Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

этом скорость потока выбирают такой, чтобы с транспортиру­ ющим потоком уносились частицы с размерами и плотностью меньшими определенных, а в аппарате оседали частицы боль­ ших размеров, обладающие большей скоростью осаждения.

Например, основными условиями, при которых зерно очища­

ве VI.

Гидравлическое сортирование широко применяют в спирто­ вом и свеклосахарном производствах для выделения песка, кам­ ней и других примесей из картофеля и свеклы, транспортируе­ мых по гидравлическому транспортеру, а в консервном произ­ водстве— для сортирования зеленого горошка и зерен кукуру­ зы, которые в зависимости от степени зрелости имеют различ­ ную плотность.

Горошек молочной (консервной зрелости) полностью около

тонет. Эффективное разделение такой смеси в потоке раствора NaCl обеспечивается при скорости потока не более 0,2 м/с и продолжительности пребывания его в гидравлическом сортирователе не менее 15 с, так как при большей скорости потока или меньшем пребывании его наблюдается унос потоком частиц меньшей плотности.

4.МАГНИТНАЯ СЕПАРАЦИЯ

Скорнеплодами и зерновыми материалами, поступающими

впроизводство, нередко попадают различные металлические предметы, способные вызвать поломки рабочих частей дроби­ лок, резок, терок и др.

41

Для удаления ферромагнитных (стальных и чугунных) пред­ метов из сырья его пропускают тонким слоем (не более 100 мм) вблизи постоянных магнитов или электромагнитов.

Простейший магнитный сепаратор (рис. 17, а) представляет

Рис. 17. Магнитные сепараторы.

в течке 2 под углом наклона, превышающим на 3—5° угол ес­ тественного откоса сыпучей смеси. Величина слоя материала регулируется заслонкой 3. Задержанные магнитом предметы периодически удаляются вручную.

Постоянные магниты отличаются ограниченной силой при­ тяжения, ослабевающей с течением времени, в то время как электромагниты обладают постоянным и более сильным магнит­ ным полем, зависящим от силы тока, питающего катушки сер­ дечника 4. Обмотки электромагнитных сепараторов питают по­ стоянным током напряжением 110 или 220 В.

Различают электромагнитные сепараторы, устанавливаемые в течках (рис. 17,6), подвесные и вмонтированные в ведущий барабан ленточного транспортера.^ Сепаратор подвесного типа (рис. 17, в) применяется для извлечения ферромагнитных пред­ метов из слоя сыпучего материала толщиной до 100 мм, пере­ мещаемого со скоростью не более 2 м/с. Он состоит из двух стальных сердечников 5 с полюсными наконечниками 6 и ка­ тушками 7, соединенными в цепи последовательно; его устанав­ ливают вертикально или под углом, соответствующим углу на­ клона транспортера, и на расстоянии не более 160 мм от осно­ вания ленты.

42

Электромагнитный сепаратор, изображенный на рис. 17, г, является одновременно и ведущим барабаном ленточного транс­ портера, перемещающего, например, свеклу, сахар, зерно и др. В нем электромагнитный барабан 8 состоит из секторных элек­ тромагнитов 9, закрепленных неподвижно. Вращение барабана осуществляется от специального привода, и при этом частота вращения не должна превышать 38 об/мин. С противоположной стороны секторных полюсов барабана расположен неподвижный магнитный шунт 10, ослабляющий действие магнитного поля в зоне разгрузки. Удержанные барабаном ферромагнитные при­ меси на выходе из магнитного поля отводятся за пределы пе­ регородки И.

Г л а в а V. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ (ПРЕССОВАНИЕ)

Прессованием называют процесс обработки материалов воз­ действием внешнего давления, создаваемого в прессах. При этом преследуют следующие цели:

отжатие жидкости из твердых материалов; формование пластических материалов; уплотнение сыпучих материалов. Рассмотрим каждый из этих процессов.

1. ОТЖАТИЕ ЖИДКОСТИ ИЗ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Отжатие жидкости прессованием широко используют, на­ пример, для выделения соков из ягод и плодов, масла из мас­ личных семян, жира из шквары, воды из свекловичного жома и др. При этом одновременно с отжатием жидкости происходит уплотнение и брикетирование твердого остатка.

а) Основы теории процесса

Основной величиной, характеризующей процесс отжатия прессованием, является выход жидкости, зависящий от величи­ ны рабочего давления, характера связи-жидкой фазы с клеточ­ ной структурой, содержания жидкой фазы в исходном материа­ ле и остатке, температуры процесса, толщины слоя и продолжи­ тельности процесса.

Физическая сущность отжатия жидкости прессованием за­ ключается в следующем. При сближении частиц материала, внутри и на поверхностях которых жидкость удерживается си­ лами молекулярного сцепления, сначала начинается движение жидкости по каналам между частицами, а затем в процессе прессования жидкость движется в слое пористого материала по

43

капиллярам переменного сечения и кривизны, т. е. подобно филь­ трованию. В связи с этим количество жидкости V, протекающей через капилляр за единицу времени, можно определить по урав­ нению Пуазейля

яДpdi

(46)

128ц/ ’

где Ар— перепад давлений в капилляре; d— диаметр капилляра;

ц — вязкость жидкости; I— длина капилляра.

