История развития науки о процессах и аппаратах

Таблица 8.1 Техническая характеристика инспекционных конвейеров

Показатель	Т1-КИ2Т	КТО	КТВ	ТСИ
Производительность, т/ч	10	3	10	1,5
Скорость движения ленты, м/с	0,15	0,12	0,163	0,10
Ширина ленты, мм	800	550	900	800
Расход воды, м^3/ч	10	3	10	–
Мощность электродвигателя, кВт	1,1	0,6	1,1	0,6
Габаритные размеры, мм	74751475 1975	42501212 1700	58201445 1850	45441142 948
Масса, кг	1140	694	904	552

машины, но и выбрать ее оптимальные конструктивные параметры.
В технике различают одностороннее и двустороннее прессование. В первом случае прессование ведется одним пуансоном, при этом наибольшее давление испытывает слой материала, непосредственно примыкающий к пуансону, наименьшее давление – слой, находящийся на дне прессформы. При двустороннем прессовании сжатие материала осуществляется двумя пуансонами, в этом случае наименьшее давление в материале возникает в слое, расположенном в середине высоты таблетки.
Физическую картину прессования порошкообразных материалов можно представить следующим образом. В начале процесса происходит более плотное расположение тонкодисперсных комочков продукта вследствие переориентации и сдвига частиц, связи между которыми пока не возникают. При этом из продукта удаляется большая часть воздуха. На такое начальное уплотнение затрачивается немного энергии. Дальнейшее уплотнение возможно лишь при деформации отдельных частиц продукта, в это время подводится значительная энергия, которая преобразуется, в основном, в тепло, а также энергию формоизменения частиц и в свободную энергию поверхности частиц. Взаимная связь между частицами создается в результате их текучести, выделении теплоты и свободных химических связей. Дальнейшими связями являются адгезионные и когезионные, возникающие одновременно и создающие связующие слои в материале. В конце процесса прессования при максимальном давлении происходит переход упругой деформации частиц материала в пластическую, вследствие чего структура брикета упрочняется и сохраняется заданная форма.
В процессе прессования для получения прочного и плотного брикета значительное снижение усилия прессования может произойти из-за внесения в продукт смазывающих веществ, влаги и повышения температуры. Это происходит в результате того, что частицы более подвижного связующего вещества, деформируясь при меньшем давлении, заполняют пространство между частицами твердого тела, и молекулярные силы возрастают.
Прессование порошкообразного материала в матрице сопровождается уменьшением его объема, вследствие чего увеличивается объемная масса и прочность таблетки (брикета). Отношение плотности брикета  к плотности порошка в насыпном состоянии ₀ характеризует степень его уплотнения :
; и ,
где M – масса прессуемого материала, кг; S – площадь поперечного сечения матрицы, см²; h, h₁ – соответственно начальная и текущая высота материала, см.
Усилие прессования расходуется на уплотнение продукта и преодоление трения материала о стенки матрицы. В практике прессования трение отрицательно сказывается на проведении процесса, т. к. приводит к неравномерному распределению давления по высоте и поперечному сечению таблетки и, следовательно, к неравномерной плотности по объему спрессованного материала.
При прессовании круглой таблетки распределение давления по высоте характеризуется уравнением:
.
Уравнение показывает, что давление по высоте брикета p_z изменяется по экспоненциальному закону. По мере удаления от пуансона давление прессования p_в уменьшается и зависит от коэффициента внешнего трения f, коэффициента бокового давления ξ, периметра L и площади поперечного сечения S матрицы.
Давление на дно матрицы при z = h и на половине высоты брикета z = h/2 будет
и .
Анализ этих уравнений позволил установить, что на падение давления большое влияние оказывает соотношение Lh/S. Неравномерность распределения давления по высоте таблетки будет тем ниже, чем меньше это соотношение. В связи с этим целесообразно прессовать низкие брикеты с минимальным отношением L/S при заданной массе таблетки.

2.2.3. Классификация оборудования

Свойства перерабатываемых пищевых масс и требуемая форма готовых изделий определяют как способ формования, так и тип формующего оборудования.

