Élelmiszer-előállító gépek    

 

                                  Felsőfokú tankönyv

 

                                   Írta  Berszán Gábor

 

Tartalom

 

Előszó a III. évfolyam nappali hallgatók számára

Bevezetés

Alapfogalmak

Az élelmiszer-előállító gépek jellemzői

 

 

               Feldolgozásra előkészítő gépek                      

 

 

Mosógépek

       Nyersanyagmosók

       Eszközmosók

 

Ballasztanyag-eltávolító gépek

       Erőhatás alapján szétválasztók 

       Fizikai tulajdonság alapján szétválasztók

       Forgó hengerek jellemzői, erőviszonyok

       A részecske mozgása forgó hengerben            

       Hő hatására szétválasztók                               

 

Osztályozó berendezések

       Alak, méret szerint osztályozók

       Tömeg szerint osztályozók

       Elektromos jellemző szerint osztályozók

 

 

                              Mechanikus műveletek gépei

 

 

Aprítógépek

       Késes  aprítógépek    

       Fűrészek

       Hengeres aprító- és finomító-gépek    

       Egyéb aprítógépek                             

 

Szűrők

       Nyomás hatására működő szűrők

       Vákuumdob-szűrő      

 

Centrifugák

       Csigás centrifuga

       Tányéros centrifuga

       Tejszeparátor / fölözőgép/ szerelvényei

       Fúvókás szeparátor

       Cukorcentrifugák

 

Adagoló berendezések

       Térfogat-mérés alapján adagoló szerkezetek

       Tömegmérés alapján adagoló berendezések

                                         

Prések

       Anyagkinyerő prések

                              Csigás prések

Dugattyús prések

Szalagprések

       Alakadó prések

                  

Formázógépek

      

Keverőgépek

       Forgó keverőszerkezet

       Forgó tartályos keverő

       Szalagos keverő                                 

                             

Töltőgépek

       Masszatöltők

       A töltőgép teljesítőképessége  

       Koextrúziós töltőgép 

       Folyadéktöltő gépek   

       Szilárdanyag-töltő gépek         

 

Bevonatképző berendezések

 

Zárógépek

       Tömlőzáró gépek

       Tubus töltő-záró gép

       Fém doboz záró gép

       Öblös-üveg záró gép

       Palackzáró gépek

A termékjelölés gépei

 

                  

                              A hő- és anyagátadás gépei

 

 

Hűtőgépek

       Lapfagyasztó berendezés

       Lemezes hőcserélő

       Csigás hűtő

       Kristályosító hűtő

       Fagylalt-gyártó gép

       Jégpehely-gyártó gépek

       Kriogén közeggel hűtő berendezések

 

Hőkezelő berendezések

       Gőzzel hőkezelő berendezések

       Gázzal hőkezelő berendezések

       Füstfejlesztő berendezések

       Forró levegővel hőkezelő berendezések

       Elektromos hőkezelő berendezések                                                   

      

Bepárlók

       Robert

       Vogelbusch

       Buflovak

       FCB-cukorfőző

       Filmbepárló

 

Lepárlók

       Üst

       Tányéros oszlop

       Töltetes oszlop

 

Szárítóberendezések

       Porlasztva szárító

       Golyós szárító

Forgó hengeres szárító

Egyéb meleg levegővel szárító berendezések

Hengerszárító                                                        

 

Extraktőrök

       Diffúzió

       Cukordiffúzör

       Növényolaj-extraktőrök

       Szuperkritikus extraktőr

 

Diffúzión alapuló gépek

       Húspácoló gépek

       Füstölő berendezések

       Füstoldattal füstölő

 

Abszorberek

       Füst-elnyelő

       Füstmosó

 

                                                    Gépsorok

 

Szénsavas-ital készítő

Alvadékgyártó gép

Kekszgyártó /kiszúró/ gépsor

Cigaretta gyártó gép

Szalámi aprító-keverő-töltő gépsor

Laval zsírgyártó gépsor

 

                                          Ágazati technológiák

 

Növényi termék ágazatok

Állati termék ágazatok

Erjedésipari ágazatok

 

Függelék

    Csomagológépek

 

       Irodalom

 

 

Előszó a III. évfolyam nappali hallgatók számára

 

A kézirat  a jelenlegi Élelmiszer-ipari gépek tárgy tananyagánál lényegesen bővebb. Nem láttam értelmét annak, hogy a szöveget a jelzett tárgy kereteihez szűkítsem. Közreadom eredeti változatában mint segédletet az előadott anyaghoz. A kézirat ábrákat nem tartalmaz. Az ábrákat az előadásokon készített tábla-rajzok alapján kell rögzíteni. Ebből a kéziratból az ábrákhoz tartozó ismereteket lehet az órán hallottakkal egybe vetni, illetve azt kiegészíteni.

Az órákon a vizsga-tételek sorrendjében adom elő a gépeket. Kevesebbet, mint amennyit ez a kézirat tartalmaz. A különbözet fakultatív anyagnak tekinthető. Függelékben található az, amit a kézirat nem tartalmaz, viszont a tananyag része.

 

III. évf. technológus hallgatók

Élip. géptan

 2006/2007. I. félév

Kollokviumi kérdések

 

l. Mosógépek

2. Ballasztanyag-eltávolító gépek

3. Répaszeletelő, dohányvágó

4. Kutter, darálógép

5. Hengerszék

6. Prések

7. Töltőgépek

8. Technológiai hűtő-berendezések

9. Diffuzión alapuló gépek

10.Fóliás csomagológépek

  

   A b/ kérdéseket Major tanár úr állítja össze.

 

                       

III. évfolyam élelmiszer-ipari mérnök
Élip. géptan
2005/2006. II. félév
Kollokviumi kérdések

l. Mosógépek
2. Ballasztanyag-eltávolító gépek
3. Osztályozógépek
4. Aprítógépek
5. Keverő, dagasztó gépek
6. Massza-töltőgépek
7. Kettős /koextruziós/ töltőgépek
8. Technológiai hűtőgépek
9. Hőkezelő berendezések
10. Cukor-diffuzör
11. Pácoló-gépek
12. Füstölő berendezések
13. Szárítók
14. Forgó henger kinematikája
15. Bepárlók
16. Lepárlók
17. Extraktörök
18. Fóliás csomagológépek
                        

    

 

Bevezetés

 

Előzmények.   A tankönyv a Kertészeti, majd Szent István, jelenleg CORVINUS – EGYETEM Élelmiszer-tudományi Karának Élelmiszeripari Műveletek és Gépek Tanszékén 1990 óta oktatott géptan-tárgyak /általános-, ágazati szakgéptan/ anyagát tartalmazza.

Hasonló tankönyv magyar nyelven eddig nem jelent meg. Tanszékünket korábban vezető professzorok /Szabó; Fábry/ a művelettant és a szakgéptant egy-egy könyvben  dolgozták fel. Mindkét könyvben a művelettan a nagyobb arányú. A szakgéptan több fejezete teljesen hiányzik.

Az Egyetem gondozásában néhány ágazati szakgéptan jegyzet  napvilágot látott. Az élelmiszer előállítás gépeit teljes körűen középfokú, ágazati rendszerezésű tankönyvek tartalmazzák /lásd: Irodalom/. Ezek többsége a 70-es, 80-as években készült, színvonaluk változó, több átfedést tartalmaznak. Esetenként használhatók a 60-as években, az Élelmiszeripari Felsőfokú Technikum gondozásában megjelent ágazati szakgéptan jegyzetek. Többségük nem hozzáférhető és részben elavult. Haszonnal forgathatók az ágazati kézikönyvek.

 

A könyv címe. Tanszékünk neve az „élelmiszer-ipari” jelzőt viseli. A hivatalos nyelv /pl. az Élelmiszer-törvény szövege/ ipar helyett az élelmiszer előállítás  kifejezést használja. Ezzel arra utal, hogy terméket ma nemcsak ipari körülmények között állítanak elő. Munkánk zömmel ipari berendezéseket tárgyal, mégis az Élelmiszer-előállító változatot használjuk, összhangban a 2000-ben megjelent üzemtervezés tárgyú könyvünkkel.

A tananyag szerkezete. Rendszerezésünk  művelettani alapokra épül. Az élelmiszer előállítást a nyersanyag átvételétől a késztermék üzemből való kiszállításáig értelmezzük. Az alcsoportokat gépszerkezeti, illetve gép-vonatkozású / pl. energiahordozó/ jellemzők alapján határoztuk meg. Az azonos szerkezetű, többféle műveletet végző gépek /pl. forgó dob/ közös tulajdonságait  egy fejezetben foglaljuk össze.

Tananyagunk három főcsoportban  21 csoportra osztja a gépeket. A gépek fő csoportjai:

-           feldolgozásra előkészítő gépek;

-           a mechanikus műveletek gépei;

-           hő- és anyagátadó gépek.

 Szabó négy főcsoportot különít el / Mechanikus-, Termikus-, Komponens-átadáson alapuló, valamint Egyidejű hő- és komponens-átadáson alapuló gépek/. Loncin és Fábry főcsoportot nem határoz meg. 11, illetve 22 csoportba sorolják a műveleteket és gépeket.

 

A gépek ismertetése után az egyedi gépek összekapcsolási változatait, a géprendszereket mutatjuk be. Az élelmiszer-előállító folyamatok és a műveleti rendszerben tagolt gépek összekapcsolásának elősegítésére  áttekintjük az ágazati technológiákat.

A tárgy előadójának végül is azt kell eldöntenie, hogy

     - mely gépeket tárgyalja;

- a gépeket milyen rendszerbe foglalja;

- egy-egy gépről mit mond el, mit rajzol fel.

Gépcsoportokon belül  tárgyalt ismeretek:

     -   a gép technológiai célja, a géppel végzett művelet

-           gépválaszték

-           a bemutatásra kiválasztott gép

                   o   pontos megnevezése

o  a művelet megvalósítására szolgáló szerkezet

o  az anyagra /termékre/ gyakorolt hatás

 o  a gép anyag- és energiafolyama /belépő, kilépő anyag;    energiahordozó közeg/

o  a gép kiszolgálása /élőmunka, anyag/

o  ábra : vonalas, a leírást kiegészítő /mozgásirányok jelölése: anyag, szerkezet, „közeg” mozgása, áramlása/

-           a géphez kapcsolódó /nem művelettani!/ számítások, összefüggések

-           főbb műszaki adatok

-           kiválasztási szempontok

Megjegyzés: a szerző előadásait számon kérhető / megtanulható/ táblarajzzal szemlélteti. A szemléltetést közreadott gyártmányismertetők /prospektus, szaklapban közölt tájékoztató/ egészítik ki.

 

Nem tárgya a tankönyvnek:

       Betakarítógépek

       Anyagmozgató gépek

       Energiaszolgáltató berendezések /pl. hűtő/

       Klímaberendezések

       Csomagológépek

Ezek részben nem szoros értelemben vett élelmiszer-előállító gépek, másrészt rendelkezésre áll irodalom. Egyes fejezeteket /pl. szűrők, centrifugák/ aránylag kisebb terjedelemben tárgyaljuk, tekintettel a Művelettan c. tárgy keretében már megszerzett ismeretekre.

Köszönet. Köszönöm Békássyné Molnár Erika, egyetemi tanár volt tanszékvezetőm és Vatai Gyula, egyetemi tanár jelenlegi tanszékvezetőm önzetlen támogatását munkámhoz. Köszönöm továbbá hallgatóim figyelmét és közreműködésüket az órákon. Ezzel lehetővé tették, hogy az előadott tananyag jobban érthető és elsajátítható legyen.

 

Alapfogalmak

 

Művelet: a nyersanyagok /félkész-termékek/ fizikai állapotának, alakjának, mértének, szerkezetének és energiatartalmának megváltoztatása. Tágabb értelemben fizikai állapot a szennyezett anyag / mosógép/, az anyag tömege /adagológép/. Nem tekintjük műveletnek az anyag helyzetének megváltoztatását /anyagmozgató gép/, az energiaszolgáltatást / hűtőenergia/, a csomagolást. A csomagolás több művelet együttese. Pl. a kettős fóliás csomagológépben a fóliahegesztés „hőkezelés”, a csomagok szétválasztása „vágás”.

 

Élelmiszer-előállító gép : az előbbi értelmű, valamely műveletet végez. Jellemzője az anyag töltő, befogadó, ürítő egység; az anyaggal műveletet végző, energiaközlő;

valamint a műveletet ellenőrző, szabályozó, rögzítő szerkezet. A gép műszaki szintjét tekintve lehet kézi vezérlésű, félautomata, automata, legújabban robot működtetésű. Teljesítőképessége alapján megkülönböztetünk kis-, közép- és nagyüzemi gépet. Az utóbbi években több élelmiszer-előállító kisüzem létesült.

 

Egyes szerzők / pl. Pénzes/ megkülönböztetnek  segédgépeket. Azt nevezik segédgépnek, ami a közvetlen termelésben nem vesz részt. Ezek többsége / ciklon, ventilátor/ nem a szakgéptan tárgya, ismertetésüket mellőzzük.

 

Berendezés:  több gép, szerkezet együttese, melyek nem feltétlen alkotnak zárt egységet. Ilyen pl. a hőkezelő berendezés, melynek főbb egységei: az anyagot befogadó kamra, az anyagmozgató, energia-közlő szerkezet.

 

Aggregátor:   a berendezéstől abban különbözik, hogy az aggregátor zárt egységet képez, általában kisebb méretű. Két gép összekapcsolását ikergépnek nevezik.

 

Vonal, pontosabban feldolgozó vonal:  több műveletet megvalósító gépek, szerelvények sora adott termék, félkész termék előállítására. A gépeket többnyire egységes anyagmozgató rendszer /szalag, konvejor/ kapcsolja össze. A gépek közé kézi műveletek is illeszthetők. Pl. vágó-, tészta-előállító vonal.

 

A gépsor egységeit különböző anyagmozgató szerkezetek kötik össze, esetenként a gravitáció révén jut az anyag az egyik gépből a másikba. A gépsor egységei közé kézi műveletet általában nem iktatnak: ez megtörné a gépsor ütemét. Az ütemet a vonalnál a szalag vagy a konvejor teszi egyértelművé.

 

Üzem egy vagy több termék előállítására szolgáló gépek, a gépeket kiszolgáló egységek /anyag, energia, stb. /, a gépet működtető személyek és mindezt befoglaló épület, üzemi külső terület /udvar, parkoló, stb./ együttese.

 

Ágazat:  termék vagy termékcsoport előállítására szakosodott szervezet, létesítmények, eszközök. Az ágazatot több üzem működtetése jellemzi, mely üzemek közigazgatás szempontjából széttagoltak. Pl. sütő-, húsüzem minden nagyobb településen található.

 

Egyetemünkön a következő ágazatok gépeit oktatjuk:

 

Növényi                               állati                               erjedésipari

 

cukor                                            hús                                szesz

növényolaj                                    baromfi                          sör

malom                                 tej                                  bor

sütő

zöldség-gyümölcs

édes

dohány

 

 

Az élelmiszer-előállító gépek jellemzői

 

A gépek fogyasztási cikkeket állítanak elő, ezért a higiéniai, közegészségügyi követelményeknek fokozott mértékben kell megfelelni.

A termékválaszték – különösen a hús, tej, édes, zöldség-gyümölcs ágazatokban – széles és bővülő. Ez dinamikus gépfejlesztést /gépcserét/ és többcélú gépek alkalmazását von maga után.

Az idénytől függő ágazatokban /cukor, növényolaj, zöldség-gyümölcs/ jelentős a tároló-eszköz igény.

Egyes ágazatokban – nagyüzemben is – jellemző a nagy mértékű élőmunka-igény, pl. húscsontozás, zöldség-gyümölcs osztályozás. Ez főként higiéniai szempontból kedvezőtlen.

 

 

                        Feldolgozásra előkészítő gépek

 

 

Mosógépek

 

Az élelmiszer-előállító üzembe érkező nyersanyag a termőföldön és a szállításkor  szennyeződhet. A gépek, segédeszközök ugyancsak szennyeződnek. A nyersanyagot feldolgozás előtt, az eszközt ismételt használatkor meg kell tisztítani. A vízzel végzett tisztítást mosásnak, a műveletet végző gépet mosógépnek nevezzük.

A tisztítás célját tekintve megkülönböztetünk nyersanyag- és eszközmosó gépeket. A víz tisztító hatása általában mechanikus szenny-leválasztással párosul. Eszközmosáskor vegyszereket is alkalmaznak.

A mosógépek vízigényesek, ezért nagy gondot kell fordítani a víztakarékos eljárások alkalmazására.

 

     Nyersanyagmosók

 

A tisztított anyag szerint csoportosítjuk a nyersanyag mosókat. A cukorrépa mosására hagyományosan nagy méretű / 2 m átmérőjű, 10 m hosszú/ kombinált gépet, újabban gépsort alkalmaznak.

A cukorrépáról eltávolítandó szennyező anyagok: homok /föld/, kő, gaz /növényi hulladék/, fa, műanyag.

A Lemoine kombinált répamosó gép / 1. ábra / egységei: a répát befogadó vályú; az anyagtovábbító lapátok; az ellenáramú mosóvíz-rendszer /csővezeték, szivattyúk, szerelvények/. Valamint a szennyezőanyag-leválasztó szerkezetek.

A forgó lapátokat /2. ábra./ egymást követően 45°-kal elfordulva ékelik a tengelyre, így azok forgás közben a répát nem forgatják, hanem tengely irányban továbbítják. Eközben a répa a lapátokhoz, egymáshoz dörzsölődik, miközben mozgásával ellentétes irányú /ellenáram/ víz mossa. A répa felülről jut a vályúba, ürítésre kidobó lapát szolgál.

A szennyező anyagokat leválasztó szerkezetek /3. ábra./: a homokot a vízáram perforált lemezre sodorja, ahonnan a homok gyűjtőkamrába kerül. A kamra fenéklapjának billentésével üríthető. Zsilipes /kettős/ kamra alkalmazásával kevesebb a homokkal elfolyó víz. A kő répához viszonyított kisebb mérete és nagyobb fajlagos tömege következtében hullik ki az acélrudakkal ellátott leválasztó egységből. A növényi hulladékot, a gazt a vályúba illeszkedő perforált forgó dob segítségével választják le. A forgás következtében a gaz a leválasztó laphoz jut, a lapon ütközve a gyűjtőcsatornába hull. Onnan tengely irányban kivezethető.

A gép teljesítőképessége /kg/h/ befogadóképessége és a mosási idő ismeretében számítható. A mosási idő a répa szennyezettségétől és a mosógép előtti úsztató-csatorna hosszától függ, általában 4-6 min. Elektromos energia a lapátok forgatására és a szivattyúk működtetésére szükséges.

A Lemoine forgó lapátos mosógép alternatívája a BMA-típusú, szitabetétes forgó hengeres mosó. Kedvező a gép töltése ürítése. Háromféle méretben gyártják: átmérő 2, 3, 4 m. A hossz és a fordulatszám a teljesítőképességgel arányos.

A nagy méretű kombinált, valamint forgó hengeres répamosó üzemeltetése nehézkes. Egy szerkezeti egység meghibásodása a gép leállítását okozhatja. Műanyag, fa hulladék leválasztására csak úgy alkalmas, ha ezek az anyagok a homokkal vagy a gazzal együtt válnak ki.

 

Az FCB-típusú répamosó gépsor /4. ábra./ egységei az ábrafelirat alapján megismerhetők. Az előbbihez hasonló elven működő, egyedi iszap- és kőleválasztón kívül két fokozatban rácsos fenéklappal ellátott vibrátor /5. ábra./ választja le a gazt és az egyéb hulladékot /fa, műanyag/. A két fokozat és a vibráció növeli a tisztítási hatásfokot.

A gépsort teljesítőképességének megfelelően / 6-20 ezer t/d / többféle méretben gyártják. Hatékonysági adatok:

               vízfogyasztás: 500 l/t

                   anyagtisztaság: 0,2 % szárazanyag-maradék

                   elektromos-energia fogyasztás / a szivattyúkon felül/: 0,8 kWh/t

 

A zöldség-gyümölcs félék a termőföld- és a szállítás-eredetű anyagokon kívül

kórokozókkal, a permetezőszerek maradványaival is szennyeződnek.

A mosógép szerkezetét a nyersanyag alakja, mérete, fizikai jellemzői /”állomány”/ és szennyezettsége határozza meg. Kemény húsú termékekre /uborka, burgonya, alma/ kefés, lágy termékre /málna, paradicsom/ levegőt befúvó mosógépet alkalmaznak.

A kefés mosó tisztítószerkezetét kettős kúpos, valamint egymást követő kefehengerekből alakítják ki.

 

A kúpos-kefés mosógép / 6. ábra./ álló és forgó kefe-felülete között halad végig a gép garatjába töltött termék. A kefék közé vizet vezetnek. A termék mozgására a gravitáció és a kefe forgásakor fellépő súrlódó-erő van hatással: a kúppaláston csavarvonal mentén halad végig az anyag. A tisztítás hatásfoka a csavarvonal hosszával arányos.

A belső kúp forog, a külső függesztve áll. A függesztési hossz változtatható /pl. szemes lánc segítségével, amikor is a szem-osztás a hossz-változtatás egysége/ a termék vastagságának megfelelően. A forgó és álló kefe kis távolsága esetén a termék roncsolódhat, nagy távolság mellett nem érvényesül a mechanikus tisztítási hatás. A kefék közül az anyag gyűjtő-vályúba, onnan kihordó szalagra kerül.

Uborka mosásakor a gép teljesítőképessége 5-7 t/h; a vízfogyasztás 3-4 m3/h

 

A hengeres kefesoros mosógép / 7. ábra. / vízszintes elrendezésű kádból és a kád hossza mentén elhelyezett forgó kefékből áll. A forgó kefék alatt – a kefehenger átmérőjének megfelelően – ívelt álló kefék helyezkednek el, ezek között halad át a termék, a forgó kefe továbbító hatása következtében. Ez a hatás „dörzshajtás”. A hajtáson kívül a dörzsölés a termék tisztítását eredményezi.

A kádat vízzel töltik fel. A kefesoros gépben a termék vízbe merül, így hatékonyabb a tisztítás.

A gép teljesítőképessége hosszmérete és a kefék száma alapján változtatható. Átlagosan 3,0 t/h teljesítőképesség és 1,5 – 2,0 m3/h vízfogyasztás jellemzi a gépet. A tisztított terméket szalag hordja ki a gépből. A szalagon haladó termék zuhanyozása javítja a tisztítás hatásfokát.

A gép fenéklapjának – amire az álló keféket szerelik – és a forgó keféknek a távolsága a termék méretének megfelelően csavarorsó segítségével változtatható.

 

Kiválasztási szempontok.   A cukorgyártás koncentrált, nagyüzemi tevékenység. Gépcserére ritkábban kerül sor. A kombinált répamosó és az egyedi gépekből kialakított tisztítósor előnyeit-hátrányait egybe vetettük, a mérleg nyelve egyértelműen a tisztítósor irányába billen.

A kúpos-kefés mosó kis-, közép-üzemű gép. Teljesítőképessége a kúpok méretének megfelelően kötött. A kefesoros gép teljesítőképessége a kefék számának, illetve a gép hosszának növelésével fokozható. Tisztítási hatásfoka a kúpos gépénél jobb. Az áztatóvíz visszaforgatásával mérsékelhető a vízfogyasztás és a szennyvíz-kibocsátás. Ezzel az előnnyel párosul a vízszűrő rendszer költsége. Miután az ivóvíz korlátozott forrás, a döntés egyértelműen a víztakarékosság mellett szól.

 

A lágytermék nem viseli el az erős felületi tisztító hatást. A mozgatásnak is kíméletesnek kell lennie. A mosógépben /8. ábra/ lengő tálca mozgatja a gyümölcsöt. A kefét légáram helyettesíti. A gyümölcsöt a kád vizébe merülő perforált fenekű lengő tálcára adagolják. A forgattyús hajtóművel keltett lengő mozgásnak emelkedő és süllyedő szakasza van. Az emelkedő szakaszban a tálca felemeli a vízzel fedett gyümölcsöt. Egyidejűleg a forgattyú-kar által leírt kör átmérőjének megfelelő hosszban előre lendíti a felemelt gyümölcsöt. A tálca süllyedésekor – miután a termék a vízben úszik – a gyümölcs fenn marad a következő ütemig, amikor ismét egy átmérőnyit halad előre.

A tálca alá perforált csövön át fújja a levegőt a ventilátor. Az áramló levegő a víz tisztító  hatását fokozza. A  gép teljesítőképessége a tálca méreteitől, a forgattyúkar hosszától és fordulatszámától függ. Ez utóbbit korlátozza az, hogy ha a fordulatszám kicsi, a gyümölcs nem emelkedik fel a tálcáról. Túl nagy fordulatnál a tálca örvénylést kelt a vízben, a gyümölcs előbbiekben leírt mozgása nem valósul meg.

A hazai középüzemekben alkalmazott gép teljesítőképessége málnára 2-3 t/h, vízfogyasztása 2-3 m3/h.

 

 

A húskészítmény egyik nyersanyaga  a sertés. A vágóhídra beszállított állat testfelülete a tenyésztő gazdaságban, szállítás és a vágásra való várakozás közben szennyeződik. A vágástechnológia része a test forrázása. A forrázást megelőző testmosás elégtelensége miatt szennyeződik a forrázó-viz, ami higiéniai szempontból megengedhetetlen.

A vágóvonalon – kábítás, szúrás után – a test magaspályára kerül, ahol a mozgatás végtelenített lánc /”konvejor”/ segítségével valósul meg. A mosógép a magaspályához illeszkedik. A forrázás előtt  gumi verőléces tisztítógépet / 9. ábra/ szerelnek fel. /A perzselést követő utótisztításra az uborkamosóhoz hasonló elven működő kefés testtisztítót alkalmaznak./

 A rugalmas gumi léceket forgó tengelyhez rögzítik. A függő testet két verőléces tengely fogja közre. A lécek a tengely nyugalmi állapotában függenek. A tengely forgásakor centrifugális erő hat a lécekre, ekkor sugár irányba lendülnek és körpályát írnak le. Közben a lécek a testhez verődnek, dörzsölik a testfelületet. A kefe a súrlódó-erőn alapuló tisztító hatásán kívül a léceknél a centrifugális erő is érvényesül.

A tisztítóhengerek függőleges elrendezésekor a magaspályán haladó testre a tisztítási úthossz a verőlécek által leírt kör átmérőjével arányos. Amennyiben a tisztítóhengereket a függőlegeshez viszonyítva α-szögben döntik és a tisztítóhenger hossza L, akkor a tisztítási úthossz

 

                    L sin α  >  D

 

ahol    D = a tisztítóhenger forgó verőléceinek átmérője

 

 

A sertéstest-mosó teljesítőképessége a magaspályán haladó test sebességétől /konvejor-sebesség/ függ. Az összefüggést a vágóvonali számítások keretében részletezzük. Hazai üzemeinkben használatos testtisztító teljesítőképessége – a vágóvonal egyéb gépeivel szinkronban – 200 db/h, a vízfogyasztás 50-150 liter/min, elektromos energia-igény 2 x 3 kW.

 

     Eszközmosók

 

Az eszköztisztítás körülményeit, gyakoriságát higiéniai előírások határozzák meg. A szállító-eszközöket, göngyöleget ismételt felhasználás előtt, a gépeket, burkolatokat – általában a nem mozgatható eszközöket - meghatározott időközönként kell tisztítani.

A nyersanyagból előállított terméket tartósítják, vagyis a mikroorganizmusok hatását közömbösítik. Az eszközök csíra-mentesítésére azok mosása keretében kerül sor, ezért tisztításkor vegyszereket is alkalmaznak.

Az eszközmosás műveleteit, azok anyagforgalmát és energiaigényét az alábbiakban foglaltuk össze.

                                                              Energiaigény

Művelet                  Tisztítóközeg       Vill.,kW     hő, J               Kibocsátás                            

Mechanikus tisztítás       víz                  tisztító-szerk.                       szilárd anyag.

Áztatás                        melegvíz       szivattyú  vízmelegítés

Oldás                         mosószer       adagoló

Ferőtlenítés              fertőtlenítőszer             adagoló

Öblítés                            melegvíz     szivattyú      vízmelegítés     szennyvíz

Szárítás                           levegő            ventilátor     léghevítő         pára     

Anyagmozgatás                                     motor

 

 

A szennyezés mértékétől függően egyes műveletek ismételhetők. A mosógép közelítőleg vízfogyasztásával egyező mennyiségű szennyvizet bocsát ki, ennek egy része vegyi szennyezésű.

A mosógép szerkezete a tisztító műveletektől, az eszköz alakjától, méretétől és mennyiségétől függ. A nagyobb méretű, kisebb mennyiségű /pl. tartályos szállítókocsi/ eszközöket szakaszos működésű kamrában /szekrényben/, a kisebb eszközöket /tálca, palack/ folyamatos működésű mosóalagútban tisztítják.

Az eszközmosó gépek szerkezeti egységei: az eszközt befogadó szekrény vagy alagút; a mozgató- és a tisztítószerkezet. A hús-, tej-, zöldség-gyümölcs feldolgozása során 200 literes tartállyal ellátott szállítókocsikat alkalmaznak.

 

A kocsi-mosó kamra /10. ábra/ billenő ajtajára tolják a kocsit, majd azt az ajtóhoz rögzítik. A rögzítő-szerkezet egyik eleme az ajtóra, a másik a kocsi oldalára van felszerelve. Rögzítéskor a két elem – oldható módon – kapcsolódik. A rögzített kocsit a kamra belső terébe billentik /többnyire pneumatikus szerkezettel/. A tisztító elemek /fúvóka, kefe/ elvégzik a program szerinti tisztító műveleteket. A 90˚-kal elfordított kocsiból kifolyik a mosóvíz és az elvezető csövön át a szennyvíz-csatornába ömlik.

A tisztítóközeg előállítására szolgáló szerkezet, az ún. alapegység /11. ábra/ hasonló kialakítású a különböző eszköztisztító gépekben. A tisztítási technológia szerint meleg vizet, mosó-, illetve fertőtlenítő-szert kell az eszköz felületére juttatni. Ennek megfelelően az alapegység részei: tartályok, vízmelegítő, adagolószerkezet, csővezeték, szerelvények /szelep, szintszabályozó/, szivattyúk.

A mosókamra teljesítőképessége / db/h/ a műveleti idő / hasznos- és mellékidő/ ismeretében számítható. A tisztítási idő átlagosan 1 perc. Mellékidők: a kocsi rögzítése, az ajtó becsukása, a mosás befejeztével: ajtó-nyitás, kocsi-oldás, elgördítés. Ha pl. a műveleti idő is és a mellékidők összege is 1 perc, akkor a kamrában 30 kocsi tisztítható óránként. A tisztítási idő programozható. A mellékidők értéke a kamraszerkezet műszaki színvonalától és a munka szervezettségétől függ.                           

A kamrában a múló időben követik egymást a műveletek. A szállítószalaggal felszerelt alagútban /12. ábra/, a műveletek az alagút hossza mentén, a térben mennek végbe. Az alagút hossza a gép teljesítőképességével és a műveletek számával arányos. Pl. a legnagyobb Göbel ládamosó alagút - a töltési és ürítési szakasszal együtt – 10 méter hosszú.                

Ahhoz, hogy a tisztítás után a tisztított eszköz belső teréből kifolyjon a víz, a kamrában a kocsit – az ajtóval együtt - el kellett billenteni. Az alagút szalagjára 180˚-ban elfordított /”fej-tetőre” állított/ helyzetben adagolják a kocsit, illetve a ládát.

A tartálykocsit billenő-karos emelőszerkezettel, a kisebb tömegű tálcát vagy ládát adagolószalaggal juttatják a mosógép szalagjára / 13. ábra/. A vízszintes síkban mozgó mosószalaghoz az adagolószalag α-szögben hajlik. Amikor a láda elhagyja az adagolószalagot, a gravitáció hatására billenő-nyomaték érvényesül. Az erő a gravitáció, az erő karja pedig a szalagok elrendezésének a következménye. A végeredmény a láda felfordított helyzete.

Tájékoztató műszaki adatok: teljesítőképesség: 600-1200 db/h  / az eszköz méretétől függően/; a gép hossza 8 m; vízfogyasztás 1,5 m3 /h, szalagsebesség /ugyancsak eszközmérettől függően/ 1-5 m/min. A fúvókák száma 125.

 

Az alagút teljesítőképessége a szalagmunkára jellemző általános összefüggés alapján számítható:

              

                                     Q = 3600 v/l        db/h,

 

                        ahol:  v = a szalag sebessége                                  m/s

                                  l = az eszközök egymástól mért távolsága   m.

 

A szalagsebesség kifejezhető a gép hasznos hossza /adagolószerkezet nélkül/, L és a műveleti idő, t hányadosaként:

 

                                  v = L/t      m/s.

 

 

A kereskedelemből visszaszállított és ismét felhasználásra kerülő üvegpalackot nagy mennyiségben /5 – 10 ezer db/h / tisztítják. A palackmosó gép /14. ábra/ anyagmozgató szerkezete olyan végtelenített lánc, amelynek mindkét ága technológiai célokat szolgál. / A ládamosó gép szalagjának csak a felső ága a „munka-szakasz”, az alsó az „üresjárati”./ A palack megfelelő helyzetének megvalósításához a szalagra, illetve a szállítóláncra serlegeket szerelnek. A serlegben a töltés és ürítés művelete között a palack a láncra merőleges helyzetet foglal el.

A mosógép alsó áztató szakaszában a palackba száján keresztül ömlik be a mosóvíz. Az áztatókádban a vízszint a kádba merülő palack szájának szintje fölé ér. A lánc a felső ágban a serlegekkel-palackokkal együtt 180˚-kal átfordul, a palack helyzete: szájával lefelé. Ekkor az alulról fecskendezett folyadékkal a palack megtisztítható és a mosóvíz kifolyik a palackból. A végtelenített lánc szerkezeti tulajdonságai / két ága van, a kettő között a lánc átfordul/ miatt a palackmosó gépben nincs szükség átfordító szerkezetre. Szükség van viszont a palackot hordozó serlegekre.

A lánc hosszának növelésével, belső ívek beiktatásával a gép teljesítőképessége növelhető.

 

A palack /doboz/ tisztítási technológiája, a tisztító egységek szerkezete hasonló a korábban bemutatott gépekéhez, eltérés az anyagmozgató rendszerben mutatkozik. Jellegzetes az anyagmozgatási módja a mágnes-szalagos fémdoboz-mosó gépnek / 15. ábra/. A gépben a fém szalag és a fém eszköz /doboz/ közötti mágneses kapcsolatot használják ki. A szalag a hajtó- és a feszítő-dobon keresztül, valamint a szalag alsó ága feletti permanens mágnes révén nyeri a mágneses hatást. A szalag alsó ága alatt találhatók a tisztító-szerkezetek, ahol a  dobozok felfordítva tapadnak a fém szalaghoz, a mágnes következtében. A mágnesszalag felső ágában az adagoló, illetve ürítő szerkezet található.

A mágnes-szalagos mosógépben sem fordítószerkezetre, sem eszköztartó elemre nincs szükség. Szükséges viszont a mágneses mező kialakítása és fenntartása.

 

Tartályok, zárt berendezések belső felülete úgy tisztítható, hogy a helyben maradó /Cleaning in Place = CIP / tartályhoz kapcsolják a tisztító-berendezést. A tisztító szerkezetet /szórófejeket/ a tartály belsejében szerelik fel. A tisztító közeget előállító alapegység hasonló az előbbiekhez.

A technológiai tartály /pl. sör-érlelő/ üzemi állapota: töltés; a tartály tele van; ürítés; a tartály üres. A tartályt üres állapotban tisztítják. Négy tartályos CIP-rendszer kapcsolási vázlatát a 16. ábra szemlélteti. / Természetesen egy tartályt is lehet CIP-rendszerben tisztítani, akkor a tartály ismételt használatára várni kell addig, amíg megtisztítják. Négy, vagy annál több tartály esetén folyamatos lehet az üzemmód./

A CIP-rendszer változatossága következtében a szórófejek választéka széles körű. A tartály méretétől, szennyezettségétől függ a fúvóka szerkezete, elrendezése, helyzete /rögzített, mozgó/. A 17. ábra a szórófej hatás-övezetére mutat három példát. / A szórófej vagy fúvóka szerkezetét illetően lásd még a Porlasztva szárítókat./

A CIP-rendszer tervezésekor meg kell akadályozni azt, hogy a mosószer az élelmiszerbe kerüljön. A tartály csak akkor tölthető, ha – lehetőleg műszeres ellenőrzéssel -  meggyőződtünk annak tisztaságáról. Azt is meg kell gátolni, hogy a tartály akaratlanul kiürüljön. Ha pl. a tartályon alsó búvó-nyílás van, annak fedelét reteszelni kell. Ez azt jelenti, hogy a nyílás fedele csak akkor nyitható, ha a tartályt töltő szivattyú kikapcsolt állapotban van, illetve a szintjelző üres tartályt mutat.

 

 

Ballasztanyag-eltávolító gépek

 

 

A szennyezésen kívül a nyersanyagnak olyan összetevője is van, amely a nyersanyag része, élelmiszer általában nem készül belőle, értéktelen vagy kicsi az értéke. Az ilyen anyagot ballasztnak nevezzük. Ballaszt a gyümölcs szára, magja, a tojás héja.

A melléktermék nem elsődleges gyártási céllal készül, hanem más – értékesebb – termék előállítása közben jelenik meg, önálló gazdasági értéke van. Melléktermék pl. a húságazatban a vér, a csont; a tejfeldolgozásban az író, a savó; a cukorgyártásban a préselt szelet, a melasz. A műveleti rendszerezésű szakgéptan nem tartalmaz „Melléktermék-feldolgozó gépek” című fejezetet. Ezek a gépek együtt az ágazati szakgéptan könyvekben találhatók.

A hulladék többnyire nem nyersanyag-eredetű, a gyártás vagy a fogyasztás során feleslegessé váló anyag. A csomagolóanyag, a nem visszatérő műanyag palack hulladék. Hasznosításával a Környezetgazdálkodás c. tárgy keretében foglalkozunk.

A selejt eredetileg értékesítésre szánt termék. Gyártási vagy tárolási hiba következtében nem vagy csökkent értékben értékesíthető.

 

A ballasztanyag-eltávolító gépek szűkebb értelemben szétválasztó gépek. Csoportosításuk alapja a szétválasztó hatás: erő; fizikai tulajdonság /alak, fajlagos tömeg, halmazállapot/; hő.

 

     Erőhatás alapján szétválasztók

 

Húzóerő.   A gyümölcs / cseresznye, meggy/ szára egymással szemben forgó tépőhengerekkel vagy hevederes-dobos tépőgéppel távolítható el.

A hengeres szártépő gép /18. ábra/ gumival bevont hengerei páronként egymással szemben forognak. A hengerek száma és mérete a gép teljesítőképességétől függ. Az egymás melletti hengerek tépőasztalt képeznek, az asztalon marad a szár nélküli gyümölcs. A szár az asztal alatt gyűlik össze. Az asztalt 5-8˚-os szögben döntik, hogy felületén a garat és az ürítő-oldal között a gyümölcs mozgása – a gravitáció hatására – megvalósuljon. A gyümölcs nemcsak gurul az asztalon, hanem a lejtés és a hengerek forgása következtében eloszlik a tépőfelületen.

A hengerek ellentétes irányú forgását lánc-, fogaskerékhajtás és segédtengely segítségével valósítják meg / 19. ábra/. A páratlan hengerek tengelye pl. az óramutató járásával egyező irányban forog. Fogaskerék-hajtással ellenkező irányban forgatott segédtengely hajtja a páros hengerek lánckerekeit. A hengerek fordulatszáma 750/min. Az átlagos méretű tépőasztal teljesítőképessége 600-800 kg/h.

A hevederes-dobos szártépő gépben /20. ábra/ a gyümölcs eloszlása az előbbinél egyenletesebb, mivel a hevederen fészkek vannak. A fészekbe ül be a gyümölcs, kefehenger tereli oda. A heveder szélessége – a fészkek száma a mozgásirányra merőleges vonalban – a gép teljesítőképességével arányos.

A heveder fölött egy – a fészek nyílásával egyező méretű nyílásokkal /perforációval/ ellátott felső heveder halad. Ennek a nyílásán túlnyúlik a gyümölcs szára. A kinyúló szárat a szögben elhajló felső hevederre feszülő tépődob és a heveder között fellépő erő /nyomó-, súrlódó-erő/ tépi ki. A szár a tépődob felületén, a szár nélküli gyümölcs pedig a fészekben marad. A szárat kefe szedi le, a gyümölcs a szalag elfordulásakor kihullik a fészekből /21. ábra/. A súrlódási tényező növelése érdekében a tépődob felülete rovátkolt.

Ha a gép két hevedere párhuzamosan futna /ahogy a figyelmetlen hallgatók rajzolni szokták/, nem lépne fel a dob és a felső szalag között szorítóerő és a szár a gyümölcsben maradna.

Átlagos teljesítőképesség 1,5 – 3,0 t/h, ami a gép méretein kívül függ a szalag sebességétől. A sebesség növelését a gyümölcsnek a fészkes heveder felületén történő egyenletes kiterítésének időigénye korlátozza.

 

A baromfitoll-tépő gép /22. ábra/ működési elve egyező a hengeres szártépő gépével. Eltérő az anyag gépre juttatása. A gyümölcsöt a tépőhengereken felülről eloszlatják, a baromfitestet oldal irányban vezetik a géphez.

A tolltépő gép az erősen beágyazott toll /szárny-, farok-toll / eltávolítására szolgál. A tépőhenger felületét rovátkolják vagy hullámosítják. A hengerpárt a kéz munkamagasságában /~0,9 m/ szerelik a gép állványába.

 

Az eddig bemutatott hengeres /dobos/ gépek a leválasztott és az értékes anyagot el is különítették egymástól.

       Hengeres szártépő: a gyümölcs a henger felületén; szár a henger alatt jelenik meg

       Hevederes-dobos szártépő: gyümölcs a heveder fészkéből hullik ki, a szár a dobról

Baromfitoll-tépő: a toll a hengerek között áthalad, a toll nélküli test a másik oldalon marad.

 

Rizs hántolásakor a mag és a héj is áthalad a – gumibevonatú, különböző fordulatszámú - hengerek között /23. ábra/. A magvak felületére ható húzóerő a héjat elválasztja a magtól. A hengereket a következő anyagok hagyják el:

hántolt és hántolatlan mag;

                                                                        törmelék, liszt;

                                           héj.

Ezeket az anyagokat további gépeken /szélszekrény, triör/ kell szétválasztani

A héjlehúzó erő a gumihengerek különböző fordulatszáma következtében érvényesül. A lassan forgó henger a saját sebességével igyekszik a magvat továbbítani. Eközben a gyorsan forgó henger lepattintja a héjat a magról.

 

A hengerek közötti távolság 0,8 - 1,2 mm. A hengerek tengelytávolságának változtatásával ez az érték változtatható. A hengerek fordulatszám-viszonya: 1 : 1,3 – 1,5. A teljesítőképesség arányos a hengerek kerületi sebességével. Nagy fordulatszám mellett a gépre dinamikus hatások /rezgés/ érvényesülnek. Ez a gép munkájára, élettartamára kedvezőtlen.

