Вибрационные машины, применяемые в пищевой промышленности

18.06.2015

При перемещении различных видов сырья и штучных грузов в зависимости от изменения направления транспортирования обрабатываемого продукта различают нереверсивные и реверсивные установки.
К этой группе вибрационных машин относятся вибрационные горизонтальные или вертикальные конвейеры; питатели, дозаторы и ориентирующие устройства.
Основными достоинствами виброконвейеров являются: незначительное измельчение перемещаемого, продукта в процессе транспортирования, ничтожный износ грузонесущего органа, простота конструкции транспортных установок, почти полное отсутствие трущихся и быстроизнашивающихся деталей, простота обслуживания, невысокая энергоемкость, безопасность эксплуатации, возможность загрузки и разгрузки в любой точке конвейера, возрастание эффективности при транспортировании под уклон.
Применение герметичных грузойесущих органов делает виброконвейеры незаменимыми при перемещении пылящих и других труднотранспортируемых продуктов. Важной особенностью виброконвейеров является возможность совмещения процесса транспортирования с технологической обработкой перемещаемого продукта, например, сушкой, классификацией и гранулированием, обеспыливанием. При использовании вибрационных конвейеров легко обеспечивается высокая степень гигиеничности пищевого производства.
Вибрационные питатели используются либо самостоятельно, либо входят в качестве составного элемента в дозирующие, взвешивающие, ориентирующие, счетные и другие устройства. Они предназначены как для сыпучих, так и для штучных грузов. Питатели для сыпучих грузов в соответствии с производственным назначением можно разделить на питатели общего назначения, питатели-грохоты, питатели-распределители.
Питатели для штучных грузов обычно оснащаются устройствами для ориентации подаваемых продуктов.
Вибропитатели общего назначения служат для загрузки различных технологических агрегатов и транспортных установок, где отсутствуют специальные требования к характеру подачи дозируемого материала.
Питатели-грохоты применяются, например, для отделения мелких фракций от основного продукта или, наоборот, для удаления крупных включений, а также для всякого рода других; разделительных операций.
Вибрационные питатели широко используются для равномерной подачи сыпучих продуктов из бункеров на разнообразные транспортные установки.
Вибрационные питатели также широко используются для загрузки различных технологических агрегатов. Питатели-распределители предназначены для дозирования обрабатываемого материала в сушилку, охладитель или мельницу.
Электровибрационные питатели-грохоты подают поступающий из технологической машины продукт на ленточный конвейер. При использовании питателя-грохота на ленте конвейера самопроизвольно образуется подстилающий слой из мелкого продукта, который смягчает удары при падении крупных кусков и тем самым снижает износ ленты. Вибрационные питатели-грохоты дозируют пищевой продукт в технологические машины, одновременно отсеивая некондиционную фракцию.
Вибропитатель является универсальным загрузочным устройством, переход которого с одного изделия на другое осуществляется сменой бункера или ориентирующих элементов.
Вибрационные питатели широко применяются в дозаторах с весовым бункером или весовым конвейером.
Вибрационные питатели подразделяются на две основные группы: для перемещения сыпучих (сахар-песок, мука, крупа и т. д.) и штучных продуктов (конфеты, карамель и т. п.). Основное различие состоит в конструкции рабочего органа. Наиболее широко в пищевой промышленности применяются вибрационные питатели с электромагнитным приводом. Электромагнитный привод, обладая конструктивной простотой, допускает точное ручное или автоматическое регулирование режима работы, а следовательно, и гибкое регулирование производительности питания. В поточном процессе вибропитатели используются для ориентации и для накопления большого количества изделий. Наличие накопителей позволяет останавливать каждый отдельный агрегат для его подналадки без остановки последующих и предшествующих агрегатов автоматической линии.
При автоматизации многих технологических процессов на предприятиях пищевой промышленности требуется точное поддержание заданного расхода по массе продукта или автоматическое регулирование по определенному закону. Для этих целей в последние годы стали применяться вибрационные дозаторы непрерывного и периодического действия.
В вибрационных дозаторах в качестве подающих, дозирующих и разгрузочных устройств применяются почти исключительно электровибрационные питатели. Применение электромагнитного привода обеспечивает большую точность дозирования и облегчает создание системы автоматического управления, а использование системы неразрушающего контроля позволит точно определять состояние оборудования.
Для осуществления многих технологических операций весьма эффективными оказались вертикальные транспортно-технологические машины с винтовым рабочим органом. Эти установки в результате их размещения вверх занимают малые рабочие площади и имеют рабочий орган значительной протяженности.
Вертикальные вибрационные транспортно-технологические машины могут удачно сочетать процесс транспортирования с такой технологической операцией, как сушка или охлаждение сыпучих продуктов. Схемы и методы осуществления обработки продукта теплоносителем могут быть весьма разнообразны в зависимости от конкретных условий и его физико-механических свойств.
В пищевой промышленности также очень широко применяются вибрационные сепараторы, сортирующие машины, центрифуги и ориентаторы-сортировщики.
Разделение пищевых продуктов на сорта, классы или фракции может носить характер предварительный, промежуточный или окончательный. Предварительное сортирование применяется для удаления из пищевых продуктов того сорта, который не должен поступать на дальнейшую технологическую обработку. Промежуточное сортирование проводится с целью, например, контрольного исследования пищевого продукта. Окончательное сортирование проводится для получения уже готового продукта.
