Прессование: цели прессования, конструкции машин, принцип действия.
Цели прессования и принцип действия.
В пищевой промышленности прессованиеприменяется для обезвоживания, брикетирования твердых материалов, гранулирования и формования пластичных материалов.
Прессование состоит по сути в том, что обрабатываемый материал подвергается внешнему давлению в специальных прессах.
Под избыточным давлением проводятся обезвоживание, брикетирование, формование и штампование различных пищевых материалов.
Обезвоживание под давлением применяется в ряде отраслей пищевой промышленности:в сахарном производстве для отжимаводы из свекловичного жома, сока из сахарного тростника, в жировом производстве для выделения из семян подсолнечника растительного масла, в производстве соков для выделœения сока из ягод и плодов и в других производствах.
Брикетирование применяется для получения брикетов, т. е. брусков прямоугольной или цилиндрической формы спрессованного материала. Брикетирование применяется в сахарном производстве для получения брикетов свекловичного жома и сахара-рафинада. Брикетирование широко применяется в производстве пищевых концентратов и лекарственных препаратов, в кондитерском и в комбикормовом производствах, в процессах утилизации отходов производства и др.
Разновидностью брикетирования являются таблетирование и гранулирование. Таблетки и гранулы имеют меньшие размеры по сравнению с брикетами. Промышленностью выпускаютсягранулированный чай, кофе, пищеконцентраты, конфеты я другие продукты.
Формование пластичных материалов используется в хлебопекарном, кондитерском и макаронном производствах для приданияизделию из теста заданной формы.
В пищевой промышленности применяются прессы самых разнообразных конструкций. Их можно разделитьна две большие группы: гидравлические и механические.
Гидравлический пресс работает по законам гидравлики.Основным узлом пресса является рабочий цилиндр, внутри которого перемешается плунжер, соединенный с подвижной плитой. Плунжер приводится в движение жидкостью высокого давления.
Прессуемый материал помешается между подвижной и неподвижной плитами.
Сила давления, создаваемая поршнем на материалом, прямо пропорциональна его площади:
P=pF, H,
где р — давление в гидросистеме, Н/м2; F — площадь поршня, м2.
Гидравлические прессы широко применяются при переработке фруктов и овощей с целью получения соков, для производства ликеров и эссенций.
В сахарной промышленности для обезвоживания жома применяются наклонные горизонтальные и вертикальные шнековые прессы с одно- и двусторонним отжатием. Прессы двустороннего отжатия более производительны, чем прессы с односторонним отжатием, и позволяют отжимать жом до более низкой конечной влажности.
Наклонный шнековый пресс (рис. 1) предназначен для отжатия жома. Жом поступает в сепаратор, где из него частично удаляется вода, а затем в пресс, где отжимается основная часть воды. Часть отжатой воды проходит через цилиндрическое сито и удаляется через штуцер 9, другая часть воды проходит через сито 3 в полую часть вала шнека и удаляется через отверстие 10 и штуцер 9. Выгрузка отжатого жома производится через кольцевые отверстия между коническим ситом и корпусом отжимного шнека. Размер отверстия влияет на продолжительность пребывания жома в прессе и степень отжатия воды и регулируется специальным приспособлением 6.
Рис. 1 Наклонный шнековый пресс:
1 — сепаратор; 2—вал шнека; З — сито; 4 — отжимной шнек; 5— цилиндрическое сито; б —
регулировочное приспособление; 7—отверстие для выгрузки жома; 8— коническое сито; 9— штуцер;10— отверстие для удаления воды; 11 — дополнительная поверхность фильтрования; 12 — штуцер для отвода воды
Горизонтальные и наклонные прессы имеют аналогичную конструкцию. В отличие от горизонтальных прессов в наклонных не происходит частичного смешения отжатого жома с удаляемой жидкостью.
Вертикальный шнековый пресс показан на рис. 2.Основной частью пресса является полый вертикальный шнек, установленный в специальных траверсах. На кожухе шнека с противоположных сторон расположены контрлопасти, которые входят в промежутки между лопастями шнека и препятствуют вращению материала вместе со шнеком. Контрлопасти имеют отверстия, через которые проходит пар, подводимый по трубопроводу.
В верхней части пресса расположена воронка для загрузки материала, а под ней по цилиндрической образующей — цилиндрические разъемные сита с коническими отверстиями. Влажный жом на прессование поступает через воронку и верхними лопастями шнека направляется вниз, в зону с меньшим поперечным сечением, где происходит отжатие воды. Часть отпрессованной воды выходит через отверстия цилиндрического сита͵ а другая часть — через полый вал шнека. Выделенная вода по каналу 10 и штуцеру 9 удаляется из пресса.