A gumiszalagos hántológépben /24. ábra/ a gumihengernél ellenállóbb bordázott acélhenger érintkezik a szalaggal. A hántoló hatás a henger és a szalag között valósul meg. A szalagra adagolt mag a szalag végén az acélhenger alá fut. A henger kerületi sebessége nagyobb, mint a szalag sebessége. Az arány 1:4. A gumihengeres hántolóhoz hasonló erőhatások érvényesülnek. A szétválasztásban szerepet játszik a borda éle és a szalag visszatartó ereje – mint nyíróerő – között fellépő hatás. A gyakorlati tapasztalatok szerint a szalagos hántoló hatásfoka 92-95 %, jobb, mint a gumihengeresé. A hengerborda alá szoruló mag a gumiszalag felületébe nyomódik, kisebb mértékű a mag törése. A szalag enyhe rezgése következtében egyengeti, egyenletesen eloszlatja a magréteget. A bordás henger és a szalag közötti távolság változtatható.

A szalag és a henger szélessége 800 mm, a bordás henger átmérője 150 mm, kerületi sebessége 7,5 m/s.

 

Ütőerő hatására távolítható el a sertés szőre, a baromfi tolla, az állati bélről a nyálka, a paradicsom magja, a napraforgó mag héja.

 

A szőrt és a tollat eltávolító gépet kopasztó-gép-nek nevezzük. A hengeres kopasztó-gépben / 25. ábra/ vízszintes elrendezésű, tisztítóelemekkel felszerelt hengerekre nehezedik a gépbe juttatott állattest. Forgás közben a tisztítóelemek ütést mérnek a testre, illetve a szőrtüszőből kiálló szőrre. A hengerek – a szőrtelenítésen kívül – forgatják is a testet. A forgás következtében a tisztítóelemek a testfelület nagy részével érintkeznek. /Amivel nem, azt a felületet utótisztításnak kell alávetni./

A hengerek azonos irányban forognak. Ellenkező esetben nem forgató, hanem „behúzó” hatást váltanának ki / mint a hengerszék/. Kopasztás közben vizet permeteznek a testre. A víz lemossa a szőrt a testfelületről.

A hengerek száma egy, kettő vagy három. A kisüzemi egyhengeres gépen a test a henger és támasztóvilla között helyezkedik el. Háromhengeres kopasztó-gépben /26. ábra/ a felső harmadik henger a testet tisztítja is és meg is támasztja.

A kopasztáskor fellépő erőhatások megvizsgálása előtt nézzük, milyen erőt kell legyőznie a gépnek. A szőr a szőrtüszőbe van beágyazva. Ft  tapadóerő a szőrt a tüszőben tartja. Onnan úgy távolítható el, ha a tüszőt hő hatására / forrázás/ fellazítják. A tapadóerő az állat korától, fajtájától, a forrázási technológiától függ.

A fellazított szőr /toll/ eltávolításának a feltétele:

 

                                          Fö > Ft

 

Fö = Fü + Fr,

ahol:

 

        Fü a kopasztó-elemek forgásakor fellépő ütőerő, ami az elemek        kerületi sebességétől  /vk = D π n     m/s/ függ;

 

        Fr  surlódó-erő, a 25. ábra alapján értelmezhető. Miközben a kopasztó-elem a testre üt, a test a hengerekre nehezedik, az elemek dörzsölik is a testfelületet.

 Az FG súlyerő vektora két összetevőre bontható, ebből az egyik a testet a kopasztó-elemhez szorítja:

FG1 = FG sin α, ahol α a hengerek elrendezésétől függ. / FG másik komponensének nincs jelentős hatása a tisztításra./ 

Ezek után:

 

       Fr = μ FG1 = μ FG sin α,

ahol:

μ a kopasztó-elemek és a testfelület közötti súrlódási tényező. 

 

     Az előbbieken kívül a szőrtelenítés a műveleti időtől /T/ is függ. Ha a műveleti idő értéke kicsi, a szőrt nem lehet eltávolítani teljes mértékben.  Egy idő eltelte után viszont a kopasztó-elem nem a szőrt, hanem a bőrt, a testfelületet üti, dörzsöli. Ez a testből kitermelt hús minőségére káros hatású. A sertés anatómiai jellemzőitől függően T = 18 – 40 s.

Ha összegezzük a leírtakat, megállapíthatjuk, hogy legalább 10 tényező hat a szőr eltávolítására. Ezek egy része a forrázástól, a másik része a kopasztástól függ.

 

A kéthengeres gép hengereinek fordulatszám-aránya 1 : 2 , pl. 70/140/min. A fém kopasztó-elemekkel felszerelt henger forog gyorsabban, lévén ez a „munkahenger”. A gép méretét a test mérete határozza meg. /Méretváltozáskor változik a testtömeg, változnak az erőviszonyok!/

A 120 db/h teljesítőképességű kopasztó-gép elektromos energia-igénye 10 kW. 

 

A hengeres kopasztógép szakaszos működésű. Folyamatos üzemmód úgy valósítható meg, ha a hengereket kopasztó-tárcsák váltják fel, a tárcsák egymást követő U-alakú lemezek közé illeszkednek. Innen kapta az U-kopasztógép /27. ábra/ elnevezést. A U-elemek vályút képeznek, ezen a vályún halad végig a test, miközben a kopasztó elemek leverik a szőrt. A kopasztó hatás hasonló a hengeres gépéhez. Az egymást követő tárcsák felületének burkoló idoma henger.

A kopasztó henger tárcsákra osztása lehetővé teszi azt, hogy a kopasztó elemek – a test tisztításán kívül – tolóerőt fejtsenek ki a vályúban fekvő testre. / Az egyéb erőhatások – ütő, súrlódó – hasonlóak a hengeres gépben fellépő erőkhöz./ A kopasztó elem a tárcsa sugarának a végpontján helyezkedik el. Az egymást követő tárcsák kopasztó-elemei végpontjának helyzete attól függ, hogy a tárcsát a tengely irányában mely ponton ékelik. Ha a tárcsákat egymást követően a tengely irányában változó pontokon rögzítik, a kopasztó elem végpontja is változó helyzetű lesz. Ezek a változó végpontok csavarvonal mentén helyezkednek el, így érvényesül a tolóerő /hasonlóan az általános géptanból ismert szállítócsigához/.

A test mozgási sebessége a vályúban a tárcsák fordulatszámától, a kopasztó-elemek végpontjai által leírt csavarvonal menetemelkedésétől, valamint a kopasztó-elem és a test között fellépő súrlódási tényezőtől függ. A hengeres kopasztó-géptől eltérően nem idő-kapcsoló, hanem a gép jellemzői alapján – elsősorban a gép hossza szerint – szabályozható a műveleti idő, illetve a gép teljesítőképessége.

Az U-kopasztó-gépben lehetőség van a forrázás / a szőr fellazítása/ és a kopasztás azonos térben és időben való elvégzésére. Ehhez az szükséges, hogy kopasztás közben a testre forrázó-vizet permetezzenek. A módszer előnyös, ugyanis a tisztítás hatásfoka a forrázás és a kopasztás művelete közötti időtartamtól függ. Egy idő után ugyanis a forrázás lazító hatása – a kihűlés miatt – megszűnik.

Az U-kopasztó gép teljesítőképessége – hosszától függően – 200 – 400 db/h. A kétszeres teljesítőképesség két gép sorba-kapcsolásával érhető el. A vízzel lemosott szőr a vályú alsó részén gyűlik össze, ahonnan szállítószalag hordja ki. A kopasztó-tárcsák tengelyét lánchajtással forgatja a hajtó motor. A kapcsolódó gépektől függően a kopasztógép csúszda, emelő-, leengedő-gép segítségével tölthető és üríthető.

 

A baromfi-toll eltávolításának technológiája, valamint a gép működése hasonló a sertésszőrrel kapcsolatban megismertekhez. Különbségek a kétféle állat eltérő jellemzőiből / 120/1,5 kg/db testtömeg/ és a gépek teljesítőképességéből/ 200/ 10 000 db/h / adódnak. A baromfi-tisztító elem nem fém, hanem gumi / az ember ujjára emlékeztető gumiujj/. A gépen a tisztítótárcsák között konvejor viszi végig a függesztett testet, a surlódó-erőnek nincs szerepe a tisztításban / 28. ábra/.

A forgó gumiujjak a baromfi testéhez érve ütközés miatt elhajolnak és lefékeződnek. Energiájuk csökken. A mozgási-energia különbség a toll tapadóerejének legyőzésére fordítódik. A gép helyes beállításakor a szemben /„ellenforgás”/ forgó gumiujjak által mért kétoldali ütések egymás hatását kiegyenlítik. A test a gép középvonalában halad, a tárcsák nem verik ki a testet a gépből.

A kopasztás hatásfoka a gumiujjak kerületi sebességétől függ, ami a hazai gyakorlatban 10 – 12 m/s. Az optimum hasonló módon értékelhető, mint sertés tisztításakor.

A baromfi-kopasztás hatékonyságára az ütésszám jellemző. Az ütésszám azt fejezi ki, hogy a gépen való áthaladás / 29.K. ábra/ ideje alatt a testet hány ütés éri. Az áthaladási idő

                                  t = d/v   /s/,

 

                                  ahol:   d = a test pálya-irányú mérete, m

                                            v = a konvejor sebessége  m/s.

 

t idő alatt az ütésszám /s/ a tárcsa fordulatszámával /n/min / és a gumiujjak számával /z/ arányos:

                                  s = d/v . n .z

 

     ahol:    z = a gépbe szerelt kopasztó-tárcsák száma: 2, 3, 4

 

Az egyenletes felület-tisztítás és a dinamikus hatások kiegyensúlyozása miatt az egymást követő gumiujjas tárcsák forgási iránya ellentétes. A megoldás miatt a gépet ellenforgásos kopasztónak is nevezik. A tárcsák hajtása egyező a 19. ábrán, a hengeres szártépőre bemutatott, segédtengelyes; ékelt-szabadon futó tárcsák által jellemzett megoldáshoz.

A tárcsák kerületi sebessége a már jelzett optimum alapján határozható meg. A szállítólánc sebessége a vágóvonal teljesítőképessége /hossza/, valamit a vonal mentén érvényesülő műveleti idők elemzése alapján számítható.

 

A nagy állat / sertés, marha, juh/ emésztőszerve, a bél – megtisztítás után – töltelékes készítmény burkolata. Egyes országokban a belet fogyasztják / a pacalt nálunk is/. Az emésztést szolgáló anyagoktól / nyálkahártya/ a bél felületét meg kell tisztítani. A béltisztító gép-ben / 30 k ábra/ a kiürített, mosott bél szálakat hengerek közé vezetik.   A támasztóhenger palástján kiterülő bél felületére a rovátkolt tisztítóhenger ütéseket mér. Tisztítás közben a bélre és a hengerek felületére vizet permeteznek. A tisztítóhenger kerületi sebessége – a hatékony tisztítás miatt – nagyobb, mint a támasztó és továbbító hengeré.

Ha eltekintünk a csúszástól, a hengerek között áthaladó – megtisztított – bél hossza a következők szerint fejezhető ki:

 

                                     N = 60. d . π. n .z    m/h

                   ahol:

                              d = a továbbító henger átmérője, m

                              n = a továbbító henger fordulatszáma, 1/min

                              z = a hengerek közé bevezetett bélszálak száma

 

A bélszálakat terelőfésű rendezi. A hengerszélesség 800 mm, a továbbító-henger fordulatszáma 45/min. A hengerek több fokozatban, a belet több henger-páron átvezetve tisztítják. Az egységek között szállítószalag mozgatja a belet.

 

A verőléces hajalógép / 31. ábra/ feladata az olajos mag bélrészének és héjának a felbontása. A hántoláshoz hasonlóan a hajalógépben a bélen és a héjon kívül feltöretlen mag és törmelék is keletkezik. A hajalógép által felbontott anyagrészeket tömegkülönbség elvén működő gépekkel választják szét.

A hajaló-gépben  a garaton beömlő magokra a forgó verőlécek ütést mérnek. Ennek hatására a magok a bordázott falhoz ütköznek. A mag felbontásában az ütközésnek is jelentős szerepe van. / Az ütés-ütközés kinematikáját lásd a kalapácsos zúzónál./ A héj felreped és a béllel, törmelékkel együtt hullik ki a gépből.

A hengeralkotó irányában 16 db, 100 mm széles verőléc helyezkedik el. A lécek a sugár-irányhoz viszonyítva 45˚-kal hátra / a sugár-irányhoz képest / hajlanak. A verőléceket tartó dob fordulatszáma 500 – 600/min.

A lécekkel szemben a gép belső falát acélrudakkal bordázzák. A bordák bontókosarat képeznek. A kosár és a verőléc távolsága 8 – 80 mm között változtatható. A gép alsó részén terelőlap akadályozza meg, hogy a már felbontott mag visszakerülhessen a verőlécek alá.

 

Az árpa, búza, zab nem gumihengeres, hanem verőléces géppel / 32. ábra/ hántolható. A gép működési elve egyezik a verőléces gépekével. Vízszintes tengelyű, korunddal bélelt dobba adagolják a magot. A dobban ütőléces szerkezet forog.  A dobban a következő erőhatások érvényesülnek:

-           az ütőléc által kifejtett ütőerő;

-           a magvak ütközése a léchez, a dob falához és egymáshoz;

-           a magot a dob falához szorító erő és a korund-felület között fellépő surlódó-erő;

-           az ütőlécek elhajlása következtében fellépő tolóerő.

A lécek kerületi sebessége 14 – 22 m/s; az elhajlási szög 8-15˚; a verőléc és a fal közötti rés mérete 15 – 30 mm.

 

A paradicsom passzírozására használatos verőléces áttörő-gépnek /33. ábra/ nemcsak a neve, hanem a szerkezete is hasonló a hajaló-gépéhez. A passzírozóban szilárd anyagon kívül  folyadék is /paradicsomlé, mag, héj/ szétválasztásra kerül.

Az előaprított, zúzott anyagot vízszintes tengelyű henger belső terébe adagolják. A hengerbe szitahengert és forgó verőléceket szerelnek. A folyadék a szita nyílásain átjut, a szilárd anyag a szita felületén marad és a garattal ellentétes oldalon üríthető a gépből.

A verőlécek nemcsak ütést mérnek az anyagra, hanem a lécek forgása / 200 – 500/min / az anyagot is forgásban tartja. A zuzalékra a centrifugális erő is hat.

A verőlécek a forgástengelyhez viszonyítva 2 - 3˚-os szöget zárnak be. Ez lehetővé teszi a zuzaléknak az ürítőnyílás felé haladását. Amint azt az előbbi gépeknél /U-kopasztó, verőléces hántoló/ is láttuk, a léc hajlásszöge következtében tolóerő lép fel.

Az anyag folyamatos táplálása és ürítése esetén a lécek hajlása nélkül is áramlás következik be a gépben. A lécek hajlás-szögének változtatásával szabályozható az anyagáram. Ez azért fontos, mert gyors áthaladáskor csökken a szétválasztás hatásfoka. Ellenkező esetben pedig csökken a gép teljesítőképessége.

A verőlécnek a szitahengertől való távolsága 3 – 5 mm. A szita nyílásainak mérete 0,4 – 5,0 / paradicsomra 3 és 5 / mm.

A paradicsom áttörése többnyire több / kettő, három/ fokozatú. Először a nagyobb lyukméretű szitabetéten a nagyobb szilárd részeket, majd fokozatosan kisebb lyukméretű szitával a kisebb méretű részeket választják le.

 

Tolóerő segítségével távolítja el a fészkes hevederes magozógép / 34. ábra/ a meggy, cseresznye magját. A fészekben a szár nélküli gyümölcs helyezkedik el. A szalagon haladó gyümölcsből a magot a szalag síkjára merőleges síkban, alternáló mozgású tüske tolja ki. Amíg a tüske a gyümölcsbe mélyed, addig a szalag áll. Ellenkező esetben a mozgó szalag eltörné a rideg fém tüskét. A tüske süllyedésekor megálló szalag a tüske felemelkedésekor tovább halad: a szalag megáll, lép egyet…Ezt a mozgást léptető mozgásnak nevezzük. /Több élelmiszer-előállító gépnél alkalmazzák: többtűs pácoló, kettős fóliás csomagoló./ A léptető mozgás máltai kereszt, ovál-tárcsa vagy elektronikus szerkezet segítségével valósítható meg.

A magozó-gép szerkezeti részletei/ 35. ábra/: a kiszúró-tüskére szerelt letoló-lap, melyet rugó támaszt. A lap a gyümölcsbe mélyedő tüskét vezeti. A maglehúzó betét a tüskére tapadt magot választja le. A heveder alsó ágába kitoló tüskéket illesztenek. Ezek esetlegesen a fészekben maradt gyümölcs eltávolítására szolgálnak. A garatot követő – a szalag haladási irányára merőleges tengelyű kefesor – a fészkekbe tereli a gyümölcsöt. A kimagozott gyümölcs a szalag átfordulásakor kifordul a fészekből. A kiszúrt mag kihordó csigára hullik.

A tüskék üteme 22 – 28/min. A gép teljesítőképessége:

 

                       Q = 60. n. z. g. φ   kg/h,

 

ahol:   n = az alternáló mozgást megvalósító forgattyús tengely      fordulatszáma, 1/min;       

               z = a tüskék száma /pl. 3 x 5 = 15/;

               g = a gyümölcs átlagos tömege: 0,0045 – 0,0095 kg/db;

               φ = kitöltési tényező: 0,75 – 0,85.

 

 

A surlódó-erő érvényesül a dörzshámozó gépekben. A művelet alapja: a koptató anyaggal / karborundum/ bevont belső felületű gépben a zöldséget mozgatják. Eközben a gép felülete, a mozgató szerkezet és a zöldség felülete között súrlódó-erő lép fel. A felület dörzsölése következik be, a héj a zöldségről lekopik. A dörzshámozót gyökér-zöldség és burgonya hámozására használják.

A szakaszos üzemű dörzshámozó / 36. ábra/ függőleges tengelyű henger. Felül nyitott, alul pedig forgó koptató-tárcsa van a gépbe szerelve. A forgó tárcsára öntött burgonyára ható centrifugális erő a burgonyát a dob érdes palástjához szorítja. A forgó tárcsa is érdes felületű. Koptatás közben vizet vezetnek a dobba, a víz a héjat lemossa.

A gép egyszeri befogadóképessége 10 – 12 kg, teljesítő-képessége max. 400 kg/h, víz-szükséglet 1,2 m3/h. A teljesítőképesség az egyszeri befogadóképesség és a műveleti idő /hasznos- és mellékidő/ hányadosa. A műveleti időt optimális értékre kell beállítani. Hosszabb idő alatt a zöldség húsa is leválik. Rövid műveleti idő esetén a héj egy része a zöldségen marad.

A folyamatos üzemű dörzshámozó / 37. ábra/ anyagtere vízszintes elrendezésű vályú. Ebben szállítócsiga továbbítja az anyagot. A vályú fenék-részét a csiga tengelyével párhuzamos tengelyű koptatóhengerek alkotják. A henger és a csiga forgásiránya ellentétes, a dörzsölő hatás fokozása érdekében. A termékre permetezett víz a koptató-hengerek közötti résen át folyik ki.

A folyamatos dörzshámozó teljesítőképessége / 2 – 4 t/h/ a csiga méreteitől, a vályú töltésének mértékétől és a csiga fordulatszámától függ. Ez utóbbi változtatásával szabályozható a gép teljesítőképessége.

 

A rizscsiszoló is dörzsölő-gép. Hántolás után a rizs-szemek felületéről a héjmaradványokat és a felületi egyenetlenségeket dörzsöléssel, csiszolással távolítják el.

A kúpos csiszológép /38. ábra/ szerkezete kettős csonka-kúp. A belső kúp forog, a külső áll. A kettő között halad végig a mag. A forgó kúp érdes felületű, az álló pedig nyílásokkal /szitával/ van ellátva a lecsiszolt por elválasztása miatt. A forgó kúp tengelye saját irányába elmozdítható. A kúpok felülete közötti távolság – azaz a csiszolás mértéke – szabályozható ezzel. A résméret átlag 15 mm. A centrifugális- és a tömeg-erő hatására a magvak csavarvonal mentén haladnak át a dobok felülete között.

A csiszolókúp legnagyobb átmérőjén a kerületi sebesség vk= 10 m/s. Ha a vk értéke nő, a csiszoló hatás – a mag méretének csökkenése – is fokozódik. Az üzemmódot – amint ezt eddig is láthattuk – optimális értékre kell beállítani. Szélső esetek: csiszolatlan mag; illetve nagy mennyiségű liszt és a törött magvak arányának növekedése.

A csiszolási művelet több fokozatú, a rizst 3-5-ször engedik át a gépen.

 

Nyíróerő érvényesül a késes leválasztó gépekben. A termék-előállítás folyamán levágják a zöldbab és a dohánylevél végét /csúcsát /, a baromfi lábát, elválasztják a szalonna bőrét / a hús hártyáját/. A késes leválasztó gépeknél figyelemmel kell lenni a kések baleset-veszélyére, valamint arra, hogy a késeket folyamatosan élezni /egy idő után cserélni/ kell.

 

A hengeres zöldbabvég-levágó gépben /39. ábra/ a hengernek az a szerepe, hogy a babot a henger külső felületére simuló kés alá vigye. A 40/min fordulatszámú henger palástján 5 x 50 mm méretű, hullámvonal-alakú nyílások találhatók. A henger forgása következtében a garaton át a henger belsejébe öntött bab megakad a nyílásban, a hegye pedig kiáll. A kiálló babvéget a henger külső felületére rugalmasan simuló kések vágják le. A kés olyan háromszög, melynek csúcsai lapkések alkotta élek, alapja pedig összekötő lemez. Az 1200 mm átmérőjű dobot három sorban fedik a kések, soronként fél osztással eltolva. Így a kések fedik a teljes palástfelületet.

A babvég a henger alatti gyűjtőtálcára, a babhüvely pedig a henger belsejéből válogató szalagra hull. A mintegy 10 % hegyezetlen babot kiválasztják és ismét a hengerbe juttatják.

 

A baromfi-kopasztó gépen magaspályán /konvejoron/, függesztőre helyezve halad végig a test. A körkéses láblevágó géphez /40. ábra/  is konvejor viszi a baromfit. A testet vezetőrúd támasztja meg, a kés előtt elhaladva, az a lábat levágja. A láb nélküli test a körkés alatti csúszdára esik. A függesztőn maradt lábat a konvejor ferde tolólap alá viszi. A lap a függesztő sarkából kiemeli a lábat.  Ugyancsak csúszdán át távozik a gépből a láb, ami melléktermékként értékesíthető.

A lábvágó gép teljesítőképessége egyezik a baromfivágó-vonal teljesítőképességével. Optimális leválasztás a konvejor-sebességének, a körkés kerületi sebességének és átmérőjének összehangolása révén érhető el. /Szélső esetek: a kés nem vágja át a lábat; a láb már levált, de a következő még nem ért a vágógéphez./

 

A dohánylevél-csúcs levágó gép működési elve egyezik a láblevágóéval. A levélcsúcs eltávolítását a dohány-vágattal /l. dohányvágó gép/ kapcsolatos minőségi igények /törmelék-mentesség/ indokolják.

A gép működése: a dohányleveleket szállítószalag felületére fektetik. A szalag a leveleket – síkjához merőlegesen illeszkedő – körkés alá vezeti. A leveleket végtelenített lánc vagy szíj szorítja a szalaghoz, hogy a nyíróerő érvényesülhessen.

 

A bőrkézőgép / 41. ábra/ lapkés segítségével választja el a szalonna vagy a hús bőr-rétegét. A szétválasztandó anyagot kézzel vagy behordó szalaggal vezetik a késhez. A kés alatt rovátkolt felületű behúzó henger továbbítja az anyagot. A kés a szalonna és a bőr közé hatol, a bőr elválik a szalonnától. A behúzó henger felületén hornyokat képeznek. A hornyok közé vezető-rudak illeszkednek. Ezek akadályozzák meg a bőr feltekerését. A bőr nélküli szalonna a kés előtt, a lehúzott bőr a behúzó henger alatt jelenik meg.

A leválasztott bőr vastagságát a kés alsó lapjának és a behúzó henger felső vízszintes érintőjének a távolsága határozza meg. A kés helyzete – tized-milliméter pontossággal - csavaros szerkezettel rögzíthető.

Hasonló működésű gép alkalmas a karaj szalonna-rétege; a hártya; a halpikkely leválasztására.

A gép teljesítőképessége a behúzó henger szélességétől / 280 – 600 mm/ és az anyagmozgatás módjától függ. Szalaggal táplált gépnél a szalag sebessége 28 m/min. A kéz leszorító erejét a szalagnál az anyagra nehezedő szorítóhenger pótolja.

A gép-kereskedelemben  nagy a kínálat bőrkéző-gépekből. A kisebb ár általában szerényebb minőséget takar. Minőségi kritérium: a szétválasztási rétegvastagság szabályozásának pontossága / szélső eset a hártya/, valamint a gép biztonsága.

 

 

     Fizikai tulajdonság alapján szétválasztók

 

 

A ballaszt-anyag /esetenként szennyező anyag: por/ szétválasztása azon alapul,  hogy az anyaghalmazt a gépben mozgatják. Mozgás közben az eltérő fizikai tulajdonságú anyagok másképpen viselkednek. Ez lehetővé teszi a szétválasztást.

A főbb tisztítandó anyagok: gabona, olajos mag, kakaóbab. Eltérő fizikai tulajdonságok és annak alapján működő gépek:

     alak-, méretkülönbség:  triőr, rosta

     fajlagos tömeg-különbség:  szélszekrény, tarár, kőleválasztó

     halmazállapot, állomány-különbség:  tojás-szétválasztó

Jellemző mozgásformák: alternáló /rosta/; légáram /szélszekrény, tarár/; forgás /triőr/. Egyes berendezések kombináltak, amennyiben többféle mozgásforma valósul meg bennük, illetve többféle szétválasztási műveletre alkalmasak. Ilyen pl. a tarár.

 

Az élelmiszer-előállításban nagy számú forgó hengeres berendezést alkalmaznak. Ezek szerkezetét a műveleti csoportosítású fejezetekben tárgyaljuk. A forgó hengerek közös jellemzőit, mozgás- és erő-viszonyaikat a következőkben foglaljuk össze. / Az átmérő és a hossz viszonya alapján beszélünk hengerről, illetve dobról. Ha ez a viszonyszám  egynél nagyobb, akkor hengerről van szó. A gyakorlatban a két fogalom esetenként keveredik./

 

     Forgó hengerek jellemzői, erőviszonyok

 

Az esetek többségében – kivétel a vajköpülő és a drazséüst – vízszintes tengelyű, oldalt nyitott vagy nyitható forgó hengert alkalmaznak az élelmiszer-előállításban. A dob belső felülete sima, vagy a felületen, illetve a dob belsejében sajátos szerkezeti elemek /üreg, lapát, terelőlap/ találhatók. Ezek a megvalósítandó művelet hatékonyságát szolgálják.

 

Az anyagnak a hengerben való mozgása közben a következő műveletek végezhetők:

       szétválasztás

zöldbab-vég levágó

                              triőr

                              borsó osztályozó

 

       bevonatképzés

drazséüst

                              rizsfényező

 

       anyagszerkezet módosítás

                              vajköpülő

                              húslazító-forgató /tumbler/

 

     hő-és anyagátadás

                              pörkölőgép

                              dohánypácoló

                              cukorszárító

 

A forgó henger nemcsak az anyag befogadására alkalmas /mint pl. a kamra, üst/, hanem kinematikai viszonyai következtében jelentős előnyöket nyújt: a dőlés-szög következtében megvalósul az anyag tengely-irányú mozgása; a hő-és anyagátadás a dobban mozgó anyag teljes felületén valósul meg / elmarad a tálca vagy a szalag árnyékoló hatása/.

A dob – a palástra szerelt futógyűrű felületén – görgőkre támaszkodik. Dörzshajtáskor a görgő a hajtómű része. Hajtható a henger fogas- vagy lánckerék segítségével. A BMA-típusú cukorszárító henger palástján két futógyűrű található. Ezek henger-párokon gördülnek. A forgatás céljából a hengerre fogas-koszorút szereltek, ami a hajtó fogaskerékhez kapcsolódik. Végül is a forgatás három eleme: két futógyűrű támasztó hengerekkel; hajtó fogaskerék a hengerre szerelt fogas-koszorúval.

A dőlésszög előnye: az anyag végig halad a hengeren. Hátránya: gondoskodni kell a tengely irányú erő – ami a dob görgőről való lecsúszását idézné elő – ellensúlyozásáról. A tengely irányú erőt peremes görgő veszi fel. A peremen jelentős súrlódó erő lép fel.

A Magnum-típusú 1500 – 6000 literes húsforgató henger adagoló-oldali palástfelületén található a futógyűrű, hengerekkel. A henger másik oldalán levő fedőlapra tengelycsonkot szereltek. Ehhez kapcsolódik a hajtómű.

 

Erőhatások  / 42. ábra /:

 

Megjegyzés: a sok index elkerülése érdekében – pl. Fgt és Fgr – az erők jelölésekor a „hagyományos” betűjeleket alkalmazzuk.

 

C centrifugális erő, amely a forgás következtében lép fel / a fizikából ismert: C = m r ω2 /, sugár irányú és a részecskét a dob falához szorítja

 

G súly /illetve tömeg-/ erő / G = m.g/, a Föld középpontja felé mutat /”függőleges” irányú/, a dob falához szorított anyagra ellentétes hatást gyakorol: leválasztani törekszik a dobfalról.

G két összetevőre bontható: Gr sugár- és Gt érintő irányúra. A C erő hatását Gr igyekszik közömbösíteni.

 

Az anyag akkor válik el a henger falától, amikor

 

                                         Gr > C

 

Elváláskor a részecske a henger alsó felületéhez ütközik. Az ütközésnek a szerkezet-átalakító műveleteknél /köpülő/ van technológiai jelentősége.

 A továbbiakban vizsgáljuk a leválás helyét és a részecske tengely-irányú mozgását. Az előbbiekben a forgó henger vázlatán feltüntetett vektorábra szerint a leválás helye a henger-tengely fölött mért „h” magassággal, valamint a sugár és a G súlyerő iránya /függőleges/ között bezárt α-szöggel jellemezhető

„h” ponton akkor válik le az anyag, ha

 

                                Gr = C

 

Az előbbiek szerint          

                                     C = m r ω2,

                                                    ahol  ω = v2/r

 

       Gr = G cos α = m v2/r

 

          h = r cos α  / szög melletti befogó/

 

Helyettesítés és egyszerűsítés után

 

                                  h = v2/g

 

A leválás magassága a henger sebességétől /fordulatszámától/ függ.

 

Ha h értékét és egy adott henger átmérőjét viszonyítjuk, akkor – az összefüggést   v = d. π . n / 60-nal kifejezve – arra következtetésre jutunk, hogy a nagyobb átmérőjű dobot gyorsabban kell forgatni, ha a részecskét a dob felső legmagasabb pontja közelében kívánjuk leejtetni.

 

v = r ω  és  ω = 2 π n/60  figyelembe vételével a szögsebesség és a fordulatszám függvényében is felírható az összefüggés.

 

A részecske mozgása a forgó hengerben

 

Két szélső esetet kizárhatunk: ha „n” olyan kicsi, hogy a C nem érvényesül, akkor a részecske vagy áll, vagy csak ferde helyzetű hengerben mozog tengely irányban. A borsószem pl. gurul, ezen alapszik a forgó hengeres borsó-osztályozó működése. Ha C értéke „túl nagy”: C > Gr, akkor az anyag együtt forog a dobbal, aminek technológiai értelme nincs.

A részecske „h” magasságú ponttól elválva akkor jut tovább – „m” - hosszú szakaszban -  tengely irányban a dobban, ha a henger tengelye ferde / 43.  ábra/. A henger dőlés-szögét jelöljük β - val. A „k” mérettel jellemzett legmagasabb pontból a ferde dobban a szemcse függőleges irányban hull le. Ez a függőleges vonal a dob metszés-vonalával – ebben az irányban mozgott a szemcse „C” hatására – ugyancsak β szöget zár be. Felírhatjuk tehát a szemcse által megtett út-szakasz hosszát:

 

                                  m = k tgβ

                         

A legmagasabb pont: k = h + r. Onnan egy körülforgáskor kétszer, illetve annál többször jut előbbre az anyag. Fél fordulat alatt ugyanis a dob nem fél körívet tesz meg, csak a „h” pontig jut.  Még bejárja a „h” pont és a dob legfelső pontja közötti ívhosszt is. Az ívhossz α-szögnek felel meg. Egy fordulat alatt az ívhossz: 2.α-val arányos. Az egy fordulatnak megfelelő 360˚-ot  2.α-val kell csökkenteni. Azt, hogy egy körülforduláskor kettőnél mennyivel többször jut előre az anyag, pontosan ki lehet számítani. Kis hatása miatt ettől eltekintenek. Ezek után a dob-átmérővel kifejezett összefüggések:

 

h = D/2 . sin γ    és    γ = 90 –α.

 

A hengerben az anyag-részecske legmagasabb pontjának, „k”- nak értékét így D-vel is kifejezhetjük:

                        k = D/2 + D/2 sin γ

                        k = D/2 / 1 + sin γ /

 

A palást irányában megtett egységnyi út:

 

                        m = k. tg β,  ahol β a dob dőlésszöge.

 

Ha a henger hossza L, akkor a részecske áthaladási ideje /közelítőleg!/:

 

                        t = L / 2. n. m,

 

ahol n a dob fordulatszáma.

 

A szemcse mozgás-viszonyait tehát – az anyag-jellemzőkön túl – a henger fordulatszáma; átmérője és dőlésszöge határozza meg. A mozgás-jellemzők fizikai összefüggések alapján számszerűen leírhatók.

 

Kritikus fordulatszám

 

A köpülőgépek üzemi viszonyait illetően értelmezik. A tejszín-szemcse akkor nem forog együtt a köpülő-hengerrel, ha

 

                                               m. r. ω2      <     mg,

vagyis a centrifugális erő kisebb, mint a gravitáció hatása. A szemcse csak ekkor hagyja el a palástot fordulatonként kétszer, létrejön a mechanikus hatás, a tejszínből vaj lesz.

      Ha behelyettesítjük a megfelelő értékeket, azt kapjuk, hogy a fordulatszám szélső értéke:

                                                        n max = 30/ az r gyöke.

 

Biztonsággal számolva 30 helyett 18 – 24 közé teszik a kritikus értékeket. A fordulatszám-tartomány így a szokásos köpülő-átmérőknél 20 – 40 /min.  /Bardach: Tejipari szakgéptan, KÉE, 1992./

 

A triőr /trier = kiválogat/ működési elve a szétválasztandó anyagok alak-különbségén alapul. A gabonaszem hosszú, metszete ovális. A gyomnövény magja gömb alakú. A fém lemezből készített forgó henger belső felületén trapéz-keresztmetszetű üregeket /sejteket/ alakítanak ki. Forgás közben a magok az előbbiekben részletezettek szerint viselkednek.

A triőrben a magok nem a palásthoz tapadnak, hanem sejtekben ülnek. Innen a 44. ábrán feltüntetett erőviszonyoknak megfelelően esnek ki. A sejtből akkor esik ki a mag, amikor a magra ható erők eredője kibillenti a sejtből a magot, vagyis az eredő az alátámasztási felületen kívül esik. A billentő-nyomaték másként érvényesül a gyom- és másként a búza-magnál. Ez a szétválasztás alapja.

A búzaszem egy ponton „kilóg” a fészekből, súlypontja távolabb esik a fészek talpától. Ekkor kihullik a fészekből, és a dob alsó részén gyűlik össze. Innen a dob 6 – 10 %-os lejtése következtében az ürítő-oldal felé halad.

A gyomnövény magja magasabb ponton és később hagyja el a fészket. Útjába a henger belsejében gyűjtővályút helyeznek el, ahonnan csiga hordja ki.

A triőr szerkezeti vázlatát a 45. ábra mutatja. A henger belső falán 20 – 30 ezer/m2 üreg helyezkedik el. A gép teljesítőképessége ezek számától, a gabona ezerszem-tömegétől, a henger kerületi sebességétől és a henger hosszától függ. Az elméleti teljesítőképesség a kihasználási tényezőnek megfelelően csökkentendő.

Egy hazai gyártású, dörzshajtással forgatott triőr hossza 1400, átmérője 700 mm, fordulatszáma 3,6/min, teljesítőképessége búzára 4 t/h.

 

A szélszekrényben – amint a nevéből is következik – a légáram hatására választható le a ballaszt-, illetve a szennyező anyag. A szekrény felső pontján beöntött – a gravitáció hatására hulló - magvakkal szemben levegőt áramoltatnak. A port, kis szemcseméretű szennyező-anyagot a levegő magával ragadja. A tisztított mag az alsó ürítőnyíláson távozik.

A könnyű kakaóbabot is magával ragadja a levegő. Ezen a felismerésen alapul a kő-szennyezés kiválasztása. A szennyezett babot rácsszerkezetre öntik, a halomra levegőt áramoltatnak. A kő a rács nyílásain kihull. A babot a levegő magával ragadja. A bab és a levegő  ciklonban választható szét.

A gabona és olajos mag tisztítására használatos tarárban a levegő és a több fokozatú rosta tisztító hatását alkalmazzák. A tarár / 46. ábra/ rostával kiegészített szélszekrény.

A tarár működése: a garatból a mag az első fokozatú – a legnagyobb lyukméretű I. – rostára hullik. Ventilátor levegőt szív a lehulló szennyezett maggal szemben és a port a szélszekrénybe áramoltatja. Itt a por ütközés következtében gyűjtő-tartályba hull. A ventilátor a portól megtisztult levegőt – szűrő közbe iktatásával – a környezetbe szálltja.

A nagy méretű szennyező anyag a I. rosta felületéről a gyűjtőbe gurul. Az előbbivel ellenkező irányba lejtő II. és III. fokozatú rostán a csökkenő méretű szennyező anyag hullik át. A tiszta mag a III. rosta felületéről gurul a gyűjtőbe. A növényolaj-gyártásban alkalmazott tarár teljesítőképessége 70 - 140 t/24 h.

 

A tojás ballaszt-anyaga a héj. A tojás feldolgozása folyamán nemcsak a héjat kell elválasztani, hanem a sárgáját és a fehérjét is el kell különíteni. Erre szolgál a konvejoros tojás törő-szétválasztó berendezés / 47.  ábra/.

A tojást „fekvő” helyzetben több sorban vezetett szállítólánc befogó-szerkezetébe juttatják. A megfogott tojást a láncok alatt, a tojás szintjében felszerelt álló kés vágja fel. Alul a héjon nyílás keletkezik. A héj szilárdsága következtében /”héjszerkezet”/ a nyílással együtt a tojás burkolata megmarad.

A tojás tartalma kiömlik a nyíláson. Az értékes anyag gyűjtésére két további lánc fut a tojás-szállító alatt. A második lánc csapjaihoz – a nyitott tojásnak megfelelő osztásban – kelyheket, a harmadikhoz tálcákat rögzítenek.

A sárgája – mint nagyobb viszkozitású anyag – a kehelyben marad. A fehérje a kehely cső alakú szárába folyik. A harmadik szintben tálcák helyezkednek el a cső nyílása alatt. A tálcába ömlik a fehérje. A szállítópályák végén a lánc átfordul, aminek következtében a sárgáját és a fehérjét felfogó edények kiüríthetők. A láncról leválasztott héjon kívül az értékes anyagban is marad héj, amit ki kell választani. Ez úgy oldható meg, hogy az egyben maradó sárgáját kiszállító szalag mellett dolgozók figyelik a tojást. Csipesszel kiemelik a sárgájában észlelt héjmaradványokat.

Egy tojástörő gépsor teljesítőképessége 40 – 60 ezer db/h.  

 

 

Hő hatására szétválasztók

 

 

A hőcsere anyagok felmelegítése, lehűtése, adott hőmérsékleten tartása, halmazállapotuk megváltoztatása. Főbb műveletei: hővezetés, hő-közlés, hő-visszanyerés.

Megkülönböztetünk hőcserélőket és hőkezelő berendezéseket. A hőcserélő többnyire valamely élelmiszer-előállító gép hő-közlő szerkezeti egysége. Ilyen pl. a főzőtartály csöves hőcserélője, vagy a bepárló csőköteges fűtő-egysége. Van eset, hogy a hőcserélő egyben maga az élelmiszer-előállító gép, pl. a fagylaltgyártó.

A hőkezelő berendezések valamely technológiai célból: tartósítás, aroma-kialakítás, állomány-módosítás – közölnek hőt az anyaggal. Részletezésükre a Hő- és anyagátadáson alapuló gépek c. fejezetben kerül sor.

A következőkben tárgyalt, a ballaszt-anyagot hő hatására leválasztó gépek az előbbi értelemben véve hőkezelők. A technológiai művelet alárendelt, előkészítő jellegű.

 

A forrázó és a gőzhámozó közös tulajdonsága az, hogy működésük a hő-tágulás jelenségén alapul. Forrázáskor a hő-tágulás a szőr /toll/ tapadó-erejét közömbösíti, burgonya-hámozáskor a héjat választja le. Hő-hámozáskor a hő és a nyomás együttes hatása érvényesül.

A sertés szőrének fellazítására vízszintes elrendezésű vízzel töltött kádat vagy konvejoros függőleges szekrényt alkalmaznak. A kádban merítéses, a szekrényben zuhanyozásos forrázás valósul meg. A test merítése higiéniai szempontból kifogásolható, a zuhanyozás vízigényes. Hazai üzemeinkben a merítéses forrázó-kád / 48. ábra/ használatos.

A kád szerkezeti egységei:

szigetelt falú fém tartály, felette páraelszívó ernyő;

forrázó - rendszer: friss víz bevezető, szennyvíz-elvezető, visszaforgatáskor szűrő, vízmelegítő, hőmérséklet – érzékelő - szabályozó;

anyagmozgató rendszer: a kádba be- és kiemelő, a kádban továbbító.

A kád szerkezeti egységei egyeznek a szokásos főző-berendezésekével. A forrázó anyagmozgatási rendszere / 49. ábra/ többféle:

 

a/ A bölcsős kád  anyagmozgató szerkezete kettős végtelenített láncra szerelt fém rudakból áll. Egymás melletti két rúdra – mintegy bölcsőbe – ültetik a sertés-testet. Helyzete meghatározott. A vízszint a forrázási technológia igényei és a test mérete szerint állítható be. Ún. részleges forrázáskor a test fölött permetező-csövet is felszerelnek. A lánc visszatérő ágát a kád alatt vezetik.

b/ A vonszolásos anyagmozgatás eszköze a magaspálya. A pálya a kád fölött a vízszintnek megfelelően süllyed. A konvejor a süllyedés, majd emelkedés következtében a testet a kádba engedi, majd onnan kiemeli. Előny az is, hogy helyszűke esetén a kád L-alakban is kialakítható. Miután a sertéstest a vízben úszik, leszorító rúd szükséges a test víz alatt vezetéséhez.

c/ A fésűs-kerekes /”rotációs”/ rendszer előnye a kád kisebb hossz-mérete. Szerkezeti okok miatt két fésű-sor osztása kisebb, mint a bölcsőé vagy a magaspálya-kocsié. Töltéskor két fésű-sor közé kell leengedni a testet. Ürítéskor a fésű kiemeli a testet a kádból. Ebből a helyzetéből a testet általában fel kell emelni a magaspályára. /A be- és kiemelés tehát a bölcsős rendszeréhez hasonló/.

