Title Тема 3.pdf ✅

© Люлька Д.М. ОХВ.М1.БОХВ_2024_Тема 3 1 ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ МЕХАНІЧНОЇ ТА ГІДРОМЕХАНІЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ СИРОВИНИ, НАПІВФАБРИКАТІВ ТА ГОТОВОЇ ХАРЧОВОЇ ПРОДУКЦІЇ ТЕМА 3 ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПОДРІБНЕННЯ СИРОВИНИ, НАПІВФАБРИКАТІВ ТА ГОТОВОЇ ХАРЧОВОЇ ПРОДУКЦІЇ 3.1. Основи теорії подрібнення. 3.2. Класифікація подрібнювальних машин. 3.3. Подрібнення ударом. 3.4. Інженерні розрахунки дробарок. 3.5. Подрібнення роздавлюванням. 3.6. Подрібнення харчових продуктів різанням. 3.7. Гомогенізація харчових продуктів. 3.1. Основи теорії подрібнення. Процес подрібнення визначається як розділення будь-якого твердого (чи умовно твердого) матеріалу на частини. Всі процеси подрібнення супроводжуються збільшенням поверхні вихідного матеріалу при збереженні його об’єму. В харчовій промисловості подрібнення здійснюють з наступною метою: для підготовки сировини, надання продукту потрібної консистенції, розподілу продукту на порції, утилізації відходів сировини. Значна частина продуктів, які використовуються в харчовій промисловості, при подрібненні легко піддаються деформації і мають підвищену вологість, наприклад, м’ясо, хліб, риба. Ці продукти відносяться до умовно твердих. Способи подрібнення (рис. 3.1) поділяють на наступні:  роздавлювання,  розколювання,  розламування,  різання,  розпилювання,  стирання (розмелювання),  подрібнення за допомогою удару. При роздавлюванні під дією навантаження, що створюється силою F на навантажувальну плиту, матеріал деформується по всьому об’єму, а внутрішнє напруження постійно підвищується. При перевищенні внутрішнім напруженням межі міцності стискання матеріал руйнується з утворенням частинок різної форми та розміру. Процес розколювання здійснюється за рахунок створення великих концентрацій навантаження в місцях контакту матеріалу з клиноподібним робочим елементом, на який діє сила F. Процес розламування здійснюється за рахунок дії згинаючих сил F. Розміри і форма отриманих частин приблизно такі ж як при розколюванні.
© Люлька Д.М. ОХВ.М1.БОХВ_2024_Тема 3 2 Процес різання здійснюється лезами (ножами). Крім цього, ножі здійснюють рух в площині, паралельній до площини розділення матеріалу. При різанні матеріал можна подрібнити на частини наперед вибраного розміру і форми. Розпилювання здійснюється за рахунок використання пилок, зубці яких являють собою ножі. Стирання використовується при тонких і колоїдних помелах. Цей процес здійснюється при дії на матеріал сил, які виникають за рахунок переміщення опорної і натискної плит в протилежні сторони. На натискну плиту діє зовнішня сила F. F 4 2 1 F 4 2 4 F а б в F 4 2 5 F 6 2 1 F 7 2 1 г д е F 8 2 1 F 2 1 ж з і Рис. 3.1. Способи подрібнення: а) роздавлювання; б) розколювання на опорній плиті; в) розколювання між клиноподібними робочими елементами; г) розламування; д) різання; е) розпилювання; ж) стирання; з) подрібнення при стиснутому ударі; і) подрібнення при вільному ударі: 1 – опорна плита; 2 – подрібнюваний матеріал; 3 – натискна плита; 4 – клиноподібний робочий інструмент; 5 – опора; 6 – ніж; 7 – пилка; 8 – ударний інструмент
© Люлька Д.М. ОХВ.М1.БОХВ_2024_Тема 3 3 За принципом стирання працюють подрібнювачі, що в якості робочих органів використовують жорна (рис. 3.2). 2 1 3 4 Рис. 3.2. Подрібнення стиранням за допомогою жорен: 1 – верхнє жорно; 2 – матеріал; 3 – нижнє жорно; 4 – приводний вал Подрібнюваний матеріал через конічний отвір у верхньому жорні потрапляє в зазор між ним і нижнім жорном. В цьому зазорі відбувається подрібнення. Обидва жорна обертаються в різні сторони (або одне з них є нерухомим). Процес подрібнення за рахунок удару може бути здійснено двома способами: стисненим ударом, що здійснюється яким-небудь твердим ударним інструментом, і вільним ударом за рахунок зіткнення продукту, що подрібнюється, з твердою поверхнею опорної плити. В залежності від розміру шматків вихідного і подрібненого матеріалу подрібнення поділяється на наступні класи (табл. 3.1): Таблиця 3.1 Клас подрібнення Розмір початкового матеріалу, мм Розмір подрібненого матеріалу, мм Грубе 1000 250 Середнє 250 20 Дрібне (мілке) 20 1...5 Відношення діаметрів шматків початкового і кінцевого dп /dк = і – є лінійна ступінь подрібнення, а dп3 /dк3 = іо – об’ємна ступінь подрібнення. Для подрібнення матеріалу зовнішні сили повинні переважити сили взаємного зчеплення часточок матеріалу. При цьому затрачується робота на: а) об’ємну деформацію шматків, що подрібнюються; б) роботу на створення нової поверхні, що утворюється при подрібненні шматка матеріалу; в) робота на створення тепла при роботі дробильних машин. Подрібнення здійснюється під дією зовнішніх сил, що переборюють сили взаємного зчеплення часток матеріалу. При подрібненні шматки твердого матеріалу спочатку піддаються об'ємній деформації, а потім руйнуються по ослабленим дефектам (макро- і мікротріщинам) з утворенням нових поверхонь. Зі збільшенням ступені подрібнення зростає і витрата енергії.
© Люлька Д.М. ОХВ.М1.БОХВ_2024_Тема 3 4 Відповідно до гіпотези П.А. Ребіндера, витрати енергії А (Нм) на подрібнення якого-небудь продукту для одержання кінцевого продукту, що складається з частинок певної дисперсності, можуть бути виражені формулою: , де K – енергія, що затрачається на процеси деформації та утворення продуктів зношування робочих органів подрібнюючої машини, Нм; σр – руйнівне напруження матеріалу, що подрібнюється, Н/м2 ; V – об’єм матеріалу, що подрібнюється, м3 ; Е – модуль пружності матеріалу, що подрібнюється, Н/м2 ; mу – число циклів деформацій часток матеріалу, що подрібнюється; kр – енергія на утворення 1 м2 нової поверхні для даного матеріалу, Н/м; S = Sk – Sн – нова утворена поверхня (Sk, Sн –загальна поверхня матеріалу після та до подрібнення відповідно), м;  – безрозмірний коефіцієнт, що характеризує для машини даної конструкції процес утворення нової поверхні: ೖ н п , де n – показник ступеня, що залежить від умов подрібнення. Коефіцієнт корисної дії процесу подрібнення визначається виразом: р ೤ ೛ ೇ మ р . Аналіз цих рівнянь показує, що для зменшення енерговитрат варто прагнути до зменшення пружних деформацій робочих органів дробарок і підвищення їхньої зносостійкості, до зменшення числа циклів деформацій часток матеріалу, що подрібнюється, і до зниження руйнівних напружень продукту, що подрібнюється.