Согласно уравнению (46) количество жидкости, выделяе­ мой при прессовании, прямо пропорционально перепаду давле­ ний и размеру капилляров и обратно пропорционально вязко­ сти жидкости и длине капилляра. Следовательно, более полно­ му отжатию жидкости способствует увеличение давления и уменьшение вязкости жидкости. Однако чрезмерное увеличение давления уменьшает сечение капилляров, а следовательно, и производительность пресса. Поэтому оптимальное рабочее дав­ ление при прессовании устанавливают опытным путем с учетом структурно-механических свойств материала, количества и ка­ чества получаемой жидкости. Чтобы обеспечить наиболее полное выделение жидкости при отжатии, исходный материал за­ частую подвергают измельчению, термической, а иногда и элек­ трической обработке. Для уменьшения вязкости жидкости прес­ суемый материал часто нагревают до температуры, допустимой технологическими условиями.

Сложность и недостаточная изученность явлений, происхо­ дящих при отжатии, разнообразие сырья и методов его пред­ варительной обработки не дают возможности предложить еди­ ное уравнение для расчета выхода жидкости. Такие зависимо­ сти пока определяют опытным путем. Хотя уравнение (46) и не учитывает ряда факторов, связанных с деформацией прессуе­ мой массы, ее пористостью и толщиной слоя, и не является рас­ четным, вместе с тем оно позволяет наглядно анализировать процесс по входящим в него величинам.

б) Машины для отжатия жидкости (прессы)

По принципу действия различают прессы периодического и непрерывного действия, по способу создания рабочего давле­ ния— прессы механические и пневматические. Широкое приме­ нение в промышленности получили шнековые и вальцовые прес­ сы непрерывного действия и пневматические прессы периодиче­ ского действия.

Ш н е к о в ы е пре с с ы. Устройство горизонтального шнеко­ вого пресса показано на рис. 18. В перфорированном цилиндре 1, помещенном в горизонтальном корпусе 2, расположен шнек

44

3 с уменьшающимся шагом, который служит как для транспор­ тировки материала, так и для отжатия из него жидкости. Вы­

Отжатие жидкости из материала в шнековом прессе проис­ ходит в результате постепенного уплотнения массы материала за счет:

сокращения объема материала, находящегося между витка­ ми, вследствие уменьшения шага витков, а иногда и их высоты; механического воздействия витков на материал в процессе

вращения шнека; трения прессуемого материала о поверхность витков, стен­

ки цилиндра и частиц материала между собой; сопротивления устройства, регулирующего величину выход­

ного отверстия для уплотненного остатка.

Выход жидкости и ее качество зависят от степени сжатия материала между витками шнека. Степень сжатия характеризу­ ется коэффициентом сжатия k, представляющим собой отноше­

ка из винограда &= 3ч-6, при отжатии масла из семян в зависимости от конструкции пресса &= 3ч-23.

В связи с увеличивающимся сопротивлением по ходу движе­ ния материала в шнековых прессах происходит обратное дви­ жение получаемого в результате прессования пластического ма­ териала через зазор между шнеком и корпусом; это явление учитывается коэффициентом kB, зависящим в основном от ши­ рины выходной щели для спрессованного остатка. Например, при прессовании хлопковых и подсолнечных семян для выход­ ной щели шириной 12—6,5 мм kB= 0 , 5-4-0,75.

Производительность шнековых прессов по массе перемещае­ мого материала рассчитывают с учетом их конструктивных и технологических особенностей.

45

Зная объем цилиндра Ко, охватывающего шнек диаметром D, объем вала Кг диаметром d и объем Кв нитки витка, можно определить теоретическую объемную производительность К (в м3) шнекового звена за один оборот.

Зная шаг витка t, частоту вращения шнека п (в об/мин) и пренебрегая объемом нитки витка, найдем секундную произво­ дительность шнека V (в м3/с)

С учетом средней объемной массы р (в кг/м3) прессуемого м-атериала, к. п. д. пресса т] и коэффициента kB, формула (48) для массовой производительности G (в кг/с) примет вид

я (D2 — d2) . п

Работа пресса при оптимальной ширине щели для выхода остатка и минимальном зазоре между цилиндром и шнеком, т. е. при минимальном значении kB, и предварительное уплотне­ ние материала, увеличивающее зна­ чение р, повышают производитель­ ность действующих прессов.

Рис. 19. Пневматический пресс:

прессуемый матерная' создается с помощью сжатого воздуха, увеличивающего объем цилиндра 3 из листовой резины. Благо­ даря этому при получении, например, виноградного сока прес­ суемый материал не перетирается, не нарушается механичес­ кая структура кожицы, гребней и семян и сок получается высо­ кого качества. Загрузка и разгрузка барабана 1 производится через люки, установленные по его длине. В процессе работы пресса производят несколько рыхлений материала путем вра­ щения барабана, предварительно выпустив воздух из цилин­

46