A forrázó-kád teljesítőképessége a vágóvonalénak megfelelően 60, 120, 200 db/h. Jellemző műszaki adatok: konvejor-sebesség, a rotációs kádnál a fordulatszám, a műveleti idő, két test távolsága egymástól /a bölcső-, illetve horogosztás./

 

A baromfi-forrázó szerkezetét az állat testtömege /1,5 kg/db / és a vágóvonal kapacitása / 10 ezer db/h/ határozza meg. Az anyagmozgató eszköz a konvejor.

A test kis tömege miatt nem meríthető a forrázó vízbe. Zuhanyozással juttatják a forrázó vizet a testfelületre, illetve a tollakra. Zuhanyozásra nem szórófejeket /mint a mosógépben/, hanem az egyszerűbb kialakítású bukógátat /túlfolyót/ alkalmazzák. A gépet bukógátas forrázónak / 50.  ábra/ nevezik.

 A konvejor alatt elhelyezett forrázó kád kettős falú. A belső kád pereme a bukógát, ezen túlfolyó forrázó víz a függesztett testre ömlik. A víz a külső kádban gyűlik össze, ahonnan szivattyú áramoltatja a belső kádba.

Láttuk, hogy a konvjoros sertésforrázó kád L-alakban is kialakítható. A nagyobb kapacitású baromfi-forrázó nagyobb hossza miatt több változatban készíthető el /51.  ábra/. Az előbbi metszeti ábra a „két-utas” kád részlete. / A kád fordulóinak száma szerint beszélünk egy-utas, két-utas, stb. kádról./

A baromfi-forrázó változatai jól illeszkednek a vonal kapacitásához. Ezen kívül a vágóvonali kapcsolódás, a helyi viszonyoktól függő vonal-elrendezés szempontjából is választási lehetőséget kínálnak. A kádak a vonal kapacitásának megfelelően egységekből – az építőkocka-elv szerint – szerelhetők össze.

A teljesítőképességet – a szokásos vonal-jellemzőkön túl – kedvezően befolyásolja a forrázó-víz cirkulációja. Nagyobb konvejor-sebesség alkalmazható, mint állóvizes kádban.

 

A hámozó-berendezésben a burgonya, sárgarépa, cékla, zeller héja távolítható el. A gőz-hámozógép / 52. ábra/ két fő szerkezeti egysége. A nyomásálló gőzölő- és az expanziós-tartály. Működése: a nyitott fedelű gőzölő-tartályt megtöltik a zöldséggel, majd a fedelet automatikusan zárják. Ezután a tartályba vezetik a nagy nyomású / 8 – 15 bar / gőzt. A gőzölés / 1 – 5 s/ után a gőzt az expanziós-tartályba vezetik. A gőzölő-tartályban a nyomás megszűnik. A hírtelen nyomás-különbség hatására a héj megroppan. A tartályt elbillentik, a fedelet nyitják és a hámozott zöldséget a héjjal együtt kiürítik a tartályból. Ezután a gőzölési ciklus ismételhető: függőleges tartály-helyzet; töltés; fedél-zárás; gőzölés; expanzió; billentés; fedél-nyitás; ürítés.

A hazai gyártású hámozó gőztartálya 0,7 m3, a töltet 300 kg, teljesítőképessége 10 – 15 t/h. A ciklusidő 70 s. A holland Gouda gőzhámozó teljesítőképessége eléri a 40 t/h értéket. A gőzölő-tartály űrtartalma 100 – 1100 liter. A gőzölési idő 1 – 5 s. A gőz nyomása 11 – 16 bar.

A gőzölőből héjjal együtt távozik a zöldség. A Gouda hámozógéphez héj-eltávolító gép /53. ábra/ csatlakozik. Az anyag vízzel permetezett kefehengerek között halad át, így a héj leválik a burgonyáról. A héj leválasztás után mosótartályba kerül. A dörzshámozó alapgépe a sültburgonya-gyártó vonalnak /lásd a folyamatábrák között./

 

 

Kombinált ballaszt-anyag eltávolító a  zúzó – bogyózó - lé-leválasztó gép / 54. ábra/. A zúzó henger-pár és a csiga nyomóerőt, a verőlécek ütőerőt fejtenek ki a garatba öntött szőlőre. A súrlódó erő a bogyó dörzsölését eredményezné, ami kerülendő. Az összetett erőhatás következtében mustot és héjat-kocsányt nyerünk.

A zúzó hengerek önálló gépként is alkalmazhatók a szőlő feltárására. A hengerek száma 2, 4, 6. A henger felülete vagy ívelt szárny vagy rovátka. Hathengeres gépben az egymással szemben forgó hengerek egy végtelenített lánccal hajthatók, hasonlóan a szártépő gép hengereinek hajtásához.

A forgó verőlécek a szőlőszemek kocsányról való leválasztására szolgálnak. A verőlécek perforált falú vályúban forognak. A must átfolyik a perforáción, a kocsányt a verőlécek az ürítőnyílás felé továbbítják.  A csigák ugyancsak perforált vályúban forognak, egymással ellentétes irányban. A gép alsó gyűjtőtartályából a must szivattyúval szállítható el.

 

 

Osztályozó berendezések

 

 

Az egyenletes minőségű termék és a gépesített feldolgozás megköveteli a nyersanyag osztályozását. Az osztályozás anyagtömeg szétválasztása valamely jellemző alapján. Válogatásunkban az

                                  alak, méret;

                                  tömegkülönbség;

                                  elektromos jellemző

alapján működő osztályozó berendezéseket mutatjuk be.

A minősítéskor több jellemző alapján különítik el az alapanyagot. A hús minősítésekor pl. a zsírtartalom, tömeg, méret, szín, mikrobiológiai állapot vizsgálata alapján csoportosítják a anyagot. A minősítés eszközei túlnyomórészt műszerek. Automatikus – a feldolgozó vonalba iktatott on line – műszerek segéd-berendezésekkel egészülnek ki. Ilyen pl. az anyagmozgató-, rögzítő-szerkezet. Ezek részletezése nem a szakgéptan tárgya.

Az osztályozó berendezéseket több szerző az aprítógépek után tárgyalja. Hengerszék-szita viszonylatában ez indokolt is. Több ágazatban /zöldség-gyümölcs, édes/ viszont az osztályozás megelőzi az aprítást. Az osztályozókat az előkészítő gépek közé soroljuk. Az aprítás a klasszikus művelettan első fejezete.

 

 Alak, méret szerinti osztályozók

 

Működésük azon alapul, hogy az anyaghalmazt változó méretű nyílásokon engedik át. Az anyagrészek méretüknek megfelelő ponton hagyják el az osztályozó berendezést.

Egymást követően előbb a kisebb szemek esnek át, a nagyobbak fennmaradnak. Ezek fokozatosan a következő nyíláson esnek át. A nyílásméret-változatok / az osztályozás „élessége” / az anyag tulajdonságai és a minőségi követelmények alapján határozhatók meg.

A nyílás kialakítható pl. hengeres vagy sík felületen, egymás mellett vezetett széttartó huzalok között. Közös jellemzőjük, hogy  a szétválasztó elemek és az anyag is mozognak. A henger forog; a sík felület lejtős, alternáló mozgású.  Függőleges elrendezésű, több fokozatú berendezésben jelentős a gravitáció szerepe.

 

A hengeres zöldborsó osztályozó /55. ábra/ palástja különböző méretű nyílásokkal van ellátva. A henger lejtése 2 – 3˚-os. Az első szakasz nyílásainak mérete 40 x 5 mm, itt a kisebb méretű szennyező anyag esik ki. A további – növekvő – nyílások négyzet alakúak, borsónál 7 – 12 mm oldal-hosszúsággal. Cseresznye, meggy osztályozásakor a méret 15 – 30 mm. A henger szétválasztási szakaszaiban a nyílásméretnél kisebb szem gyűjtő-tartályba hull. A henger belsejébe perforált csövet szerelnek, ezen keresztül vizet permeteznek.

A berendezés teljesítőképessége – a henger méreteitől függően – 1,0 – 1,5 t/h.

A henger töltési szintjét az korlátozza, hogy az anyagnak a nyílások felületén kell elterülnie, anélkül, hogy a nyílások eltömődnének. Emiatt az aktív osztályozó-felület a dob felületének 15 – 20 %-a. A kis töltési arányt a gép méreteinek növelése ellensúlyozza. Ez viszont szerkezeti-anyag költséggel jár. Előfordul, hogy a kisebb szemre szánt nyílást nagyobb szem fedi. Ilyenkor a kisebb szem tovább gurul és a nagyobb méretű csoportba kerül. Ha a szem a nyílásba szorul és egy része a henger külső palástján kiáll, azt a szemet a palástra nehezedő görgővel lehet a hengerbe vissza juttatni / 56.  ábra/. A dobot dörzshajtással forgatják.

A sörgyártásban alkalmazott árpa osztályozó henger lejtése 8 – 10 %, a henger kerületi sebessége 0,6 – 0,9 m/s. A nyílás mérete 2,2; 2,5; 2,8 mm x 25 mm. A rés eltömődését a henger külső palástját érintő és a henger forgásával ellentétes irányban forgó kefe igyekszik megakadályozni. / A nyílásban maradó és a szétválasztás „élességét” rontó szemek a gép rendszeres tisztítása alkalmával távolítandók el./

 

A huzalos osztályozógép / 57. ábra/ szétválasztó felülete egyetlen végtelenített huzalból alakítható ki. A huzal csavarvonalban tekeredik a dobokra. A széttartó huzalokat háztető profilú lemezek vezetik. A huzalok egymástól való távolságát a felöntött uborka, meggy, cseresznye, szilva, barack méretének megfelelően állítják be. A fokozat nélküli beállítás mértéke 10 – 30 mm. A beállítás után az adott anyagnak megfelelő osztályozás valósul meg.

A huzal alsó ágát két függőleges tengelyű dob / fordítókorong / felületén vezetik át. A gép teljesítőképessége 0,8 – 1,0 t/h.

 

A kaszkád-rendszerű / cascade = vízesés/ zöldborsó osztályozó    többszintes síkszita. A szita eredetileg kis lyukméretű szövetből készült malmi berendezés és az őrlemény osztályozására szolgál. A nagyobb nyílásméretű, többnyire perforált fém lemez a rosta.

A kaszkád osztályozó / 58. ábra/ legfelső szitájának nyílásméretén a legnagyobb méretű szem nem esik át. Az a szita lejtése következtében a szitamozgás-irányú végén gyűjtőedénybe kerül. A legnagyobb méretű szemek után maradó anyag átesik a legfelső szitán. A következőkben a legfelső szitára leírt folyamat ismétlődik. Annyiszor, ahány szintes a szita, illetve amilyen mértékű az osztályozás.

A merev perforált lemez eltömődése miatt célszerű fém huzalból kialakítani a rugalmas szitafelületet. A hárfaszita hosszanti vízszintes huzalai közé ívelt szálakat szőnek. A  rugalmas anyag, a szita alternáló mozgása következtében fellépő rezgés, valamint a nem szabályos alakú nyílás az eltömődést kizárja. További előny a csaknem teljes aktív szitafelület.

 

A malmi szita mozgásviszonyait illetően megkülönböztetjük a szita mozgását és a szemcse mozgását. Szélső esetben a szemcse együtt mozoghat a szitával. Ekkor a szita nyílásán nem hullik át anyag, vagyis a szétválasztás nem jön létre. A szita mozgását abszolút mozgásnak nevezzük. Szétválasztás akkor valósul meg, ha a szemcse a szitafelületen a szitához viszonyítva mozog: relatív mozgást végez. Együttmozgáskor a súrlódó erő tartja a szemcsét a szitafelületen. Relatív mozgáshoz létre kell hozni a súrlódó erőt legyőző erőt. Ez többnyire a centrifugális erő. / Lejtéssel kialakított, forgattyús hajtómű nélküli kaszkád osztályozóban a gravitáció hatására fellépő tömegerő is kiválthat relatív mozgást./   

 

A szitálás feltétele tehát: a szemcse és a szitafelület közötti súrlódó erő / S / kisebb legyen, mint a centrifugális erő / C /:

 

                                          S < C

 

A fizikából ismert összefüggés alapján:

 

                                  C = m r ω²

                                  S = m g μ

 

Behelyettesítve és egyszerűsítve:

                                  g μ < r ω²   

 

Tájékoztatásul: μ = 0,8 – 1,2  és r = 450 mm.

 

A szabadon lengő síkszitát / 59.  ábra/ a födémre függesztett kettős szitakeretből

alakították ki. Működésének a relatív mozgás megvalósításán kívül az is a feltétele, hogy a födémet csak a szita statikai tömege terhelje. A dinamikus erőhatások ne a szerkezet rázására, hanem a szitálásra, a relatív mozgás megvalósítására fordítódjanak. Ez a feltétel a lengő szerkezetbe beépített ellensúly révén valósítható meg.

Az ábra szerint a szitakeret G tömege r, az ellensúly Ge tömege pedig R sugarú kört ír le. A szögsebesség ω. Az előbbi összefüggés alapján a kiegyensúlyozás feltétele:

 

                        G/g. r ω² = Ge / g . R ω²

                                 

                                  Ge = G. r/R

 

Az ellensúly és a szitakeret tömegének aránya egyezik a forgattyú-karok sugarának arányával.

A szabadon lengő síkszita főkeretét négy ponton  fém rudakkal függesztik fel / 60. ábra/. Az ellensúlyokat tartó szerkezet száltengelyen függ, önbeálló gömbcsuklós felső csapágyazással. A száltengelyt a födémhez közel esőpontján ékszíjhajtással forgatják. A motort a födémre függesztik.

 Az egymással szemben elhelyezett két főkeret szitakereteket és gyűjtőkereteket fog össze. Az egymás alatti szitakeretek az őrlemény osztályozását, a gyűjtőkeretek pedig a nyert anyagok gyűjtését végzik. A függőleges irányú anyagforgalmat a 61. ábra szemlélteti. A szitára ömlő anyag a ráfolyás. A szitán áthulló szemcse az átesés. A szitafelületen fennmaradó nagyobb szemcse az átmenet.

                                 

A liszt szitálásakor az egymás alatti sziták lyukbősége:

-           csökkenő, vagy

-           növekvő.

A csökkenő lyukbőség a töret, derce és a liszt szétválasztására jellemző. A liszt-szitálás kezdetén a „beszitálás” vagyis az apró korpaszemcsék átejtése nem következik be. Az alsóbb szinteken viszont csökken a liszt-tartalom, megnő a beszitálás lehetősége. Ez ellen csökkenő lyukbőséggel lehet védekezni.

A molnár szitálás, illetve próbaszitálás közben - érzékelve a szétválasztást - módosíthatja a szitanyílást a megfelelő szinten.

 

A növekvő lyukbőség finom lisztet eredményező szitálási rendszerre jellemző. Ha a lyukbőség csökkenő lenne, akkor a felső, nagy nyílású szitán az összes finom liszt átesne.

 

A szitakeret belső elrendezését a 62. ábra mutatja. A keretet csatornákra osztják. A csatornákban a szemcsék köröző pályán mozognak. A leírt körök mindig távolabbi helyre kerülnek, míg a szemcse végig halad a csatornán.

A lengő szitakeretbe vászonból készült, hajlékony tömlőn vezetik az őrleményt. Alul hasonló tömlőn távozik az osztályozott liszt és egyéb szitálási termék.

 

     Tömeg szerint osztályozók

 

A baromfivágó-vonalon előállított tisztított csontos húst tömeg szerint osztályozzák. Mérleggel meghatározzák a változó tömegű egyedet. A mért tömegnek megfelelően – az osztály-csoportok száma szerint - a különböző tömegű testek különböző pontokon esnek gyűjtőedénybe.  

A berendezés működése mechanikus vagy elektronikus. A mechanikus működésű osztályozóban a baromfihúst billenő tálcára helyezik. A tálcán levő húst ellensúllyal egyenlítik ki. Az ellensúlyok az osztályozott testtömegnek megfelelően vannak beállítva. Ha a test tömege nagyobb, mint az ellensúly, a tálca billen, a test gyűjtőedénybe esik. Az ellensúllyal kiegyensúlyozott tálcákat végtelenített láncra szerelik.

Az elektronikus osztályozót a vágóvonalba illesztett mérleghez /ún. magaspálya-mérleg/ kapcsolják / 63. ábra/. A megfelelő tömeg érzékelésekor a test nem tálcáról, hanem a magaspálya-függesztőről esik a gyűjtőedénybe. A függesztő testet rögzítő eleme csap körül elbillenthető. Az elektronikus mérlegről vezérlik a rögzítő billenését. A minőségi osztálynak megfelelő tömeg érzékelésekor a függesztő jelet kap a csap oldására vagyis a test ledobására.

Az elektronikus osztályozó a pályába épített /”on line”/; a tömeg-értékek fokozat nélkül állíthatók. A mechanikus osztályozó ellensúly-készletét az osztályok szerint kell beszerezni.

Tömegmérésen alapul a konvejoros tojás-osztályozó. A tojás kétkarú emelő fölött halad el. Az emelő egyik karján a tojás, a másikon a minőségi-osztálynak megfelelő tömeg / ellensúly/ helyezkedik el. A szerkezet az érzékelt tömeg alapján juttatja a tojást a gyűjtőszalagra vagy tovább viszi a következő osztálynak megfelelő szalaghoz.

A csomagoló vonalakba beépített elektronikus mérlegek címkéző gépekkel vannak összeköttetésben. A termék címkéjén – egyéb adatokkal együtt – feltüntetik a tömeget.

 

     Elektronikus jellemző szerint osztályozók

 

Tömeggyártás, valamint gépesített, automatizált termék-előállítás során idegen anyag kerülhet a nyersanyagba vagy a termékbe. Ennek eredete – többek között - a gép, a környezet, az ember. Jellemző szennyező anyagok: fém, üveg, műanyag, kő, a húsiparban a csontszilánk.

Az idegen anyag érzékelésére és kiválasztására használt berendezés az irodalom „detektor”-nak nevezi. Magyarul – jobb híján - idegen anyag kiválasztónak mondjuk.

Az idegen anyag kiválasztó berendezés / 64. ábra/ egységei:

                   anyagmozgató,

                   érzékelő,

                   az idegen anyagot elkülönítő egység.

Az ömlesztett anyagot / pl. fűszer, tejpor/ pneumatikus rendszerben, csővezetékben szállítják. A nem ömlesztett anyag /pl. csomagolt termék/ anyagmozgató eszköze a szállítószalag.

Az első generációs detektorok érzékelője X - sugár, az újabbak a vizsgát termék és a szennyező anyag elektromos vezetőképességének különbségét érzékelik.

A kiválasztó szerkezet a vizsgált anyag jellemzőitől és az anyagmozgató berendezéstől függ.

Az ábra szerinti függőleges elrendezésű ömlesztett-anyag szállító csőbe záró lapot /”pillangó-szelepet”/ és az érzékelő után elágazó csövet építenek be. Idegen anyag érzékelésekor az étkezési célú anyag vezetéke zár, az elágazó vezeték nyit. Az idegen anyaggal kevés megfelelő is kilép, ez veszteségnek minősül. „Hibás” csomagolt termék kiválasztásakor a csomag teljes tartalma elvész, mint értékesíthető termék.

A szalagról az idegen anyag, illetve az idegen anyagot tartalmazó termékcsomag letolható; ha kicsi a fajlagos tömege lefújható.

A húsminősítés összetett rendszer, amelynek egyik eleme az optikai-elektronikus elven működő hús-zsír arány érzékelő. A műszer közvetlenül hús-, szalonna-réteg vastagságot érzékel, fény visszaverődés alapján. Számítógép – regressziós egyenlet segítségével – a méretviszonyokból a fehérje és a zsír %-arányát határozza meg. Ennek alapján állapítják meg a minőség-fokozatokat.

 

 

                                    A mechanikus műveletek gépei

 

 

Aprítógépek

 

Az aprítás az anyag méretcsökkenése. Elméletileg jellemezhető az aprítási fokkal, ami az anyag kezdő és az aprítás utáni végső méretének a hányadosa.

A gyakorlatban az aprítási fokot közvetve fejezik ki, vagy a gép vágószerkezete  /méret-szabályozás/ vagy az aprított anyag jellemzői / pép, finom, durva/ alapján.

A méretcsökkenés a felület növekedésével jár. Az aprítás az anyag szerkezetének megbontása, ezért energiaigényes. Az energia egy része / szándék szerint minél nagyobb része/ hasznosul az előállított részecske-halmazban, a megnövelt felületben. Másik része súrlódási hő-veszteség, amit esetenként hűtéssel kell ellensúlyozni /pl. kutter a húsaprításban, hengeres finomító az édesiparban/.

A felületnövekedés és az energiaigény vizsgálata alapján többféle aprítási elméletet dolgoztak ki /pl. Rittinger, Bond, Fejes/. Ezek kevéssé vagy egyáltalán nem alkalmazhatók az élelmiszer-alapanyagok aprítására. Az egykori hazai fejlett malmi berendezés-gyártás a hengerszék aprítási jellemzőinek vizsgálatával párosult. Vizsgálhatók a mozgás-és erőviszonyok; a befogadó-, teljesítőképesség. Az összefüggések egy részének értékét rontja az empirikus tényező /pl. töltési tényező/.

Az aprítás mint méretcsökkenés a termékválaszték alapja. A felületnövelés az anyagátadási műveleteknél /pl. cukor-diffúzió/ jelentős, mivel a művelet hatásfoka a felület nagyságával arányos. Az aprított anyag minősége szempontjából fontos a vágószerkezet minősége /pl. a kés élessége a roncsolás-mentes aprított anyag előállítására /.

Az élelmiszer előállítására sokféle aprított anyagot használnak. Ezek közül néhány jellemző aprítandó anyag és művelet:

               kemény rideg, pl. gabona; őrlés

               szilárd rostos, pl. cukorrépa, gyümölcs; szeletelés

               lágy, pl. hús, csokoládémassza; darálás, finomítás

További műveletek /anyagok/: homogénezés / a tej zsírcseppjeinek aprítása/; kockázás /hús, zöldség/; csíkozás / burgonya/; reszelés /zöldség/; marás /alma, fagyasztott hús/; darabolás /sajt, hús/; hasítás /állatgerinc/.

 Az aprítógépeket vágószerkezet szerint csoportosítjuk:

                        késes /ezen belül: fűrész/

                        hengeres

                        egyéb /húros, kalapácsos/.

 

     Késes aprítógépek 

 

A kés éles vágóeszköz, többnyire fém az anyaga. Alakja síklap, hullámos lap, kör, sarló. Az aprítógép kése egyféle, egyenes vonalú vagy ívelt /dohányvágó, kutter/; különleges alakú / háztető alakú répavágó/; kombinált késes vágószerkezet /lapkés, körkés; szárnyas kés, tárcsa/.

Aprításkor a kés és az anyag egymáshoz viszonyítva elmozdul. Többnyire a kés mozog /alternáló vagy körmozgás/. Van olyan gép, amelyben a kés áll és az anyag mozog: keresztül halad a kés élén / centrifugális aprítógép/.

Roncsolás-mentes aprítás a nyíróerő érvényesülése esetén valósul meg. Ennek feltétele a kés által kifejtett erővel szemben a reakcióerő hatása, továbbá az anyag tömörsége. Minél inkább érvényesül a nyíróerő, az aprítási energia annál inkább méretcsökkenésre-felületnövelésre és nem hő-fejlődésre hasznosul.

A fűrész fogazott élű daraboló-szerszám. Egymást követő több kis kés együttesének is értelmezhető. Alakja lap, kör, végtelenített szalag. Mozgása: alternáló, forgó, egyenes vonalú.

 

A dohányvágó-gép előkészített, préselt dohánylevelekből cigaretta gyártására alkalmas vágatot állít elő. Követelmény az, hogy a vágat szélessége legyen egyenletes; széle sima, nem hullámos; legyen törmelékmentes. A felsorolt követelmények éles késsel és a levelek préselésével teljesíthetők.

A leveleket lapkés vágja. A kés jellemzőit a 65. ábra szemlélteti. Az élességet az él-szög fejezi ki. A késlap dőlési vagy beállítási szögét az indokolja, hogy a kés ne érintse a gép szájnyílását, a kés a dohánylevelekbe mélyedjen. A harmadik kés-jellemző a döntési szög, a késélnek a dohánylevelek síkjával bezárt szöge. A vágás erőigénye kedvezőbb, ha a kés nem egyszerre vág bele a teljes szélességű anyagba, hanem a dohányt a kés fokozatosan éri el és vágja át. / A francia kivégző szerszám neve alapján a döntési szög alkalmazását guillotin-elvnek nevezik. Végül az él-szög és a beállítási szög összege a vágási szög.

A régebbi dohányvágó gépek alternáló, az újabbak forgó mozgással működnek. Az utóbbi, rotációs dohányvágó gép / 66. ábra/ szájnyílásához egymással szöget bezáró síkszalagok szállítják a dohányleveleket. A szemben levő szalagfelületek közötti távolság csökkenése következtében a szalagok az anyagra nyomást gyakorolnak. A nyomás értéke arányos a szalagok közötti távolság csökkenésével. A nyomás a szalag-távolság változtatásával szabályozható.

A szájnyíláson kilépő préselt levelekből vágatot állít elő a rotációs kés. A kések vágás-száma a késdob fordulatszámával és a dobra szerelt kések számával arányos.

A dohányt szállító szalagok sebességének / vs / összhangban kell lennie a vágásszámmal és a vágat finomságát kifejező szélességi mérettel:

 

                   vs = b. n. i        / mm/min /

 

ahol    b = a vágatszélesség   mm

n = a dob fordulatszáma, l/min

 i = a kések száma.

 

 n. i = a vágás-szám

 

A vágatszélesség 0,1 – 3,0 mm; a kések száma 4-8; a dob fordulatszáma 150 – 450 /min. A kések száma a vágatszélességgel van összhangban. Minél kisebb a vágatszélesség, annál több a kés a dobon. A szájnyílás mérete – a nyíláson áthaladó levélréteg vastagsága – változtatható. A nyílás-méret csökkentésekor a szalagok sebessége – ezzel a gép teljesítőképessége / t/h /  - is csökken és viszont.

A késdob szájnyílással ellentétes oldalán köszörülő szerkezetet szerelnek fel. Amíg a kés a szájnyílás oldalán vágatot készít, addig a másik oldalon – a késél érintve a köszörűt – élezik a kést. A köszörűt csavarorsós toló-szerkezettel illesztik a kés éléhez. Az élező előtoló mozgás-sebessége a dob fordulatszámával arányos: pl. 150/min dobfordulatnál a sebesség 0,7 mm/h; 450/min-nél 2,1 mm/h. Meghatározott számú után-élezést követően a kés már nem használható, ki kell cserélni. Késcseréhez a dobot le kell állítani.

A leveleket rázócsatorna juttatja a gép garatjába. A vágat a késdob alatti nyíláson lép ki a gépből. Innen a vágatot a cigaretta-gyártó törzsformázó egységébe szállítják.

A késdob hajtóműve biztonsági okokból reteszelt. A burkolat nyitásakor /pl. késcsere esetén/ a dob leáll.

 

A kutter / cutter = vágógép/ forgó késes, forgó tányéros gép / 67. ábra/. Hús, zöldség, keménysajt / ömlesztett sajt gyártásakor/ aprítására, húskészítmény összetevők keverésére használják. Aprító-keverő gépnek is nevezhető. Zárt aprító-térben vákuum létesíthető, illetve a kutterbe védőgáz vezethető. A vákuum a mikrobák élettevékenységének korlátozását és az aprított-kevert anyag tömör állományát eredményezi. Az N2 légnemű állapotban védőgáz /ugyancsak mikroba-korlátozó/, folyadékként hűtőközeg.

A  tányér kettős köpennyel látható el. Ha a köpenybe gőzt vezetnek, a kutter termék-összetevő előfőzésre válik alkalmassá /”főző - kutter”/.

A sarló alakú forgó kések burkoló hengere a forgó tányér belső körívéhez illeszkedik. A kések alá a forgó tányér szállítja az aprítandó anyagot. A kések időegység alatt a kutter vágóképességének / F / megfelelő anyag-felületet

vágnak át:

                          F = 60. n. z. φ. A          / cm2/h /

 

     ahol    n = a késtengely fordulatszáma, 1/min

               z = a kések száma

               A = a kés egy fordulata alatt átvágott anyag felülete, cm2

               φ = a tányér töltési tényezője, értéke 0,4 – 0,6                         

 

A vágóképesség nem függ a tányér fordulatszámától. A tányér forgása azt eredményezi, hogy a kések minden húsréteget keresztül vágnak.

 

Az A-val jelzett felületnek a tányér tengelye körüli forgása révén tóruszt nyerünk. A tórusz térfogata a kutter jellemző adata:

 

                                  V = D. π. A   /cm3/

 

ahol  D = a körszelet súlypontja által a körülforgatás alatt leírt kör átmérője.

 Az A-körszelet területe a geometriából ismert összefüggés alapján:

 

A = ½ r2 / β. π /180 – sin β /     cm2

 

ahol r = a kutter - tányér metszetének, mint teljes körnek a sugara, a teljes körből csak a körszelet jellemzi a tányért,

                                     β  =  r  sugarú kör középpontjából a szelet végpontjaihoz húzott    egyenesek által bezárt szög.

 

A tányér térfogatának / V/ ismeretében felírható a kutter teljesítőképessége:

              

                        Q = φ. 60. V. γ / t     kg/h

 

               ahol   φ = a már említett kitöltési tényező

                        γ = a massza fajlagos tömege kg/cm³

                         t = a műveleti idő, min

 

Láttuk, hogy a vágóképesség nem függ a tányér fordulatszámától. Az aprítási fok viszont igen. Minél többször halad át a tányérban levő anyag a kések alatt, annál nagyobb az aprítási fok. A kutternek ez a tulajdonsága teszi lehetővé a több, eltérő szemcse-méretű összetevő keverését, a töltőmassza előállítását a kutterben.

A töltőmassza / a leendő termék/ összetevőit az aprítási fok /szemcse-méret/ sorrendjében kell a kutter tányérjába adagolni. A legfinomabbra aprítandó összetevőt / a pép alapanyagát/ a program kezdetekor kell a tányérba önteni. Ennek hosszabb az aprítási ideje. A nagyobb méretű összetevő anyagát /pl. szalonna a mortadellában/ elegendő 1 –2  tányérfordulat ideje alatt aprítani. Az aprítási fok a kezdeti és a végső méret hányadosaként nem fejezhető ki, viszont a tányér forgás-száma alapján egyértelművé tehető.

 

A kutter működtetése / 68. ábra/: az aprítandó anyagot emelőszerkezet juttatja a tányérba. Az aprított masszát gomba üríti. A gomba átmérője a tányér belső körívéhez illeszkedik. A gombát forgó tengelyre ékelik. A tengely másik végén a gombát forgató motor helyezkedik el. Az ürítő-szerkezet /gomba, tengely, motor/ súlypontjában elfordítható, billenthető. Aprításkor a gombát kiemelik a tányérból. Ürítéskor a gombát a tányérba engedik. A tányér forgása következtében a massza a gomba felületére torlódik. A forgó gomba a tányérból a masszát kipörgeti. A massza csúszdán át tartálykocsiba ömlik.

 

A kutter-kés éle ív- / sarló/ alakú vagy tört ívű / 69. ábra/. A tört ívű vágószerszámot deltakésnek is nevezik. A delta kés íveit egyenes szakaszok, húrok helyettesítik. A kések száma a gép teljesítőképességétől függően 2 – 12. A kések nagy fordulatszáma / 2 – 5000/min/ miatt azokat gondosan kiegyensúlyozva kell a tengelyre szerelni. A motorról a késtengelyre ékszíjak viszik át a hajtó-nyomatékot.

A tányér fordulatszáma 7 – 15/min. A motor tengelye és a tányér között csiga-hajtómű a közvetítő gépelem.

A kutter jellemző adata a tányér űrtartalma. A kisüzemi kutter 30 – 60 literes, a nagyüzemi 300 – 500. Azt aprítás energiaigényes művelet: a kisüzemi kutter motorja 5 – 20 kW, a nagyüzemié meghaladhatja a 100 kW-ot.

Kiegészítő szerkezetek: kocsi-emelő az aprítandó anyag beöntésére; nagy méretű kutternél fedél-emelő; a pépkészítéshez vízadagoló; tányérfordulat-számláló a kutteres keverés üzemmódhoz; massza-hőmérő.

A kutter előnye: széles körű technológiai alkalmazhatóság; szükségtelenné teszi a keverőgépet; program-vezérelhető.

 Hátránya: üzeme szakaszos; a bevitt energia jelentős része hővé alakul; zajszintje magas. Hátrányos tulajdonságai ellenére az egyik legnagyobb piaci siker a jó minőségű kutter gyártása.

 

Kiválasztási szempontok: üzemnagyságnak megfelelő tányér-űrtartalom; technológiai igények /pl. szükséges-e főző-kutter/; a késkészlet rögzítése, cseréje; zajszint mértéke; a szakaszos üzemet ellensúlyozó kiegészítő szerkezetek száma és színvonala.

A teljesítőképesség növelése céljából gyártottak két, egymásra merőleges késtengellyel felszerelt, ún. duó-kuttert. Széles körben nem terjedt el. Gyártottak „folyamatos működésű kuttert”, ami körkésekkel, hengeres aprító-térrel van ellátva. Csak a nevében kutter.

 

A centrifugális aprítógép vágószerkezete / 70. ábra/ álló késrács és alatta forgó korong. A korongra adagolt anyagot a centrifugális erő röpíti a késrács késeihez. Az aprított anyag a késrács ellenkező oldalán távozik.

Az aprítási fokot meghatározó tényezők: a kések közötti távolság; a kések száma; a korong fordulatszáma / 3600 – 13 000/min/. Az aprítási fok változtatásakor a késrácsot ki kell cserélni. Finomaprítás / emulzió-készítés/, aprítás és szeletelés egyaránt megvalósítható a késrácsos aprítóval.

A gyártó Urschel cég ezerféle, a géppel aprítható anyagot tüntet fel tájékoztatójában. Ezek közül néhány: hús, szalonna, sajt, gyümölcs, gabona, kávé.

A nagy vágási sebesség pontos szemcse-méretű, jó minőségű aprított anyagot eredményez. A vágószerkezet kedvező kialakítása következtében a bevitt energia aprításra fordítódik, hűtésre nincs szükség.

A késrács függőleges vagy vízszintes helyzetű. Az álló elrendezésű centrifugális aprítógép / 71.  ábra/ garatjából a gravitáció hatására jut az anyag a forgó korongra. A korong tengelyét ékszíjhajtással forgatják. A nagy aprító-teljesítmény következtében az elektromotor teljesítmény-igénye / és mérete/ viszonylag nagy: 70 – 100 kW.

A vízszintes elrendezésű gép vágószerkezete a függőlegeshez viszonyítva 90˚-kal el van forgatva. Miután így a gravitáció nem hasznosítható, a függőleges forgó korongra szállítócsiga továbbítja az anyagot. A csiga pontosan adagolja az anyagot a késrácsra. A csiga fölött nagyobb garat helyezhető el, amit ritkábban kell feltölteni.

 

A cukorrépa közelítőleg kúp alakú. A kemény, rostos anyagból szeletet kell vágni a cukor kioldása céljából. A szeletekkel szemben támasztott követelmények: a diffúzió során ne lapuljanak össze; a lé a szeletek között áramolhasson; roncsolás-mentes legyen a szelet; legyen nagy a fajlagos felülete. A felsorolt követelményeket leginkább háztető-alakú szelet elégíti ki. Előállítására ugyancsak háztető-alakú Goller szeletelőkés / 72. ábra / alkalmas.

Szeleteléskor a kés és a répa egymáshoz viszonyítva elmozdul. Ha a forgó késre nehezedő répába vág a forgó kés, gravitációs, ha álló késsorra röpítik a répát, centrifugális szeletelőről beszélünk.

A répa szélességi méretének megfelelően a kések egyidejűleg több háztető-alakú szeletet vágnak ki a répából. A kés és a répa egymáshoz viszonyított mozgásakor, szeleteléskor a kések egymást követik. Gravitációs gépben forgó tárcsa sugarai vonalában; centrifugális gépben körkerület vonalában. Az egymást követő kések nem azonos helyzetűek, hanem a háztető-mintázat fél osztással el van tolva / 73. ábra/. Egyidejűleg alsó és felső háztető képződik. Ezek között hasáb alakú csík húzódik. A háztető-modell nem teljesen érvényesül. A répa-csíkból is nyerhető cukor, a háztető alakhoz viszonyítva kisebb hatásfokkal.

A gravitációs szeletelő-gépet a 74. ábra mutatja. A késeket késszekrénybe helyezik. A kés síkja tartólap síkjával szöget zár be, a kés kiemelkedik a szekrényből. Így a kés bele vág a rá nehezedő répába.

A vágás minősége /roncsolás-mentesség/ a kés kerületi sebességétől függ. A kerületi sebesség a kör sugarával arányos. A gravitációs gépben a vágótárcsán esetleges a répa elhelyezkedése. A tárcsa kerülete közelében lévő répát nagyabb sebességű kés szeleteli és viszont. Nem egyenletes tehát a szelet-minőség.

 

A centrifugális szeletelő késszekrényei a középső forgó korong kerülete mentén, függőleges helyzetűek és rögzítettek /állnak/. A forgó korongra adagolt répát a centrifugális erő röpíti az álló késekhez / hasonlóan, mint az előzőekben ismertetett centrifugális aprítógépben/. Miután minden egyes répa-darabot a kerületen elhelyezkedő kések szeletelnek, a szeletminőség egyenletes.

A centrifugális szeletelő azért is előnyösebb, mint a gravitációs, mert az álló kés a gép működése közben kivehető és élezhető. Egy késszekrény hiánya nem okoz jelentős teljesítmény-csökkenést.

A szeletelő-gép garatjába többnyire szállítószalag viszi a répát, a répamosó gépből. Ugyancsak szalag juttatja a szeleteket a diffúziós torony előtti csigás forrázó garatjába.

 

A marás eredetileg fémmegmunkáló művelet. Az élelmiszer-előállításban fagyasztott hús tovább-feldolgozás előtti aprítására és alma préselés előtti feltárására használnak marógépet.

Maráskor az anyag felületéből forgó kések vágnak le részecskéket. Az aprítási fokot a kés kialakítása, mérete határozza meg. A gép teljesítőképessége a marókések számától és a késtengely fordulatszámától függ.

 

A hústömb-maró gép / 75. ábra/ garatja döntött. A tömb ránehezedik a forgó marókésekre. Az aprított anyag szállítókocsi tartályába ömlik. A KS-marógép marótengelyének hossza 650 mm, a fogak száma 22. A 30 kW-os motorral működtetett gép átlagos teljesítőképessége 5 t/h.

 

Az almamaró gép / 76.  ábra/ függőleges elrendezésű. Garatjából az anyag a késtartó csészébe jut, ahol 1400/min fordulatú fogas kések tárják fel a torló-lapok  által megtámasztott almát. Az aprított anyag a kések közötti résen, a csésze burkolata alatt ömlik ki.

 

A darálógép kombinált vágószerkezetű / 77. ábra/ aprítógép. Többcélú gép: hús, szalonna, keménysajt /ömlesztett sajt gyártásakor/, alvadék, aszú-szőlő aprítására szolgál. A háztartásokban, nagykonyhákon is alkalmazzák kézi, kis méretű motoros változatát. Mérsékelten finom-, közepes-, nagyszemcsés aprítás gépe.

A vágószerkezet egységei: az anyagot továbbító csiga; a forgó szárnyas kés; a rögzített perforált tárcsa. A kés agyát a csiga tengelyére ékelik. A tárcsa agyát a tengely átmérőjénél nagyobbra készítik, hogy a tárcsa szabadon forogjon. A tárcsát a daráló-házhoz rögzítik.

A nyírással megvalósuló aprításkor az egyik vágó-él a kés éle, a másik a tárcsafurat pereme. A vágószerkezet összeállításakor követelmény, hogy a kés és a tárcsa között megfelelő legyen a szorítóerő. Kis szorítóerő esetében nem kielégítő az aprítás, nem érvényesül a nyírás. Nagy erőnél pedig jelentős a kés és a tárcsa kopása, szélső esetben a késtengely forgása is gátolt. A szorítóerő menetes szorítógyűrűvel, újabb gépekben rugós szerkezettel szabályozható.

A tárcsa átmérője a gép teljesítőképességére, a tárcsa furat-mérete pedig az aprítási fokra jellemző. A tárcsa átmérője 30 – 400 mm, a tárcsa-furat 1,5 – 30,0 mm. Az 1,5 mm furatú tárcsa finomaprításra, a 30 mm-es a hús elővágására szolgál. A furatméret korlátja a tárcsa szilárdsága, illetve a furatok közötti falvastagság. / A jelzett korlát miatt nem alkalmas a daráló finomaprításra./

A daráló vágóképességét a vágószerkezet által időegység alatt átvágott felület jellemzi. A vágóképesség attól függ, hogy a tárcsának az anyagáramlásra szolgáló felülete hogy viszonylik a tárcsa teljes felületéhez. / A furatok közötti falvastagságon keresztül az anyag nem áramlik./ A két felület viszonyát a tárcsa kihasználási tényezője /φ/ fejezi ki:

 

                                  φ = z. d² /D²

 

               ahol:   d = a tárcsa furatának átmérője, mm

                        D = a tárcsa átmérője, mm

                         z= a furatok száma

 

Ha a furat átmérője 2 – 5 mm, φ = 0,30 - 0,35; 15 – 20 mm furatátmérőnél φ = 0,40 – 0,45. Vagyis minél nagyobb a tárcsa furatának az átmérője, annál kisebb az áramlást akadályozó falvastagság.

Ezek után felírható a vágóképesség a tárcsa-felület, a fordulatszám és a vágósíkok függvényében. A vágósík arra utal, hogy egy vágószerkezetbe általában két kés-tárcsa együttest szerelnek be, az aprítás többfokozatú:

 

                        F = 60. n. D²  π /4  /k1 φ1  + k2 φ2 + … kö φö /   cm²/h,

 

     ahol az előbbi jelöléseken túl:

 

                  n = a kések /csigatengely /  fordulatszáma,   1/min

                  k = a kés éleinek a száma  / többnyire k = 4/

                  ö = a vágósíkok száma 

 

                                 

A vágószerkezet első egységeként – amikor a késnek csak az egyik oldalához illeszkedik tárcsa – egyélű kést szerelnek be. Két tárcsa közé kétélű kést helyeznek. A kés éle az agyból kiemelkedő szárnyon helyezkedik el. Leggyakoribb a négyszárnyú kés.

A daráló szerkezeti egységeinek kombinációja alapján többféle változatot alakítottak ki. Az egytengelyű daráló / 78. ábra/ adagoló- és darálócsigája közös tengelyen helyezkedik el. Az adagolócsiga menetemelkedése nagyobb a darálócsigáénál. A garatba emelőszerkezet segítségével juttatják az aprítandó anyagot.  A vágószerkezeten kilépő anyag tartálykocsiba, szalag vagy szállítócsiga garatjába ömlik.

A darálógép előnye széles körű alkalmazhatósága, folyamatos, zajtalan üzeme. Hátránya az, hogy az aprítási fok változtatásához vágószerkezet-csere szükséges.

A beszerzési piacon darálóból igen nagy a kínálat. Nemcsak a teljesítőképességben, szerkezeti anyag minőségben, hanem járulékos szolgáltatásokban /pl. ínleválasztó vágószerkezet/ is nagy a választék. A jelzett szempontok mérlegelése és az ajánlati ár lehet meghatározó a gép kiválasztásakor.

