate; în acest ultim caz, suprafaþa cilindrilor poate fi dotatã cu dinþi sau colþi. Valþurile dotate cu asemenea cilindri folosesc propriu-zis la mãrunþire (mãcinare sau granulare - ºrotare). Conform celor afirmate anterior, valþul poate realiza patru operaþii principale: ºrotarea (fragmentarea particulelor mari în particule mai mici, cu evitarea obþinerii de pulbere), desfacerea (desprinderea anumitor fracþiuni dintr-un agregat), mãcinarea (mãrunþirea finã propriu-zisã) ºi aplatizarea (laminarea particulelor).

Cilindrii sau tãvãlugii sunt organe mobile, masive, dispuse orizontal, care lucreazã în pereche.

Riflurile se caracterizeazã prin douã suprafeþe de lucru

- spatele riflului – S (mn) ºi

- tãiºul riflului - T (np).

Unghiul de tãiº faþã de razã (α) este mic (20-40 º), unghiul de spate (β) este mai mare (50- 75°), suma celor douã unghiuri fiind cuprinsã între 90-95°. Cu cât unghiul de tãiº este mai mic se mãreºte efectul de tãiere. Cu creºterea unghiului de tãiº creºte ºi efectul de zdrobire.

Vârful riflului este rotunjit pentru a nu se ºtirbi, ca ºi fundul canalului riflului, pentru a nu se înfunda.

Fig 13 . Poziþiile relative ale riflurilor cilindrilor (tãvãlugilor) pereche.

Pentru a genera o multitudine de puncte active de tãiere (frecare), riflurile sunt înclinate faþã de generatoare cu 10-20°. Aceastã înclinare, numitã drall, poate fi pe stânga sau pe dreapta.

în funcþie de scopul urmãrit, dispunerea relativã a riflurilor - perechii de tãvãlugi poate fi:

T/T-când efectul de tãiere este maxim,

TIS, SIT sau

SIS - când efectul de tãiere este minim.

Alte caracteristici geometrice ale canelurii riflate sunt pasul, riflului, t, ºi numãrul de rifluri pe unitatea de lungime de circumferinþã a tãvãlugului.

În tabelul 8 se prezintã clasificarea morilor cu cilindri.

Page 16: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

16

Tabelul 8. Clasificarea morilor cu cilindri

Criteriul Tipul de moarã

Dupã modul de montare a lagãrelor cilindrilor

Cu lagãre fixe Cu lagãre mobile Cu lagãre fixe ºi mobile

Dupã natura suprafeþei cilindrilor Cu cilindri netezi Cu cilindri riflaþi Cu cilindri cu dinþi

Cu un cilindru ºi placã zdrobitoare

Cu doi cilindri

Dupã numãrul cilindrilor (fig. 9.20)

Cu trei cilindri (douã treceri)

Cu 2 perechi de cilindri (douã treceri)

Cu cinci cilindri (patru treceri)

Fig. 14. Tipuri de maºini de mãrunþit cu cilindri, în funcþie de numãrul de cilindri ºi poziþia lor relativã

a - cu cilindru ºi placã zdrobitoare; b - cu axele cilindrilor în acelaºi plan orizontal; c - cu axele cilindrilor în planuri orizontale diferite; d - cu trei cilindri (douã treceri); e - cu douã perechi de cilindri suprapuºi (douã treceri); f-cu cinci cilindri suprapuºi (patru treceri).

În sectorul alimentaþiei publice se foloseºte moara cu doi cilindri numitã bruiozã utilizatã pentru mãrunþirea unor ingrediente t ip: marþipan, pralinã, miezuri uleioase, migdale, alune, nuci. Este prevãzutã cu 2 cilindri ºi un sistem cu o roatã de manevrã pentru reglarea distanþei dintre cilindri in funcþie de gradul de mãrunþire dorit, precum ºi cu un cuþit rãzuitor 3 pentru curãþa rea cilindrilor 2. sistemul este susþinut pe un batiu de fontã, iar acþionarea se realizeazã cu un electromotor prin intermediul unui reductor. Lucreazã pe principiul strivirii, tãierii, frecãrii.