Сепарация пищевых продуктов осуществляется с целью удаления из зерна, риса и т. п. продуктов примесей. Сортирующие машины других типов используются для разделения по размерам таких продуктов, как огурцы, лимоны, рыба и т. п., а также по крупноте помола, например мука.
Для разделения неоднородных систем с жидкой дисперсионной средой используется центробежная сила. С помощью центрифугирования можно обеспечить осветление пищевых систем с наиболее полным удалением примесей, содержащихся в жидкообразных продуктах в небольших количествах. Центрифугирование позволяет отделять твердую фазу от механически удерживаемой в структуре и капиллярной влаги (центробежная «сушка», обезвоживание), производить сепарацию дисперсных систем и разделение суспензий, содержащих большое количество твердой фазы (центробежная фильтрация или осадительное, т. е. отстойное, центрифугирование) и т. д. В этом случае наиболее эффективными являются высокоскоростные центрифуги, например, при обезвоживании растительных, рыбных и животных жиров, осветлении фруктово-ягодных соков.
Следует отметить, что в мощном центробежном поле разрушение структур и высвобождение жидкой дисперсионной среды активно происходит только до тех пор, пока по мере удаления жидкой среды не образуются прочные структуры. Такие структуры возникают в процессе уплотнения системы при увеличении центробежной силы. Поэтому дальнейшее разрушение структуры в условиях все возрастающих скоростей вращения ротора центрифуг становится затруднительным.
В этом случае наложение вибрационного поля с колебаниями в плоскости, перпендикулярной направлению центробежных сил позволяет разрушить дисперсные структуры с высвобождением жидкой среды и интенсифицировать процесс центрифугирования.
Перспективным для пищевой промышленности следует считать применение указанных виброцентрифуг в процессах фильтрования (сгущения) суспензий.
Вибрационное измельчение пищевых дисперсных систем нашло сравнительно ограниченное применение в пищевой промышленности, однако успешный опыт использования вибромельниц в ряде областей промышленности для тонкого измельчения различных сыпучих и пластично-вязких систем (мокрое измельчение) позволяет рекомендовать этот тип вибрационных машин для более широкого применения и в ряде пищевой промышленности.
Тонкое измельчение способствует повышению скорости протекания межфазовых процессов и получению лучшей структуры конечного продукта. Это обуславливается тем, что при тонком измельчении продукта происходит уменьшение размеров частиц, увеличивается их удельная поверхность и повышается однородность, в связи с этим ускоряются реакции, снижаются температуры, необходимые для нормального проведения технологического процесса, сокращаются расход дефицитных компонентов, а в ряде случаев и потребление энергии.
В вибрационных мельницах тонкое измельчение и диспергирование исходных компонентов осуществляется в среде мелющих тел, в качестве которых наиболее часто применяются шары.
Основными параметрами вибрационной мельницы являются частота и амплитуда колебаний, форма, размеры и материал мелющих тел, а также параметры камеры. Эффективность процесса измельчения в вибромельнице зависит от необходимой степени заполнения ее продуктом, соотношения между количеством мелющих тел и долей измельчаемого продукта, вида измельчаемого продукта, его гранулометрического состава и планируемой крупноты на выходе. Эффективность процесса измельчения зависит также от ее конструктивных особенностей и габаритных размеров камеры, размера, формы и плотности мелющих тел, условий поступления и удаления из мельницы измельчаемого продукта. Тем не менее определяющими факторами интенсивности работы вибрационной мельницы являются параметры колебаний камеры (форма траектории, частота и амплитуда колебаний).
Для диспергирования и гомогенизации различных пищевых продуктов могут найти широкое применение конусные и щековые вибрационные дробилки и коллоидные Мельницы, которые интенсивно разрабатываются в последние годы.
Центробежная сила дебаланса прижимает дробящий конус к поверхности чаши, сообщая ему вращательные движения. При этом ось дробящего конуса отклоняется от оси корпуса, поэтому конус развивает дополнительную силу инерции, превышающую силу инерции дебаланса. Вследствие действия сил инерции конус медленно вращается в противоположную сторону вокруг своей оси и обкатывается по внутренней поверхности чаши, осуществляя дробление продукта в зоне сближения конуса и чаши.
Для выполнения некоторых технологических операций, таких, как отделение мяса от костей, резание крупной рыбы, разделка осетровых, тюльки, полутюльки и теши при производстве балыков, снятии шкуры с филейчиков и т. п., находят применение полосовые вибрирующие ножи, которые, как показывает опыт, более эффективны, компактны и менее энергоемки, чем дисковые.
Виброрезание позволяет значительно интенсифицировать этот процесс, повысить качество поверхности среза, снизить количество отходов и удельные энергетические затраты, существенно упростить конструкции резательных машин.
В работах показано, что повышение качества поверхности среза объясняется тем, что в микроэлементах, находящихся вблизи вибрирующего элемента за счет резкого уменьшения прочности, вязкости и других реологических характеристик пищевых дисперсных систем значительно снижается сопротивление проникновению режущего элемента. Уменьшение энергетических затрат обеспечивается периодическим отрывом резательного элемента от разрезаемого продукта и значительным снижением трения между ними. При резании в условиях вибрации в связи с интенсификацией этого процесса и снижением удельной мощности резания сокращается общий расход электроэнергии.