 

A daráló teljesítőképessége  a szállítócsiga / jelen esetben darálócsiga/ szállítóképessége alapján írható fel:

 

               Q = α. 60 л/4 / D²   - d²/. n. s. γ   kg/h  

                                                                      

                                 

     ahol:  α = adagolási-kitöltési tényező  / 0,5…0,8/

               D= a darálócsiga külső átmérője, m

               d= a darálócsiga magátmérője, m

               n= a csiga fordulatszáma, 1/min

               s= a csiga menetemelkedése, m

               γ= az aprított anyag fajlagos tömege, kg/m3

 

A szeletelő-kockázó gép háromféle késes vágószerkezettel van felszerelve. Ezek számától, mozgásviszonyaiktól függően zöldségből, húsból szelet, hasáb és kocka állítható elő. Hullámos lapkés-betéttel hullámos peremű burgonyacsík is képezhető a géppel.

A zöldség szeletelő-kockázó gépben / 79. ábra/ az első művelet a forgó dobba adagolt anyag szeletelése, amit lapkés végez. A vízszintes tengelyű dobba, a dob tengelyéhez viszonyítva derékszögben elhelyezett garatba adagolják az aprítandó anyagot. A centrifugális erő az anyagot a dob palástjához szorítja. Ekkor támasztólap ellenében rögzített lapkés szeletet vág az anyagból, a késél helyzetének megfelelő vastagságban. A kés helyzete – ennek megfelelően a szelet vastagsága – változtatható.

A szelet forgó tárcsára szerelt lapkések alá kerül. A lapkések – ráfordulva a szeletre – csíkokat képeznek. Időegység alatt vágott csíkok száma / a csíkok szélességi mérete/ a kések számától, fordulatszámától és a szelet mozgási sebességétől függ.

A csík hasáb alakú. Élével párhuzamos tengelyű körkések kockára vágják. A késtárcsák közé leszedő fésű nyúlik be. A kocka mérete a vágószerkezet elemeinek állításával, cseréjével – meglehetősen körülményesen – változtatható. Egy, illetve két vágótárcsa kiiktatásáéval szelet, illetve csík állítható elő.

Az újabb szeletelő-kockázó gépben a vágószerkezet lapkéses és körkéses tárcsáját felcserélték. Ekkor a lapkéses tárcsától nem a mozgás irányára merőlegesen haladnak a csíkok. A középre helyezett tárcsás kés után a csíkok a mozgás irányába esnek.

 

A hús-szalonna kockázó gép vágószerkezete / 80. ábra/ az előbbitől annyiban különbözik, hogy két lapkéshez nem körkés, hanem sarlókés kapcsolódik. A lapkések tartókeretbe vannak foglalva. A keretekre dugattyú tolja z anyagot. A lapkések hatékonyabb működése miatt a keretek alternáló mozgást végeznek. A második késkeretből csíkok lépnek ki. Ezeket a csíkok haladási irányával párhuzamos tengelyű forgó sarlókés vágja kockára.

A kockára vágás feltétele – a kocka él-hosszúságának /d/ megfelelő osztású lapkések beszerelése mellett – az, hogy a sarlókés egy körülfordulási ideje / 1/n / alatt az előtoló dugattyú v sebességgel, d  hossznak megfelelő távolságban továbbítsa az anyagot:

 

                                  d = v. 1/n

 

               ahol:     v = az előtoló dugattyú sebessége, m/min

                           n = a sarlókés fordulatszáma, 1/min

                           d= a kocka él-hossza, m.

 

     Fűrészek

 

A fűrész fa, fém darabolására, valamint húsfeldolgozási műveletekre / hasítás, darabolás, szeletelés/ használatos aprítógép. A fűrész fogazott vágóelem. A fogak háromszög-alakú kések. A háromszög szárai élesek, alapja a fűrészlap vagy –tárcsa része.

 A 81. ábra a kés- és a fűrész-él kialakítását szemlélteti.

A fűrész fogait a szimmetria-síkhoz viszonyítva jobbra és balra kihajtogatják. Ennek következtében a fűrész tisztítja a vágatot és növelhető a vágási sebesség. A nagy vágási sebesség a jó minőségű darabolás feltétele. Nagy sebesség alkalmazásakor a szétválasztás felülete sima, az anyag roncsolás-mentes.

Ha a fogak kihajtogatása nem megfelelő, a fűrész beékelődik a szétválasztandó anyagba. A hajtogatás következtében a vágat szélesebb, mint a fűrészlap vastagsága. A vágat-szélességnek megfelelő anyag /forgács, „fűrészpor”/ veszteségnek minősül.

Az optimális fűrészelés feltételei:

-           nagy vágási sebesség;

-           a fogak egyenletes kihajtogatása;

-           az anyag és a fűrész megfelelő  mozgásviszonyai /előtolási sebesség/.

  A fűrész, valamint az anyag és a fűrész egymáshoz viszonyított mozgása jellemzi a fűrész munkáját. Gerinchasításkor, húsrészek szétválasztásakor a fűrészt vezetik végig az anyagon. Darabolás, szeletelés művelete során az anyagot vezetik a fűrészhez.

 

A fűrész mozgása háromféle lehet /82.  ábra/:

-           váltakozó /alternáló/ mozgású a hasító-fűrész. Működtetése kézi; motoros kézi vezetéssel; automatikus működtetés. Ez utóbbi esetben a fűrészt pneumatikus szerkezet vezeti a szétválasztás vonalán;

 

-            egyenes vonalú, egyenletes mozgású a szalagfűrész. Korábban a szalagfűrészt darabolásra, jelenleg gerinchasításra is használják;

 

-            körmozgást végez a kör- vagy tárcsás fűrész. Hasításra, darabolásra egyaránt használják.

 

A fűrész mozgás-sebessége a fizikából ismert összefüggések alapján írható fel. Az alternáló fűrész sebessége a forgattyú-kerék fordulatszámától és átmérőjétől /lökethossz/ függ. Miután az alternáló fűrész a forgattyú-kerék minden fordulatakor kétszer vált irányt /közben megáll, a 0-sebességről gyorsul/, alkalmazása nem gazdaságos.

A kör- és szalagfűrész sebessége a kerületi sebességre ismert összefüggés /körkerület, fordulatszám/ alapján írható fel. A szalagfűrész sebessége kisebb, mint a hajtótárcsa kerületi sebessége, a csúszás /szlipp/ miatt. A gyakorlatban a csúszástól el szoktak tekinteni.

A fűrész – különösen a kézi működtetésű – balesetveszélyes szerszám. Nagy figyelmet kell fordítani a munkavédelmi előírások betartására. A húsfeldolgozásban használatos fűrészeknek igen nagy a kínálata. Kiválasztási szempontok: biztonságos működtetés; vágási minőség; járulékos szerkezetek /pl. automatikus előtoló berendezés/; a fűrész élettartama; könnyű tisztíthatóság.

 

     Hengeres aprító-és finomító gépek

 

Jellemző szerkezetük a forgó, vízszintes tengelyű henger. A forgó henger vele szemben forgó hengerrel, a henger alatti sík vagy ívelt felülettel párosítható. Az aprítandó anyag a két felület közé kerül. A felületek között fellépő nyomóerő hatására méretcsökkenés, felületnövekedés következik be. A különböző sebességgel forgó hengerek / malmi hengerszék/ között az anyagra súrlódó-erő is hat.

A forgó henger elrendezése:

-           a malmi, valamint a cukorőrlő hengerszékben a hengerek párosával, páronként különböző változatokban /vízszintes, átlós/ helyezkednek el;

-           az édes- és a növényolaj-iparban alkalmazott ötös hengerszékben az öt henger függőlegesen egymás alatt helyezkedik el;

-           A csokoládé-massza aprító, finomító gép hengerét sík, illetve ívelt felülettel párosítják. A görgős járat forgó hengerei alatt sík felületű korong forog. A kons vagy hosszfinomító ívelt felületű tányérja rögzített. Ennek felületén gördülő henger tengelyét lengő karra szerelik. Az anyag a henger és az alatta levő felület közé jut.

 

A henger felülete:

-           az őrlő-henger érdes felületű, lisztet állítanak elő őrléssel;

-           a törető-henger felülete rovátkolt, alkalmazás: takarmány-gyártás;

-           sima a lapítóhenger. Felületnövelésre alkalmazzák, pl. az anyag extrahálása előtt.

Őrléskor a hengerek kerületi sebessége eltérő, lapításkor azonos.

 

Hengerszék. A hengerszékben két, egymással szemben forgó, párhuzamos tengelyű, azonos átmérőjű és hosszúságú henger aprítja az anyagot. A hengerek közötti résbe kerülő gabonaszem a hengerek nyomása következtében összeroppan.

A hengerek aprító-munkáját a henger átmérője; a hengerek kerületi sebessége; egymástól való távolsága / az őrlőrés/ és a henger felületének kialakítása határozza meg.

A henger-párra adagolt szemcse a hengerek egymástól való távolságától függően háromféleképpen viselkedik:

-           nagy hengertávolság esetén a szemcse átesik;

-           a szemcse nem jut be a hengerek közé;

-           a hengerek a szemcsét behúzzák.

 

Aprítás akkor következik be a hengerek között, ha azok az anyagot behúzzák. A behúzás állapotát a behúzási szöggel /φ/ jellemzik. A behúzási szöget / 83. KF ábra/ a szemcsének a hengerekkel való érintkezési pontjához húzott érintők alkotják. Az érintő merőleges a szemcse középpontját és a henger tengely-középpontját összekötő egyenesre.

A nagyobb átmérőjű henger jobban aprít, mint a kisebb átmérőjű. Hosszabb hengeríven ugyanis hosszabb idejű az aprítás. A nagyobb átmérőjű henger kisebb behúzási szöggel jellemezhető és hosszabb az őrlési út. Az őrlési út a szemcsének a hengert érintő pontja és az őrlőrés közötti / az ábra jelölésével : AB/ szakasz. Ezen a szakaszon érintkezik az anyag a hengerekkel, megy végbe az aprítás.

A henger-párok elhelyezkedhetnek egy síkban / horizontális/ és átlósan /diagonális/. Az utóbbinak kisebb a szélességi mérete.

Az őrlő-teljesítőképesség a henger hosszával arányos. Az elméleti teljesítőképesség Farkas szerint:

 

                          Q = 3600. a. v. t. L. γ     kg/h

 

ahol      a = a hengerre adagolt „anyagfüggöny” szélessége,  m

                      v = az anyag áthaladási sebessége az őrlőzónán,  m/s

                      t = kitöltési tényező

                      L = a henger hossza,            

                      γ = az anyag fajlagos tömege, kg/m3                                                

                                                                                                                      

Az őrlőhengerek fordulatszáma különböző / ez egyébként az őrlés feltétele/. A képletben a két érték átlagával kell számolni. A gyorsan forgó henger kerületi sebessége 2,4…4,5 m/s; a hengerek közötti áttétel: búzánál  1,15…1,25; rozs: 3; zúzáskor 1. A kitöltési tényező átlag o,5. A gabona fajlagos tömege 1,35 kg/dm3 .

Az elméleti és a tényleges teljesítmény között nagy a különbség. Ennek az is az oka, hogy az anyagfüggöny tömörítését gátolja a hengerek forgása következtében keletkező légörvény, az ún. „hengerszél”.

A hengerszék adatait az egységnyi hengerhosszra szokták vonatkoztatni. Pl. a búza őrlésének energia-igénye: 4 – 6  kW / 1 m hengerhossz.

Az őrlőhenger átmérője 220 – 350 mm. Hossza 500 – 1500 mm. Többnyire a gyorsan forgó hengert hajtják meg, erről áttétel segítségével a lassút.

A Bühler MDDL típusú, számítógép-vezérlésű, nyolc hengeres hengerszék teljesítőképessége 320 t/d. A horizontális henger-párok – kettő-kettő egymás  alatt – szimmetrikusan  helyezkednek el. A hengerek átmérője 250 mm, hosszuk 800, 1000 és 1250 mm.

 

Átlós /diagonális/ elrendezésű henger-párokkal felszerelt hengerszéket a 84. ábra szemléltet. A garatból egy-irányba forgó táphengerekre hull a szemcse. Az őrlőhengerek közé a táphenger röpíti az anyagot. Az őrlőrés szabályozó szerkezet segítségével állítható. A lassan forgó henger tengelye elmozdítható csuklós karon függ, helyzete menetes orsó segítségével rögzíthető.

A hengerszék meghatározó jellemzője az őrlőrés. Csak tiszta felületű hengerek őrlőrése állandó. A hengerek alsó felületére kefék szorulnak, a henger tisztítása / az őrlőrés állandósága/ céljából.

 

A szemben forgó hengerek nemcsak párosával, hanem ötösével is elrendezhetők. A növényolaj-gyártásban használatos ötös hengerszék / 85. p 13 ábra/ a préselés és az extrakció előtti anyagfeltárásra, az anyag lapítására, a felület-növelésre szolgál. A hengerek egymás alatt helyezkednek el és párosával szembe forognak.

Az anyagáram felülről lefele irányul. Az adagoló-szerkezet feladata az, hogy az anyag a henger teljes hosszára kerüljön.  Ezt úgy oldják meg, hogy az adagolóhenger / átmérője kisebb az aprító-hengerénél/ palástjához az anyagot szétterítő lap helyezkedik el. Az adagolt mennyiség a lap és a palást közötti távolság beállításával szabályozható.

Az első henger-pár rovátkolt felületű. Feladata az anyag roppantása. A következő, sima felületű hengerek az anyagot lapítják. A hengerek résmérete csavarorsó segítségével állítható.

Az ötös hengerszék hengerei – a felső és az alsó kivételével – mindkét oldalukon aprítanak. / A malmi hengerszék henger-párja egyidejűleg csak az egyik oldalán őröl./ Így jobb a gép hatásfoka, viszont a kétszeres igénybe vétel miatt a kopás is kétszeres.

A sajtolás előtti őrlésre használt ötös hengerszék hengerének átmérője 400 mm, hossza 1250 mm.

 

A csokoládé-massza finomítására ugyancsak ötös hengerszéket alkalmaznak. Amíg az olajos mag aprító hengerei között az anyagáram felülről lefelé irányul, addig a csokoládé-finomító gépben / 86.k17.ábra/ ezzel ellentétes. Hengerlés során a massza egyik hengerről a másikra tapad, közben dörzsölés és nyíróerő hat rá. Az alulról felfelé irányuló anyagáramlásnak és a dörzsölésnek a hengerek eltérő kerületi sebessége a feltétele. A hengerek kerületi sebessége alulról felfelé növekszik. A legnagyobb érték: 4-6 m/s. A hengerek hossza 1000 – 1200 mm.

A csokoládé-finomító hengerek munka közben melegszenek, ezért azokat hűteni kell. Az anyag-minőség ugyanis károsodik 30º C fölött. A henger belsejébe csőtengelyen keresztül vezetik a hűtőfolyadékot.

 

Olajos mag, présmaradék feltárására rovátkolt felületű henger párokat,  fogas törőt / 87. k ábra/ alkalmaznak. Az egymás alatti hengerek két fokozatban aprítják az anyagot. A fogak ütést mérnek az anyagra. A fogastörő felületnövelő hatása javítja az extrakció hatásfokát.

A hengerek mérete: Ǿ 360 x 560 mm. A felső hengerpár fordulatszáma 64/55, az alsóé 102/64 percenként.

 

Egyéb hengeres aprítógépek. A csokoládémassza egyneműsítésére, finomítására olyan hengereket alkalmaznak, amelyek nem hengerrel, hanem sík felülettel érintkeznek. Az anyag a hengerpalást és a sík felület közé kerül. Az ilyen aprító-keverő gépet görgős járatnak / 88. ábra/ nevezik.

A görgőpár tengelyeit tartóhídra függesztik. A görgők alatt gránit burkolatú korong forog. A korong felületére támaszkodnak a görgők. A hajtott korong dörzshajtással adja át a forgatónyomatékot a görgőknek. A görgő tömör, vízszintes tengelyű gránithenger. Függesztő szerkezete függőleges irányban elmozdítható. Ezzel a görgő és a korong közötti távolság változtatható.

A korongra adagolt massza kiömlését kúpos edény, a tányér fala akadályozza meg. A csokoládémassza dermedésre hajlamos. A korong alsó részéhez gőzfűtő-test kapcsolódik. A fűtőtesthez gőz-, kondenz-vezetékek és szerelvények tartoznak.

A görgős járat szakaszos működésű gép. A finomítási művelet befejezése után a finomított anyagot csiga hordja ki. A csiga tengelye elbillenthető. Üzemi állapotban felemelt, ürítéskor leengedett helyzetű. A görgős járat ürítése a kutteréhoz hasonló. A két gép abban is hasonlít, hogy az aprítási fok a műveleti idővel arányos.

A görgős járat erő- és mozgásviszonyait a 89. ábra szemlélteti. Függőleges irányú mozgatással a görgőket olyan magasságra kell beállítani, hogy azok éppen érintsék a korong felületét. A görgő alá kerülő massza megemeli a görgőket, a görgő ránehezedik az anyagra. A görgő tömege és a korong forgása révén kialakult erőhatások az anyag keverését, gyúrását, homogenizálását eredményezik. A kisodródó anyagot terelőlemezek juttatják vissza a görgők alá.

A részecskére a görgő tömegéből adódóan Fr  sugár-irányú és a görgő, valamint a részecske közötti súrlódásból eredő Ft érintő irányú erő hat. Mindkét erő alkotókra bontható. A vízszintes irányú alkotók viszony határozza meg a műveletet. Az érintő irányú alkotó /Fta / a szemcsét a görgő és a korong közé igyekszik behúzni. A sugár irányú alkotó / Fra/ a behúzás ellen hat. Az aprítás feltétele:

 

                                   Fta > Fra

 

A hengerszéknél megismert behúzási szög ebben az esetben a görgő és a szemcse érintkezési pontjában húzott érintő és a korong síkja által bezárt szög /φ/.

Az erővektor-ábra mellett feltüntettük a sebesség-viszonyokat. A tányér kerületi sebessége sugarával arányos. A külső ponton levő szemcse halad a legnagyobb sebességgel.      A vízszintes tengelyű görgő kerületi sebessége állandó.

 

A massza további finomítására hossz-finomító, ún. kons szolgál. A hossz-finomító elnevezés arra utal, hogy az anyagot a gép teknőjének hosszában munkálja meg. A körfinomítóban kúp-felületek között körpályán halad az anyag.

A konsban a hengerlés alatt összetapadt szemcsék fellazítása, szétválasztása, a cukorkristályok lecsiszolása megy végbe. A kons / 90.  ábra/ szerkezete és működése hasonlít a görgős járatéra. A görgőnek henger, a kons sík felületű korongjának teknő felel meg. A teknő fenekének metszésvonala körív.

 A teknőt fűtőköpennyel látják el. A hengert forgattyús hajtóművel mozgatott lengő karon csapágyazzák. A henger maga előtt tolja a masszát, majd átfordulva a masszára nehezedik. Nyomóerő érvényesül. A massza egy része átcsap a hengeren, eközben a masszába levegőt zár be. A teknőt fedéllel zárják, a levegőt szívó-ventilátor távolítja el.

A finomító-henger végig gördül a teknő felületén, majd ellenkező irányba forogva tér vissza indulási helyzetébe. A görgőt a lengő kar mozgatja, a görgő és a teknő közötti súrlódó-erő hatására. A henger mozgása átmérője, valamint a forgattyús hajtómű jellemzői / fordulatszám, lökethossz, a kar hossza/ alapján írható le. A finomítás mértéke a műveleti idővel arányos.    

A sűrűn folyó finomított massza a teknő alsó nyílásán üríthető. A teknők száma a gép teljesítőképességének megfelelően növelhető. Közös forgattyús hajtóművel négy, egymás melletti teknő finomító hengere működtethető.

Az új üzemekben a hengeres csokoládé-massza finomítókat a két keverő-karos vályús szerkezetű gépek váltják fel.

 

Egyéb aprítógépek

 

Az inas húst aprító, függőleges elrendezésű kolloid-malom / 91. ábra/ a hengeres és a késes aprító kombinációjának tekinthető. Malom annyiban, hogy az anyag álló és forgó kúpok között halad át. Késes, mert a kúp palástja éles fogakkal van ellátva.

Az aprítás két fokozatú. Előbb a gép garatjába adagolt anyag durva fogazású őrlőkúpra kerül. A belső nyíláson keresztül az anyag a centrifugális erő hatására az őrlő kúp külső, fogazott palástjához jut. Onnan a finomabb fogazású  kúpfelületen halad végig az anyag.

Az aprítási fok a kúpok közötti távolság változtatásával szabályozható. Ehhez állítókar szolgál. Az őrlő kúpból kilépő anyagot a kihordó-tányér tereli az ürítő-csőhöz. A kolloidmalomban az anyag melegszik. Hűtésre jégpelyhet adagolnak az aprított masszához.

A tépőfogak nemcsak kúp-, hanem tárcsa-felületen is kialakíthatók. Vízszintes tengelyű forgó és álló fogazott tárcsák között átvezetve az anyagot, erőteljes aprítás következik be. Az anyagot a centrifugális erő röpíti a tárcsa kerülete felé. A forgó-tárcsás aprítógépet dezintegrátornak nevezik. A korszerű kutter háttérbe szorította mind a kolloidmalmot, mind a dezintegrátort.

 

Rostos gyümölcslé alapanyagának aprítására korund-tárcsás kolloidmalmot / 92.  ábra/ alkalmaznak. A forgórész fordulatszáma 3000/min. A korund-szemcsék élei fejtik ki azt a hatást, amit az előbbi gépben a fogak. Az álló- és forgórész között turbulens áramlással haladó gyümölcsöt a tárcsa kötőanyagába ágyazott korund-szemcsék aprítják. Az állórész tengely irányban mikrométerrel kiegészített szerkezet segítségével mozgatható. Elérhető a 0,005 – 0,010 mm szemcseméret.

Mivel a gyümölcsléhez – szemben a pépgyártással - nem kell vizet adni, itt nem az anyagot, hanem a tárcsát hűtik / 93. ábra/. A tárcsa anyagába hűtőközeg-csatornákat alakítanak ki.  A forgórészbe csőtengelyen keresztül vezetik a hűtőközeget. Viszkózus anyag aprításakor fűtő-közeget vezetnek a tárcsa csatornáiba.

 

Többcélú aprítógép a kalapácsos zúzó / 94. ábra/. Magvak /kukorica, fűszer/ durva őrlésére, préselés előtt zuzalék készítéséhez használják. Zúzó-őrlő terében forgó tárcsára / egy gépben 4- 6 tárcsa/ csuklósan felszerelt kalapácsok ütnek az anyagra. A kalapács mozgási energiája ütő-zúzó munka formájában hasznosul.

A kalapácsok magukkal ragadják a szemcséket, azokat felgyorsítják. A centrifugális erő hatására a ház burkolatát képező törő-felületen ütköznek a részecskék.

 A mozgási energia a kalapácsokból, a centrifugális erő az aprított anyagból szabadul fel. Vizsgáljuk meg a kétféle hatást.

 

A szemcse ütközési sebessége:

 

                               v = 2. π. n. r  m/s,

 

               ahol:   n = a tengely fordulatszáma, 1/s

                         r= a kalapács ütési pontja a forgástengelytől számítva,  m

 

Ennek a sebességnek megfelelő kinetikai energia:

 

                              E = m. v²  / 2     Nm

                  ahol:

                        m = a szemcse tömege, kg.

 

A szemcse tömege ugyan viszonylag kicsi, de a nagy sebesség, illetve annak négyzete jelentős energiát képvisel.

Hasonlóképpen fejezhető ki az ütési energia is. m értékét illetően a kalapács tömegét, v-nél pedig a kalapács súlypontjának a sebességét kell figyelembe venni.

                       

 A kalapácsok nyugalmi állapotban fejükkel lefele helyezkednek el. Forgáskor, a centrifugális erő hatására lendülnek sugár irányba. Az anyagra ráütve csuklósan elfordulnak, akár a kalapács az ember kezében.

A gép fenék-része perforált szitalemez. A perforáció mérete határozza meg a gép aprítási fokát. A szitalemez cseréjével szabályozható az aprítási fok, ami összefügg a gép műveleti idejével. A szita lyukmérete 0,8 – 16,0 mm. A tengely fordulatszáma 3000/min, teljesítőképesség 0,5 – 5,0 t/h, a motor 10 – 15 kW-os.

Rizs és maláta aprításakor keletkező őrleményt ventilátor szívja el. Az acélrosta alatt elvezető csatorna helyezkedik el. Az elszívott anyagot ciklonban választják le.

A kalapács – a forgás-iránynak megfelelően - mindig azonos oldalával üt az anyagra. Kopás után a kalapács 180˚-kal elfordítható, így élettartama kétszeres.

 

A sajt- vagy vajtömb, valamint a töltött ostya fém szál /húr/ segítségével is darabolható. A fém szálakat keretbe erősítik. A szálak osztása a szelet-vastagságnak felel meg.

Az ostyavágó gép / 95. ábra/ működési elve a szalonna-kockázóéra emlékeztet. A különbség az, hogy a kést húr helyettesíti és a késkeretek nem egymás mögött, hanem egymásra merőlegesen helyezkednek el. Az első keret a tömbből csíkokat, a rá merőleges második keret a csíkokból hasábokat / a húr osztásától függően kockákat / vág.

A gép asztalára helyezett töltött ostya tömböt dugattyú tolja a daraboló-keretre. Leszorító pálcák akadályozzák meg a tolóerőnek kitett ostya domborodását. Vágáskor kevés töredék keletkezik.

Az ostya méretének változtatásakor cserélni kell a vágókeretet.

 

A húros vajdaraboló a hűtőházban tárolt tömb átgyúrás előtti aprítására szolgál. Az előbbi darabolóval ellentétben nem a terméket vezetik a daraboló keretre, hanem a függőleges elrendezésű húrok süllyednek a vajtömbre. A szeletvastagság a vágókeret lökethosszától és a vajtömb előtolási sebességétől függ.

Hasonló működésű a sajt-daraboló. A vágó-keret mozgása vízszintes és függőleges irányú is lehet.

 

A tej homogénezése a tejben vagy tejszínben levő zsírgolyócskák aprítása. Az aprított részecskék eloszlatása után a tej homogén állományú, nem következik be a zsír /tejszín/ felfölöződése. A homogénezés berendezései:

-           dugattyús-szelepes homogénező;

-           homogénező centrifuga /klarifikátor/, l. a centrifugáknál;

-           homogénező szivattyú, 6-8 bar nyomással működő centrifugál - szivattyú. Nyomó-csonkjában tűszelepes homogénező-fejet helyeznek el. A zsírcseppek felbontását a járókerék, a ház rovátkolt fala és a tűszelep együttesen végzi.

A dugattyús homogénező gépben / 96. ábra/ kis méretű résen nyomják keresztül az anyagot. A rés peremén fellépő nyíró-, szakító-erő hatására a zsírgolyó mérete 1 – 2 μm méretűre csökken.  Felület-növekedés 8 – 10-szeres. A gép szerkezete az anyagot áramoltató szivattyúból ás a zsírcseppet felbontó szelepből áll. A szelep változatos kialakítású. Egy- vagy kétfokozatú, kapcsolódhat a szelephez ütköztető-gyűrű, a felbontás mértékének fokozására.      

 

 

Szűrők

 

 

Loncin szerint a szűrés szétválasztási művelet. Szilárd anyagot tartalmazó folyadékot olyan szűrő-felületen vezetnek keresztül, amelynek a nyílásai kisebbek a folyadékban levő szilárd anyag méreténél. A folyadék a nyíláson átömlik, a szilárd anyag fennmarad a szűrő felültén.

Folyadékon kívül a gázokat is szűrik, pl. a kibocsátott füstgázt; a beszívott levegőt. A gáz-szűrők a környezetvédelem tárgykörébe tartoznak.

A szűrendő közeg a zagy. A szűrt közeg a szűrlet, a kiválasztott, általában szennyező anyag az iszap.

A szűrőfelület lyukacsos, porózus. Többféle zagy /gyümölcslé, tej/  szűréséhez szűrési segédanyagot is használnak. Ennek célja az, hogy a szűrőfelületen réteget képezve jó áteresztő-képességű, porózus iszap-réteget alkosson. Segédanyag alkalmazásakor maga a szűrő /szövet vagy lemez/ lehetővé teszi a segédanyag megtámasztását.

A folyadéknak a szűrőrétegen való áthaladásához nyomás-különbség szükséges / 97.  ábra/. Túlnyomást eredményezhet a folyadékoszlop hidrosztatikus nyomása. A művelet lassúsága miatt önmagában a hidrosztatikus nyomás hatására nem szűrnek.

Nyomás-különbség a szűretlen lé-oldalról szivattyúval; a szűrt lé oldaláról vákuum-szivattyúval létesíthető.

A szűrőrétegen átáramló folyadék sebessége a szűrőréteg ellenállásától, a szűrőfelület be- és kilépő oldali nyomás-különbségétől függ. A szűrőkkel részletesen foglakozik a művelettan. Így a szűrés elméletét mellőzzük, a gépekből néhány jellemzőnek tartott típust ismertetünk.

 

Ambrus ingacentrifugát és lemezes szűrőcentrifugát ismertet a tejipari szűrők között. Szabó szerint a centrifugálás művelet -intenzifikáló eljárás.

 

 

     Nyomás hatására működő szűrők

 

A nyomás alatt működő szűrőket zárt rendszerben, csővezetékekben, technológiai berendezésekhez kapcsoltan alkalmazzák. Átfolyásos rendszerű szűrőnek is nevezik őket.

A tejipari csőszűrők mérőműszerek vagy szennyeződésre érzékeny technológiai berendezések védelmét szolgálják. A csővezetékbe általában iker csőszűrőt / 98.  ábra/ építenek be. Erre azért van szükség, hogy az egyik szűrő tisztítása alatt a másik zavartalanul működjék.

A szűrőbetét / fém vagy műanyag szitaszövettel bevont perforált cső/ nyílásain áramlik keresztül a tej. A szennyező anyag / az iszap/ a betét belső felületén gyűlik össze. A csőszűrő tisztításakor váltócsap segítségével a tej áramlását az iker-párra vezetik. A kiiktatott szűrő fedelének lecsavarása után a betét kiemelhető és tisztítható. A szerkezet egyszerű, használata viszont körülményes.

A csőszűrőben a tej áramlási útja 90˚-os irány-eltérítést szenved. A tárcsás szűrőn / 99.  ábra/ irány-eltérítés nélkül áramlik keresztül az anyag. A szűrő-elemeket szorító-kengyellel fogják össze.

Tisztításkor az előbbi szűrőket szét kell szedni; a szűrő-elemeket meg kell tisztítani; a nedvszívó betétet ki kell főzni vagy ki kell cserélni; papír vagy vatta-betétet meg kell semmisíteni.

A bemutatott tejszűrő nem gép, hanem szerelvény. A szakgéptan könyvek a gépek között szokták tárgyalni.

 

A gyertyás szűrő hengeres tartály / 100. ábra/, amelyben csőköteg-szerűen hosszú, hengeres szűrőelemek, a szűrőgyertyák helyezkednek el. A gyertyákat csőköteg-falba erősítik. A fal választja el a zagyot és a szűrletet. A szűrendő anyag: ital, sör-lé, iszapos cukor-lé. A szűrőelem falán keresztül áramlik a zagy a gyertya belsejébe, majd onnan a szűrlet-gyűjtő térbe.

A szűrő kimerülése után zárják a zagyot tápláló szelepet. A mosófolyadékot a szűrlet-elvezető csövön engedik be. Az a felső térbe jutva, onnan a gyertya belső felületén keresztül az alsó térbe áramlik. Az iszapot az alsó leeresztő-szelepen át vezetik el.

A szűrőgyertya anyaga és kialakítása nagy változatosságot mutat. A 101. ábra szerinti, a borászatban alkalmazott gyertyát tárcsákból állítják össze. A tárcsa távtartó lapjainak a vastagsága határozza meg a szűrési résméretet. A rések között megvalósuló anyagáram miatt a szerkezetet résszűrőnek is nevezik.

A résméret 50 – 80 μm. A tárcsákat csavarkötéssel szorítják össze.

A gyertyás szűrő kapcsolási vázlata / 102. ábra/ azt szemlélteti hogy a szűrőtartály előtt keverős tartályban kovaföld-szuszpenziót állítanak elő. A szuszpenziót szivattyú nyomja a szűrőtartályba, visszacsapó szelepen keresztül.

A szűrést addig lehet folytatni, míg a gyertyán levő kovaföld-rétegek egymáshoz nem érnek. Ha ezt a határt átlépik, túlterhelik a szűrőt, a gyertyák összeérnek, meggörbülnek. Csökken a szűrő teljesítménye és a tisztítás nehézkessé válik.

A sörtartály nyomás alatt van. Szűréskor a szűrőtartályt sűrített levegővel vagy CO2 –dal előfeszítik, utána töltik a zagyot. Az előfeszítéssel bővebben az ellen-nyomásos palacktöltő gép tárgyalásakor foglalkozunk.

 

     Vákuumdob-szűrő

 

Folyamatos üzemű a vákuumdob-szűrő / 103.  ábra/. A zagyot szűrőteknőbe – vályúba – vezetik. Ebbe merül a perforált köpenyű, forgó szűrődob. A köpenyt szűrőszövettel borítják. A dob belsejében vákuumot létesítenek. Ennek hatására a vályúból a szűrőszöveten keresztül a  dob belsejébe áramlik a folyadék.

A zagy szintjét a vályúban állandó értéken kell tartani, hogy a szűrést előidéző nyomás-különbség ne változzon. Az állandó szintet túlfolyó szabályozza.

A dob külső felületére rakódik a kiszűrt iszap. Az iszapot leszedő-szerkezet segítségével távolítják el. Az iszap leszedésekor a dob belsejébe sűrített levegőt nyomnak. A szűrőszöveten áthaladó levegő az iszap-réteget felemeli. Ekkor a leszedő-szerkezet / kaparólap, leszedő-szalag / könnyen el tudja távolítani az iszapot.

A két ellentétes követelmény – kiválasztáshoz szívás; leszedéshez nyomás – miatt a dob belsejét rekeszekre osztották. A rekeszeket / cellákat/ csövek kötik össze a tengely végén levő és a tengellyel együtt forgó nyakkal. Az elosztófej / 104. ábra/ gondoskodik arról, hogy a csatlakozó csövek vákuum, illetve nyomás alá kerüljenek. A vákuumot vákuum-szivattyú, a nyomást levegő-kompresszor szolgáltatja. / Korszerű üzemben mindkét közeg központi egységről nyerhető, csővezetéken keresztül./

 Az elosztófejben hornyok vezetnek a megfelelő csőcsatlakozáshoz. A csőcsonkok szegmensei a hornyok előtt forognak. A szegmens forgási helyzetének megfelelő működési állapotba / szívás, nyomás, mosás/ kerül.

Azt iszap permetező csövek segítségével mosható le a dobról.

 A dobszűrő teljesítőképességét a szűrőfelület kihasználási foka határozza meg. Ez a vákuum alatt levő felület viszonya a teljes dob-felülethez. A szűrésre nem használt dob-felület: az iszap-eltávolító szakasz; az öblítő-zóna.

Gyümölcslé gyártásakor segédanyagot rétegező dobszűrőt használnak. Szűrés előtt a szűrőteknőt segédanyag-szuszpenzióval töltik fel. Folyamatos elszívással 6 – 8 cm vastagságú szűrőlepényt rétegeznek a dob felületére. Ezután töltik be a zagyot. Az átlagos szűrési teljesítmény 0,45 m³/ m² / h, vagyis egységnyi felületen átbocsátott folyadék-mennyiség.

A vákuumdob-szűrő szükséges szűrő-felülete függ a zagy mennyiségétől; sűrűségétől; a szűrődob merülési tényezőjétől / ~ 0,5 / és a szűrési sebességtől. Ez cukor-lé esetében 14 – 27 l/m² . A cukor-lé szűrődob kerületi sebessége 1,0 – 2,5 m/min; az iszap-réteg 8 – 12 mm; a dob átmérője 2,5 – 3,0 m, szélessége 3,5 – 5,3 m. A hasznos szűrőfelület 20 – 50 m² . A dobot forgató motor 7 – 10 kW.

Kiválasztási szempontok: zagy-koncentráció; teljesítőképesség; a szűrlet minősége.

Jól szűrhető zagy /szuszpenzió/ szűrésekor az iszap-képződés gyors: 1 cm/s. Nagy mennyiségű anyag szűrésekor vákuumdob-szűrő, kisebb mennyiségre szakaszos működésű szűrő alkalmazása indokolt. Közepesen szűrhető anyagra / 1 – 5 cm/min / az előbbi szempontok érvényesek.

Lassan szűrhető az anyag, ha az iszap-képződés < 1 cm/min. Ekkor vákuumos szűrő nem alkalmazható. Szakaszos működésű, segédanyaggal dolgozó szűrő alkalmazása indokolt.

 

Centrifugák

 

A centrifuga olyan szétválasztó gép, amelyben a centrifugális erőtér hatására a folyadék különböző fajlagos tömegű összetevői elkülöníthetők.

A centrifuga alkalmazása:

-           nem elegyedő folyadékok szétválasztása, vagyis emulzió-bontás. Pl. zsír-víz szétválasztás; tejszín-sovány tej elválasztása fölözéskor;

-           folyadékban levő szilárd anyag kiválasztása. Példák: szennyező vagy nemkívánatos anyag szűrése, ülepítése; cukorgyártás során a cukorkristály és a szörp szétválasztása;

-           nedves szilárd anyag mellől a felesleges folyadék eltávolítása, másképpen: víztelenítés. Példa: porítás előtt a vér víztelenítése. A folyamat első szakaszában hőenergia helyett mechanikai energia igénybe vétele.

A szétválasztás sebessége a közegek fajlagos-tömeg különbségétől, a szilárd részecske méretétől, a folyadék dinamikus viszkozitásától, hőmérsékletétől és a centrifuga jellemzőitől függ.

A jelzőszám a centrifuga hatékonyságára utal. Azt fejezi ki, hogy a gépben fellépő centrifugális gyorsulás hányszorosa a gravitációs gyorsulásnak:

 

                                 j = r. ω² / g,

 

               ahol:      j = a centrifuga jelzőszáma,

                            r = a részecske forgástengelytől mért távolsága,

                            ω = a szögsebesség, 1/s.

 

A jelzőszám a fordulatszámmal is kifejezhető:

 

                              j = r. n²/ 900

 

A centrifuga hatékonysága tehát a dob minél nagyobb átmérője és fordulatszáma révén növelhető. A csigás centrifuga jelzőszáma 2000 – 5000; az önürítős tányéros szeparátoré 5500 – 7500; a szupercentrifugáé 10 000-nél nagyobb.

 

Egyenértékű ülepítő felület azt fejezi ki, hogy a centrifuga teljesítménye hány m² felületű gravitációs ülepítő teljesítményével egyenértékű. Hasonló jellegű mutató, mint a jelzőszám.

 

Térfogatáram a centrifuga által időegység alatt szétválasztott anyagmennyiség.

 

A centrifuga forgó tengelye vízszintes vagy függőleges elrendezésű. A hatékony szétválasztás alapja a nagy fordulatszám. Ez egyben a baleseti veszélyforrás. Kis tömegkülönbség nagy fordulatszám mellett rezgést, szélső esetben a gép szétszakadását okozhatja. A veszély megelőzhető a forgó tömegek kiegyensúlyozása, gondos szerelés, karbantartás /tisztítás/ révén.

 

A centrifugális erő hatására működő gépek:

centrifuga a centrifugális erő hatására szétválasztó gép. Gyűjtőfogalom, többnyire jelzős szerkezetben használják;

szuper-centrifugáról beszélünk akkor, ha a gép jelzőszáma 10 000-nél nagyobb;

szeparátor a tányéros centrifuga. A tejiparban fölözőgépnek is nevezik;

a ciklon ugyancsak a centrifugális erő hatására választ szét közegeket, viszont nem a gép dobja forog, hanem a nyomás alatt bevezetett közeg forog a ciklon álló belső palástján.

    

A centrifugák csoportosíthatók technológiai rendeltetésük szerint, amint azt a fejezet-bevezető felsorolása tartalmazza. A gépek csoportosíthatók szerkezetük szerint: csigás, tányéros. Válogatásunkban kétféle, több élelmiszer-ágazatban használatos / csigás, tányéros/ és egy sajátos géptípust / cukorcentrifuga/ mutatunk be.

 

     Csigás centrifuga

 

A nagy szilárdanyag-tartalmú szuszpenzió szétválasztására alkalmas gép onnan kapta a nevét, hogy a vízszintes tengelyű, zárt palástú dob belsejében egy csiga is forog / 105.  ábra/. Ennek rendeltetése az iszap kihordása a gépből. Nevezik dekanternek is, a géppel végzett műveletre utalva. Szilárd részecskék ülepítésére más típusú centrifuga is alkalmas.

A gép működése: a szuszpenziót a forgástengelyben elhelyezett csövön keresztül vezetik a forgó dob belsejébe. Az anyag felveszi a dob sebességét. A centrifugális erő hatására a nagyobb fajlagos tömegű szilárd anyag a dob falánál, a kisebb fajlagos tömegű folyadék pedig a dob faltól távolabb eső övezetében válik ki.

A dob és a csiga azonos irányba forognak, de fordulatszámuk nem azonos. A dob gyorsabban forog. A fordulatszám-különbség következtében a szilárd anyag a folyadékhoz viszonyítva „lemarad”. A két összetevő a dob ellentétes oldalán lép ki.

A nagy sebességgel forgó folyadéknak a dobból való kivezetésére hámozó-tárcsa / 106. ábra/ szolgál. A tárcsa a centrifugál szivattyú járókerekéhez hasonlít. Eltérés a szivattyúhoz képest: ott a járókerék forog, itt a folyadék, a tárcsa pedig áll. A nagy sebességgel forgó folyadéka hámozó-tárcsa járataiban elveszti sebességi energiáját, ami a Bernoulli-törvény értelmében nyomási energiává alakul át. Eközben sugár-irányú mozgása tengely-irányúvá változik.

A hámozó-tárcsában elérhető folyadék-nyomás:

 

                                 p = η. γ/2  / D. π. n /²   bar

 

ahol   η = az átalakítási hatásfok,  0,35 – 0,40

       γ  = a közeg fajlagos tömege, kg/m³

       D = a hámozó-tárcsa külsőátmérője, m

n = a folyadék-gyűrű fordulatszáma / közelítőleg egyezik a dob             fordulatszámával/, 1/s.

 

A hámozó-tárcsával elérhető folyadék-nyomás: 2,5 – 6,0 bar.

A levegő oldódása, a habzás meggátlása miatt ügyelni kell a folyadék-felszín /Df / és a tárcsa külső átmérőjének / D / a viszonyára. Akkor kerül levegő a folyadékba, ha a tárcsa nem fedi a folyadék-felszínt, vagyis Df  > D.

 

Amint a Westfalia csigás centrifuga szerkezeti rajzán látjuk,  a dobot és a csigát külön ékszíjhajtással forgatják.  Régebbi gépek dobját és csigáját differenciál-mű / 107. ábra/ segítségével forgatták. Az egyszerűbb kivitel és megbízhatóbb üzemelés miatt a gépépítésben a gépegységek egyedi meghajtását helyezik előnybe. Az ábra azt is mutatja, hogy a dob alakja kúpos, hengeres vagy a kettő együttese.

