MARUNTIREA MATERIALELOR SOLIDE 1.Definirea operatiei :
În procesele tehnologice din industria alimentara se impune ca produsele folosite sa fie maruntite. Maruntirea este operatia de reducere a dimensiunilor geometrice a particulelor prin distrugerea integritatii lor fizice, ca urmare a actiunii mecanice asupra materialului. În functie de forma finala a particulelor procesul de maruntire are urmatoarele
denumiri : maruntire propriu-zisa, cand particulele finale au o forma determinata, in care intra procesele ca : sfarmare, concasare, spargere, macinare, dezintegrare; taiere si tocare. Maruntirea materialelor se realizeaza prin : concasare, macinare, taiere, dezintegrare – pentru solide; pulverizare, emulsionare – pentru lichide; dispersare – pentru gaze. 4.2.Scopul procesului
Maruntirea se aplica pentru : a) accelerarea unor operatii fizice (dizolvari, uscari) sau a unor operatii chimice si de transfer de caldura sau de substanta. b) obtinerea unor constituenti dintr-un agregat, de exemplu separarea endospermului cerealelor de invelis, decorticarea care ulterior sunt separati prin sortare. c)
asigurarea unei amestecari mai bune a unor produse cu altele.
d)
facilitarea comercializarii produselor.
Aplicatiile operatiei in industria alimentara se regaseste in toate ramurile acesteia : moraritul, zaharului, a conservelor, a amidonului, alcoolului, berii, vinului, etc. 2.1.Proprietatile solidelor
Un element produs alimentar care constituie materia prima se caracterizeaza prin : suprafata, dimensiunea liniara, structura, friabilitate, duritate si rezistenta la compresiune. a) Dimensiunea liniara poate fi diametrul sau latura pentru sfera, respectiv cub sau o dimensiune medie fictiva in cazul formelor neregulate. Pentru un ansamblu de particule, intereseaza dimensiunea medie si dimensiunea limita. Dimensiunea medie reprezinta dimensiunea particulelor care au ponderea cea mai mare in amestec. Dimensiunea limita a particulelor este dimensiunea celor mai mari sau celor mai mici particule din amestec.
b) Suprafata care intereseaza este cea exterioara, uneori si suprafata interstitiala (a golurilor). Aceasta se estimeaza la particulele cu forma nedefinita. În cazul unui amestec polidispers de particule suprafata este suma suprafetelor individuale, iar suprafata specifica este suprafata unitatii de masa sau de volum. c) Structura materialelor poate fi : omogena sau neomogena. În cele mai frecvente cazuri este neomogena. d) Duritatea este proprietatea care exprima taria relativa a materialelor solide. Acestea se clasifica dupa scara de duritate Mohs in : - moi avand - semimoi : - dure :
7 compresie ≤ 10 Pa
c >
c =
107 ÷ 5·107 Pa
5·107 Pa
Majoritatea materialelor intalnite in industria alimentara sun moi sau foarte moi de exemplu : - moi (zahar, cereale, oase) - foarte moi (sfecla, carne, legume, etc.) e) Distributia particulelor dupa dimensiuni. În functie de natura materialului si gradul de maruntire, fractiunea cu dimensiunea ce apare cu frecventa maxima se numeste moda. 3.Factorii care influenteaza operatia de maruntire
Eficienta operatiei de maruntire inseamna transformarea cu consum de energie minim si cu productivitate maxima a unu material solid dat intr-un produs pulverulent sau granulat de dimensiuni si forma impuse. Realizarea acestui scop depinde de o gama variata de factori : a) Umiditatea – de obicei este un factor negativ cu efecte nefavorabile asupra procesului de maruntire. b) Finetea pana la care materialul este maruntit micsoreaza productivitatea si mareste consumul de energie, deci costul operatiei. c) Gradul de maruntire (m) depinde de tipul masinii si de marimea bucatilor obtinute. in care : - d1 – dimensiunea materialului initial; - d2 – dimensiunea produsului.
Pentru bucati mari m=2-25, iar la micsorarea dimensiunii de maruntire se poate ajunge la m=150 (maruntire in mai multe etape). Procedee de realizare
Fig.1 Procedee de realizare a maruntirii 5.Scheme de realizare a operatiei de maruntire
a)
Maruntirea discontinua : produsul initial este introdus in moara si macinat in timp determinat pana ajunge la dimensiunea dorita. Procedeul este rar utilizat, obtinanduse mult praf (component marunt). b)
Maruntirea continua in circuit deschis. Materialul trece o singura data prin moara sau succesiv prin mai multe unitati de macinare. Rezulta de obicei un produs neuniform; consumul de energie este mare. c) Maruntirea continua in circuit inchis
Fig.2 Schema maruntirii continue in circuit inchis
Schema maruntirii in circuit inchis : a – transportor cu elevator; b – antrenare pneumatica. Maruntirea poate fi pe cale : - uscata (cel mai frecvent utilizata) - umeda (in prezenta apei), la maruntirea porumbului in industria amidonului si a maltului in industria berii 6.Clasificarea masinilor de maruntit
În functie de natura materiei prime supuse maruntirii. 6.1.Masini de taiat
a) În functie de tipul de cutit utilizat : - masini cu cutite in forma de disc; - masini cu cutite plane de diferite forme; - masini cu cutite de tip stea. b) În functie de marimea bucatilor taiate : - masini pentru taierea in bucati mari (maruntire grosiera); - masini pentru taierea in bucati medii;
- masini pentru taierea in bucati mici (masini de tocat fin). c) În functie de constructie si mod de montare a cutitelor : - masini cu cutite montate pe discuri rotative (cu cutite plane de diverse forme); - masini centrifugale, avand cutite plane, taierea realizandu-se sub actiunea fortei centrifuge; - masini cu cutite disc (orizontale, verticale) pentru tocat legume, fierastraul circular; - masini cu cutite plane de diferite forme (cuterul, fierastraul plat); - masini cu cutit tip stea (wolful); - masini cu mai multe tipuri de cutite (masinile de taiat slanina). 6.2Masini de maruntit propriu zise. Se clasifica in functie de : a) Gradul de maruntire al materialului : - masini ce executa operatia de concasare : concasarea primara m=3÷4, d1=1500-300mm, d2=500-100mm; concasarea secundara m=5-7, d1=10025mm, d2=25-5mm; - masini ce executa operatii de macinare - maruntire pentru materiale dure : grosiera m=10, d1=5-0,8mm, d2=0,6-0,08mm; fina m=15, d 1=1,2÷0,15mm, d2=0,06÷0,01mm; - dezintegrarea pentru materiale moi : grosiera m=20, d 1=12,5-1,7mm, d2=0,6÷0,08mm; fina m=50, d 1=4÷1,5mm, d2=0,1-0,01mm. b) Viteza relativa a organului de maruntire : mica, medie, mare. c) Principiul de functionare si caracteristicile constructive : - concasoare cu falci; - concasoare cu mori cu cilindrii; - colerganguri (mori chiliene) cu pietre verticale; - mori prin lovire, mori cu ciocane, dezintegratoare, mori cu bile.