В связи с этим формующее оборудование обычно классифицируют по следующим признакам: типу нагнетателя, характеру движения нагнетателя, характеру движения формуемого продукта, рабочей характеристике нагнетателя, количеству нагнетателей, наличию принудительного питания, способу отделения формующего продукта.
Основным признаком, определяющим конструкцию формующего оборудования, является тип нагнетателя. В машинах для формования пищевых сред применяются следующие типы нагнетателей: шнековые, поршневые, валковые, шестеренные, пластинчатые, комбинированные.
Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили шнековые нагнетатели. К их достоинствам можно отнести возможность непрерывной подачи массы, создания высоких давлений (шнековые макаронные прессы), пластификации и термостатирования материала при прохождении по длине шнека. Формующие машины со шнековыми нагнетателями подразделяются на одношнековые и многошнековые. При этом шнеки могут находиться во взаимном зацеплении.
Поршневые нагнетатели применяются при формовании отливкой и отсадкой текучих пищевых масс, таблетировании сыпучих масс, штамповании высоковязких сред.
Валковые нагнетатели применяют, как правило, в тех случаях, когда нет необходимости в создании высоких давлений. Эти нагнетатели позволяют осуществлять равномерное выдавливание массы по всей ширине матрицы, при этом обеспечивается высокая производительность и почти полное сохранение структуры. Валковые нагнетатели нашли широкое применение при формовании тестовых заготовок, конфетных масс, бисквита и т. д.
В шестеренных нагнетателях в неподвижном кожухе вращаются защемляющиеся между собой шестерни, которые обеспечивают объемное передавливание продукта из зоны питания в зону нагнетания. Шестеренные нагнетатели преимущественно применяют при формовании конфетных масс. Несмотря на определенные достоинства, шестеренные нагнетатели имеют ряд недостатков. Подача продукта в зону входа только под действием силы тяжести возможна лишь для маловязких сред. Для высоковязких сред необходимо применение принудительной подачи. Кроме того, при зацеплении зубьев образуется защемленный объем, в котором резко возрастает давление. Это приводит к возникновению сил, стремящихся раздвинуть шестерни, что ускоряет их износ. Увеличение давления в защемленном объеме приводит к возрастанию утечек в торцевых и радиальных зазорах.



Классификация формующего оборудования

Принцип действия пластинчатых нагнетателей не отличается от действия аналогичных лопастных насосов. Достоинством пластинчатого нагнетателя является возможность формовать пищевые продукты любой вязкости и разной дисперстности. При этом механическое воздействие, приводящее к разрушению структуры продукта, минимально. К недостаткам пластинчатых нагнетателей можно отнести то, что смещение центра ротора относительно корпуса нагнетателя приводит к возникновению пульсирующей подачи, при которой изменение объема в процессе вытеснения продукта одной пластиной носит гармонический характер.

Так как выбор кинематической схемы исполнительных и передаточных механизмов зависит от характера движения нагнетателя, все формующие машины можно разделить на два вида: машины с непрерывным и периодическим движением нагнетательных органов.
Одновременно в зависимости от характера движения продукта в предматричной камере формующие машины делятся на два вида: машины с непрерывной и периодической подачей продукта.
Общепринято оценивать работу формующей машины по рабочей характеристике нагнетателя – зависимости объемного расхода от давления. Исходя из вышеуказанной зависимости характеристики нагнетателей делятся на три группы: жесткая, мягкая и переменная. Жесткая характеристика свойственна формующим машинам с поршневыми, шестеренными, пластинчатыми нагнетателями, а также многошнековыми с зацепляющимися шнеками, мягкая – одношнековым и валковым нагнетателям. Нагнетатели с переменной характеристикой наиболее эффективны в отсадочных машинах, где возникает необходимость при непрерывном движении нагнетателя снижать давление на продукт, находящийся в предматричной камере. Для обеспечения стабильности работы формующей машины подачу продукта в загрузочную зону производят за счет устройств с вертикальным и коническим шнеками, а также валкам. По функционально-технологическому принципу формующее оборудование можно разделить на следующие группы машин:
1. Отливочные машины.
2. Штампующие машины.
3. Машины для формования пластичных масс выпрессовыванием.
4. Машины для формования в оболочке.
5. Отсадочные машины.
6. Раскаточные и калибрующие машины.
7. Округлительные, закаточные и обкаточные машины.
8. Машины для нарезания заготовок и изделий.
9. Машины для формования сыпучих материалов.

Штампующие машины