A dob-változatok indoka a zsír-centrifugálás példája szerint:

-           kúpos dobot akkor alkalmaznak, ha kis zsírtartalmú rostot akarnak nyerni;

-           ha a zsír tisztasága / kis rost-tartalma/ a fontosabb követelmény, akkor hengeres dobot alkalmaznak;

-           a zsír centrifugálásakor többnyire mind a két követelmény fennáll. Ennek a kombinált dob tesz eleget.

A dob kúpos részét szárítási, hengeres szakaszát pedig szétválasztási övezetnek nevezik.

A csigás centrifuga hatékonyságát, teljesítőképességét a következő tényezők befolyásolják: a dob átmérője, fordulatszáma; a hengeres és kúpos övezet hosszának aránya; a kúpos szakasz kúpszöge; a hámozó-tárcsa kialakítása. A fordulatszám adott határok között változtatható. A teljesítmény csökkenésével növekszik a hatékonyság.

 Szilárdsági okok miatt korlátozzák a dob-átmérőt. Ez a dob hosszának – az anyag dobban tartózkodási idejének - növelésével ellensúlyozható. A centrifuga teljesítőképessége 3 – 20 hl/h, fordulatszáma 5500/min.

A Westfalia CA 220 típusú csigás centrifuga 7,0 hl/h teljesítő-képességű. A dob átmérője 220 mm, fordulatszáma 5500/min. A dob hossz/átmérő viszony 2,65. Elektromos teljesítmény-szükséglet 11 kW.

A Laval NX 310 típusú csigás centrifuga dob fordulat-száma 3250/min. A dob és a csiga fordulatszám-különbsége 20,5/min. A dob felfutási ideje /amíg felveszi az üzemi fordulatot/ 100 s. Szabad kifutási idő, mialatt a dob megáll: 10 min.

 

A csigás centrifuga széles körű alkalmazásának néhány példája, a már említett zsír-centrifugáláson kívül:

-           sörgyártás: forró söralj-sörlé; üledék-sör maradéka; üledék-öblítő víz; kipréselt törkölylé-törköly;

-           tej-feldolgozás: tejcukor-, kazein-gyártás;

-           paradicsom-feldolgozás.

 

 

Tányéros centrifuga

 

A gép neve arra utal, hogy a függőleges tengelyű forgó dob belső terébe kúpos lemez-tányérokat szerelnek / 108. ábra/. A tányérok vékony rétegekre osztják a centrifugális erőtérbe – a középvonalban levő csőben, felülről lefele – vezetett folyadékot.

A tányéros centrifuga egyik változata ülepítésre szolgál. Ekkor a leválasztandó szilárd részecskék ülepedési úthossza a lemezek egymástól való távolságától függően jelentősen rövidül. A lemezek között hártya-szerű rétegben áramló folyadékból ugyanis a részecske a felette levő tányér alsó felületére ülepedik. Onnan a lemez felületén csúszva kerül az iszap-gyűjtő térbe. Az iszapot időközönként, a gép típusától függően ürítik. Az újabb centrifugákban automatikusan, program-vezérlés szerint.

A dobban felfele áramló folyadék – megszabadulva a szilárd szennyező anyagtól; emulzió-bontáskor kétfelé válva – hámozó-tárcsán lép ki. Emulzió-bontáskor kettős csőgyűrűben áramlik a folyadék. Az összetevők fajlagos tömeg-különbségüknek megfelelő ponton – a nagyobb sűrűségű a forgástengelytől távolabb, a kisebb ahhoz közelebb – lépnek ki a dobból. Két folyadék-komponens szabadon is kifolyhat a centrifugából. Ekkor szabályozó-tárcsával lehet meghatározni a két komponenst elválasztó felületet.

A tányéros centrifuga alkalmazási területe:

-           szuszpenzió ülepítése, pl. a sör-léből szilárd szemcsék kiválasztása;

-           emulzió-bontás, pl. a tej fölözésekor a sovány tej és a tejszín szétválasztása; étolaj finomításkor – a savtalanítás után – az olaj és a savtalanításból származó szappan-csapadék szétválasztása;

-           emulzió-bontás és szilárd anyag szétválasztás egyidejűleg, pl. zsír olvasztásakor a zsír-víz emulzió szétválasztása és a zsírban levő finom rost – az iszap – elkülönítése.

A tányérok metszete szög alatt hajló párhuzamos egyeneseket mutat / 109. ábra/. A centrifugális erő hatására – a fajlagos tömeg-különbség alapján – szétváló részecskéknek a kúpos kialakítás következtében, a forgás-tengelytől távolodva, kisebb függőleges utat kell megtenniük.

A kúpos tányérokkal felosztott térben a részecskék mozgását a centrifugális erőtér által keltett elkülönülési sebesség / v/ jellemzi. Ennek értéke Ambrus szerint:

 

                         v =  Q / 2 π .R .s. z .600  cm/s

 

     ahol:     v  = az elkülönülési sebesség  cm/s

   Q =  a centrifugába vezetett folyadékmennyisége  l/min     

   R = a tányér-alap sugara cm

   S  = a tányérok egymástól mért távolsága  cm

   z  = a tányérok száma

 

Az összefüggés a centrifugába vezetett és a tányérok közötti folyadék-mennyiség hányadosát fejezi ki. A részecske-mozgás – mint említettük – a tányérok hajlás-szögétől is függ.

 

Amint az ábra mutatja, a tányér kétféle kialakítású lehet, attól függően, hogy szétválasztást /emulzió-bontást/ vagy derítést /ülepítést/ végez a centrifuga. Az emulziót / 109. a/ ábra/ a tányérokon levő lyukakon keresztül vezetik a tányérok közé. A lyukak az egymásra helyezett tányérokból alkotott kötegben függőleges / emelkedő/ csatornákat alkotnak. A csatornák – a szétválasztandó közegek fajlagos-tömeg különbségétől és a szétválasztott anyagokkal szemben támasztott követelményektől függően – különböző távolságra vannak a forgás-tengelytől. Pl. tej szeparálásakor a diszperz fázis / tejszín/ a könnyebb, ez helyezkedik el a lyukakon /semleges zónán/ belül. Ha a lyukak közel vannak a tengelyhez, a részecske hosszabb utat tesz meg és nagyobb a dobban tartózkodási út.

 

A derítő szeparátorban / 109. b/ ábra/ a szilárd anyag a dob fala irányában válik ki, a folyadék pedig a tengely közelében áramlik felfele. A lyukaknak – semleges zónának – akkor van szerepe, ha a folyadék kétfázisú /pl. zsír-víz és szilárd rost/.

A lemezek fél-kúp szöge 35 - 60˚. Megállapításakor az egyik szempont az, hogy a kivált szilárd részecskék a tányérok alsó oldalán még le tudjanak csúszni az iszap-térbe. Túl meredek tányérnál a részecskét a tányérhoz szorító erő-komponens már túl nagy. Így a lefele mozgás alig vagy egyáltalán nem jön létre.

A 200 – 400 mm átmérőjű dobba 40 – 120 tányért szerelnek be. / Az élesztő-szeparátorban 120 található./ Anyaguk rozsdamentes acél, vastagságuk 1 mm körüli. A tányérok közötti 0,4 – 1,5 mm-es rést távolság-tartó elemekkel állítják be. A dob fordulatszáma 4000 – 8000/min.

A tányéros centrifuga kúpos kialakítású iszap-terében összegyűlt anyagot időközönként távolítják el. Az ürítés elve az, hogy a dobot a forgás-tengelyre merőleges síkban ketté osztják. Szétválasztás közben a dob két fele zár.

Az iszap ürítésekor a dob két része eltávolodik egymástól és az így keletkezett nyíláson  távozik az iszap. Megoldandó: a kétrészes dob részeinek a mozgatása és az ürítési időköz érzékelése.

A vezérlő-folyadékkal, hidraulikusan működtetett dob-nyitás / ami egyébként a szeparátor szerkezeti rajzán is látható/ azon alapszik, hogy a vezérlő folyadék nyomása tolattyút működtet. A tolattyú nyitja, illetve zárja az iszap kiengedésére /”lövetésére”/ szolgáló nyílásokat. A régebbi gépekben idő-program alapján ürítettek. Az újabb centrifugák iszapterében rétegvastagság-érzékelő ad jelt az ürítésre.

A szeparátor iszap-ürítési időköze Hidegkúti szerint:

 

                              t = 6000. V / q. i     min

 

       ahol:      V =  az iszaptér   dm³

    q = a folyadék térfogat-árama / a gép teljesítőképessége/   dm³/ h

     i = a tisztított folyadék iszap-tartalma,  térfogat-%

 

A szeparátor-dob fordulatszáma és a hajtó motor szinkron-fordulata között csiga-hajtómű valósítja meg az áttételt. A függőleges dob-tengelyt talpcsapágy hordozza. A tengelyre ékelik a csigát, amelyhez a csigakerék kapcsolódik.

Körszámlapos tachométerrel ellenőrzik a dob fordulatszámát. A kiegyensúlyozott dob a motor leállítása után még hosszú ideig forogna. Leálláskor súrlódó-betétes féket alkalmaznak.

 

A Westfalia tányéros szeparátor dob-fordulatszáma 5000/min, a dob űrtartalma 26,5 l, a kilépő folyadék nyomása 4 bar. A hajtó motor 22 kW-os.

A Laval szeparátor dob-fordulata 6 – 9000/min között változtatható. A motor 11 kW. A dob felfutási ideje 3 – 4 min. A vezérlő / záró /-folyadék nyomása 2 – 4 bar.        

Kiválasztási szempontok. A hazai üzemekben zömmel kétféle – azonos műszaki színvonalú – tányéros szeparátor található. Ezek: a Westfalia és a Laval. A gyártó széles körű kínálatával a technológiai és a gazdaságossági szempontokat kell szembe állítani. Kiemelten veendő figyelembe a gép biztonság-technikája.

 

     A tejszeparátor / fölözőgép/ szerelvényei

 

Az edényzet a folyadék be- és elvezetésére alkalmas szerelvény. Félig zárt gépek nyitott tej-bevezetéssel és zárt tejszín-, valamint soványtej-elvezetéssel működnek. A tejet úszós szint-szabályozóval ellátott edényen keresztül juttatják be a centrifuga dobjába. Zárt fölözőgépben a tejszín és a soványtej elvezetésére hámozó-tárcsa szolgál. A távozó folyadék nyomása annál nagyobb, minél mélyebben merül a tárcsa a folyadékba. Optimális nyomás 4 bar.

A fölözőgép a tejszínt és a sovány tejet különíti el. A gépre zsírbeállító szerelvényt /110. ábra/ helyeznek. Így a centrifugából a kereskedelmi igényeknek megfelelő zsírtartalmú tej lép ki.

A zsírbeállító két mennyiség-mérőt és két szabályozó-szelepet tartalmaz. A leválasztott tejszín egy részét – a mennyiség-mérő érzékelése alapján – a kívánt zsírtartalomnak megfelelően vissza vezetik a sovány tejhez. A többlet-tejszínt elvezetik.

 

     Fúvókás szeparátorok

 

Ha a szeparátor által leválasztott „iszap” értékes anyag és méretét is csökkenteni kell, a dob-palástba fúvókát szerelnek. Az anyag /túró, élesztő/ folyamatosan lép ki a dob iszap-teréből.

A túrócentrifuga / 111. ábra/ tányérjain levő furatok a dob-tengelytől viszonylag távol helyezkednek el. A kúpos dob-palástban a legnagyobb átmérőnél fúvókák találhatók.

A szétválasztandó savós alvadékból az alvadék / a túró/ a centrifugális erő következtében a dob kerülete felé áramlik. A dobból fúvókákon keresztül távozik. A túró a dobban fellépő nyomás hatására halad keresztül a fúvókán. Ez a nyomás eléri a 120 – 130 bar értéket. A savó a tányérok között a forgástengely felé halad, majd a dob felső részén kilép.

A fúvókák alakja, mérete, elhelyezése, száma a gép típusától függ. Számuk 4 – 12; nyílás-méretük 0,4 – 0,8 mm. Ha a fúvóka átmérője nagyobb, több anyag halad át rajta, így csökken a túró száraz-anyag tartalma. Ekkor ugyanis az anyag rövidebb ideig volt a savó-leválasztó hatásnak kitéve. Az átmérő csökkenésekor a hatás ellenkező.

 

Élesztő leválasztásakor a fúvókák száma 6, 12, 18, 24. A centrifuga teljesítőképessége eléri a 60 – 80 m³/h értéket.

A fúvókás szeparátor teljesítőképessége a fúvókák számától és furat-méretüktől függ.

 

 A fúvókán átömlő koncentrátum, vagyis a fúvókás élesztő-leválasztó szeparátor teljesítőképessége Ferenczi szerint:

 

            V = Q. a / b   l/h

 

       ahol:      V = az átömlő koncentrátum mennyisége   l/h

                       Q = a szeparátorba táplált anyagmennyiség  l/h                   

                        a = a betáplált anyag szárazanyag-tartalma   g/l

                        b = a fúvókából kilépő élesztő koncentrációja g/l.

 

 

Cukorcentrifugák

 

A cukorfőzés, majd a hűtő-kavarás után nyert pép cukor-kristályokból és nem-cukor anyagokat is tartalmazó cukor-szörpből áll. Ezeket az összetevőket centrifugálással választják szét. A cukorcentrifuga szakaszos vagy folyamatos üzemű.

A szakaszos működésű cukorcentrifuga /112. ábra/ felső meghajtású, függőleges tengelyű perforált dob. A dobba felülről adagolják a pépet. A szilárd cukor-kristály a dob belső falán rakódik le. A szörp átömlik a dob nyílásain.

A szétválasztó művelet a szűréshez hasonló. A szűrőfelület két részből tevődik össze. Az első szűrőfelület a perforált dob, illetve a szitalemez. A második a dob falára rakódott kristály-réteg. Ezt a réteget optimumra kell beállítani. Túl vastag rétegen nehezen jut át a szörp.

A nyerscukorra tapadt szörp-maradványokat fedővízzel mossák le. A fedővizet a dob belső felületére, a kristály-rétegre permetezik.

A dob fordulatszáma 80 – 1400/min között változik. A fordulatszám változását az idő függvényében a munkadiagram / 113. ábra/ szemlélteti. A centrifuga rész-műveletei: indítás üresen; töltés; fedővíz hozzáadás; pörgetés / 1400/min /; fékezés /lassítás/; ürítés / 80/min/.

 

A dob falára rakódott kristályokat ürítő-eke / 114. ábra/ távolítja el. Az eke éles kés. Fentről lefelé mozogva rétegenként választja le a dob faláról a cukrot.

A cukor a gép alsó nyílásán keresztül hullik az elszállító szalagra vagy csigára.

Egy-egy üzemben több, párhuzamosan kapcsolt centrifuga dolgozik. A gépeket egy-egy munka-szakasznak megfelelő idővel eltolva, lépcsőzetesen kell működtetni. Erre azért van szükség, mert a fordulatszám-változásnak megfelelően az energia-igény is változik. Lépcsőzetes működtetéssel kiegyenlítődik az energia-felhasználás. Ürítéskor hasonló szempont érvényesül. Itt a szállítószalag egyenletes terhelése valósul meg lépcsőzetes üzemmódban.

 

A BMA szakaszos működésű cukorcentrifuga dobjának átmérője 1340 mm, a dob magassága 830 mm, a töltési tömeg 1,0 tonna. Az óránkénti pörgetések száma 20. A hajtó motor 100 kW-os.

A Salzgitter szakaszos centrifuga dob-átmérője 1000, 1500 mm, magassága 1000, 1150 mm. A töltő-tömeg 1000 és 1500 kg. A dob fordulatszáma töltéskor 180 – 400/min és ürítéskor 50 – 80/min.

 

A hengeres dob falához a centrifugális erő szorítja a cukor-szemcsét és az csak lekaparással távolítható el. A dob akkor ürül automatikusan – vagyis a centrifuga működése akkor folyamatos - , ha a falára rakódott cukor-szemcsére a dob felső pereme irányába mutató erő hat. Ez az állapot akkor valósul meg, ha a dob nem henger, hanem csonka-kúp / 115. ábra/. A szemcsére ható erő-viszonyok optimuma: biztonságos ürítés; megfelelő szétválasztás, illetve tartózkodási idő a dobban.

Ürítéskor a kúpos dobban a szemcsére nemcsak a kilépését elősegítő erő hat, hanem súrlódó-dörzsölő hatás is érvényesül. Ez nem kedvező a kristály minőségére. A folyamatos üzemű centrifuga alkalmazásakor figyelemmel kell lenni a cukorral szemben támasztott követelményekre. Pl. utó-termék, közép-termék gyártásakor megfelelő a kúpos dob.

A francia gyártású, folyamatos cukorcentrifuga szerkezeti vázlatát a 116. p. ábra mutatja. A pépet pneumatikus szelep adagolja a dobba. Az FC 1000 – SE típusú centrifuga dobjának fél-kúp szöge és a hozzá tartozó dob-fordulatszám:

       25º / 1200 – 1750/min;  30º / 1500 – 1930/min;  34º / 1930 – 2200/min.

 

A gyártó szerint a kristálynak a dobban tartózkodási ideje:

 

                                t = k. R* / ω² sin² α

 

       ahol:                k = a pép viszkozitásával arányos tényező

R*= a dob legnagyobb és legkisebb sugarai hányadosának logaritmusa

ω  = szögsebesség

α  = a dob fél-kúp szöge.

A tényezőket azonos rendszerű dimenziókban kell behelyettesíteni.

 

Az FC 1000 – SE típusú centrifuga további műszaki adatai:

       Névleges teljesítőképesség  21 – 15 t/h

       A dob fél-kúp szöge 25˚ ; átmérője 911/426 mm

       Víztelenítési felület 1,203 m²

       A cukor víztartalma < 1 %

       A belépő pép hőmérséklete 60 – 82 ˚C

A hajtó-motor 45/55 kW.

 

A  BMA folyamatos cukorcentrifuga legnagyobb dob-átmérője 1200 mm, a fél-kúp szög 30º, víztelenítési felület 1,6 m².

 

Adagoló berendezések

 

Rendeltetésük: táróló-térből / pl. silóból/ vagy a gép garatjából meghatározott mennyiségű / többnyire adott tömegű/ anyagot továbbítanak a technológiai folyamat további gépegységéhez / pl. a formázóhoz/.

Több összetevőt tartalmazó termék gyártásakor az adagoló az anyagnormának megfelelő mennyiséget különít el. Az adagolást ekkor többnyire a keverés követi. A formázást megelőző adagoló a termék egyik jellemzőjét, egység-tömegét alakítja ki.

Az adagolás megvalósítható önálló szerkezet segítségével /pl. cellás adagoló/ vagy az adagoló valamely élelmiszer-előállító gép rész-egysége / pl. töltött gombóc adagoló-formázó gép/.

Az adagolók csoportosíthatók anyag-jellemző alapján:

-           folyadék-adagolók /víz, ital/;

-           ömlesztett anyag adagolók / pl. gabona, liszt/;

-           sűrűn folyó massza adagolók / pl. csokoládé, zsír/.

Az adag meghatározható térfogat-, vagy tömeg-mérés segítségével.

Az adag-képzés legelterjedtebb eszköze a mérleg. A mérleg általánosan használatos eszköz, nem közvetlenül élelmiszer-előállító. Részletesen nem foglalkozunk a mérlegekkel.

 

     Térfogat-mérés alapján adagoló szerkezetek

 

A cellás adagoló /117. ábra/ működése azon alapul, hogy hengeres házban cellás kerék / vagy csillagkerék/ forog, A kerék lapátjai és a henger-felület között elhatárolt tér határozza meg az adag nagyságát. A lapát sugár-irányú véglapja a henger felületén csúszik.

Az adag térfogatát az adagoló mérete /átmérő, szélesség/ és a lapátok száma határozza meg. A kerék fordulatszámától függ a szerkezet teljesítőképessége. A forgás teszi lehetővé, hogy a lapátok által határolt anyag-mennyiség a garatból a következő gép-egységbe jusson.

Az adagoló kialakítása, szerkezeti anyaga az adagolt anyag szemcse-méretétől, tulajdonságaitól /tapadás, tömörödés/ függ. Kis térfogat-egységű liszt pl. a fogaskerékhez hasonló cellás kerékkel adagolható.

A cellás kerék szárnyainak a száma többnyire 4, 6. Sűrű szárny-osztáskor az anyag beboltozódhat. Ha az osztás ritka, akkor a szárnyak a nyílást nem zárják eléggé. Pneumatikus szállító-berendezésben, ahol az adagolással egyidejűleg a levegő útját is zárni kell, a szárnyak száma 8.

A cellás kerék öntvény vagy lemez-elemekből, hegesztéssel készül. A forgó kerék lánccal vagy fogaskerék-párral hajtható.

A zárt cellás adagoló előnye egyszerű szerkezete, pormentes üzeme. Hátránya az, hogy a kerék pereme és a fal között nyíróerő is fellép, ami aprítja az anyagot. A forgó és az álló felület között viszonylag nagy a súrlódás.

A malmokban használatos cellás adagoló hengeres házának az átmérője 300 mm, a cellás kerék fordulatszáma 12/min, teljesítőképessége 10 t/h, a motor 0,5 kW.

 

Csigás adagoló. A szállítócsiga anyagmozgatásra, préselésre, adagolásra egyaránt alkalmas. Adagolóként úgy működik, hogy forgása és menetemelkedése következtében

jellemzőinek megfelelő térfogatú anyag továbbítását eredményezi. /Emlékeztetőül a jellemzők: átmérő, menetemelkedés, fordulatszám, a menet iránya./ Adott méretű csiga adagolási jellemzői fordulatszám-, illetve forgás-szám változtatással szabályozhatók. A forgás-szám időkapcsolóval vagy fotocellás érzékelő segítségével szabályozható. Az utóbbi a pontosabb, mert az idő és az elfordulás nem közvetlen kapcsolat. A helyzet-elfordulás viszont igen.

A szállítócsiga és a csigás adagoló között az a különbség, hogy az adagoló csigaházának teljes keresztmetszete anyaggal van kitöltve. Ez a szállítással egyidejű tömörítéssel érhető el. Ellenkező esetben a térfogat-tömeg viszony – mint mérési módszer – nem érvényesülne, illetve a kitöltési tényező pontosságának mértékéig érvényesülne.

Az anyag tömöríthető kettős vagy változó átmérőjű, illetve menetemelkedésű csigával.

A kétcsigás adagoló /118. ábra/ az édesiparban használatos. A két csiga egymás alatt helyezkedik el és párhuzamosan szállítják az anyagot az adagolófejbe. A felső, durva áramú csiga menetemelkedése nagyobb, mint az alsó csigáé. A malmi kitároló-csiga kettős-kúpos szerkezetű.

Az adagolás körülményeitől és az anyag jellemzőitől függően változtatható az adagolt anyagnak a csigára vezetés iránya és a csigatöltés hosszmérete.

 

Dugattyús adagolók adagoló szerkezetébe dugattyú szállítja az anyagot. Az adott térfogatot elhatároló szerkezet váltócsap, forgó rekesz vagy hüvely.

 

A váltócsapos szerkezetet sűrűn folyó anyag /csokoládé-massza, tejfel, zsír/ adagolására használják. Eredetileg tejfel, majd hűtött zsír adagolására használatos váltócsapos adagolót a 119. ábra szemléltet. A váltócsap és a töltődugattyú karos mechanizmus segítségével kényszer-kapcsolatban van egymással. Szívó ütemben a csap a garat és az adagolóhenger nyílását köti össze. A dugattyú-rúddal összeköttetésben levő kar ekkor a csapot a dugattyú felé nyitott állapotban tartja.

Nyomó ütemben a dugattyú mozgás-iránya vált. A csap átfordul és a henger, valamint a kifolyócső nyílását köti össze. A dugattyú a csap és az adagoló-kamra által elhatárolt térfogatnak megfelelő anyagot nyomja a kifolyócsövön át zsír adagolásakor műanyag pohárba.

Az adag-méret a dugattyú löket-hosszának változtatásával- menetes orsó forgatásával - szabályozható. Az ábra kettős kifolyócsövet mutat, egyidejűleg két pohár tölthető.

 

Forgó rekeszes adagolót / 120.  ábra/ húsmassza töltéskor használnak. Működési elve a váltócsapos szerkezethez hasonló. A  különbség:  váltócsap vízszintes, a rekesz függőleges tengely körül fordul. Eltérő az anyag be- és kiömlésének szerkezete. Az előbbi  - függőleges irányban - műanyag pohárba; az utóbbi - vízszintes irányban – tömlőbe adagol. A váltócsapos adagolóba a garatból, a forgó rekeszesbe pedig a töltő-szivattyúból áramlik az anyag.

A húsmassza adagoló teljesítőképessége természetes bél alkalmazásakor 320, műbélre 450 db/min. A különbség azzal magyarázható, hogy a szabályos méretű műbéllel dolgozni termelékenyebb. Az adag tömege 500 – 560 g. A teljesítőképesség növelhető bélfelhúzó szerkezet segítségével.

 

A forgó hüvelyes fondant adagoló / 121. ábra/ az előbbitől annyiban tér el, hogy a hüvely szívó-nyílása oldal-falában, az adagoló nyílás pedig az alsó részen található.

A hüvelyhez fúvóka csatlakozik.

Működése: a dugattyú szívó ütemében a hüvely alsó nyílása zárt, az oldalsó nyitott. Nyomó ütemben a nyit-zár állapot – a hüvely elfordulása következtében – felcserélődik. A fondant-tartály fűtőköpennyel van ellátva.

 

A töltött gombóc gyártására használatos diafragma-, valamit menetes tárcsás adagolót

a Koextrúziós töltőgépek c. fejezetben tárgyaljuk.

 

A tészta adagolót osztógépnek nevezik. Az osztó vagy önálló gépegység vagy a formázógéppel  alkot egy egységet. Az utóbbit / pl. zsemle osztó-formázó/ a formázógépek keretében ismertetjük.

A kamrás-hengeres tésztaosztó / 122. ábra/ kenyértészta adagolására szolgál. Működési elve: az adagoló szerkezet az osztási tömegnek megfelelő mennyiségű tésztát különít el és azt a kihordó szalagra juttatja. / A hengeres osztón kívül csigás és dugattyús szerkezetűt is használnak, ezek szerepe alárendelt./

A gép garatjából a tésztát szembe forgó henger-pár juttatja az osztókamrába. Az osztóhengerbe szerelt osztókés a kamra nyílásának zárása révén az osztási tömegnek megfelelő mennyiségű tésztát határol el. A határpontok: az osztókés  és a szájnyílást záró lapkés. Ekkor a lapkés nyit / mozgása alternáló/, az osztóhenger ívben fordul és a tészta-adagot a kamrából kitolja. Az osztóhenger és a záró-kés alap-helyzetbe mozdul és a ciklus ismétlődik.

A kamra ismételt feltöltését a tészta kitolási szakaszában fellépő szívóhatás segíti elő. Az adagolóhengerek tömörítik a tésztát. Egyenletes a térfogat kitöltése, pontosabb a térfogat-tömeg arány, eltérés: +/- 2 %. Az osztási tömeget a termék-választéknak megfelelően változtatják.

A tömeg-szabályozás alapja az osztófej és a lapkés / vágókés/ kinetikai összhangja. A mozgásokat vezértengelyre szerelt bütykös tárcsák irányítják. Ezek részletes elemzése a bütykös mechanizmusok tárgykörébe tartozik.

A hazai gépek teljesítőképessége 800 – 2400 db/h. Az osztási tömeg 400 – 4200 g. A Winkler kamrás tésztaosztó teljesítőképessége 400 – 1000 db/h, az osztási tömeg 300 – 2400 g. Az osztófej az adagnagyságnak megfelelően cserélhető. A motor 1,5 kW-os. A kihordó szalag rozsdamentes acél sodronyheveder. A 800 kg tömegű osztógép kerekeken gördíthető.

 

     Tömegmérés alapján adagoló berendezések

 

A  baromfi osztályozók között, már láttunk tömegmérés alapján működő berendezést. Adagolóként akkor szükséges mérleg, amikor – hőmérséklet-eltérés miatt – a térfogat-tömeg viszony nem ad elfogadható értéket. Ilyen pl. a paradicsom-püré.

A fém dobozba adagolt mennyiség tömege kétkarú mérleg segítségével érzékelhető / 123. ábra/. A töltendő edényt a töltőgép asztalára helyezik. A pürét csövön töltik az edénybe. A csővezetékbe szelepet iktatnak. A szelep nyitását-zárását a kétkarú mérleg elmozdulása alapján szabályozzák. A kívánt töltőtömeg elérésekor az elmozdulást végállás-kapcsoló érzékeli. A kapcsoló ad  jelt a töltő-szelepnek.

 

 

Prések

 

A szűrők, centrifugák és a prések egy része szétválasztó berendezés. A szűrőkben a művelet – a kis hatásfokú gravitációs eljárást leszámítva – nyomás vagy vákuum hatására megy végbe. A centrifugában – mint a gép nevéből is következik – a szétválasztás a centrifugális erő hatására következik be.

A prés nyomóerőt fejt ki az anyagra. Ennek hatására szétválasztás, az anyag alakjának, szerkezetének megváltozása következik be.

Fábry Granulálás és az instantizálás c. fejezetben a cukorprést, majd a lényerés műveleteit és gépeit tárgyalja.

Szabó lényerő és alakadó préseket különböztet meg. Az ő csoportosítását követjük, némi módosítással.

A korábbi szóhasználat, a lényerő prés – mint gyűjtő-fogalom - ugyanis nem pontos. Az 1970-80-as években megjelentek a préseléssel működő csontszeparátorok. A géppel kinyert szeparátorhús nem tekinthető lének. Az anyag pépes állományú, de nem „húspép”. Szalagprésnek minősül az ínszeparátor. A húsból kiválasztott ín ugyancsak nem lé, így

 

           anyag-kinyerő /köztük a lényerő/ és

      alakadó préseket ismertetünk.

 

 

     Anyag-kinyerő prések

 

Sajtoláskor az anyagra kifejtett nyomás – a sajtolási idő múlásával  – egyensúlyt tart a préselvény rugalmas ellenállásával. A folyékony anyag / pl. olaj/ kilépést előidéző hajtóerő:

 

                                   Fh  =  F  - Fe

 

                    ahol:       F =  a sajtóban kifejtett erő,

                                   Fe = a préselvény rugalmas ellenállásából adódó erő.

 

Fe részben a kilépő folyadék sebességi energiájává alakul, másrészt hőenergiává válik. A prés melegedését a csigatengely vízzel és a kosár olajjal való hűtésével ellensúlyozzák.

Az anyag felületére ható erő nyomást jelent. Sajtolási vagy prés-nyomásról beszélünk. A nyomás préseléskor az anyag rácsos-, szövet-szerkezetéből távolítja el a folyadékot. Mivel a folyadék összenyomhatatlan, anyag-kinyerés csak addig valósul meg, amíg a présnyomás szét nem roncsolja az anyag szerkezetét. Akkor a nyomás növekedése a kilépő folyadék útját elzárja. Ezért a lassú, lépcsőzetes nyomás-növelés kedvező, ami a szakaszos üzemű présekre jellemző.

Folyamatos présekben a gép üzemi jellemzőinek módosításával igyekeznek az optimális anyag-kinyerést elérni. Pl. a borászatban széles körben alkalmazott csigás sajtók újabb típusainál program-vezérlő szerkezet rövid időre leállítja a csiga forgását, a nyomás csökkentése miatt.

Az anyag-kinyerő prések nagy választékából a csigás-, dugattyús / illetve nyomólapos/, valamint a szalagpréseket tárgyaljuk.

 

     Csigás prések.  A csigás prés főbb szerkezeti egységei: a hengeres, palástján nyílásokkal ellátott préstér; a benne forgó csiga; a töltő-, ürítő szerkezet; nyomás-szabályozó; hajtómű.

 A csigalevelek közötti anyagra a levél felülete fejt ki nyomást. A forgó levél az anyagot tolja a préstérben. Az anyag és a csiga együttforgásakor préselés nem valósul meg.

A folyadék a préstér nyílásain, a maradék a csiga anyag-feladási oldalával ellentétes oldalon, a torló-szerkezeten keresztül lép ki.

A préselés feltétele a présnyomás növekedése, illetve meghatározott mértékű változtatása. Feltétel továbbá az anyag rostszerkezete. Ennek teljes roncsolásakor pép keletkezik, ami összenyomhatatlan. A nyomás a csiga-levelek közötti térben jön létre. A nyomás a következő módokon növelhető:

-           az átömlési keresztmetszetnek az anyag haladási irányába való csökkenésével / a csiga-tengely átmérőjének növelése révén/;

-           a csiga menetemelkedésének csökkenésével;

-           a torló-szerkezet nyílásának csökkentésével /”fojtás”/.

A géptípustól függően a préstér perforált henger vagy kosaras szerkezetű; a gép elrendezése pedig vízszintes vagy függőleges tengelyű.

A csigás prést többek között a növényolaj-gyártásban; a borászatban; első fokozatban gyümölcslé préselésére; szeparátor-hús előállítására használják.

 

Az olajsajtó / 124. ábra/ vízszintes elrendezésű kosaras prés. A kosár közép-tengelyében forog a csiga. A csiga közös tengelyre erősített menet-elemekből csigalevél/ és a közöttük elhelyezett közdarabokból áll. Átmérője – ennek megfelelően a kosár belső átmérője – különböző méretű lehet. A kosár és a csiga így szakaszokra oszlik.

A csigát körülvevő kosár /125.  ábra/ trapéz-keresztmetszetű lécekből / ún. normál-léc/ van összeállítva. A léceket kengyel, a kengyeleket kosár-rúd fogja össze. A lécek belső kerülete – a lécek kialakítása következtében- fűrész-fogazású. A fogak megakadályozzák azt, hogy a csiga és a sajtolt anyag együtt forogjon.

A normál-lécek közé kaparólécet iktatnak. Ez töri, keveri a sajtolt anyagot és az együtt-forgást is akadályozza. Szerelési okokból fedő- és záróléc is részei a kosárnak.

A trapéz keresztmetszetű lécek / 126.  ábra/ oldala ívelt, bordázott. A lécek egymáshoz illeszkedésekor a bordák / a bemélyedések/ képezik a préstér nyílásait. A nyílásokon keresztül folyik ki az olaj. A kosár alá szűrővel ellátott vályút szerelnek.

Az olajprés torló-szerkezete kúpos, kónusznak nevezik.

 

Az olajsajtó tájékoztató műszaki adatai: a csiga átmérője – a préselési szakaszoknak megfelelően – 176 – 187 mm, a tengely /mag/ átmérője 120 – 170 mm. Elősajtoláskor a csiga fordulatszáma 15 – 20/min, végsajtoláskor 5 – 9/min. Hajalt magból 150 t/d, préselvényből 10 – 20 t/d a prés teljesítőképessége. Az elektromos teljesítmény-igény 100 kW-nál nagyobb.

 

A szőlőprés /127. ábra/ préstere perforált. A csiga viszonylag nagy menetemelkedésű. A torló-szerkezet hidraulikus működtetésű billenő ajtó. A torló-nyomás – ami a présnyomás ellen hat – az ajtó és a préstér pereme közötti nyílás méretétől függ.

A szőlőt a gép garatjába adagolják. A torló-ajtót nyomás-érzékelő alapján működtetik: a préselés kezdetekor az ajtó zár, a legnagyobb nyomás értékénél nyit. Közben a préselési folyamatnak megfelelő helyzetben van.

Zárt ajtónál a préstérben törköly-dugó alakul ki. A lé – a préstér nyílásain átjutva - tengely-irányban levő két csonkon ömlik ki. Előbb az elő-présmust, majd a présmust folyik ki. A törköly az ajtónyílásnak megfelelő mennyiségben távozik.

Az együttforgás megakadályozására törköly-tépőt építenek a csiga-térbe / az ábrán forgó csillag a tépő/.

A Blanchère típusú gyümölcsprés teljesítő-képessége 2 – 8 m³ lé/h. A perforált préskosarat merevítő-gyűrűk övezik. A prés hossza 3200 és 4600 mm, típustól függően. A motor 10 – 20 kW.

 

A Beehive csigás csontprés / vagy csontszeparátor/ vastag falú préshengere perforált. A torló-szerkezet kúpos. A garatba húsos csontot adagolnak, ami a csontozási /csont-hús szétválasztás/ művelet mellékterméke. A prés szeparátor-húsra és csont-brikettre választja szét az anyagot. A szeparátor-hús pépes állományú. Összetétele: roncsolt izomszövet, csontvelő és nem érzékelhető méretű csontszilánk. Nem húspép! A húspép izomszövet, víz és egyéb összetevő elegye.

A szerkezeti anyagok és a gyártástechnológia fejlődése tette lehetővé a 300 bar feletti nyomáson dolgozó, perforált hengeres présterű gép / 128. ábra/ gyártását. A vastag falú perforált hengert bordás tartó-gyűrű merevíti. A préscsiga menetemelkedése változó. Az elő-préselési szakaszon nagyobb.

A perforált henger és a csiga a préselendő anyagtól függően cserélhető. A gépet ellátták nyomás-érzékelővel. A szerkezet meggátolja a túlnyomás kialakulását. A Beehive csontprés átlagos teljesítőképessége 2,0 t/h, motorja 34 kW-os. A hidraulika-olaj tartálya 950 literes. Présnyomás: 300 – 400 bar.       

 

A szeletprés a diffúziós toronyból kilépő kilúgzott szeletből sajtolja ki a vizet. A csigás szeletprés elrendezése fekvő vagy álló. Az álló vagy függőleges elrendezésű prés / 129. ábra/ a vízszinteshez képest kisebb alapterületet igényel; jobban kapcsolódik a diffúziós toronyhoz; a függőleges cső-csatlakozóban levő szelet tömege növeli a présnyomást.

A csigatengely kúpos, keresztmetszete lefelé bővül. A levelek közötti térfogat-csökkenés nyomás-növekedést eredményez. A csiga fordulatszáma 2- 3/min.

A csigát szitaköpeny és külső hengeres lemez veszi körül. A szelet kettős, függőleges csőbe lép be. A cső hossza 2- 3 m, ennek megfelelő a présnyomás- növekedés.

A présvíz a szitaköpeny és a lemez-burkolat; a préselt szelet a szita és a csiga között hagyja el a sajtót. A cukrot tartalmazó présvizet a diffúziós toronyba vezetik. A préselt szelet takarmány-alapanyag.

 

A Salzgitter függőleges elrendezésű szeletprés sajtolási szakasza 5 m, teljesítőképessége 1000 t/d. A köpeny külső átmérője 1200 mm. A csiga felső tengely-végére fogaskereket szerelnek. Ezt a kereket két, egymással szemben elhelyezett fogaskerék forgatja. Így a viszonylag nagy nyomaték két fogaskerék – és két motor – között oszlik meg. Egy-egy motor teljesítmény-igénye 37 kW. A csiga tengelyének alsó vége talpcsapágyon forog. A függőleges prés jól csatlakozik a diffúziós toronyhoz és a vízszinteshez viszonyítva kisebb az alapterület-igénye.

A BMA-típusú szeletprés teljesítőképessége  kilúgozott szelet: 31 t/h, és 9,3 t/h préselt szelet.

 

     Dugattyús prések. A csigás préstől annyiban különböznek, hogy a hengeres préstérben, annak belső átmérőjével azonos méretű dugattyú, illetve nyomólap tolja tengely irányban a préselendő anyagot. Az anyag térfogat-csökkenését a dugattyú mozgása létesíti. A gép működése szakaszos: a préstérbe adagolt anyag sajtolása után a dugattyú kiindulási helyzetébe tér vissza. A dugattyú alternáló mozgású.

Az optimális préselési folyamat időközi megszakításokkal érhető el. A szakaszos üzemű présben adott a megszakításos üzemmód. A jó minőségű borok gyártásában általában szakaszos üzemű sajtót alkalmaznak. Csigás prés a tömegbor előállítására jellemző.

A dugattyús prés vízszintes vagy függőleges elrendezésű. A csomagprés függőleges elrendezésű. A gépben a présteret a „csomagot” burkoló préskendő helyettesíti. A kendő nyílásain lép ki a nyomás hatására a lé. A törköly a kendőben marad, onnan minden munka-ciklus végén azt ki kell üríteni. Elavult, legfeljebb kisüzemben indokolt alkalmazása.

Ha a préslapot anya-menettel látják el és az anyát / vele együtt a lapot/ orsó mozgatja, nyomólapos, ha a préslap hidraulikus dugattyú felülete, akkor dugattyús présről beszélünk.

A nyomólap, illetve a dugattyú mozoghat a préshenger fala irányába és két nyomólap mozoghat egymással szemben. Az utóbbi a két nyomólapos sajtó. A dugattyús prés két-dugattyús változata az ellendugattyús prés.

A két-nyomólapos szőlőprés / 130. ábra/ fő részei: acélgyűrűkkel erősített, rudakból álló préskosár; a két nyomólap; az orsó; a must és törköly-gyűjtő tartály; az orsó és a kosár hajtóműve.

A kosár palástján két, mechanikus működtetésű ajtó található. Az egyik a zuzalék adagolására, a másik a törköly ürítésére szolgál. Töltéskor a nyomólapok szélső helyzetben vannak és az ajtó a kosár felső részén helyezkedik el. Ürítéskor, a kosár elforgatása révén az ajtó alsó helyzetben van. A törkölyt a nyitott ajtón a nyomólap tolja ki.

A préshenger forgatása nemcsak az ürítésben, hanem az optimális préselés megvalósulásában is szerepet játszik. Elősegíti a már említett megszakításos folyamatot. A kosár lassú forgatásakor az orsó vagy áll, vagy a kosárral azonos irányban forog. A nyomólapok és a kosár együttes mozgása az anyag lazítását eredményezi. A mozgások változtatása program-vezérelt.

 

Az ellendugattyús csontprés / 131. ábra, Laska típusú/ működése hasonló a két nyomólapos sajtóéhoz. Az egyik eltérés a hidraulikus dugattyú. A másik különbség a csont-brikett ürítése. Ehhez nem szükséges ajtó. A húsos csontot a préstér nyílásán – ajtó nyitása után – töltik a gépbe. Az ábra elrendezése szerint a jobb oldali /ellen-/ dugattyú zárja a présteret. A bal oldali /prés-/ dugattyú megindul az ellendugattyú felé. A présnyomás hatására a perforált préshenger falán a szeparátorhús két kivezető-csatornába jut. A présdugattyúhoz közelebbi kiömlő-csonkon a jobb, a másikon a kevésbé jó minőségű pépes anyag lép ki.

A préselés befejezésekor a csont összetömörödve, brikettként torlódik az ellendugattyú falánál. Az ellendugattyú elmozdul a préshenger falától, ezzel gyűrű alakú nyílást létesít a henger pereménél. A csont-brikett ezen a nyíláson lép ki.

A Laska típusú csontszeparátor átlagos teljesítőképessége 1,0 t/h, a présnyomás 315 bar. Az olajtartály 450 literes. Elektromos teljesítmény-igény 20 kW.

A Laska szeparátor – amint azt az ábra is mutatja – torló-dugattyúja sík felületű. Az Inject Star típusú kettős dugattyús gép kúpos torló-dugattyúval működik. Így a csont kivezetése egyenletesebb.

 

     Szalagprések. A gyümölcs préselésére használt prés végtelenített szalagja van ellátva nyílásokkal. A szalag felületén görgők nyomják át a lét. Az ínszeparátor szalagja zárt felületű. A szalag a szétválasztandó anyagot perforált dob felületéhez nyomja. A lágy anyag /nem lé! / a perforáción lép ki.