Page 17: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

17

Fig. 15. Schiþa de principiu a bruiozei

1 – pâlnia de alimentare; 2 – cilindri, 3 – cuþit razuitor; 4 – sertar tava colectoare

Moara cu ciocane

Morile cu ciocãnele lucreazã prin lovire, uneori conjugatã cu tãiere, frecare Se utilizeazã din ce în ce mai mult datoritã flexibilitãþii în folosire, capacitãþii mari de prelucrare în raport cu mãrimea utilajului. Flexibilitatea în utilizare se referã atât la tipul de mãrunþire (grosierã, medie, finã) cât ºi la tipul de material supus mãrunþirii.

Se recomandã pentru materiale cu umiditate sub 15%.

Morile cu ciocãnele lucreazã la grade de mãrunþire de 10 - 15 pentru mãrunþire prealabilã ºi 30 - 40 pentru mãrunþire finã.

Schema morii cu ciocãnele este prezentatã în fig. 16. Organele de lucru sunt ciocãnelele de diferite forme (fig. 17) montate liber articulat între discurile rotorul morii. Materialul ajuns la gradul de mãrunþire dorit se cerne prin sita perforatã inferioarã, iar refuzul este reprelucrat.

Page 18: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

18

Fig. 16. Moarã cu ciocane

1 - pâlnie de alimentare; 2 - carcasã, 3 - placã de spargere; 4 - rotor; 5 - ax; 6 - ciocãnele; 7 - sitã; 8 - pâlnie de evacuare.

Fig. 17. Tipuri de ciocãnele

Pentru evitarea ºocurilor, moara se aduce întâi la turaþia de regim ºi apoi se alimenteazã cu material, deoarece funcþioneazã la turaþie mare (practic la turaþia electromoto rului, circa 3000 rot/min, axul rotorului fiind cuplat direct la axul motorului). Caracteristicile tehnice ale câtorva mori cu ciocãnele sunt prezentate în tabelul 10.

Page 19: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

19

Tabelul 10.Caracteristici tehnice ale unor mori cu ciocãnele

Caracteristici

Moarã de

condimente

Moarã cu ciocane

MCF-5

Moarã cu ciocane

MCU-1B

Productivitate, kg/h 25-100 5000 1000-2800* Putere instalatã, kW 3 55 22 Turaþia motorului, rot/min 3000 3000 3000 Capacitatea pâlniei, I 4 - - Numãr de ciocãnele, buc - 24 28 Dimensiuni gãuri sitã, mm Φ 0,8 ; Φ 2,5 Φ 4 Φ 3, 4, 5, 10, 16,60 Dimensiuni de gabarit, mm 750 x 380 x

600 2150x1836x1350 1820 x1700 x 820

Masa netã, kg 95 - 560

* Productivitatea morii MCU-1B este:

- boabe cereale: 1,2 - 2,5 t/h

- porumb ºtiuleþi: 1,4-1,93 t/h

Morile cu discuri

Majoritatea sunt construite cu discuri verticale, dar sunt ºi cu discuri orizontale.

Lucreazã pe principiul strivirii – frecãrii sau prin lovire dacã pe suprafaþa discurilor sunt montate cuie sau bare care se întrepãtrund, folosindu-se astfel mai ales pentru dezintegrarea materialelor fibroase, numindu-se dezintegratoare.

Dezintegratorul este prezentat în fig. 18.

Fig. 18. Dezintegratorul

Page 20: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

20

1 – gura de alimentare; 2 – carcasã; 3 – disc mobil; 4 – bare sau cuie montate pe suprafaþa discului; 5 – ax; 6 – sitã; 7 – dura de evacuare; 8 – disc fix.