В нижней части цилиндрического сита расположено подвижное коническое сито, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ можно поднимать и опускать при помощи болтов 7. Изменением размера щели между этим ситом и нижней частью цилиндрического сита регулируется степень отжатая жома.
Отжатый жом, выходящий через щель, образованную коническим и цилиндрическим ситами, при помощи скребков выгружается из шнека.
Рис. 2 Вертикальный шнековый пресс:
— приводная шестерня; 2— загрузочная воронка;
З — шнек; 4 — разъемное сито; 5 — контрлопасть:
б — коническое Сито; 7 — болт; 8 — скребок; 9 —
штуцер; 10—канал
Двухшнековый пресс (рис. 3) оборудован двумя параллельно установленными шнеками, вращающимися навстречу друг другу. В корпусе и крышках шнека имеются цилиндрические фильтрующие сита с коническими отверстиями, изготовленные из нержавеющей стати.
Конструкция пресса позволяет быстро проводить процесс обезвоживания.
Частота вращения шнеков может регулироваться гидромуфтой от 1,45 до 3 мин-1. От частоты вращения шнека зависят его производительность, влажность отпрессованного жома и расход энергии.
Показатели работы пресса зависят от равномерности питания его жомом.
Производительность прессов по отжатому жому определяется по выражению
Q=pφFt (n/60),
где р - плотность отжатого жома, кг/м3; φ- отношение площади, занятой прерывистыми витками шнека, к площади винтовой поверхности; F- площадь кольцевого выходного отверстия или в случае перфорированного диска -сумма площадей свободною сечения диска, м2; t - шаг витка шнека в выходной щели, м; n - частота вращения шнека, мин-1.
Мощность привода пресса (в кВт) складывается из ряда составляющих:
N=(Nc+Nк+Nв+Ncж+Nn)/ŋnp,
где Nc, Nк, Nв, Ncж, Nn - мощность, необходимая для преодоления сил трения продукта соответственно по ситовому корпусу, поверхности корпуса, поверхности витков шнека, дм сжатия жома, перемещения жома; ŋnp -коэффициент полезного действия привода.
Рис. 3 Двухшнековый пресс:
1 — загрузочный бункер; 2 -шнек; З — крышка; 4 — привод На степень отжатия жома оказывают основное влияние форма проходной части прессов и время пребывания жома в прессе.
Штемпельные и ротационные прессы применяются для брикетирования сухого жома. Ротационные прессы имеют плоскую или цилиндрическую матрицу. В штемпельных прессах матрица является неподвижной, а пуансон (штемпель) совершает возвратно-поступательное движение. В таких прессах наблюдаются большие инерционные силы при прессовании, в связи с этим они должны устанавливаться на массивных фундаментах.
Одна из конструкций ротационного пресса с горизонтальной плоской матрицей показана на рис 4. Основной частью пресса является прессующий узел, состоящий из матрицы и прессующих валков, устройства для среза гранул и полого вала. Матрица установлена на полом валу и вращается вместе с ним. Конический распределитель служит для направления сухого материала под валки.
Рис. 4 Ротационный пресс:
1 — кожух; 2— распределитель материала; 3— бункер; 4 — прессующий валок; 5 — матрица; б — устройство для среза гранул; 7 — выгрузной лоток; 8— лопасть
Спрессованный материал на выходе из отверстия матрицы срезается ножом и лопастью направляется в выгрузной лоток. Зазор между матрицей и лезвием ножа должен быть не более 0.5 мм. Необходимо, чтобы нож перекрывал рабочую ширину матрицы; лезвие его должно располагаться параллельно нижней плоскости матрицы. Угол наклона ножа к горизонтальной плоскости составляет 30°.
Важно заметить, что для срезания брикета устанавливаются четыре ножа. В случае если крайне важно получить более крупные брикеты, количество ножей уменьшают.
Дисковый пресс, используемый в производстве прессованного сахара-рафинада, состоит из следующих базовых узлов: набивной коробки для приема рафинадной кашки; диска с матрицами и пуансонами; упора для прессования брусков рафинада; механизма для натирки стола; механизма для подачи сахара в матрицы; механизма для выталкивания отпрессованных брусков рафинада; механизма для подъема пуансонов; механизма для поворота диска, привода и станины.
Рис. 5 Схема работы дискового пресса
Стол пресса совершает вращательное движение против часовой стрелки в горизонтальной плоскости (рис. 5). Во время одного оборота стол делает четыре остановки, при которых совершаются последовательно следующие операции: I - заполнение матрицы рафинадной кашкой; II - формование при движении пуансона вверх; III - выталкивание брусков сахара пуансоном из матрицы; IV - очистка пуансона от остатков сахара и натирка мастикой.
Матрицы пресса выполнены в виде латунных коробок, которые вставлены в отверстия диска.