A szalagprés / 132. ábra/ a csomagprés folyamatos üzemű változata. A szűrőszövet heveder a vízszintes tengelyű dobról függőleges helyzetű görgők közé fut be. A két oldalt elhelyezkedő nyomó-görgők U-alakú vályút képeznek. Ez a vályú a préstér. A zuzalékot a szalag görgők közé futó szakaszánál vezetik be. A lé a szövet nyílásain át lép ki és tálcára csorog. A szalag a második vízszintes tengelyű dobra futás előtt újra szétnyílik és síkba terülve a dobra fut.

A kipréselt törköly a szalagról elhordó-szalagra hullik. A szalag, alsó visszatérő ágába támasztó-görgőket és a szalagot tisztító kefehengert szerelnek.

A szalagprés teljesítőképessége 1,5 - 3,0 t zuzalék/h; almalé-kihozatal 70 – 75 %; a hajtó-dobot forgató motor 3,0 kW-os.

 

Az ínszeparátor / 133. ábra/ a hús íntartamának, a baromfi húsos csont hús-csont összetevőinek szétválasztására, valamint ömlesztett sajt gyártásakor a csomagolt kemény sajt és a csomagoló-anyag elkülönítésére alkalmas.

A gép garatja alatt perforált köpenyű dob forog. Az inas húst a dob köpenyére juttatják. A dob alsó ívéhez prés-szalag feszül. Az inas hús a dob és a szalag felülete közé szorul. A lágy izomszövet a dob nyílásain lép át. Az ín a dob felületén marad. A forgó dob a húst kihordja. Az inat kaparólemez választja le a dob faláról.

A műanyag prés-szalag műanyag dobjai közül a hajtódob rovátkolt felületűek. A három dob funkciói: hajtó-, terelő- és feszítő-dob. A 0,5 t/h teljesítőképességű Baader ínszeparátor motorja 1,5 kW-os. Hús-ín szétválasztásakor az optimális anyag-hőmérséklet 0ºC.

 

 

     Alakadó prések

 

A kockacukor-, a sajt-, a hús- és a tészta-prést soroljuk ide.

Az alakadó prések egyik újabb változata a hulladék-prés. A termék-előállítás folyamán sok hulladék keletkezik. Ilyenek: csomagoló-anyag; a fóliás csomagológépnél képződő fólia-szél, illetve hulladék; adminisztrációs papír. Ezeknek az anyagoknak a tárolása, szállítása a kis fajlagos tömeg miatt költséges. A présgépben a hulladék térfogatának 1/4 - 1/5-ére tömöríthető. A préselt hulladék-tömb raklapon szállítható. A hulladék-prés a dugattyús prések csoportjába tartozik.

A kockacukor alapanyaga a kockaliszt, ami megfelelő nedvesség-tartalomra beállított kis-szemcsés kristálycukor. Préseléskor a kristályok felületén cukor-oldat film keletkezik a cukorban levő vízből. Ez a kocka kötő-anyaga, ami a préselést követő szárításkor megszilárdul.

Kockacukor gyártására két eljárás honosodott meg:

-           kocka-lisztből rúd sajtolása, majd szárítás után a rúd kockára darabolása;

-           a kocka szemenkénti préselése.

 

A rúd-préselés, majd darabolás / Pzillas-eljárás/ korszerűtlen. A rudak felvágása munka-igényes. Nem megfelelő a cukor minősége: a rúdnak keménynek kell lennie, hogy daraboláskor jól hasadjon. A kocka oldalai nem egyformák: a prés sima, a darabolás formátlan felületet eredményez. A rúdpréseléses technológiával figura /pl szív/ nem préselhető. Végül a rúd fajlagos felülete kisebb, mint a kockáé, ami szárításkor kedvezőtlen.

 

A szemenként préselés / Chambon-eljárás/ műveletei / 134. ábra/: a forma töltése; préselés; a kocka kitolása a formából; a nyomófej süllyedése. A formákat forgódob / karusszel/ palástján helyezik el / 135.  ábra/. A dob fölött a töltő-garat, a formák alatt a bütykös tárcsával mozgatott nyomófejek helyezkednek el. A nyomófej – a karusszel préselési ívének megfelelő helyzetben – az álló présfejjel szemben tömöríti a cukrot. A részműveleteket / préselés, kitolás, süllyedés/ a bütykös tárcsa vezérli. A kocka kitolása után a présfejeket forgó kefe tisztítja.

A forgódobos kockacukor-prés teljesítőképessége a dob átmérőjével, szélességével / a présformák számával/ és a fordulatszámmal arányos.

 

Sajtprés. A sajt préselésének célja:  az alvadék-rögökből kiszivárgó savó eltávolítása; az alvadék tömörítése; a sajt formájának, sima felületének  kialakítása; a kéreg-képződés megindítása.

Kisüzemben súly-terhelésű karos prést; közép-üzemben sorozatprést; nagyüzemben alagútprést alkalmaznak.

A súly-terhelésű prés nyomólapjára ható erőt / F / a nyomórúd közvetíti a préslapra.  Ennek az erőnek a nagysága a préskaron elhelyezett G tömegnek a nyomórúdtól való távolságától / r/ függ:

                   F = r. G

 

Az r és a G értéke – ezzel a présnyomás - változtatható.

 

A sorozatprés onnan kapta elnevezését, hogy a présformákból és a nyomólapokból többet szerelnek fel egymás után / vízszintes elrendezésű/, illetve egymás alatt / függőleges elrendezésű/.

A vízszintes elrendezésű sorozatprésen / 136. ábra/ a forma méretének megfelelő távolságot kézi csavar-orsós szerkezettel állítják be. A formák berakása után pneumatikus dugattyú préseli a sajtot. A présnyomás egyik formáról a másikra adódik át, a nyomólap révén.  A gépet a szintek száma, egy-egy szint hossza – a szinten elhelyezhető formák száma - jellemzi. Teljesítőképessége az egyidejűleg préselhető sajt-mennyiségtől és a műveleti időtől függ. A sajtolási idő 6-20 h.

Az első generációs prések hidraulikus működésűek voltak. Higiéniai okok miatt a hidraulika-olaj az élelmiszer-előállító üzemben nemkívánatos.

A függőleges elrendezésű sorozatprés / 137. ábra/ egymás alatti nyomólapjaira az oszlopokban felszerelt pneumatikus dugattyú-rúd fejti ki a nyomóerőt. A nyomás mértéke 7 – 10 bar. Az APV függőleges sorozatprés oszlopainak száma 1 – 7. Az oszlopokat tartó- rudak fogják össze. A nyomólapok vezetékben mozognak, méretük a sajt méretétől függ, pl. 250 x 130; 360 x 240; 510 x 450 mm. A szerkezeti anyag igény szerint rozsdamentes acél vagy horganyzott lemez.

Az alagútprés folyamatos működésű. A rögzített váz-szerkezeten helyezkedik el a préshenger. Léptető mozgású anyagmozgató berendezés viszi a formát és a formában levő, elősajtolt alvadékot a préshenger alá. Program-vezérlő működtetésére – a forma álló helyzetében – kapcsol be a préshenger. A mozgás-préselés ismétlődik a sajtolási idő mértékéig.

  

Húsprések. Kisüzemi eszköz a rugós terhelésű sonkaprés. Nem minősül gépnek, miként a súly-terhelésű sajtprés sem.

A fóliás-sonka préselésére a sajtpréshez hasonló álló- vagy fekvő elrendezésű sorozatprést alkalmaznak.

A technológiai műveletet tekintve a sonka-húst fém dobozba préselő gép töltőgép. Az előbb említett sonkaprések nagyüzemi alternatívája. /L. Töltőgépek /

 

A tésztaprés szerkezete nagy nyomással állítja elő a formázott tésztát. A gépet extrúdernek is nevezik. A csigásprés a töltőfejben levő matricán /138.  ábra/ át nyomja az elasztikus tésztát. A Götz cég Marco nevű tészta-présgépéhez 12 – 50-féle matricát szállít. Teljesítő-képessége 8 – 12 kg/h formázott tészta. A lágy tészta formázása viszonylag kis energiát igényel. A gép motorja mindössze 0,5 kW-os.

Két csigáspréssel és kettős töltőfejjel töltött tészta /pl. ravioli/ is készíthető. 

 

Csigás extruderrel állítják elő a pelyhesített, rágcsálni való vagy tejjel elegyített ún. snack-terméket. A Clextral kétcsigás extrudereit hét típus-választékban kínálja. Teljesítőképesség 5 – 20 000 kg/h; a csiga átmérője 25 – 200 mm; az elektromotor 5 – 2000 kW

 

 

Formázógépek

 

 

A formázógép technológiai célja egyezik az alakadó présével. Az a különbség a kétféle gép között, hogy amíg az alakadó prés az anyag formázásán túl az anyag-részek kötését is megvalósítja /porból kockacukor; izomszövet-darabokból sonka/, addig a formázógép a már kialakult szerkezetű anyagnak ad formát. Az utóbbi művelet kisebb nyomás hatására megy végbe, vagy a nyomásnak nincs is szerepe /pl. csokoládé-massza formázás/.

A formázógépek az anyag-jellemző alapján csoportosíthatók:

-           képlékeny, szilárd anyag formázók, ilyen pl. a kenyér-, zsemle-tészta vagy a darált-hús;

-           sűrűn folyó anyagot formázók, pl. csokoládé, fagylalt, ömlesztett sajt.

A formázás művelete összefügg a formázott termék adagolásával /egységnyi tömeg képzésével/. Egyes termékek formázás előtt adagolásra kerülnek /pl. a kenyér-tészta „osztása”/, míg mások egység-képző – formázó gépen készülnek /pl. a zsemle/.

 

A forgótálcás zsemlyeosztó-gömbölyítő gép /139. ábra/ műveletei: a tészta töltése; préselés; vágás /osztás/; gömbölyítés. A gép fő részei: az osztó-rács; a rácsot körülvevő hengerpalást; a rács alatt forgó tálca és a nyomólap.

A hengerpalást térfogata a gépbe adagolható tészta mennyiségét határozza meg. A tésztát nyitott nyomólap mellett a tálcára helyezik. Ezután a tálca szintjére engedik a nyomólapot és a rácsot. A rács a tészta-tömeget zsemlévé osztja. A rács rekeszeiben egy-egy zsemlének megfelelő térfogatú tészta helyezkedik el.

A tálca forgatáskor a tészta alul a tálca felületén; oldalt a palást, illetve a rács felületén súrlódik. Közben a lap nyomást fejt ki az anyagra. A zsemle a nyomás, dörzsölés, súrlódó-erő hatására alakul ki.

A tálcaforgató tengely és a csúszó-pályára támaszkodó tálca forgástengelye excentrikus. Az excentricitás mértéke változtatható. A hajtás következtében a tálca minden pontja – a síkszita mozgásához hasonlóan – kis köröket ír le a vízszintes síkban. Ez a mozgás hatékony gömbölyítést eredményez.

Az álló elrendezésű gép /140. ábra/ egységei: gépfej; a fejben a formázó-szerkezet; hajtómű; géptörzs; működtető- és jelző berendezések.

 

Az Eberhardt zsemlyeosztó-gömbölyítő gép nyolcféle méretben készül. Az osztó-rács 12 – 36 adagot képez. Egyidejűleg formázható tészta tömege 750 – 4200 g, a zsemlye egység-tömege 25 – 300 g. A formázó-szerkezet hajtóműve mindössze 0,55 kW-os  motort igényel.

Az Élgép-gömbölyítő egyidejűleg 30 zsemlyét formáz. Az osztható tészta-mennyiség 2,0 kg. A ciklus-idő: 8 s. Maximális teljesítőképesség 9000 db/h. A motor teljesítménye 1,5 kW, ami két motor között oszlik meg. A főmotor hajtja a tálcát /gömbölyítő asztalt/, a másik motor pedig a formázó-fej fel-le mozgását végző hajtóművet.

 

Kifli-sodró gép. A hengeres aprító- és finomító-gépek c. fejezetben láttuk: ha az egymással szembe forgó hengerek fordulatszáma azonos, akkor a hengerek lapítják, nyújtják az anyagot. Ezt a hatást alkalmazza a kifli-sodró gép.

A kiflit, vagyis a sodort tésztát két művelettel állítja elő a gép:

     - az adagolt /osztott/ tészta nyújtásával;

- és a nyújtott tészta sodrásával.

A nyújtott tészta henger-, illetve szalag-pár segítségével sodorható. Ennek megfelelően megkülönböztetünk

-           hengeres /141/a ábra/;

-           és szalagos / 141/b ábra/ kifli-sodró gépet.

A hengeres kifli-sodró gép a tésztát a hengerek tengely-távolságának megfelelő vastagságúra nyújtja. A tészta az alsó nyújtó-hengerrel azonos irányba, de annál nagyobb sebességgel forgó sodró-hengerre jut. A sodort tésztát billenő tengelyű henger támasztja meg. A billenés – vagyis a tengely-távolság változás - azért

szükséges, mert a sodort tészta vastagabb a nyújtott tésztánál. A hengerekhez rugó-feszítésű kaparókés illeszkedik.

A hengeres kifli-sodró gép teljesítőképessége a kifli méretétől függően 5000 – 20 000 db/h, a sodorható tészta tömeg 42 – 120 g. A motor teljesítmény-igénye < 1,0 kW.

A szalagos kifli-sodró első egysége a nyújtó henger-pár. Onnan a kifli méretének megfelelő távolságban párhuzamosan haladó szalagok közé jut a tészta. A két szalag mozgás-iránya ellenkező, fordulatszámuk különböző. A felső szalag fordulatszáma kisebb. Az alsó szalag szállítja, a felső pedig sodorja a tésztát. A liszt-szórás a tészta ragadását akadályozza meg. A szalagokat hengerrel, illetve henger-párral feszítik.

Az Élgép szalagos kifli-sodró teljesítőképessége 1500 – 7000 db/h. A sodorható tészta tömege 42 – 260 g. A motor 1,1 kW-os.

 

A kenyértészta- gömbölyítő gépek az adagolt /osztott/ tésztát súrlódó-erő hatására formázzák. Attól függően, hogy a súrlódó felületek milyen kialakításúak, megkülönböztetünk

     -  párhuzamosan egymással szembe futó szalagokkal felszerelt és

- forgó kúp-felülethez illeszkedő, csavarvonalban vezetett, álló csatornával ellátott

gömbölyítő gépet.

A szalagos gömbölyítő gép / 142. ábra/ két szalagjának a belső felülete V-alakú teret képez. A szembe futó, de különböző sebességű szalagok gömbölyítik is és a lejtős pályán felfele mozgatják a tésztát. A szalag emelkedése következtében a tésztára ható erők között a gravitációnak is szerepe van.

A tészta-tömegtől függően a szalag-ágak közötti távolság fokozat-mentesen állítható. A szalagos gömbölyítő a tapasztalatok szerint rozs-tésztára alkalmasabb. Búza-tésztához a kúpos gömbölyítő megfelelőbb.

Az Élgép szalagos gömbölyítő gépe 0,70 – 2,25 kg tömegű tésztát dolgoz fel. Teljesítőképessége 2400 db/h, ami az adag tömegétől, két adag egymástól való távolságától, a szalag hosszától és sebességétől függ. A motor 1,1 kW-os.

 

Vizsgáljuk meg a gömbölyítő szalagok sebesség-viszonyait egyszerűsített modell /143.  ábra/ segítségével, Tasnádi nyomán.

A felső és az alsó szalag egymással párhuzamos. Tételezzük fel, hogy nem plasztikus anyagot, hanem gömböt forgat a szalag-pár. A gördülés csúszásmentes. Ezzel nem hamisítjuk meg az eredményeket, mert a relatív mozgások változatlanok: az egyik szalagnál elhanyagolt tényezőt / a csúszást/ a másik szalag kiegyenlíti.

Az a/helyzetben az alsó szalag v1 sebességgel halad, a felső szalag áll. Ekkor a 0 gördülési középpont egybe esik a gömb és a felső szalag érintkezési pontjával. A gömb középpontjának a sebessége

 

       ve = v1/2

 

A fizikából ismert képlet alapján a gömb fordulatszáma:

 

                              n = 30. v / π. r

 

Ha csak az egyik szalag halad, akkor a fordulatszám:

 

                              n = 30. v1  / π. 2. rk

 

A b/ helyzetben minkét szalag mozog, v1 és v2 sebességgel. Mozgás-irányuk ellentétes. A gördülési középpont az érintkezési pontból elmozdul. Ekkor a gömb középpontjának a sebessége:

 

                              ve = v1 – v2 /2

 

A középpont helye a két sebesség-vektor végpontját összekötő egyenes és a gömb függőleges középvonalának metszéspontjába kerül. A metszéspont a gömb d átmérőjét r1 és r2 szakaszokra osztja.

A gömb fordulatszáma abból a megfontolásból írható fel, hogy a forgó merev test szögsebessége a forgási síkba eső valamennyi pontban azonos:

 

                              ω = v2/ r2  = v1/ r1

 

Mivel r1 + r2 = d és az átmérő a sebesség-viszonyokkal arányosan oszlik meg:

 

                            r1 = d . v1/ v    és     r2 = d . v2 / v

 

Ezek után felírható a gömb fordulatszáma:

 

                            n = 30/ π  . / v1 + v2/2  . 1/rk

 

Az összefüggés azonos az a/ esetre felírttal, a sebesség és a sugár értelem-szerű módosításával.

Ezek szerint, ha az adag tésztát gömbnek tekintjük, a sugár csökkenésével nő a gömb fordulatszáma. Nagyobb fordulatszám esetén kisebb a műveleti idő / az adagból  előbb lesz forma/, vagyis nagyobb a teljesítőképesség.

A c/ ábra a tényleges adatokat tünteti fel.

 

A kúpos tészta-gömbölyítő gép / 144. ábra/ a forgó kúpfelület és az álló, csavar-vonalban kialakított formázó csatorna fala között fellépő súrlódó erő hatására formázza a tésztát. A tésztát a csatorna alsó pontján adják a gépbe, onnan a csatornában felfele halad, így az erőviszonyokban a nehézségi erőnek is szerepe van.

A tészta tapadásának meggátlására lisztet szórnak a csatorna felületére. Alternatívaként meleg levegő áramoltatása révén is gátolható a tészta falhoz ragadása.

A gépen gömbölyíthető tészta tömege 0,75 – 1,20 vagy 1,60 – 2,25 kg/db. A tészta tömegétől függően cserélhető a csatorna-elem. A gömbölyítő-gép legnagyobb teljesítőképessége 2400db/h. Elektromos teljesítmény igény mintegy 2,0 kW, aminek nagy része a tapadást gátló a levegő melegítéséhez szükséges.

 

A hengeres formázógép / 145. ábra/ az édesiparban teasütemény gyártásakor használatos. A tésztát egymással szemben forgó hengerek közé juttatják. A formázóhenger palástjában a sütemény alakjának és méretének megfelelő mélyedések találhatók. A tészta kitölti a mélyedést és felveszi annak formáját. A szemben forgó bordás henger a formában levő tésztát megfelelő szerkezetű termékké préseli.

A gép kiegészítő elemei: tészta-leszedő; bevonat-kenő; bevonat-szóró.

A formázóhenger palástjának alsó ívéhez gumihenger szorul, ami a formában levő tésztát tovább nyomja.

A gumihengeren végtelenített szalagot vetnek át. A szalag kiemeli a sütemény-tésztát a formázóhengerből. Miután a szalag lefut a hengerről, az anyagra már nem hat nyomás és az a formából kiesik a kihordó szalagra. A kihordó szalag fölött helyezik el a bevonat-szórót.

 

A csokoládé-figura formázó / 146. ábra/ működése az öntés-technikára emlékeztet. A szerkezet az adagoló-töltő gépsor része. Üreges figurát állít elő. Fő részei:

-           adagolóhenger a dugattyúval és a váltócsappal;

-           adagolófej a fúvókákkal;

-           öntőformák.

Működése: a dugattyú a váltócsap szívó ütemében a garatból a masszát a hengerbe juttatja. Ekkor a váltócsap az adagoló-henger és a váltócsap nyílását köti össze. Az adagolófej felé a nyílás zárt. Amikor a henger megtelik, a váltócsap a henger és az adagolófej között létesít kapcsolatot. A dugattyú ellenkező irányba mozog és  massza a fúvókán keresztül a formába ömlik. Ekkor a nyílás a garatnál zárt és az adagoló-fejnél nyitott

Az adag nagyságától függ az öntőforma mérete. Ehhez állítják be a fúvókát, illetve a dugattyú lökethosszát. A hengereket tartalmazó adagolófej – a formákkal együtt – cserélhető.

          Mivel a massza gyorsan dermed, a váltócsap feletti adagoló-tartály fűtött köpenyű.

A formák alternáló mozgású tartó-keretbe illeszkednek. Ennek az a célja,    hogy a massza egyenletesen töltse ki a formát, ne maradjon légzárvány az anyagban. A töltött formák hűtőalagúton haladnak át.

 

 

Keverőgépek

 

 

Keverésen különböző anyagok egymásban való eloszlatását értjük. Az a cél, hogy a legkisebb térfogat-elemben is megvalósuljon a kívánt keverési arány. Több esetben a hő-átvitelt, oldást, kémiai reakciót kívánjuk keveréssel elősegíteni.

A kavarás az anyag mozgásban tartása azért, hogy az anyag szerkezete ne változzon. Pl. a cukorpép-kavaró gép megakadályozza a pép dermedését, megszilárdulását.

Az irodalom szerint /Fábry, Tscheuschner/ a keverőgépek csoportosítása:

-           forgó tengelyre szerelt keverőszerkezet;

-           forgó tartály;

-           pneumatikus keverő, ahol gőz- vagy gáz-áram idézi elő a keverő-hatást.

Fábry a statikus keverőket is tárgyalja és a tej-homogenizálót is a keverők közé sorolja.

Követjük a fenti rendszerezést azzal, hogy a keverőgépek közé felvettük a dohány-keverőt is, ami szoros értelemben egyik csoportba sem sorolható. Az italkeverőt / víz-CO 2 - szörp/ az aggregátorok között tárgyaljuk.

 

     Forgó keverőszerkezet

 

A forgó tengelyre szerelhető keverőszerkezetek közül mutat néhányat a 147. k ábra. A keverő elem kialakítása elsősorban az anyag viszkozitásától függ. Hígfolyós anyagokra lapkeverő, sűrűn folyó anyagra / pl. kenyértészta/ Z-karú keverő használatos. A lapkeverő tengelye átmenő, a Z-karú, vagy a csavar-szalagos keverőben a kar, illetve a csavar köti össze a két tengelycsonkot.

A keverőtengely: vízszintes, függőleges és a függőlegeshez szögben hajló. Mozgása kör-, bolygó- vagy egyéb összetett /pl. „vándor”/ mozgás.

Az anyagok eloszlatásán kívül a keverés hatására szerkezeti átalakulás is végbe mehet, pl. tészta dagasztása vagy habverés.

A keverés megvalósulhat atmoszférikus körülmények között és vákuumban, illetve védőgáz-atmoszférában. Vákuumos pl. a húsmassza keverő

A keverés végbe mehet az aprítással egyidejűleg. Aprító-keverőgép pl. a kutter.

 

Vályús keverőgép. A húsmassza keverésére szakaszos működésű, kétcsigás vályús keverőt / 148. ábra/ alkalmaznak. A vályú alakját az határozza meg, hogy a forgó csigák burkoló-görbéje  henger. A vályú kettős U-szelvényű. A kettős teret válaszlap határolja. A lap két végén az anyag átömlik. A csigák ovál-pályán áramoltatják az anyagot. A vályút reteszelt fedél zárja. A gépet a fedél nyitott helyzetében felülről töltik. Keverés után az ürítés a homlokfelületen levő ajtó nyitása után megy végbe.

A hazai gyártású vályús keverő űrtartalma 100 liter, a csigák fordulatszáma 120/min. A motor 3,0 kW-os. A motorról fogaskerék-hajtás révén forgatják a csigákat.

Húsmassza keverésére, homogenizálására 200 – 6000 liter űrtartalmú vályús keverőket is használnak. Ezeket „nagykeverő”-nek nevezik. Minél nagyobb az elegyítendő anyagok mennyisége, annál valószínűbb a homogén állomány keverés után.

 A nagy méretek miatt a fedél és az ürítő-ajtó pneumatikus munkahenger segítségével működtethető. A technológiai igények szerint a keverőtérben vákuum létesíthető, illetve védőgázzal tölthető fel.

 

Z-karú keverőszerkezettel is felszerelhető a vályús keverőgép. A Z-kar a lapátos vagy csigás keverőnél nagyobb igénybevételt képes elviselni, ezért nagy viszkozitású anyagok keverésére alkalmas: tészta; nyersen érlelt húskészítmény masszája; túró; vaj.

A Z-keverőkarok  egymással szembe forognak, fordulatszámuk különböző.

A kisebb viszkozitású anyagok keverő-tengelyét egy oldalról, a nagyobb viszkozitású anyagokét mindkét tengelyvégről hajtják / 149.  ábra/.

A kétoldali hajtás öt fogaskerék-párral, összesen tíz fogaskerékkel valósítható meg. Az ábra szerinti jobb oldali hajtómű egységei: elektromotor; a motorról ékszíj hajtja az előtét-tengelyt. Az előtét-tengely másik végére ékelt hajtó-fogaskerékkel kapcsolódó hajtott kerék és a mellette levő kerék segédtengelyre van szerelve. A két egymás melletti kerék – egymással szembe forgatva -hajtja a jobb oldali Z-karokat. A segédtengely átér a gép bal oldalára és az itt felszerelt fogaskerekeket hajtja. A két-oldali hajtás természetesen a tengelyek két oldalán azonos forgás-irányt valósít meg.

A húsmassza keverésére használatos Z-karú keverő jellemző méretei : 250 és 400 liter űrtartalom. A keverőtér zárt, vákuum létesíthető benne. Az anyag hidraulikus kocsi-emelő segítségével önthető a vályúba. A keverőmotor 7,5 kW. A hidraulika és a vákuumszivattyú motorja egyaránt 1,5 kW. A szembe forgó keverő-tengelyek forgásiránya változtatható.

 

Csészés keverőgép. A sütőiparban használatos dagasztógép tartályát nevezik csészének. A tartályba nyúlik a keverőszerkezet. A kisüzemi dagasztó vagy habverő gép csészéje a gépszerkezettel egybe épített. A közép- és nagyüzemi gép csészéje lekapcsolható és mozgatható /150. ábra/. A mozgatható csésze nemcsak a technológiai műveletre, hanem az anyagmozgatásra is alkalmas. Dagasztáskor, habveréskor nemcsak keverés valósul meg, hanem az anyag szerkezete is megváltozik.

A kisüzemi gép csészéjéből kézzel emelik ki a tésztát, ekkor a keverőkart fel kell emelni. Húsmassza keverésére hazai gyártó kifejlesztett 85 literes, billenő-fejes csészés keverőt. A keverőkar fordulatszáma 50/min.

A gépről a csésze akkor kapcsolható le, ha a csészét és a keverőszerkezetet egymástól elválasztják. Elválasztáskor vagy a csészét vagy a keverőt mozdítják el alaphelyzetükből: a csészét emelik-süllyesztik; a keverőt – a gép fej-részével együtt – billentik.

A billenő-fejes csészés dagasztógép és a csésze mozgásformái:

             a/ a csésze mozgatása az üzem padozatán kézikocsival;

             b/ a dagasztószerkezet mozgása;

             c/ a csésze forgatása;

             d/ a billenő-fej mozgatása;

             e/ a csésze emelése-billentése az osztógép garatjába.

Az a/ és e/ berendezés az anyagmozgató gépek körébe tartozik. A dagasztó csésze és a húsmassza szállító kocsi emelése-billentése azonos művelet. A gépek szerkezete is hasonló.

A dagasztógép jellemzője a csésze űrtartalma. A hazai üzemekben használatos gépe befogadó-képessége 10 – 400 liter.

A dagasztószerkezet kialakítása és mozgása nagy változatosságot mutat. A dagasztógépbe szerelhető egy vagy két kar. A kar alakja spirál-, ovál-görbe; Z-alak, alul lapáttal; T-alakú. Fordulatszáma változtatható.

A dagasztógép mozgásviszonyai a 151. ábra alapján tanulmányozhatók. A motortól a hajtócsigához ékszíjak közvetítik a forgatónyomatékot. A csigához kapcsolódó csigakerék a géptörzsben csapágyazott csapon forog. A csigahajtómű lelassítja a mozgást és átadja a dagasztó-karnak.

A dagasztó-kar billenő-csap körül mozgó kétkarú emelő. A kar egyik vége a csigakerék tárcsájába szerelt gömbcsuklóba nyúlik. A másik végén keverőlap / „szarv”/ található.

A billenő-csap keresztfejbe illeszkedik. A géptörzsben csapágyazott keresztfej és a billenő-csap együttesen teszi lehetővé a kar két-irányú elmozdulását. Ennek eredményeként a kar végén levő keverőlap a csésze belső palástjának vonalán halad.

A dagasztókart akkor kell billenteni, amikor a csészét a géphez illesztik, illetve amikor a dagasztott tésztával teli csészét a géptől elválasztják, onnan kihúzzák.

A billenő-fej a dagasztószerkezet hajtóművét és a karok befogó-szerkezetét tartalmazza. A billenő-csap helyzete géptípusonként változó, lehet a gép szélső pontján, lehet beljebb, az egyensúlyi viszonyoknak megfelelően. Kisüzemi gép billenő-fejét – emelőkar segítségével – kézzel; a nagyobb méretű gép fejét hidraulikus hengerrel működtetik. A billenés pályája /ívhossza/ a dagasztókar alsó pontja és a csésze felső pontja közötti távolság alapján határozható meg.

A csésze forgatása a dagasztókart mozgató motorról, közös hajtóművel vagy egyedi hajtással oldható meg. Az új gépek szerkezetében az egyedi hajtást részesítik előnyben. A csésze-forgató hajtómű típusát illetően figyelemmel kell lenni a gyors és könnyű oldhatóságra, miután a csészét le-, visszakapcsolják. Az igényeknek a dörzshajtás felel meg.

Kiválasztási szempontok: optimális műveleti idő; könnyű kezelhetőség /kocsi-mozgatás, - rögzítés, -ürítés/; biztonságos üzemmód; a gép vezérlése /programvezérlés előnyben/.

A BOKUI spirál dagasztó-karral felszerelt gépek csésze-űrtartalom választéka: 38 – 240; 125 – 240 és 190 – 385 liter. A legkisebb gép elektromos energia igénye 2,0, a legnagyobbé 14,0 kW. A gép-tömeg határok: 200 – 1000 kg. A vezérlőszerkezetben 200-féle program közül lehet választani.

 

Fűtött köpenyű keverő a csokoládé-gyártásban használatos, a massza közbenső tárolására. A fűtés indoka: a massza hajlamos dermedésre.

A fűtött tartályban forgó keverő-tengelyre csigát és lapátokat szerelnek. A szerkezet egyszerű forgó- vagy összetett bolygó-mozgású. Ekkor a kettős tengely keverő-eleme a tartály középvonala körül és egyidejűleg a tartály belső palástja vonalán is körbe forog, miközben a tengely saját tengelye körül is forog. A keverőszerkezetet hajtó motor a tartály fölött és alatt helyezhető el.

Az alsó meghajtású csokoládé-massza keverő tartály / 152. ábra/ fedele két részből áll. A fedél egyik része rögzített, a másik billentéssel nyitható. A nyíláson öntik be a finomított masszát. A tartály töltése és az anyagnak a tartályban való tárolása alatt mozgatni kell a keverőművet. Ürítésre csappal ellátott leeresztő csonk és szivattyú szolgál.

A tartály köpenyét meleg vízzel vagy gőzzel fűtik. A tartály felső részén található a hőmérő csatlakozó csonkja. Mérik a tartály-tér és a massza hőmérsékletét. A rögzített fedélben pára-elvezető csonk és a belső teret megvilágító lámpa található. A nyitható fedélen kémlelő-ablak van.

 

A turbinakeverő / 153. ábra/ nevét gyors forgása miatt kapta. Híg tészta /keksz, ostya/ keverésére használják. A csésze emelőorsó segítségével választható el a keverőszerkezettől.

Az orsó tengelyére kúpkereket ékelnek. A kúp-fogaskerék párja a kézi-kerék tengelyén helyezkedik el. A csésze /vagy üst/ felső helyzetében keverési, alsó helyzetében ürítési munkaszakaszban van. Az üst alsó részén ürítő-csonk található. Kisebb űrtartalmú, könnyen mozgatható üstnél az ürítő-csonk szükségtelen.

A keverőszerkezet egységei: gyűrű-alakú állórész; forgórész. Az előbbi a gépvázhoz, az utóbbi a hajtóműhöz kapcsolódik. A gyűrűn nyílások vannak. Az anyag a nyílásokon keresztül áramlik. Az áramoltatáson /keverés/ kívül az anyagra nyíróerő is hat / aprítás/. A gép aprító-keverő.

 

     Forgótartályos keverők

 

A forgó tartályban / 154. ábra/ az anyagra ható erőviszonyokat a Ballasztanyag eltávolító gépek c. fejezetben már megismertük. A tartály alakjának változatossága azt a célt szolgálja hogy az anyagra minél inkább összetett erőhatás érvényesüljön. Az összetett, sokszoros erőhatás a műveleti idő csökkenésével jár.

A tartály aszimmetrikus kialakításakor a gép forgásakor anyag-tömeget dob át a tartály egyik pontjáról a másikra. Az átdobás nagyobb fizikai igénybevételt jelent az anyagra, mint a görgetés vagy a tartály belső felső pontjáról való leesés.

Az anyagra gyakorolt összetett hatásnak vajköpüléskor, húspácoláskor van jelentősége. Köpüléskor az ütés a vajrögök képződését, pácoláskor a nagyobb páclé-felvételt eredményezi.

A V- és Y-alakú dobban a két ágban az anyag kettéoszlik, majd alul újra összefolyik. Így intenzív a keverés. Hengeres tartályban belső verőlécek, illetve gyúró-hengerpár felszerelésével érik el az intenzív köpülést.

A forgó tartálynak az anyagra gyakorolt hatása akkor érvényesül, ha az anyag-részecske nem forog együtt a dobbal. Az együttforgáshoz tartozó fordulatszámot kritikus fordulatnak nevezik. Együttforgáskor a centrifugális-és a tömeg-erő hatása azonos:

                                  m. R. ω² = m. g,

 

     ahol      m = a tejszín tömege,  kg

                  ω= a tartály-forgás szögsebessége 1/s

                  R= a tartály sugara  m

                  g= a nehézségi gyorsulás  m/s²

 

     A szögsebesség összefüggésének helyettesítése és egyszerűsítés után: a kritikus fordulatszám 30 és a tartály-sugár gyökének a hányadosa. Az üzemi fordulatszámot ennél kisebbre kell választani. Az optimális fordulatszám tapasztalatok alapján határozható meg.

Az APV típusú vízszintes tengelyű hengeres vajköpülő / 155. ábra/ köpenyének oldalai kúpos kialakításúak. A forgástengely csonkjai a kúp csúcsához kapcsolódnak. Az anyag töltésére és ürítésére a paláston elhelyezett ajtó szolgál. Ürítéskor az ajtó a henger alsó palást-részén helyezkedik el. Nyitott ajtónál a vajat a tartályból szállítókocsira buktatják. A vaj csőcsonk beiktatásával, szivattyú segítségével is üríthető. Ugyancsak leeresztő csonkon üríthető az iró és tisztításkor a mosóvíz.

A légtelenítő szelep a tejszínből felszabaduló gázok, illetve a levegő eltávolítására szolgál. A mozgás során az anyagba levegő kerülhet, ami nem kívánatos. A légtelenítés elmulasztásának a tartályban kialakuló túlnyomás is a következménye. Légtelenítéskor le kell állítani a dobot. A védőkorlát a munka-biztonságot szolgálja.

A tartály űrtartalma 150, 400 és 600 liter. Fordulatszáma 15 – 50/min között változtatható. A köpülési fordulatszám általában 26 – 36/min. A motor 4,0 kW-os.

A húsforgató tartályt a Pácoló-gépek c. fejezetben ismertetjük.

 

     Szalagos dohánykeverő

      

A keverőgépet keverő-silónak is nevezik, utalva arra, hogy a berendezés keverésen kívül az anyag tárolására is szolgál.                         

A gép feladata: a dohány-félék / dohány levelek / összekeverése a technológiai előírás  szerint. A keverés után a levelekből vágat készül. A vágattal szemben követelmény a törmelék-mentesség. Az anyag tulajdonságai meghatározzák a keverő-szerkezetet.

A dohány-keverőben / 156. ábra/ egymásra rétegezik a különböző tulajdonságú leveleket. Egy-egy rétegben egyféle dohány helyezkedik el.  A rétegekből felületükre merőleges irányban mozgó leválasztó-szerkezettel / villás dob, bontószalag/ nyerik a keveréket. Így a rétegelt dohányból létre jön a keverék.

A keverő négyszög-keresztmetszetű vályú. A keverőszerkezet szállítószalag . A gép méretei viszonylag nagyok, lévén a cigaretta-gyártás központosított, nagyüzemi tevékenység. A vályú keresztmetszete 1,2 – 2,0  x 1,0 – 1,6 m. Hossza függ a teljesítőképességtől és a tárolási igénytől, általában 10 – 30 m.

A silóban három szállítószalag található:

1.      alul helyezkedik el a fenékszalag. Feladata a keverék, vagyis a dohánylevelekből összeállított rétegeknek a leválasztó-szerkezet irányába való mozgatása. A siló ürítése;

2.      a terítőszalag a fenékszalagra hordja a dohány-rétegeket. A szalag alternáló mozgású kocsira van szerelve. A siló függőleges középvonalától balra és jobbra mozog, miközben a leveleket a fenékszalagra hullajtja;

3.      az adagolószalag táplálja a terítőszalagot. A szalag lefutó /ürítő/ dobjának külső függőleges érintője a siló függőleges középvonalába esik.

 

A keverő működése. Tételezzük fel, hogy a siló üres. Az első, alsó réteget a kitermelő villásdobtól kell kezdeni teríteni. Beindul a 3. és a 2. szalag. A 3. folyamatosan tölti a 2.-t, miközben a 2, a siló ellenkező oldala felé halad, kialakul az első réteg fele. A 2. szalag-kocsi mozgás- és a dob forgásiránya vált és a szalag leteríti az első réteg másik felét.

A dohány-rétegeket jelöljük A, B, C…-vel. Ha az A-dohányból egy réteg szükséges, az adagolószalag átvált a B-dohányra, illetve belép a B-dohányt adagoló szalag. A fenékszalagon ekkor – az előbbiekhez hasonlóan két szakaszban – kialakul a B-dohány réteg. Adott dohányféle rétegvastagsága az azonos dohányból rakott rétegek számától, illetve a szalag-sebességektől függ.

A leválasztó berendezések akkor lépnek üzembe, amikor a silóban a gyártási előírás szerinti minden réteg kialakult.

A keverő üzem-módja Kelemen példája nyomán szemléltethető. Egy 12 m hosszú silóban egy óra alatt egy tonna keveréket kell elkészíteni. A terítőszalag kocsijának a sebessége 15 m/min. Egy löket / a siló hosszának a fele/ ideje 12/15 = 0,8 min. Egy teljes hosszúságú réteg / a kocsi oda-vissza útja/ terítési ideje 2 x 0,8 = 1,6 min. Egy óra alatt 60/1,6 = 38 réteg teríthető.

A fajlagos tömeg / levélre 0,8 kg/dm³ / ismeretében számítható a rétegvastagság. Minél több vékonyabb réteget terítünk egy dohány-féléből, annál egyenletesebb a keverés.

 

 

 

Töltőgépek

 

 

A töltés az előkészített félkész-termék edénybe, burkolatba juttatása.  Az edény nemcsak burkolja, védi a terméket, hanem annak alakját és egységtömegét is meghatározza. Töltéskor általában adagolják az anyagot. Néhány edény: fém doboz, üveg vagy műanyag palack, öblös üveg, tubus.

A burkolat többnyire elasztikus tömlő. Méretének megfelelő alakú lesz, ha az anyagot bele töltik. Burkolatok: természetes bél, műbél, háló, fólia. A töltőgépre vezetett burkoló anyag  hossza  - ellentétben az edénnyel – több termék-egység előállítására elegendő. Az egységek kialakítása adagolás révén valósul meg.

Az adagolást, töltést a burkolat vagy az edény zárása követi. A zárószerkezet vagy a töltőgép része /pl. virsli-töltő- pározó/ vagy önálló gép-egységben, a záró-gépben található / pl. uborkás-üveg töltő; záró-gép/.

A töltés tehát a következő műveleteket, eszközöket, anyagokat foglalja magába:

-           az előkészített anyag tárolása, erre garat, tartály szolgál;

-           az anyag burkolatba, edénybe juttatása. A massza-töltő gépekben az alapegységet képező szivattyú mozgatja az anyagot;

-           a töltendő anyagot adagoló-szerkezet;

-           a töltési segédanyagok /tömlő, palack/ adagolása a töltő-egységhez;

-           záró-szerkezet, a zárási segédanyag /fedél, kupak, dugó/ adagolása;

-           a töltött, zárt termék-egység gyűjtése /autokláv-kosár, füstölő-kocsi/.

 

Az alakadó prések c. fejezetben említettük, hogy ha az anyagot a garatból forma-szerszámon /matricán/ nyomják keresztül, extrudálásról beszélünk, a gépet extrudernek nevezzük. Két összetevő egyidejű töltését koextruziónak, a gépet koextruziós töltőnek nevezzük.

 

A vákuum és a sűrített levegő jelentős szerepet kap a töltőgépeknél. Palack töltésekor a vákuum a folyadék-áramlás hajtóereje. Húsmassza töltésekor a vákuum gátolja a mikroorganizmusok tevékenységét, az anyagot pedig tömöríti. A sűrített levegő a töltendő anyag /pl. sör/ nyomását ellensúlyozza.

 

A töltőgépek fő csoportjait a töltött anyag, az alcsoportokat a szerkezet jellemzői alapján határozzuk meg.

 

     Masszatöltő-gépek

 

Masszának tekintjük az aprított-kevert, húskészítmény gyártásra szolgáló anyagot; valamint a sonkagyártás hús-alapanyagát. Töltésükre dugattyús és rotációs gépeket alkalmaznak.

 

Dugattyús töltőgépek elnevezése az anyag-továbbító szerkezetre utal. Működése az általános gépészetben alkalmazott hidrosztatikus hajtásra emlékeztet / Füzy/. A hidrosztatikus hajtóműben a munka-átvitelt térfogat-kiszorítás elvén működő gép végzi, jelen esetben a munkadugattyú. A közlőmű szerepét megfelelő nyomású közeg,  többnyire olaj, ritkábban sűrített levegő/ látja el.  Kézi működtetésű kisüzemi dugattyús töltőgép „közlőműve” az ember karja. Az olajnyomást fogaskerék-szivattyú létesíti.

A töltőhenger helyzete szerint megkülönböztetünk függőleges és vízszintes tengelyű gépet. A töltőgép üzemmódja:

- szakaszos, ilyen az egyhengeres gép;  

- fél-folyamatos a többhengeres gép;

          - folyamatos üzemű a rotációs töltő.