Morile cu discuri verticale pot fi construite cu unul sau cu douã discuri mobile. Se folosesc pentru obþinerea zahãrului farin, mãcinarea pesmetului sau a condimentelor ºi a pudrei de cacao.

Tipuri de mori cu discuri verticale sunt prezentate in fig.19.

A B

Fig. 19. Mori cu discuri verticale

A – cu un disc mobil (1 – pâlnie de alimentare, 2 – carcasã, 3 – disc mobil; 4 – ax; 5 – sitã; 6 – gura de evacuare; 7 – disc fix; 8 – susþinere discuri fixe)

B – cu 2 discuri mobile (1 – pâlnie de alimentare; 2 – carcasã; 3 – discuri verticale mobile; 4 – ax; 5 – sitã; 6 – gurã de evacuare)

Alte tipuri de mori utilizate în industria alimentarã

În industria alimentarã, pentru mãcinarea condimentelor negrase, zahãrului etc. se mai folosesc mori cu discuri, mori cu rotor tip cruce, mori cu bile. Moara cu discuri se construieºte în mai multe variante:

- cu un singur disc vertical striat în rotaþie, al doilea, tot striat, fiind fix, solidar cu carcasa;

- cu douã discuri verticale rotative striate;

- cu discuri verticale ºi cuie sau baghete, numitã dezintegrator.

Aceste mori lucreazã prin frecare ºi lovire, ca ºi o altã categorie de mori, morile cu bile, care realizeazã mãcinarea prin lovirea ºi frecarea materialului cu ajutorul unor corpuri de mãcinare, libere, încãrcate împreunã cu materialul într-un tambur rotativ, cilindric sau conic.

Corpurile de mãcinare au diferite forme ºi dimensiuni (de obicei bile sferice, dar ºi cuburi, cilindri, bare, inele, corpuri ovoidale, elipsoidale, lenticulare), fiind confecþionate din materiale dure (oþel dur, porþelan). Aceste mori lucreazã la o turaþie relativ redusã ºi realizeazã un grad mare de mãrunþire, cu obþinere de produse mãcinate fin.

În industria alimentarã se pot folosi pentru mãcinarea pepsinei, condimentelor etc.

Page 21: Curs12 SemI IMAPA 07 08

Facultatea de Stiinta ºi Ingineria Alimentelor Anul universitar 2007 - 2008 Catedra Bioinginerii în I.A. Semestrul I Disciplina:

OPERATII UNITARE ÎN ALIMENTAÞIE PUBLICÃ ª I AGROTURISM

CURS 12

21

În fig. 20 ºi 21 se prezintã douã mori cu bile. Morile prezentate lucreazã cu funcþionare continuã, dar existã ºi mori cu bile cu funcþionare discontinuã. Pentru ca bilele sã se desprindã la un moment dat de peretele tamburului ºi sã cadã peste material, lovindu- l, turaþia tamburului trebuie sã îndeplineascã condiþia:

Dn

32=

unde D este diametru! tamburului, relaþia corespunzând unui unghi de 35° faþã de orizontalã pentru desprinderea bilelor, caz în care s-a constatat eficienþa maximã de mãcinare.

Diametrul bilelor trebuie sã îndeplineascã condiþia:1824D

dD ⟨⟨

iar gradul de umplere a tobei cu bile, se recomandã între limitele 30 ºi 35%.

Fig. 20. Moarã cu bile, cu tambur cilindric scurt perforat:

1 - tambur; 2-ax; 3-trans-- sie cu curele; 4-electro motor; 5 - carcasã; 6 - pâlnie ie alimentare; 7-pâlnie de evacuare.

Fig. 21. Moarã cu bile cu tambur cilindro-conic compact:

1 - tambur; 2 - lagãre; 3 - coroanã dinþatã de antre nare a tamburului; 4 - pâlnie de alimentare; 5 - pâlnie de golire; 6 - bile.