 

A függőleges tengelyű dugattyús masszatöltő gép / 157. ábra/ munka-ütemei: az anyagnak a töltőhengerből a tömlőbe szállítása, a töltőcsövön keresztül. Munkafolyamata: a fedél-mozgató munkahenger segítségével nyitják a gép fedelét. A töltő-dugattyú alsó helyzetben van. A masszát a töltőhengerbe töltik. Előzőleg a henger tengelyére merőleges tengelyű töltőcsőre felhúzzák a tömlőt. Zárják a fedelet. Az olajtartályból  fogaskerék-szivattyúval létesített nyomás hatására – a vezérlő-mű megfelelő állása mellett – olaj áramlik a munkadugattyú alá. Az olajnyomás – ami nyomásmérő műszerrel ellenőrizhető - hatására a munkadugattyúval összeköttetésben levő töltődugattyú a masszát a töltőcsövön keresztül a csőre húzott tömlőbe nyomja.  A  töltött tömlőből adagokat képeznek. Az adagoló a töltőgép része. A töltött terméket szállítókocsi tartórúdjára /”füstölőbot”/ helyezik.

A töltési munkafolyamathoz a következő kiegészítő műveletek és eszközök csatlakoznak:

-           a töltőhenger feltöltése, szállítókocsi-emelő, billentő segítségével;

-           a bél felhúzása a töltőcsőre, kézzel vagy felhúzó-szerkezettel;

-           a bél-végek zárása, kézzel vagy segéd-berendezéssel. Zárási módok: kötözés, forgatás, klipszelés;

-           termékgyűjtés.

 

A töltőgépek segéd-berendezéseinek részletezése az ágazati szakgéptan tárgya /l. irodalom/.

A dugattyús töltőgép jellemzője a töltőhenger űrtartalma. A kézi kisüzemi gép 10, a közép-üzemi 20 – 60 literes. Az Alpina gép henger-űrtartalma 30 liter, a max. töltési nyomás 20 bar; max. adag 9999 g. A fogaskerék-szivattyú motorja 2,2 kW. A géphez csatlakoztatott virsli-pározó szerkezettel 200 db/min teljesítmény érhető el.

A függőleges tengelyű töltőgép töltőcsövének tengelye a töltőhenger tengelyére merőleges. Emiatt a hengerben áramló massza 90º-os irányeltérítést szenved. Ez a nagyobb szemcsés anyagoknál /pl. szalámi-massza/ kedvezőtlen. A vízszintes tengelyű töltőgépben / 158. ábra/ irányeltérítés nélkül áramlik az anyag. Ekkor viszont a vízszintes helyzetű töltőhengert oldalról nem lehet anyaggal feltölteni. Feltöltéskor a hengert függőleges helyzetbe kell billenteni.  A szalámi-massza töltő-gépsorban a töltőhenger a gépről leválasztható.

 

A töltőgép nemcsak tömlőbe, hanem fém dobozba /„konzervdoboz”/ is bejuttatja az anyagot. A sonkagyártásban jellegzetes termék az ún. Pulmann-sonka.

A 12 lbs tömegű fém doboz hossza 325, a 21 lbs tömegűé pedig 550 mm. Technológiai követelmény a gép vízszintes elrendezése. A doboz- töltőgép / 159.  ábra/ hosszmérete a doboz legnagyobb méretének min. négyszerese.

 A gép hosszát a következő rész-méretek és műveletek határozzák meg:

1.       a pulmann-doboz hossza, a vízszintes tengelyű dobozt a gép töltőcsövéhez kell illeszteni;

2.       a doboz méretének megfelelő töltőcső, a csőre fel kell húzni a dobozt;

3.       a doboz űrtartalmának és alakjának megfelelő nyersanyagot kell a gép garatjából a töltődugattyúval a dobozba nyomni. A garat hosszát a doboz hossza határozza meg;

4.       a munkadugattyú útja a töltő-dugattyú úthosszával egyező.

A tényleges gép-hosszméret az előbbi négy méret összegénél nagyobb: az illesztési és a szerkezeti /pl. a munkahenger falvastagsága/ méreteket is figyelembe kell venni. A gép telepítésekor figyelembe kell venni a kiszolgálásához szükséges hely-igényt is.

 A dobozolt sonka alternatívája a fóliás-sonka. Ennek gyártásához szükséges kettős fóliás csomagológép hossz-méret viszonyai hasonlóak a doboztöltő gépéhez.

A doboz-töltőgéphez vákuumszivattyú és légkompresszor csatlakozik. A garatba juttatott, majd a dobozba töltött húsmasszát légtelenítik. Sűrített levegő nyomása működteti a garat fedelét és a munkadugattyút.

Korszerű üzemben a vákuumot és a levegőt központi csőhálózatról, segédüzemből szolgáltatják, a víz-, vagy gőz-ellátáshoz hasonlóan.

 

Több töltőhenger segítségével a töltési munkafolyamat félfolyamatossá tehető.  Szalámi és sonka alapanyagának töltésére közép-üzemben kettős dugattyús; nagyüzemben 3-5 hengeres gépsort; pépes konzerv-termékeknél körasztalos töltőgépet alkalmaznak. A körasztalos gépet rotációs gépnek is nevezik. Itt a rotáció nem a töltőszerkezetre / a töltő dugattyús/ hanem a dobozokat mozgató szerkezetre utal / l. folyadék-töltő gépek/.

A kettős dugattyús töltőgép / 160. ábra/ töltőhengerei vízszintes tengelyűek. A hengereket a garatból töltik alapanyaggal. A garat tengelye merőleges a töltőhenger tengelyére. A töltőhengerbe a garatból úgy juttatható be az anyag, ha a henger palástján helyezkedik el a töltő-nyílás. A  henger feltöltésekor kell a nyílást szabaddá tenni. A massza töltésekor viszont a nyílást el kell zárni, hogy az anyag áramlása a töltőcső felé irányuljon. A követelménynek úgy tehetünk eleget, ha a töltőhenger tengelye körül – a nyílással együtt – elfordul.

Miközben a két henger közül az egyikből a töltődugattyú a tömlőbe nyomja a masszát, addig a másik henger feltölthető anyaggal. Így a töltőhenger töltési ideje – mint veszteség-idő – kiiktatható. A kétféle munkaütem – a henger feltöltése; a massza tömlőbe töltése – között a massza áramlási irányát félhold alakú váltócsap határozza meg.

A kettős dugattyús töltőgép mozgás-viszonyai tehát:

- a massza a garatból függőleges irányban mozog a töltőhenger nyílásához. A hajtóerő a gravitáció. Beiktatható a garatba forgó szerkezet, ami az anyag-áramlást egyenletesebbé teszi;

- a munkadugattyú és a vele összekapcsolt töltődugattyú vízszintes irányban továbbítja a masszát a töltőcsőbe. A dugattyú alternáló  mozgású;

- a töltőhenger tengelye körül forog, ezzel a massza-adagoló szelep szerepét tölti be;

- a váltócsap függőleges tengelye körül forog, hasonlóan a már bemutatott adagoló-szerkezetek működéséhez.

Gépesíthető az anyag-feladás kocsi emelő-billentő szerkezet segítségével. A töltött terméket keret-kocsival szállítják el.

A Marlen kettős dugattyús töltőgép teljesítőképességének felső határa – adag-mérettől függően – 20 t/h.

 

     A töltőgépek teljesítőképessége

 

A teljesítőképesség az anyag-szállító berendezés /szivattyú/ jellemzői alapján, az áramlástechnikai gépekre kidolgozott összefüggések figyelembe vételével számítható.

Az elméleti teljesítőképesség értéke csökkentendő a töltőgépek veszteség-időtartamai

szerint. Ezek az időtartamok:

- egy-hengeres gépnél a töltőhenger feltöltése, több-hengeresnél az átváltási idő egyik hengerről a másikra;

- adagoló-szerkezet mellékideje;

- a tömlő vagy a doboz töltőcsőre vezetése;

- a töltött termék zárása.

A töltés műveleti ideje tehát két részből tevődik össze: az anyag-áramlás, adagolás hasznos ideje és a veszteség-idők összege. A hasznos idő a töltőgép szerkezete alapján meghatározott. A veszteség-idők kiegészítő berendezések segítségével csökkenthetők. Ez utóbbiak száma és típusa alapján ítélhető meg a gép műszaki színvonala.

A töltőgép elméleti teljesítőképességét szabad-kifolyási teljesítménynek is nevezik. A gépet a szabad kifolyás vizsgálatakor úgy tekintik, mintha szivattyúként viselkedne. A gép tervezésekor, a prototípus vizsgálatakor szokták számítani a szabad-kifolyási teljesítményt, ami áramlástani törvények alapján határozható meg. A massza a gép töltőcsövén át ömlik a burkolatba.

A cső keresztmetszetén átáramló anyagmennyiség a keresztmetszet és az áramlási sebesség szorzatával arányos:

 

                            Q = A . v      m³/min,

 

           ahol:      Q = az átömlött anyagmennyiség,  m³/min

                           A = a töltőcső keresztmetszete, 

                            v = az áramlási sebesség,   m/min.

 

 Az átfolyt anyagmennyiséget kg/h mértékegységben számítva és a töltőcsövek számát figyelembe véve kapjuk a szabad kifolyási teljesítőképességet: 

 

 

                          Q = 60. z. A. v. γ       kg/h,

 

                   ahol :   z = a töltőcsövek száma,

                                γ = a massza fajlagos tömege,  kg/m³

 

Az áramlási, kifolyási sebesség  - a kontinuitás törvénye szerint - kifejezhető a töltőgép jellemzőivel: a töltőhenger és a töltőcső keresztmetszetének aránya megegyezik a kifolyási sebesség és a dugattyú-sebesség arányával.:

                        

A teljesítőképesség a töltőhengerbe adagolt massza-tömeg és a műveleti idő hányadosaként is kifejezhető:

 

                            Q = 60. V. γ / T      kg/h,

 

                   ahol:   V = a töltőhenger űrtartalma    liter,

                               T = a műveleti idő   min.

 

Az előbbiek szerint T a hasznos- és a veszteség-idők összege.

 

 

A rotációs töltőgép massza-továbbító szerkezete forgó mozgást végez. A forgó szerkezet „dugattyús” /pl. piskóta-szivattyú/ vagy lapátkerekes /lamellás/. A massza-töltésre jellemző lapátkerekes töltőt a bevezetőben a folyamatos működésű gépek közé soroltuk. Ez az anyag-továbbító szivattyúra érvényes. Maga a töltőgép – az előbbiekben részletezett veszteség-idők következtében – szakaszos üzemű.

A lapátkerekes szivattyú működési elve Füzy alapján: a gép házában excentrikusan elhelyezett forgórész / dob/ található / 161. ábra/. A henger alakú ház és a forgórész homlok-fala között – a jó tömítés érdekében – a lehető legkisebb méretű rést hagyják. A dob palástján sugár irányú hornyokat képeznek ki. A hornyokba helyezik a lamellákat, illetve a lapátokat.

Forgás közben a lapátok a térfogat-kiszorítás elvét valósítják meg. A ház, a dob és két szomszédos lapát olyan teret zár be, amelynek térfogata forgáskor periódikusan változik. A szállított anyagot a ház henger-felületén kiképzett nyílásokon keresztül vezetik be a gépbe és vezetik el onnan.

A lapátkerekes töltő elméleti teljesítőképessége – ami az előbbiekben értelmezett szabad kifolyási teljesítőképesség – a következő geometriai tényezők számítása alapján határozható meg egy fordulatra:

5.       a ház belső felülete / a ház felületéből levonandó a dob felülete/;

6.       a lapátok által kitöltött felület, mint csökkentő tényező;

7.       az álló- és forgórész közötti résnek megfelelő gyűrű-felület, mint csökkentő tényező.

Figyelembe véve azt, hogy a szállított anyag-mennyiséget a számított térfogat és a fordulatszám szorzataként / Q = V. n / nyerjük, a lapátkerekes töltőgép közepes geometriai teljesítőképessége:

 

                         Q = 2 / D π – z. s /  e. b. n         liter /min

 

       ahol:  D = a dob /rotor/ átmérője  dm;

                   z = a lapátok száma

                   s = a lapát vastagsága  dm

                   e= az excentricitás  dm

                   b = a lapát szélessége  dm

                   n = a rotor fordulatszáma  1/min.

 

Ha az összefüggés alapján nyert számértéket 60-nal és a töltött anyag fajlagos tömegével  /γ, kg/dm³ / szorozzuk, az eredmény dimenziója kg/h.

A számításkor eltekintetünk a volumetrikus hatásfoktól. Ez az álló-és a forgórész közötti, valamint a tömítetlenség miatti veszteséget fejezi ki. A szó arra utal, hogy a veszteség miatt kisebb térfogatú anyag áramlik, mint a számított érték.

A bevezetőben említett veszteség-idő %-ban is kifejezhető. Ennek alapján értelmezhető a töltőgép technológiai hatásfoka, amely a technológia és a gép műszaki színvonalától függ.

 

A rotációs töltőgép szerkezete /162. ábra/. A töltőgép belső henger-felületén kiképzett nyílás egyike a garat, a másik a töltőcső. A töltendő anyagot – többnyire kocsiemelő-billentő szerkezet segítségével – a garatba juttatják. A töltőszivattyú a masszát a töltőcsőre húzott tömlőbe /bélbe/ nyomja.

Az a/ábrán látható töltőgép hengeres háza függőleges, a b/ ábra szerinti vízszintes elrendezésű. A garatban adagoló spirál található. A lapátok – mint az előzőekben említettük – a ház falához feszülnek, a lehető legkisebb rés mellett. Az első generációs gépeknél a feszítő-erőt rugóerő fejti ki. Az újabb gépekben bütykös tárcsa nyomja a lapátokat a ház falához.

Az a/ változatú gép rotorjának vízszintes tengelyét oldalt elhelyezett hajtómű forgatja. A b/ jelű gép alsó meghajtású, felül ugyanis a garat helyezkedik el A vízszintes elrendezésű gép töltőcsövéhez forgatásos adagoló-szerkezet kapcsolódik.

A Handtmann vízszintes elrendezésű lapátkerekes töltőgép teljesítőképessége – termék egység-tömegtől függően –  6 – 9 t/h. Az adag tömege 1 – 10 000 g. Adagolási sebesség 1 – 315 db/min. A töltési nyomás 18 – 30 bar. A gép motorja 7,5 kW.

 

A fogaskerekes szivattyúk egyik típusa a belső fogazású excentrikus elrendezésű / lásd Füzy/ folyadék-szállító gép. Ennek is kifejlesztették a masszatöltésre módosított változatát / 163. ábra/. A szívó-és nyomóteret a kapcsolódó fogak zárják. Az ismétlődően változó térfogatú terek a fog-árkok –és nem a lapátok – között jönnek létre.

Amíg a lapátok csúsznak, a fogak egymáson legördülnek. Az is kedvező, hogy – a higiéniai követelményeknek megfelelően – a fogaskereket, fogas gyűrűt könnyebb tisztítani, mint a lapátokat. A massza be- és elvezetése azonos a vízszintes elrendezésű lapátkerekes töltőgépnél látott megoldással.

A fogaskerekek hajtása: a belső fogazású gyűrű alsó síkjában  a gyűrűvel egybe-épített fenék található. Ennek függőleges középvonalában van a fenék alsó tengely-csapja, összeköttetésben a hajtóművel. A gyűrű tehát a hajtó fogaskerék. A belső homlok-kereket a gyűrű – a kapcsolódás következtében – hajtja. A homlok-kerék agyába függőleges tengelyt kell illeszteni, hogy az is foroghasson.  A tengely – ami körül a kis-kerék forog – a garat alsó részéből nyúlik ki. Az ábra a garatot – a tengely-csonkkal együtt – billentett állapotban mutatja. Amikor a garat üzemi állapotba fordul, akkor a tengelycsonk a kiskerék agyába illeszkedik és lehetővé teszi annak forgását.

 A KS-típusú fogaskerekes töltőgép átlagos teljesítőképessége 3 t/h. A fogak közötti teret vákuum alá helyezik. A fogas-gyűrűt hajtó motor 4,o kW, a vákuumszivattyú motor o,5 kW, az emelő-szerkezet elektromos teljesítmény-igénye 1,0 kW. A garat térfogata 100 vagy 220 liter. A legnagyobb töltési nyomás 15 bar. Termék-tömeg egység 50 – 10 000 g.

Kiválasztási szempontok.  A termék minősége / tömörség, adagolási pontosság/; kiegészítő szerkezetek kínálata; fajlagos tömlő-felhasználás; közép-és kisüzemben a többcélú alkalmazás.

 

     Koextrúziós töltőgép

 

 

Ha két töltőgépet kapcsolunk össze és a két gépből az anyagot kettős csőbe / „cső a csőben” szerkezet/ töltjük, akkor két összetevős, betétes /töltött/ terméket nyerünk. A nyomás alatti töltő extruder, a kettős töltő koextruder. Az eljárással édes- és húsipari termékek állíthatók elő.

A töltőcső kialakításától és az adagoló-szerkezettől függően a koextruziós töltőgéppel

     - töltött rúd / 164/a  ábra/, vagy

     - a töltött rúdból gombóc / 164/b ábra/ gyártható.

Töltött rúd gyártásakor a kettős töltőcső vízszintes, gombóc töltésekor függőleges elrendezésű. A burkolatba töltött rúd adagolása-zárása a homogén termékével azonos /pl. a tömlő zárása klipszeléssel./ Alaktartó nugát-termékek nem igényelnek burkolatot. A 164/c ábra betétes húskészítményt mutat.

A töltött gombóc diafragma vagy kettős, menetes tárcsa segítségével formázható. A diafragma /165 k ábra/ a fényképezőgépben is megtalálható szerkezet. Táguló-szűkülő nyílást képező lemezekből áll. A lemezek forgattyús hajtóművel, csap körül mozgathatók. A KS-típusú diafragma legnagyobb nyílása 70 mm, a gombóc tömege 250 g, a gép teljesítőképessége 250 db/min. A diafragmás változat töltőgépei Vemag típusúak. Jellegzetes termék a kecsöpös virsli, teljesítőképesség 500 kg/h. Nagyobb átmérőjű / 60 mm/ termékből elérhető a 2000 kg/h teljesítmény. Burgonya-burkolatú töltött termékből 120 db/min és 700 kg/h állítható elő.

A kettős tárcsa menet-árka megfelel a gombóc méretének. Egy-egy tárcsa félgömböt formáz, a kettő gömböt. A kettős csőből ömlő, henger alakú tészta és belül a burkolat, a tárcsák hatására gömb alakot vesz fel. A menetes tárcsa nemcsak göböt formáz, hanem függőlegesen továbbítja is az anyagot.

A tárcsás formázóval felszerelt töltőgép típusa Rheon, elsősorban töltött édesipari termékek előállítására használatos. A gép teljesítőképessége 20 – 40 db/min; egységtömeg: 15 – 300 g; a töltőgépek motorja 2,6 kW elektromos teljesítményt vesz fel.

 

     Folyadéktöltő gépek

 

Folyadékok: erjedésipari termékek / bor, sör, szesz/; üdítőitalok; ásványvíz; étolaj. A zacskós és a dobozos tej előállítására szolgáló gép nemcsak tölt, hanem a burkolatot is előállítja. A csomagológépek közé soroljuk.

Edények: anyaga üveg, műanyag, fém; alakja palack, öblös üveg, hasáb, henger. Töltés után az edény száját le kell zárni. A zárásra szolgál a fedél, kupak, dugó.

A töltési eljárások a folyadékot áramoltató nyomáskülönbség szerint csoportosíthatók:

- a hidrosztatikus nyomás akkor érvényesül, ha a folyadék a töltőegység fölött elhelyezett tartályból áramlik az edénybe. Ma már nagyüzemi eljárásként nem alkalmazzák;

- a folyadék-tartály és az edény között létesített vákuum hatására áramlik a folyadék;

- a nyomás alatti folyadék / pezsgő, sör, szénsavas üdítőital/ túlnyomás hatására áramoltatható az edénybe.

Az ital-töltésre a homogén és nagy tömegű termék jellemző. Ennek következtében automatikus töltőgépeket alkalmaznak.  Az adagolási-töltési műveletek karusszeles /rotációs/ gépben valósulnak meg. A rotációs palacktöltő gépben nem a töltőszivattyú rotorja, hanem a palackot mozgató szerkezet forog.

A vákuumtöltő-gépben a folyadék-áramlást előidéző nyomáskülönbséget vákuumszivattyú létesíti. A rotációs töltőgép felülnézeti működési vázlatát  a 166.   ábra szemlélteti. Az automatikus működésű gép teljesítőképessége eléri a 100 000 db/h értéket.

A gép fő részei:

- az üres, tisztított palack-adagoló szalag vagy csiga;

- az osztócsillag, ami a palackot a körpályára /karusszelre/ adagolja;

- a töltőgép a palack-emelő és a folyadék-adagoló szerkezettel;

- a töltött palackot elszállító szerkezet működése egyezik az adagoló-szerkezetével.

A töltőgépek egy- vagy többféle záró-géppel kombinálva, monoblokk-rendszerben készülnek.

Az adagolószalagok sebessége különböző. A leggyorsabb a töltőgéptől legtávolabbi szalag. Ezt követi egy puffer szakasz, ún. holt zóna, majd kisebb sebességű szalag viszi a gépbe az üvegeket.

A folyadékot szintre vagy térfogatra adagolják. A szintre-töltés azt jelenti, hogy a gép a palackot a töltési magasságig – a palack szájától lefele mért távolságig – tölti meg. Az italgyártásban főleg szintre-töltést alkalmaznak. A térfogatra-töltés módját már megismertük az adagoló-berendezések keretében. Ezt a töltési eljárást a pezsgő-, és üdítőital-gyártásban /a szörp adagolására/ alkalmazzák.

 

A vákuumtöltő-gépek töltési rendszere egy- vagy több-kamrás. Egykamrás töltőgépben / 167. Hi ábra/ a folyadék és a vákuum ugyanabban az edényben van. A töltőgép – amit az italgyártásban fejtőgépnek neveznek -  működése. A folyadék a gép középvonalában levő csövön keresztül folyik a töltő-tartályba. A tartályban a folyadékszintet úszó szabályozza. Az üres palackot az adagolószalag, majd az osztócsillag a körpályán mozgó emelőlapra juttatja. A lap – kényszerpálya, illetve sűrített levegő hatására – a palackot a töltőcsőhöz emeli és a palack száját a tömítő-gyűrűnek nyomja. Ekkor a folyadék-szelep nyit.  Addig folyik az ital a palackba, amíg a folyadék-szint el nem éri a töltőcső levegő-elvezető furatát. Miközben a folyadék a palackba áramlik, a vákuum hatására a levegő onnan eltávozik, addig, amíg a folyadékszint az előbbiek szerint a nyílást el nem zárja.

A töltő-szerkezetet a 168. ábra mutatja. A töltés befejezésekor az emelőlap a palackot lesüllyeszti. A záró-gyűrű távolodik a tömítő-gyűrűtől. A töltési szint a palack magassági méretétől függően füles-csavarral állítható. A töltő-furaton kilépő folyadék a palack belső fala felé áramlik, azért, hogy elkerüljék az ital habzását.

A többkamrás vákuumtöltő gép / 169. ábra/ folyadék-és vákuumtere külön edényben van. A folyadéktartályban a nyomás atmoszférikus.

Töltéskor a szívócső szelepe nyit és a palacktér vákuum alá kerül. A vákuum alatti palacktér és az atmoszférikus nyomású folyadék-tartály közötti nyomás-különbség hatására a töltőszelepen át a folyadék a palackba folyik. Amikor a palackban a folyadékszint eléri a szívócső peremét, a szelep zárja a vákuum-vezetéket és a folyadékáramlás megszűnik. A további műveletek az egykamrás gépével egyezőek.

 

Ellennyomásos töltőgéppel kell tölteni a szén-dioxid tartalmú italokat / sör, pezsgő, üdítőital/. A folyadék ugyanis túlnyomás alatt van. Az ellennyomás a folyadék nyomását ellensúlyozza. Ez úgy valósítható meg, hogy a palackot levegővel / esetleg szén-dioxiddal/ előfeszítik /170. ábra/. Az előfeszítő nyomás azonos a töltőgép vezetékében uralkodó nyomással. Ellennyomásos töltőgép palack-emelő lapjára nagyobb nyomás nehezedik, mint a vákuum-töltőére. A többlet az előfeszítésből adódó nyomás.

Hasonlóan a vákuum-töltőhöz, töltéskor el kell vezetni a palackból a levegőt. Az elvezetett levegőt – a folyadékkal együtt – ürítő-csappal ellátott tartályban gyűjtik.

 

 

     Szilárdanyag-töltő gépek

 

A töltendő szilárd anyag szemcsés /kristálycukor/, por-alakú /paprika/ vagy „darabos” /uborka/. A szemcsésanyag, a por ömlesztett, tulajdonságai a folyadékéhez hasonlóak, tömlő-, vagy zacskó-formázó géppel tölthetők. Ez utóbbiakat a csomagológépek közé soroljuk.

 Jellegzetes szilárdanyag-töltő a teleszkópos körasztalos gép / 171. ábra/. Uborka töltésére használják. A körasztal – hasonlóan a palacktöltő gépekhez – az öblös üvegek adagolására szolgál.

A körasztal függőleges tengelye a gép négy szintjének a középvonalába esik:

- a legfelső szintre, a peremes asztalra adagolják az uborkát. Az asztalon csőtoldatos nyílások találhatók;

- a következő szinten a csőtoldathoz mérőedény csatlakozik. A toldat és az edény egymáshoz közelíthető, illetve távolítható /miként a teleszkóp elemei/, az üvegbe adagolt termék térfogatának megfelelően;

- felülről a harmadik szinten helyezkednek el az üvegek, szájuk a töltőnyíláshoz illeszkedik. A mérőedény töltésekor a nyílás zárt. Az adag mérése után a záró-lap nyit és az uborka az üvegbe ömlik. A töltött üveg a záró-géphez vezethető;

- az alsó szinten az üvegbe nem kerülő uborka gyűlik össze. A maradék uborkát terelőlap hordja ki a gépből. A maradék mennyisége a kapacitás-kihasználás csökkentő tényezője.

A mérőedény térfogata az üveg méretének megfelelően változtatható: 0,5 – 5,0 kg. A teljesítőképesség 60 – 700 db üveg/min. A körasztalt forgató motor 1,5 kW-os.

Kiegészítő szerkezetek: bolygató az anyag boltozódásának megakadályozására; terelőlemez, mely a nyílás felé tereli az anyagot.

 

 

A töltött zsák száját bevarrják.  A függőleges elrendezésű zsáktöltő gépben az anyagáram a gravitáció hatására alakul ki. A burkolat a zsák, ami egyik végén zárt tömlő. A zsákot rögzítő hevederrel a töltőcsőre csatolják. Az anyag /pl. liszt/ a garatból ömlik a zsákba. A boltozódást rázószerkezet gátolja. Az adagolásra szállítócsiga szolgál. A töltőfejhez mérleg csatlakozik. A zsák 50 – 85 kg-os tömegét a csiga és a mérleg segítségével állítják be. Nagy teljesítőképességű berendezésben a zsáktöltőket forgó szerkezetre / karusszel/ szerelik. Így a szakaszos töltő üzem-menetét folyamatossá teszik.

 

Bevonatképző berendezések

 

A bevonat előkészített félkész-termék felületére felvitt réteg. A réteg növeli a termék táp-, illetve élvezeti értékét; technológiai célt szolgál /pl. kötőanyag/.

A bevonat felvitelének módjai:

- a félkész termék felületének kenése, pl. ostya-kenés;

- bevonat-oldatban forgatás, pl. drazsé-bevonat képzés;

- a bevonó anyag porlasztása a felületre, pl. rizsfényezés;

- a bevonandó anyag bemártása, merítése a bevonat anyagába, pl. édes-, tejipari /túró-rudi/ termék;

- a bevonó anyag szórása a felületre, pl. húspogácsa panírozása.

A széles körben alkalmazott bevonatképző berendezésekből néhány példát mutatunk be.

 

A hengeres ostyakenő gép / 172. ábra/ feladata az ostyalapok egyenkénti kenése, töltött ostya készítése.

A kenőanyag keverős tartályból folyik a szembe-forgó adagoló henger-párra. Innen a kenőhenger felületére kerül. A kenőhenger alá szállítószalag viszi az ostyát. A henger felületéről a kenőanyag az ostya felületére tapad. Az adagoló hengerek egyike sima felületű, a másik bordás. A hengerek felületéről leszedő-kés távolítja el a hengerre tapadt anyagot.

A kent anyag rétegvastagsága az adagoló hengerek tengely-távolságának változtatásával szabályozható. A rétegvastagság 1 – 4 mm. Az ostya-szállító szalag sebessége fokozatmentesen szabályozható.

A szalagsebesség /vs / a kenőhenger kerületi sebességével /vk  / egyezik. A kenőhenger szélessége azonos az ostyalap szélességével.

Az adagolóhengerek réstávolságának változtatásával a bevonat durva szabályozása oldható meg. A finom-szabályozás módja: az ostya-szállító szalag sebességének változtatása. Az előbbi jelölésekkel:

 

               a rétegvastagság csökken, ha    vs  > vk

                        

                                           és nő, ha     vs  < vk

 

Az ostya-szállító szalag kenő szakszára egyenként rakják az ostyalapokat. Kenés után az ostya a kalibráló szalagra jut. Ennek az egyenletes rétegvastagság kialakítása a feladata. A kalibráló szalagon a kent lapokat egymásra helyezik, azokat kötegelik. Legfelülre üres lapot tesznek. A kent lapköteg a kalibráló szalag alá fut.

A töltött ostya jellemzői tehát a következők szerint szabályozhatók:

8.       az adagoló hengerek távolsága;

9.       a kenőhenger és az ostyaszalag sebesség-viszonyai;

10.   a kalibráló-szalag és az ostya-szállító szalag távolsága.

 

A forgatásos bevonatképzés eszköze a drazséüst. Az üst forgó tartályos keverő. Az összetevők: a drazsé és a bevonat-oldat.

Fábry a drazséüstöt a felépítéses granulálás / szemcséssé alakítás/ berendezései közé sorolja.

A bevonat kialakulásában – a szemcsés felület létre hozásában – a részecskék

11.   egymás közötti tapadási tulajdonságainak;

12.   mozgásuknak;

13.   gördülésüknek;

14.   külső segédanyagoknak és;

15.   segédműveleteknek /pl. szárítás/ van szerepük.

Az drazséüst / 173. ábra/lapított gömb alakú. Szerkezete hasonló a forgó tartályos keverőkéhez, pl. a vajköpülő gépéhez. Jellegzetessége: az üst forgástengelye 30 - 45º-os szöget zár be a függőlegessel. A dőlés-szög szabályozható. Az üst elrendezése következtében a benne forgatott anyag / pl. „korpusz”/ mozgása több irányú. Az anyag a centrifugális erő hatására az üst síkjában, a gravitáció hatására a síkra merőleges irányban mozog. Az összetett mozgás egyenletes rétegvastagság kialakítását teszi lehetővé.

Az üst anyaga hagyományosan vörösréz, újabban alumínium vagy rozsdamentes acél. Megkülönböztetünk álló és buktatható; egy vagy több fokozatban forgó üstöt. Az üst felül nyitott, palástján ürítőnyílás található.

Kiegészítő berendezések: nagy nyomású oldat-permetező /porlasztó/; meleg levegőt befúvó ventilátor a bevonat rögzítésére.

A hagyományos lapított gömb alakú üstön kívül vízszintes tengelyű hengert is alkalmaznak drazsé készítésre. A berendezés részműveletei program-vezérelhetőek.

 

A rizsfényezés célja és az eljárás hasonló a drazsírozáshoz. A fényező berendezés vízszintes tengelyű forgó dob. A görgőkre támaszkodó dobot dörzshajtás segítségével forgatják. A fényező oldat cukorszirup, amit fúvóka segítségével a dobban levő rizs-szemekre porlasztanak. A bevonat szilárdítására meleg levegőt fújnak a dobba.

A hazai üzemekben alkalmazott rizsfényező dob átmérője 1000 – 1500 mm; hossza 3000 – 4000 mm; fordulatszáma 0,25 – 0,30/s.

 

Bemártást alkalmaznak a húspogácsa gyártásakor. A termék egyik rétege a tojás, amit folyékony állapotban /létojás/ kádba öntenek. A kádon sodrony-heveder halad végig. A szalagra helyezett pogácsa bemerül a tojás-lébe.

Az édesipari félkész-termék, a „korpusz” alsó felületének csokoládé-masszába való mártását talpazásnak, a gépet talpazó-gépnek / 174. ábra/ nevezik. A masszát elektromos fűtés segítségével tartják folyékony állapotban. A korpuszt sodronyhevederre /”gitter”-szalag/ rakják. A masszába merülő forgó dob viszi fel a bevonatot a korpusz talpára. A rétegvastagság a szalag sebessége, a dob fordulatszáma és a dobnak a szalagtól mért távolsága alapján szabályozható.

A bevonat peremét szállehúzó henger segítségével teszik egyenletessé. Nagyobb teljesítményű talpazó-gépnek nemcsak a merülő-dobbal ellátott csokoládé-tartályát fűtik. A tartály alatt szállító-csigával ellátott, fűtött hengert szerelnek fel. A tartály és a temperáló-henger között szivattyú áramoltatja a masszát. Kettős köpenyű tartály, illetve henger gőzzel is fűthető.

 

A bevonat-szórás célja:

     a/ fogyasztásra kerülő réteg – mint termék-összetevő – felhordása a termékre. Húspogácsa /hamburger/ gyártásakor pl. lisztet vagy burgonya-pelyhet szórnak a pogácsa felületére;

     b/ a szórt réteg mint technológiai segédanyag a gyártást segíti elő. Fondant-alapanyag öntésekor pl. keményítőport /”púdert”/ szórnak az öntőforma felületére, a tapadás meggátlására.

 

A húspogácsát liszttel szóró berendezés fő részei: a pogácsát szállító szalag és a szalag síkjára merőlegesen elhelyezett szóró-szerkezet. A liszt-szóró gravitációs vagy pneumatikus elven működik.

A gravitációs szóró eszköze a szalag felett elhelyezett fém lemez tartály. Feneke a szalag mozgási irányába lejt. A tartály szabályozható méretű nyílással van ellátva. A szalag-sebesség és a nyílás-méret változtatása révén szabályozható a rétegvastagság. A liszt beboltozódásának megakadályozására a tartályt csuklón függ és forgattyús mechanizmus vagy vibrátor segítségével rázzák.

A pneumatikus szórófejbe cellás adagolón keresztül, sűrített levegővel nyomják a lisztet. A rétegvastagság szabályozásának tényezői: szalag-sebesség; levegő-nyomás; a cellás-kerék fordulatszáma. A tartály és a cellás-kerék szélességi mérete egyezik a szalag szélességével.

A szórás a termék felső felületét éri. Az alsó felület a termék átfordítása után egy további szóró-szalagon látható el bevonattal.

A kiválasztási szempontok között elsődleges a technológiai alkalmasság:

- a felvitt réteg tapadása, tartóssága;

- a felhordás hatásfoka, vagyis a bevonat anyagának hány %-a kerül a termékre;

- a rétegvastagság egyenletessége;

- a rétegvastagság és a termék mérete szerinti szabályozási lehetőség /a gép „rugalmassága”/;

- környezet- és gépvédelem a porártalommal szemben.

 

Záró-gépek

 

A termék töltése, adagolása után a burkolat vagy az edény töltési nyílását le kell zárni.

A záró-gépeket a burkolat és az edény szerint csoportosítjuk.

 

     Tömlőzáró gépek

 

A tömlő természetes- / állati bél/ vagy műanyagból készül. Felülete zárt vagy hálós. Zárt tömlőbe pépes, massza-szerű / húsmassza, ömlesztett sajt, zsír/ anyagokat töltenek. Műanyag hálóba zöldség-gyümölcs féléket töltenek. Díszítő burkolatként alkalmazzák a hálót nyersen érlelt töltött termékeknél.

A tömlőzárás módjai:

- a tömlő két végének zárása zsineggel. Hagyományos kézi művelet. A hámozott-virsli gyártó gépsor egyik egysége kötöző-gép, mely ma már elavult;

- a töltött tömlőnek a termék hosszának megfelelő pontokon való forgatása, elcsavarása. A zárás-adagolás a tömlő rugalmassága és a töltelék belső nyomása / a csavarás pontján térfogat-kiszorítás valósul meg / következtében jön létre. A művelet kézzel és géppel egyaránt elvégezhető. A forgatásos virsli-pározó berendezés a töltőgép szerkezeti egysége;

- a tömlő zárása fém kapoccsal, klipsszel. Eszköze a klipszelő-gép.

A fém kapocs kör keresztmetszetű huzal, amit a tömlő végére hajlítanak. A klipszelési eljárásokat a 175. k ábra szemlélteti:

- az előre-gyártott U-alakú klipszet a gép hajlítja a termék végére. A klipsz- tárolóból a kapcsot a hajlító-ágyra /matricába/ vezetik. Ide kerül a töltőgépről lefutó termék. A nyomószerszám /bélyeg/ a klipszet a tömlőre nyomja;

     -   a klipsz előre U-alakúra hajlítható, feldarabolás nélkül tekercselhető. A klipsz-tekercset vezetik a gép nyomószerszámjába;

     -  tekercselt huzalból klipsz formázás, majd a formázott klipsz termékre hajlítása. Ekkor a klipszelő és a klipsz-gyártó gép egy egységet képez.

A klipsszel egyidejűleg műanyag fület is lehet a termékre helyezni, így oldható meg a termék „botra-szedése”.

A fém klipsszel szemben támasztott követelmények: a termék megfelelő zárása, vagyis se a töltelék ne folyjon ki, se külső anyag ne juthasson a termékbe; a fém kapocs ne sértse meg a burkolatot. Maga a klipsz a termék ballaszt-anyaga, fogyasztáskor hulladéknak minősül.

Az egyidejűleg a tömlőre kapcsolt klipszek száma egy vagy kettő. Az előbbi esetben a tömlő egyik végét előzetesen zárták, a klipszelő-gép csak egy kapcsot helyez fel a töltés után. Jellemző a zacskós csomag zárására.

A kettős klipszelő-gép egyidejűleg kélt kapcsot helyez a tömlőre: az egyik termék végére és az utána következő termék „elejére”.

A gép működtetése kézi vagy automatikus. A kézi működtetésű kettős klipszelő-géphez /176. ábra/ elő-hajlított tekercselt klipszet vezetnek. A műbélbe töltött terméket a gép vezető-vályújára helyezik és ütközésig előre tolják. Az ütközési pont helyzete szabályozható a termék hosszának megfelelően. / Adagoló-berendezés nélküli töltőgépnél az ütközési pont alapján határozható meg a termék hossza, illetve egység-tömege./

A termék gépbe helyezése után lehúzzák a működtető fogantyút és a gép két klipszet hajlít egymás mellé a bélre. A klipsz-tekercs két egymás melletti tároló-dobon helyezkedik el. Ha a kapcsok elfogynak, a dobot cserélni kell. A párosával elhelyezett kapcsok között a belet kés vágja el. Igény szerint a termék egybefüggően, füzér-alakban is kivezethető a gépből. Ekkor a kést kiiktatják. A félautomata gépben pneumatikus dugattyú fejti ki a hajlító erőt a klipszre.

A nagy teljesítőképességű automatikus működésű klipszelő-géphez nincs szükség emberi beavatkozásra. A klipszelő-szerkezet egyik oldalán a töltőgép töltőcsövéhez, a másik oldalon görgősorhoz kapcsolódik.

Az Alpina kettős klipszelő-automata / 177. ábra/ alumínium huzalból formázza, majd a termék végére hajlítja a klipszet. A dobokról párhuzamosan lefutó huzal kettős hajlító-ágyra fekszik. Egyidejűleg hajlítja a gép az előző és a következő termék végére a klipszet. A klipsszel együtt az egyik termék-végre akasztóhorgot is felhelyez a gép. A billenő nyomószerszám a hajlító-ágyra fordul, közben a dobról lefutó, a tekercsről leváló horog a klipszbe illeszkedik. A nyomószerszám kialakítja a klipszet és a hurkot a termék és a kapocs közé szorítja. A horog-tekercset előre gyártják.

A kettős huzal-tekercsen egyenként 1500 m hosszú huzal helyezkedik el. Ez mintegy 40 000 klipsz hajlítására elegendő. A horog textil vagy műanyag zsinórból készül. A termék átmérője 35 – 120 mm. A gép átlagos teljesítőképessége 130 db termék/min. A prés-szerszámot 6 bar nyomású sűrített levegő működteti. A motor 2,2 kW-os. A termék-áramot optikai műszer ellenőrzi. Anyag-kimaradás esetén a gép leáll.

 

     Tubus töltő-záró gép

 

A tubust alumínium csőből előre gyártják. Darabolás után a tömlő egyik végére menetes száj-részt formálnak. A menetes száj – külön gyártott – műanyag kupakkal /sapkával/ zárható-nyitható. A cslő másik vége a töltésig nyitva marad. Belső felületét védő-lakkozással, a külső felületet pedig színes nyomattal látják el. Pépes élelmiszert /hús-, sajtkrém, majonéz, mustár, stb./, kozmetikai szert, vegyipari terméket egyaránt töltenek tubusba.

A tubustöltő-záró gép egy egységet képez.  A töltés-zárás folyamatát a 178. ábra szemlélteti. Az előre-gyártott, sapkával ellátott üres tubusokat körasztalra / karusszelre/ adagolják. Az adagolás-töltés hasonló elv szerint valósul meg, mint a palacktöltő gépeknél. A karusszel 6 vagy 8 tubust fogad be. A befogó fejbe kézzel vagy automatikusan rakják be a tubusokat. A sapkával lefelé álló felül nyitott tubusba dugattyús-váltócsapos adagoló juttatja a masszát. A tubus nyitott száját lapítják, a lapított lemezt hajlítják, majd a zárási felületet egyenesre vágják, sorjázzák.

A 179. ábra a KX 100 típusú gép szerkezeti vázlatát mutatja. Működése: a kupakkal ellátott nyitott tubusokat fektetve a tárolóba adagolják. A tárolóból sűrített levegővel működtetett szerkezet segítségével billentik a tubusokat – nyitott szájukkal felfele -  a körasztalon elhelyezkedő töltőformákba. A körasztalon a tubus a töltőfej alá kerül. A dugattyús töltő a tubust megtölti.  Töltés után a tubus peremét összeszorítják /lapítják/, majd sorjázzák. A töltött, zárt tubust a gépből kivezetik.

A termék védelme miatt a zárókupak alatt a menetes csonk felületén vékony záró-réteget alakítanak ki. A záró-lap a kupak ellenkező oldalán levő kúp benyomásával – a kupak csavarásával - nyitható.

A KX típusú gép adatai: töltőtérfogat 3 – 350 ml, a tubus átmérője 13 – 47 mm, hossza 60 – 250 mm.

Az FP 1000 típusú gép adatai: adag-nagyság 10, 50, 100, 200 g; átmérő 15 – 50 mm, hossz 60 – 200 mm. Teljesítőképesség 600 – 1800 db/min. A sűrített levegő nyomása 6 bar, mennyisége 200 l/min, a motor 1,0 kW-os.

 

     Fém doboz záró gép

 

A fém dobozba hús- és étel-konzervet, sört és többféle italt is töltenek. A fém doboz viszonylag kis tömegű, visszaforgatható, a fém jó hővezető, ami hűtött italoknál jelentős szempont.

A doboz alakja és mérete többféle. Az italok doboza henger-alakú, térfogata 1/3, 1/2 liter. A sonkásdoboz alakja hasáb, mandolin. Méretére a Töltőgépek c. fejezetben láttunk példát. A különböző alakú dobozok elemei és a doboz gyártási, majd zárási módja megegyeznek.

A doboz anyaga ónozott acéllemez. Belső felületét védőbevonattal látják el. A korrózió elleni védelem módja a lakkozás /vernírozás/. A folyékony lakkot vékony rétegben a fém felületére viszik és a réteget a felületre égetik. A doboz palástjára régebben címkét ragasztottak, újabban a dobozt nyomattal látják el /litografálás/.

A doboz méretétől függően megkülönböztetünk kétrészes és háromrészes dobozt / 180.  ábra/. A kétrészes doboz palástja és feneke ugyanabból a fém-darabból készül, mélyhúzásos eljárással. Töltés után fedéllel zárják a dobozt. A doboz mértének a mélyhúzás mértéke szab határt. A kétrészes dobozt májkrém, sűrített paradicsom burkolataként használják.

A háromrészes doboz palástból, fenék- és tető-lapból áll. A fenékkel ellátott ún. üres doboz és a fedél segédanyag, a dobozgyárban készítik. Az élelmiszer-előállító üzemben az üres doboz töltőgéppel történő töltése után záró-géppel  zárják a fedelet a töltött dobozra.

A doboz  zárásakor / 181. ábra/ a töltött, nyitott dobozra ráhelyezik a fedelet. A palást és a fedél peremét záró görgő-pár segítségével összekapcsolják, korcolják. A zárás két szakaszban megy végbe, két görgő-pár segítségével. Az előzáró görgő palást profilja nagyobb ívű, a görgő rányomódva az előhajlított fedél peremére, laza kapcsolódást létesít.

A végzáró görgő palástja henger-felületű. A görgő a kapcsolódó lemezeket tömören szorítja össze. Záráskor öt lemezréteg szorul egymáshoz. Ezek egymáshoz viszonyított mérete alapján ítélhető meg a zárás minősége. Zárás-ellenőrzéskor a minta-dobozból kivágnak egy zárási szeletet. A metszés-felületen műszerrel mérik a zárás jellemző méreteit.

A konzervdobozokat szerszámmal, az italos dobozokat tépőzár segítségével nyitják. A nyitott doboz nem visszazárható, ez a fém burkolat egyik hátránya.

A teljes konzervet atmoszférikus közegben, a félkonzervet vákuum-térben zárják. A fedél légmentes tömítését úgy oldják meg, hogy a fedél gyártásakor peremébe folyékony gumit öntenek. A gumi a záráskor kapcsolódó peremek réseit kitölti. Záráskor tehát az öt lemez-rétegen kívül a gumi-réteg is része a zárási metszés-felületnek.

Záráskor a záró-görgő nyomása és forgása valósítja meg a doboz-peremek kapcsolódását. A forgás megvalósulhat a doboz és a görgő révén. Forgódobozos gépeken a záró-tányérra helyezett doboz saját tengelye körül forog. A görgők sugár irányban mozdulnak el és csapjukon szabadon forognak.

Az álló dobozos gépeken a doboz a tányéron áll, körülötte forognak a görgők, miközben sugár irányban elmozdulnak, nyomóerőt kifejtve a lemezre. A zárógépek többsége álló dobozos rendszerű.

A vákuumzáró gép / 182. ábra/  zárószerkezete légmentes kamrában helyezkedik el. A zárószerkezeten kívül a gép tartozéka a vákuumszivattyú, a légtartály és a levegő-szűrő. A henger alakú kamra alsó peremébe tömítőgyűrűt szerelnek. A töltött dobozt fedelével együtt a záró-tányérra helyezik. A tányért pneumatikus dugattyú emeli a záró-fejet körülvevő hengerhez. Felemelés után a tömítőgyűrű légmentesen zárja a kamrát. A záró-görgők működésbe lépése előtt a kamrából és a dobozból a vákuum hatására eltávozik a levegő.

A záró-gép jellemzője a doboz átmérője, magassága és teljesítőképessége. A Clemens Vogl VAN 381 típusú záró-gépen zárható doboz átmérője 56 – 113 mm, magassága 40- 210 mm, a gép teljesítőképessége 3000 db/h.

 

     Öblös-üveg záró gépek

 

Az öblös vagy széles szájú üveget a konzerviparban jelző nélkül „üveg”-nek nevezik. Az üvegszáj átmérője 48 – 110 mm, űrtartalma eléri az 5 litert.

A konzerv-ipari termékek nagy részét / kb. 60 %-át/ üvegbe töltik. Az üveg előnye a fém dobozzal szemben: az üvegben a termék látható; az üveg a benne levő termékre semmilyen hatást nem gyakorol, jól mosható és ismételten felhasználható. Hátrányai: nagyobb fajlagos tömeg; törékeny, a szilánk a terméket veszélyezteti; rossz hővezető és fény ellen nem véd; a hőkezelés folyamán fellépő hő-és nyomás-viszonyokat nehezebben viseli, mint a fém.

A hagyományos üvegzárási mód szerint alkalmazott zárószerkezet / 183. ábra/ három részből áll, többrészes szerkezetnek is nevezik:

- maga a fedél, a záró-lapka, középső része bemélyed;

- a lapka és a száj pereme között elhelyezett gumigyűrű;

- az előbbi két elemet rögzítő és a zárást megvalósító záró-gyűrű. A záró-gép görgője – hasonlóan a fém doboz zárásához – a gyűrűnek a száj pereme alá nyúló részét körkörösen az üveg pereme alá hajlítja.

A zárási eljárás nehézkes, mind a mechanikus szerkezet, mind a hőkezelés szempontjából. Hőkezeléskor a  belső túlnyomás a lapkát kissé megemeli, a gumigyűrű – mint szelep – kissé kinyílik. Hűtéskor légritkítás alakul ki az üvegben, ami a lapkát szorosan ráfeszíti az üvegszájra. /Ez a jelenség menetes fedélnél is tapasztalható, a következmény: a fedél nehezen csavarható le./

Amíg a fém doboz zárási módja gyakorlatilag azonos elven valósul meg, addig üvegzárásra – különböző fantázia-neveken - sokféle eljárást fejlesztettek ki.

Az egyrészes zárószerkezet jellemzője, hogy a lapka anyaga ónozott acéllemez, peremébe tömítőanyagot öntenek /hasonlóan a fém doboz vákuum-zárásához/. Az üvegszáj peremén bordákat alakítanak ki. A lapka peremén befelé hajló körmök találhatók. A körmök az üveg peremén kialakított bordákba szorulnak. Az üvegszáj és  lapka pereme csavarmenetes zárást tesz lehetővé.

A zárás műveletét a 184. ábra szemlélteti. A záró-gép szállító hevedere az üveget oldalrögzítő hevederek / ékszíjak/ közé viszi. A lapka-leszedőből és – vezetékből az üveg szájára kerül a fedél. A fedélre a zárószerkezet fejt ki csavaró-nyomatékot. Elfordulás ellen az üveget az oldal-rögzítő heveder biztosítja.

A rögzített üvegek lapkával együtt a kettős záró-szalag alá kerülnek. A hevederek a lapkára nyomást fejtenek ki. Mozgásirányuk azonos, sebességük viszont eltérő. A sebesség-különbség és a súrlódó erő hatására a szalagok a lapkára csavaró-nyomatékot fejtenek ki. A hevederek a lapkát az üveg szájára csavarják. A csavaró-nyomaték a szalagok – üveg-szállító, oldalrögzítő, gyors és lassú záró-szalag – sebességének összehangolása alapján szabályozható.

 

     Palackzáró gépek

 

A szűk szájú üveg a palack. Űrtartalma 0,35 – 2,5 liter, szájmérete 16 mm. Főbb alkalmazási terület: bor, sör, szeszes-, üdítő-italok. A termék-választék, azzal együtt-járó marketing-tevékenység következtében változatos üvegformákat alakítottak ki. Az üdítőital-gyártásban az üveget egyre inkább a műanyag váltja fel.

Palack-zárási módok a záró-elem szerint:

- dugó;

- koronazár;

- csavarzár.

A dugóval záró gépeket dugózónak vagy dugaszolónak nevezik. A dugó anyaga hagyományosan parafa, újabban műanyag.  A dugóval szemben támasztott követelmények: anyaga legyen rugalmas, ne keletkezzen morzsa záráskor; nyomás után a dugó vegye fel eredeti méretét; a palack szájában fejtsen ki feszítő-erőt, a légmentes zárás érdekében.

A parafa dugós zárás két részművelet eredményeképpen valósul meg:

- a szorítópofa a dugót a palack szájméreténél kisebb átmérőjűre nyomja össze;

- az összenyomott dugót ütőszerszám a palack szájába üti.

A  185. ábra a görgős szorítópofás dugózó működési elvét szemlélteti. A szerkezettel szemben támasztott követelmény: ne sértse a dugót és a palack száját. A palack nyitása után a dugó visszazárható. A nyitáshoz viszont szerszám / dugóhúzó/ szükséges.

A dugózó körasztalos / karusszeles/ szerkezetű. A gépen elhelyezett szorító-, ütőszerszám száma: 1 – 12. A szerszámhoz – a palackemelőhöz hasonlóan – emelő juttatja a palackot. A dugózó-szerszám fölött dugótartály található. A tartályból acélhuzalokból kialakított függőleges csatorna vezeti a dugót a palackhoz. A tartályban 500 – 1000 dugó fér el. Az adagoló-csatornába bolygató-szerkezet juttatja a dugót.

 

A dugaszolt vagy koronazárral zárt palackot műanyag kupakkal látják el. A kupak anyaga hőre zsugorodó fólia. A kupak-felrakó gép / 186. ábra/ garatjából csillag-alakú karusszelre adagolják a kupakot. A karusszel alatt haladnak a palackok. A karusszelről a palack – már lezárt – szájára kerül a kupak, amit meleg levegővel zsugorítanak.

 

A koronazárást elsősorban sör, olcsóbb bor és egyéb italok palackjának zárására alkalmazzák. Fogazott peremű kupakot nyomnak záráskor a palack szájára. Teherbíró, biztonságos zárási mód. Nyitásához – a dugóhoz hasonlóan – szerszám / sörnyitó/ szükséges. Nem zárható vissza.

A koronazáró gépre / 187. ábra/ vezetett kupak fogazott pereme zárás előtt szétálló. A zárási nyomás hatására a szétálló perem a palack szájára szorul. A légmentes zárás tömítő-betét segítségével valósítható meg. Korábban parafa-betétet alkalmaztak. Ezt felváltotta a folyékony tömítő-massza, amit öntés után megszárítanak.

A zárás folyamata: a tárolóból érkező kupak a központosított / ”centirozott”/ palack szájára süllyed. A kúpos felületű záró-elem a szétálló fogakat a palack szájára préseli.

A záró-fej / 188. ábra/ henger alakú rugós szerkezet. Vezető- és szorító-görgőkhöz kapcsolódva kényszerpályán függ. A pálya kör alakú, alatta karusszeles emelő-süllyesztő szerkezet található. A kényszerpálya emelkedő szakaszán a palack  a kúpos központosítóhoz emelkedik. A kúpos elembe illeszkedik az alsó peremén mágnesezett dugattyú. A mágnesre azért van szükség, hogy a záró-fejhez oldalról vezetett kupakot a mágnes a központosítóba – a palack szája fölé – vonzza.

A záródugattyú rugó ellenében függőleges mozgásra képes. A dugattyú felső lapjára támaszkodik a nyomótuskó, ami szintén rugó ellenében mozog, A kényszerpálya süllyedése következtében a nyomógörgő erőt fejt ki a nyomótuskóra. Az erő hatására a szétálló fogak zárnak.

Zárás után a kényszerpálya ismét emelkedő szakaszba ér. A záró-fej a palack szájától elválik, a rugók kiterjeszkednek és a záró-fej induló helyzetbe kerül. A zárás akkor biztonságos, ha a palack szájára szorított kupak felületén a száj belső átmérőjének megfelelő kör rajzolódik ki. Excentrikus rajzolat hibás zárást mutat.

 

Csavarzárás alkalmazásakor olyan palackba töltik a folyadékot, melynek a száján csavarvonalat / menetet/ alakítanak ki.  Záráskor a szájra helyezett hengeres kupak /sapka/ palástjába – a palackszáj profiljának megfelelő – menetet préselnek. A palack szája a présforma /matrica/ szerepét tölti be. A kupak anyaga alumínium vagy lágy pvc.

A csavarzárás kevésbé teherbíró, mint a dugó vagy a koronazár. Nyomás alatti italokra nem alkalmazható. A palack nyitásához viszont nem szükséges szerszám és a kupak visszazárható.

A zárószerkezet / 189. ábra/ fő részei: a szorítófej és a kupak menetét kialakító záró görgők. A töltött palack a kupakkal együtt – körpályán – a zárószerkezet alá kerül. A szorítófej a palack szájára nyomja a kupakot. Ezután a kerekített-háromszög profilú görgők a kupak palástjába menetet préselnek. A záró görgő alatt aláperemező görgők nyomulnak a kupak pereméhez. A görgők a peremet a palack-száj menetárkába nyomják.

 

A termékjelölés gépei

 

A termék minősége, eredetének megállapítása szempontjából a jelölésnek alapvető a szerepe. A jelölés egyik módja a címkézés. A címke papírra nyomott jel, adat. A címkét a termékre erősítik, általában ragasztják. Címkén kívül nyomattal ellátott csomagolóanyagot, lézeres jelbeírót is alkalmaznak. Az előbbi eljárásra példa: tej, műbélbe töltött termék, csokoládé, tubusos készítmény. A jelbeírót többnyire gyűjtőcsomagnál alkalmazzák. A címkézést a termék-gyártás, egyéb jelölési eljárásokat a csomagolástechnika keretében szokás tárgyalni.

A címkéző gép a palackra /edényre/ ragasztandó címkét a palackhoz illeszti és a felületre rögzíti. Címke-fajták: has-, hát és vállcímke, valamint nyakszalag. A gép részei: címketartó; címkéző-szerkezet; palackmozgató; kiegészítő berendezések. A palackmozgató szerkezet szerint megkülönböztetünk:

16.    körforgó rendszerű és

17.    soros elrendezésű címkéző gépet.

Az előbbinél a palack - hasonlóan a töltőgépekhez – körpályán, az utóbbinál síkszalagon mozog.

Körforgó elrendezésű címkéző gép / 190. ábra/ működése: a palackot szalag szállítja. Rendezőcsiga gondoskodik az egyenletes palack-távolságról. Szállítás közben a palack érzékelőt érint. A palack-adagolás elakadásakor a gép „üresbe” kapcsol.

A címke-tárban a leszedés irányában hátlapjával helyezkedik el a címke. A hátlap az enyvező-karusszel szegmensét érinti. A szegmens ívelt felülete enyvező-hengerről kap ragasztóanyagot. A karusszel forgás-tengelyébe vákuum-vezeték csatlakozik. A címke felrakásig a vákuum hatására marad a szegmensen. Az enyvezett címkét felrakó-szerkezet veszi át és azt a palack felületére nyomja. A címkét a palack felületéhez súrlódó kefék simítják el.

A karusszel további szakaszán igény szerint további címkék helyezhetők a palackra.  Kefe helyett simítóhenger is alkalmazható. Kisebb teljesítőképességű gépeken öntapadó címkét alkalmaznak. Ekkor elmarad a ragasztó  előkészítése, felvitele, szárítása. Helyette az öntapadó címke védőrétegének eltávolítása a feladat.

Kiegészítő berendezések: kódoló, kódleolvasó, dátumnyomtató.

Soros elrendezésű címkéző gépben / 191. ábra/ az előbbihez hasonló műveletek a szalagon haladó palackon mennek végbe. A címkét szalag simítja a palack felületére. A simítószalag ellenkező oldalán szivacspárna található. A szalag és a párna között halad a palack.

A címkézés minőségét a következő tényezők befolyásolják:

- a címke anyaga. A papír fajlagos tömege 65 – 90 g/m²; száliránya a palack hossztengelyére merőleges;

- a ragasztóanyag viszkozitása, hőmérséklete /25 - 28º C/;

- a palack felületének hőmérséklete / 25 – 30º C/.

 

 

      Hő- és anyagátadó gépek

 

 

Hűtőgépek

 

 

Hűtőgépeken általában a hűtőenergia-szolgáltató berendezéseket értik. Ebben a fejezetben a közvetlen technológiai célú hűtőket tárgyaljuk, azokat, amelyek a hűtőenergia segítségével végeznek el valamely műveletet. A technológiai hűtők a hűtőenergiát nem előállítják, hanem azt felhasználják.

A technológiai hűtés irányulhat helyiség, kamra, terem; és gép / illetve a géppel feldolgozott anyag/ hűtésére. Az előbbi eljárást a klímaberendezések tárgykörébe soroljuk. Minden klímaberendezés egyben hűtő is, lévén a légállapot egyik jellemzője a hőmérséklet, mind a pozitív, mind a negatív / hűtés, fagyasztás/ értelemben.

 

A hűtőgépeket azok technológiai hatása szerint csoportosítjuk:

- az élelmiszer tartósítására szolgál pl. a lapfagyasztó;

- hőmérséklet-csökkentés szükséges a hőkezelés után azért, hogy az anyag a következő műveletnek megfelelő állapotba kerüljön. Hűtést igényel pl. a főzött sörlé / lemezes hűtővel/, az olvasztott zsír /csigás hűtővel/;

- esetenként az anyag szerkezetének átalakítása hűtés hatására megy végbe. Példa erre a cukor kristályosítása;

- a hűtés hatására  termék állítható elő, pl. fagylalt;

- a hűtés adott technológiai művelet kiegészítő-művelete is lehet. Pl. a kutterben az aprítási munka egy része hővé alakul. Az alapanyag nem kívánatos melegedése hűtéssel ellensúlyozható. A kutter hűtésére – többek között jégpehely használható.

A kriogén hűtőközeg és a kriogén hűtés egyre szélesebb körben szolgál technológiai célokra.

 

Lapfagyasztó berendezések

 

 

A hagyományos hűtés, fagyasztás során hideg levegő segítségével csökkentik az anyag hőmérsékletét. Az eljárás rossz hatásfokú. Hatékonyabb a fagyasztás akkor, ha a hőátadás fém felületen valósul meg. A fém ugyanis a levegőnél sokkal jobb hőátadó. A fém hűtőközeg segítségével hűthető. A fém felület egyik oldalán a hűtőközeg, a másik oldalon a hűtendő anyag helyezkedik el. Fém felületen valósul meg a hűtés a lapfagyasztóban és a lemezes hűtőben.

A hűtendő anyag tulajdonsága szerint megkülönböztetünk

függőleges és

vízszintes elrendezésű lapfagyasztó berendezéseket.

A függőleges elrendezésű lapfagyasztó / 192. ábra/ ömlesztett anyag tartósítására szolgál. Célszerű a berendezés alkalmazása olyan termék gyártási folyamatában, amely termék alapanyaga hűtést igényel /pl. szárazáru/. Ekkor a fagyasztott hústömbök közvetlen aprításra kerülhetnek.

A berendezés állványra szerelt egységekből, cellákból áll. A cella oldala fém lemez, egyik oldalon a hűtendő anyag, a másikon a hűtőközeg / ammónia/ helyezkedik el. A cellának fedele és nyitható feneke van. A cellában az anyagáram függőleges. Töltésre pl. magaspályán mozgó tartálykocsi, ürítésre pedig a cellák alatt mozgó szalag szolgál.

Hűtéskor az anyagban /pl. hús, gyümölcs-pulp/ levő víz a fém felülethez fagy. Ürítéskor a jégréteget meg kell olvasztani. Erre a célra a hűtő-rendszerből meleg gázt vezetnek a cellába. A hő hatására a jég vékony rétegben megolvad és a fagyott tömb tömegénél fogva a cella alatti szalagra hullik.

Csomagolt termék /pl. készétel/ fagyasztására vízszintes elrendezésű /193. ábra/ berendezést alkalmaznak. Amíg a függőleges elrendezésű cellákat az anyag teljesen kitölti, addig a vízszintes polcokon az anyag és a hűtőfelület között légtér található. A levegő káros hatása úgy mérsékelhető, hogy a hűtendő termék magassági mérete a polcok távolságának feleljen meg, ne legyen légrés.

Feltöltéskor mindenképpen szükséges rés a termék és a fémlemez között. Ez a rés töltés után úgy szüntethető meg, hogy a polcokat hidraulikus dugattyú segítségével a termék felületéhez szorítják. Ürítéskor a polcokat ellenkező irányba kell mozgatni, a termék kiszedése céljából. A vízszintes elrendezésű lapfagyasztó működtetéséhez tehát hidraulikus vagy pneumatikus segéd-berendezés szükséges.

 

Lemezes hőcserélő

 

 

A berendezés a hőátadó közegtől függően folyadék hűtésére és hőkezelésére egyaránt alkalmas. A berendezés anyagátadásra is alkalmassá tehető. A lemezes bepárlóban a belépő anyag a híg lé és a gőz. A berendezésből a sűrítmény és a pára együtt, valamint a kondenzvíz lép ki. A koncentrátumot és a párát szét kell választani. Lemezes bepárló-telepet fejlesztett ki az APV.

A lemezes hűtőben a hőelvonás úgy valósul meg, hogy fém lemezeket kapcsolnak össze, közöttük elhatárolt térfogatot alakítanak ki. A folyadék és a hűtőközeg a felváltva elhelyezett lemezek közötti csatornákban áramlik. A lemez egyik oldalán a hűtendő anyag, a másikon a hűtőközeg / 194. ábra/. A fém felülten hatékony hőelvonás valósul meg.

A hűtendő folyadék: tej, sörlé, gyümölcslé, olvasztott zsír. A hűtőközeg: víz, sólé.

A lemezes hőcserélőt hőkezelőként elsősorban tej pasztőrözésére használják. A hő-átadó közeg: forró víz, gőz.

A vékony / 0,8 – 2,0 mm-es/, rozsdamentes acélból sajtolt lemezek hullámos felületűek a hőátadás növelése miatt. A lemezek négy sarkán átömlő-nyílásokat helyeznek el, ezekből – az egymáshoz illeszkedő lemezekből -  csatornák alakulnak ki / 195 ker ábra/. A hullámos felület több sávra oszlik, hogy a folyadék egyenletesen, holt tér képződése nélkül áramolhasson.

 A lemezek illeszkedő peremén és a nyílásoknál gumi tömítőanyagot helyeznek el. A tömítéseken olyan kivágásokat /nyílásokat/ alakítanak ki, melyek lehetővé teszik azt, hogy a csatornák csak minden második kamra-résznél vannak összekötve / 196. ábra/. Ezzel elérik, hogy a folyadék és a hűtőközeg nem keveredik.

A bordás lemezek közötti csatornákban növekszik az áramlási ellenállás és az áramlási sebesség. Így a folyadék kevésbé rakódik le a lemez felületén. A lemezes hőcserélőben általában jobb a hőátadás, mint a csőköteges berendezésben. A hő-átviteli tényező eléri az 5000 W/ m² º C értéket. A folyadék és a hűtőközeg között a hőmérséklet-különbség kicsi / 2 – 5 º C /.

A lemezeket középvonalukban levő U-alakú nyílásba illeszkedő tartórúd fogja össze. Összeszorításukra két támaszfal, valamint nyomófal szolgál. A nyomófal szorító-orsó segítségével mozgatható. Az orsó a mozgó végfalra fejt ki tolóerőt.

A berendezés könnyen szétszedhető, tisztítható.  CIP-rendszerben való tisztításkor az üzemi nyomás a lemezek közötti tömítőanyag minőségétől függ.

A folyadék és a hő-átadó közeg egymáshoz viszonyítva egyen- vagy ellenáramú. Az előbbi ábrák a gyakoribb ellenáramú kapcsolási változatot szemléltetik.

A lemezes hőcserélő nemcsak pozitív/negatív irányú hőátadásra, hanem kétfokozatú hőcserére is alkalmas. Sör-lé hűtésekor pl. az első szakaszban a forró/ 95ºC / folyadékot hálózati vízzel / 15 – 20ºC / előhűtik.  A víz 55- 70 ºC-ra melegszik. A sör-lé 20 – 23 ºC-ra hűl. A meleg víz a főzőházban hasznosítható. A második fokozatban hideg vízzel / 1 – 2 ºC / vagy sólével hűtik a folyadékot. A két lemezköteg között osztólemez helyezkedik el. Ez a két hűtési zónát szétválasztja. Lehetővé teszi a hűtőközegek be- és kivezetését.

A tejipari lemezes hűtő önálló berendezés vagy a lemez-pasztör része. Ez utóbbi a kétfokozatú sörléhűtőhöz hasonlóan kettős célú berendezés. A lemezes tejhűtő teljesítőképessége 500 – 10 000 liter/h.

 

     Csigás hűtő

 

A csigás zsírhűtő / 197. ábra/ a lemezes hőcserélővel előhűtött zsírt alaktartó, papírba csomagolható állományúra hűti. Hűtéskor kialakul a zsír kristály-szerkezete, „ikrás” lesz. A csigás hűtő három, kettős csöves egységből áll. A hűtött csőben csiga szállítja az anyagot. Az alsó és a felső csőbe vezetik a zsírt, amely onnan a középső csőbe áramlik. A három egység szimmetrikus, így a középső csőben 2 : 1 arányú térfogat-csökkenés, tömörítés valósul meg. Ez fokozható a csiga menetemelkedésének csökkentésével is. Az anyag tömörítése miatt a berendezést préshűtőnek is nevezik.

A csigás hűtő hatékonyságát fokozza az, hogy a hűtőközeg ammónia. Az ammóniát a csigaház külső köpenyébe vezetik. A kompresszoros hűtő-körfolyamatban a kettős köpeny elpárologtatóként viselkedik. A kettős hengeres köpeny – ellentétben a vékony lemezekkel -  nagyobb nyomás elviselésére képes. Mindhárom csigát egy-egy motor forgatja.

 

Kristályosító hűtő

 

Feladata a cukoroldatból, a sűrű-léből a kristályszerkezet kialakítása. A kristályosítás az oldott anyag, jelen esetben a cukor oldhatóságának megszüntetése. A cukor kristályosítása két művelet során megy végbe:

- a felesleges oldószer elpárologtatása, a művelethez alkalmazott berendezés: bepárló, illetve cukorfőző;

- az oldat hűtése, mivel kisebb hőmérsékleten az oldószer kevesebb cukrot képes oldatban tartani. A nem oldott cukor kristályosodik. A cukor-oldat hűtésének berendezése a pépkavaró.

A cukor kristályosításakor az oldatból kinyerjük a cukrot és azt – centrifugálással -  elválasztjuk a nem cukor anyagoktól. Szakaszos üzemű centrifugáláskor a pépkavaró az anyag átmeneti tárolásának / puffer/ feladatát is ellátja.

A pépet állandóan mozgásban kell tartani. A mozdulatlan pépben az anyag megdermed. A pépkavaró szakaszos vagy folyamatos üzemű. A vízszintes elrendezésű szakaszos pépkavaró / 198. ábra/ tengelyének fordulatszáma 0,3 – 1,0/min. A kavaró csigahajtómű segítségével – szükség esetén, pl. áramkimaradás – kézzel is mozgásban tartható. Így elkerülhető az anyag megdermedése.

A kavarószerkezet csőtengelyre erősített kettős falú spirál-alakú lemez. A kettős köpenyben hűtővíz kering. A főzetet a kavaróvályú felső nyílásán vezetik be. A spirál menetemelkedése – géptípusok szerint – változó. A kisebb menetemelkedésű Kilby-típusú kavaró hossza 8 m, a spirál-cső hossza 28 m, a cső átmérője 65 mm. A hűtőfelület 5 m². A Jaskolsky-féle kavaróban a keverőtengellyel párhuzamos hűtőcsöveket hatágú karokra szerelték. Így olyan lapkeverőt nyertek, amelyben a „lap” felülete csőkígyó. Ezzel jelentősen növelték a hűtőfelületet.

A folyamatos üzemű, FCB-típusú  pépkavaró / 199. ábra/ függőleges elrendezésű, a hűtőközeg ammónia. A hengeres tartályba a főzetet a felső részen vezetik be, a kristályosított anyag alul távozik. A tartály középvonalában kalodás keverőtengely forog. A kalodák több szintre osztják a tartályt. Felső és alsó síkjukban hűtőcső-kígyót szereltek. A több szinten felszerelt csőkígyók révén a hűtőfelület a hagyományos berendezésének többszöröse. A keverőtengely hajtóművét a tartály felső részén helyezték el. A tengely alul talpcsapágyra támaszkodik.

Az FCB-típusú kavaró előnye az is, hogy a henger-átmérő és –magasság szerint, a teljesítőképesség-igénynek megfelelően, többféle / jelenleg nyolc/ méretben állítható elő. Ezek műszaki adatai:

 

               űrtartalom,                          80 – 300

                   hengerátmérő, mm                   4450 - 5200

                   magasság, mm             5800 - 15 000

                   hűtőfelület, m²              97 – 380

                   keverőmotor, kW                    10 – 37

                   tömeg /péppel/, t                      150 – 515

 

A hengeres kavarók sorba-kapcsolhatók. Három, illetve öt hűtőegység a 80ºC hőmérsékletű pépet 40ºC-ra hűti. Sorba-kapcsoláskor a kavarók mechanikus teljesítmény-igény számításakor figyelembe kell venni a kavarók közötti átemelő szivattyúk igényét is.

 

     Fagylaltgyártó gép

 

A fagylalt pasztőrözött alapanyag-keverékből, fagyasztással előállított szilárd vagy krém-szerű termék. A kemény fagylalt vagy jégkrém fagyasztás után csomagolásra majd utófagyasztásra kerül. A lágy fagylaltot – rövid idejű tárolás után –közvetlen fogyasztják.

A fagyasztógép / 200. ábra/ kettős köpenyű hűtött henger, melynek a felületére fagy a szivattyúval áramoltatott fagylalt-keverék. A felületről forgó kaparóelem szedi le a megfagyott anyagot. A fagyasztással egyidejűleg levegővel habosítják a fagylaltot.

Az elő-fagyasztás és habosítás hőmérséklete –4…- 9ºC.  Az alapanyagot szivattyú szállítja a fagyasztóba, miközben szabályozott mennyiségű szűrt levegőt vezetnek az anyagba. Az alapanyag-levegő keveréket újabb szivattyú szállítja tovább. A szivattyú a szállításon kívül az anyag keverésére is szolgál.

A fagyasztóból kilépő anyag egy részét visszavezetik a hűtőhengerbe. Így a bekevert levegő aránya növekszik, a fagylalt habosabb. A szivattyúk teljesítménye fokozatmentesen szabályozható. A fagylalt jellemzőit végül is a következők határozzák meg:

- a szivattyúk szállítóképessége;

- a bekevert levegő mennyisége;

- a kaparókés tengelyének fordulatszáma.

A fagyasztóból kilépő fagylaltból további fagyasztás után jégkrém készíthető. A jégkrém alakját, méretét az öntőforma határozza meg.  A formázott tömbbe pálcikát helyeznek, majd a jégkrémet burkolattal látják el. A formázás, pálcikázás, csomagolás művelete körforgó / karusszeles/ gépben valósítható meg.

 

     Jégpehely-gyártó gépek

 

A jégpehely hűtött felületre fagyott és a felületről lekapart víz. A pehely jellemzőit / alak, vastagság/ a hűtő- és a kaparó-berendezés üzemi viszonyai alapján szabályozzák. A jégpehely termék / pl. hal, pezsgő/ és gép / pl. kutter/ hűtésére egyaránt alkalmazható.

A jéggyártó gép szerkezeti egységei: fagyasztó; víz-bevezető; a fagyott víz, a jég leszedése és eltávolítása a fagyasztó-felületről. A fagyasztó-géphez jégpehely-tároló siló csatlakozik.

Az első generációs berendezések fagyasztó egysége függőleges, kettős köpenyű henger. A köpenyben a hűtőközeg, a henger belső palástján a víz áramlik. A köpeny-hűtés és a kaparószerkezet változatait a 201. ábra szemlélteti:

a/ a vizet a tartály felső pontján vezetik a palástra. A tartály középvonalában forgó tengelyre a palásthoz illeszkedő kaparólapot szereltek. A palástról lekapart jég a tartály alsó részén távozik;

b/ a vizet alul vezetik be, a jeget felül ürítik. Kaparólap helyett a tartály középvonalában forgó csiga szedi le és szállítja a jeget az ürítő-nyílás felé. Az előbbihez viszonyítva kedvezőbb a kisebb szilárdságú lap helyett a csiga alkalmazása; 

c/ a b/ változattól annyiban különbözik, hogy a kettős köpenyt, a tartály palástjára vezetett spirálcső helyettesíti.  Azonos méretű henger palástjára szerelt spirálcső lényegesen nagyobb hűtőfelületet eredményez, mint a sima hengerpalást.

 

A spirálcsöves-hengeres jégpehely-előállító gépet a német Ziegra cég gyártja. Középüzemi gépei a ZBE típusjelet viselik és 13 tagból álló választékot képeznek. Ezek műszaki adatai: teljesítőképesség 30 – 350 kg/d; hűtő-teljesítmény 350 – 1800 W;  a kompresszor elektromos teljesítmény igénye 0,3 – 1,6 kW; a hűtőközeg elpárolgási hőmérséklete –12…-30ºC; a belépő víz 15, a környezet 20ºC hőmérsékletű. A hűtőaggregátor, valamint 10 – 200 kg jég befogadóképességű siló a berendezés része.

A nagyüzemi berendezések típusjele ZBE/VBE. A legnagyobb teljesítőképesség 10 t jég/d, a hűtőteljesítmény 50 kW.

 

A második generációs jégpehely-gyártók merülő-dobos rendszerűek / 202. ábra/. Működése: hűtött köpenyű forgó fém henger vízbe merül, miközben a víz a henger felületére fagy. A dob mérete és a fordulatszám alapján a gép teljesítőképessége jól szabályozható. A dob belső köpenye a következő zónákra oszlik: merülő-, hűtő-, utóhűtő-szakasz. A hűtőközeget a dob csőtengelyében vezetik be. Egyszerűen oldható meg a jég lekaparása a dob felületéről.

A vizet az előállított jég mennyiségével arányosan, folyamatosan kell a merülő-tartályba vezetni. A vízvezetékbe UV-sugaras fertőtlenítő egység kapcsolható.

A Maja-típusú merülő-dobos berendezés típusjele RVE, a választék kilencféle, ezek teljesítőképessége 200 – 9000 kg/d; a jég hőmérséklete –7…-8ºC; víz-igény 0,2 – 9,0 m³/d; hűtőteljesítmény 1 – 90 kW. A tartályba vezetett víz 16, a környezeti hőmérséklet 20ºC.

 

A merülő-dobos jégpehely-gyártó gépet Szabó a dobszűrővel hasonlítja össze. Megállapítja, hogy mindkét gépre érvényes:

 

       az átfolyó mennyiség  =  hajtóerő / ellenállás.

 

Az ellenállás arányos a rétegvastagsággal. Ez dobszűrőnél az iszapvastagságot, fagyasztódobnál a jégréteg vastagságát jelenti. A rétegvastagság a műveleti időtől / fordulatszámtól/ függ. A hajtóerő fagyasztódobnál a hőmérséklet-különbség. A hűtőközeg és a jég hőmérséklet-különbsége függ a hőátadási jellemzőktől és a dob felületétől.

 

     Kriogén-közeggel hűtő berendezések

 

A hűtőenergia általában a következőképpen nyerhető

- kompresszoros, vagy abszorpciós körfolyamatban a hűtőközeg elpárologtatásával;

-     hűtőközeggel /hideg víz, sólé, ammónia/ működtetett hőcserélő segítségével;

-  kriogén közeg közvetlen elpárologtatásával.

Az eddig bemutatott hűtőgépek az első két energiaforrást alkalmazzák. A kriogén közeg folyékony nitrogén vagy szén-dioxid. Kriogén hűtéskor a termék és a hűtőközeg közvetlen érintkezik egymással.  A közeg nagy párolgáshője következtében kiváló hő-átvitel érhető el.

A hűtő-körfolyamatban a hűtőközeg folyamatosan – amíg a rendszerből ki nem ürítik – fejti ki hűtőhatását. A kriogén közeg energiatartalmát átadja a terméknek, a maradék gázt el kell szívni és a közeget – amíg a terméket hűteni kívánjuk – folyamatosan pótolni kell. A kompresszoros hűtőberendezés egységei – az elpárologtatón kívül – kompresszor, kondenzátor, szerelvények, csővezetékek. A kriogén hűtő tárolótartályt /annak folyamatos utántöltését/, adagoló-szabályozó berendezést és szívó-ventilátort tartalmaz.

A kriogén közeggel gép és termék hűthető. A géphűtés példája a LINKUT márkanevű kutter-hűtő / 203. ábra/. A folyékony nitrogént tárolótartályból, mérő-szabályozó műszeren keresztül a gép zárt aprító-terébe vezetik. A közeg párolgásakor ellensúlyozza a vágószerkezet melegedését. A gázt ventilátor szívja el. Kiegészítő berendezések: az aprító-tér légtelenítésére vákuumszivattyú; vízadagoló pépgyártáshoz. A kriogén kutter-hűtés a jégpehellyel való hűtés alternatívája.

 

A termékhűtés alkalmazási példáit a 204.  ábra szemlélteti. Termék hűtésekor az üzemi viszonyoktól és a teljesítőképességtől függően változó a hűtőtér / alagút, kád, szekrény/ és az anyagmozgató berendezés / szalag, kocsi/. A hűtő-egységek / tartály, csővezeték, mérő-adagoló/ nagyrészt azonosak.

 

a/ a fagyasztó alagútban a síkszalagon haladó termékre permetezik a kriogén közeget. A berendezés különösen gurulós termék / pl. gyümölcs/ fagyasztására alkalmas. A modul-rendszerben kifejlesztett fagyasztók jól illeszkednek az igényelt teljesítőképességhez. A Linde-cég hétféle alagútjának hossza 5 – 10 m, szalagfelület 3,2 – 13,6 m². A legnagyobb termék-magasság 100 mm.

b/ a spirál-fagyasztó szalagja központi dob körül csavarvonalban halad. Egy dob alkalmazásakor az anyag be- és kilépési pontja a spirál magasságának megfelelő szintkülönbségben található. A kilépési ponton a fagyasztott termék a szalagról lefut és a szalag spirál-pályában záródik. Két dob sorba-kapcsolásakor az első dob felső pontján kifutó szalag  a második dob felső pontján fut tovább, és a második dob alsó pontján – a belépéssel azonos szinten -  hagyja el a termék a szalagot.

A szalagok – az alagúthoz hasonlóan – zárt térben futnak. A termék nemcsak kriogén közeggel, hanem hagyományosan, hideg levegővel is hűthető. A szalagfelület 20 – 176 m², a fagyasztási idő 23 – 90 perc között szabályozható.

c/ A merülő fagyasztó szerkezete a főző-alagútéhoz hasonló. A fagyasztási idő nagyon rövid. Miután a termék-egységek a kádban egymást követik különös figyelmet kell fordítani a higiéniára / a kereszt-fertőzés elkerülése érdekében/. A kriogén közeget folyamatosan pótolni kell.

d/ A fagyasztószekrény kisüzemi berendezés. Az anyagmozgató eszköz polcos kocsi. Egy polc fagyasztó-felülete kb. 1 m², a polc-osztás a termék-magasságtól függően változtatható. Hasznos belmagasság 1950 mm.

 

Hőkezelő berendezések

 

Az előkészítő gépek Hő hatására szétválasztók c. fejezetében különbséget tettünk hőcserélő és hőkezelő között. Rögzítettük azt, hogy a hőkezelő berendezés közvetlen technológiai célból közöl hőt az anyaggal. A hőcserélő része a hőkezelőnek, pl. a főzőberendezés vizét melegíti. Előfordul az, hogy a két funkció egybeesik, mint pl. a lemezes hőcserélő esetében.

Szabó és Fábry könyvükben hőcserélőket tárgyalnak. Ezek közé felvesznek értelmezésünk szerint hőkezelő berendezéseket is, pl. a lemezes és a kapart falú hőcserélőt. Kerényi – álláspontunkhoz hasonlóan – hőcserélőket és a hőkezelés berendezéseit különbözteti meg.

A hőkezelő berendezéseket csoportosíthatjuk a technológiai művelet szerint:

                   főző                                         sütő

                   gőzölő                         pirító

                   forrázó                         pörkölő

pasztőröző                          perzselő

srerilező                                                            

Csoportosíthatjuk a berendezéseket a hő-közlő közeg szerint:

                        gőz                       víz                        elektromos áram

                        gáz                       étolaj

                        levegő

 

     Gőzzel hőkezelő berendezések

 

A gőz közvetlenül / pl. gőzfőző szekrény/ vagy közvetve, víz közvetítésével / pl. gőzös hőcserélővel fűtött főzőkád/ fejti ki hatását az anyagra.

A berendezés szerkezeti kialakítása:

- kádak;

- szekrény;

- kettős köpenyű tartály vagy cső;

- egyéb hőkezelő / tálcás pörkölő, autokláv/;

- lemezes hőcserélő, l. a hűtőgépeknél.

 

A hőkezelő kád pl. a sertésforrázó, vagy a pasztőröző kád. Két fő szerkezeti egysége: a hőkezelő és az anyagmozgató.

A hőkezelő / forrázó/ kád kapcsolási vázlatát és az anyagmozgatás változatait a Hő hatására szétválasztók c. fejezetben mutattuk be.

Az alagút pasztőröző anyagmozgató eszköze csuklótagos szalag. Fém doboz vagy öblös üveg szállítására alkalmas. A szalag a vízszint alá meríti a terméket. A szalag hőkezelő szakasza után az alagútban vízpermetezéses hűtőszakasz következik.

A palackozott sör hőkezelésére szolgáló alagút- vagy permetező-pasztőrözőben a palack különböző hőfok-zónákon halad át. A meleg víz szórófejekből ömlik a palackra. A viszonylag hosszú hőkezelési időt a palackok léptető / ”lépegető”/ mozgásával érik el. A berendezés gőzfogyasztása és alapterülete nagy, viszont technológiai szempontból kedvezőbbnek tartják.

 

A főzőszekrény / 205. k ábra/ kombinált berendezés. A húskészítmény főzésén kívül a termék felületi nedvességének szárítására, valamint füstölésre is alkalmas.

A  berendezés szerkezeti részei: a szigetelt falú szekrény; a légtechnikai berendezések; gőz-befúvó és kondenz-víz vezeték; mérő-, szabályozó szerkezetek. Az anyagmozgatás eszköze a magaspályás vagy padozaton tolható kocsi.

A légtechnikai berendezések a szekrény tetején találhatók és megfelelnek egy klímaberendezés egységeinek: levegő-beszívó ventilátor, léghevítő, befúvó és elszívó csatorna, használt levegő elvezető levegő-tisztítóval ellátva.

A szekrény teljesítőképességét a kocsik számával jellemzik. Forgalmaznak 1 – 6 kocsis szekrényt. Nagyobb teljesítmény esetén hőkezelő alagút alkalmazása célszerű.

A főzés hőmérséklete 70-80ºC. Amennyiben a szekrényben nemcsak főtt, hanem sütött készítményt / pl. húskenyér/ is elő akarnak állítani, akkor elektromos fűtőtestet, mint alternatív hőkezelőt kell beszerelni. A gőzzel való hőkezelés 100 ºC felett ugyanis gazdaságtalan.

A hőkezelő szekrény teljesítőképessége:

 

                               Q = z. q. 60/T   t/h,

 

               ahol:   z = a kocsik száma

                        q = a kocsira rakott termék tömege,  t/db

                        T = a műveleti idő, min.

 

A kocsi fajlagos terhelése /q/ töltelékáru esetén a termék átmérőjétől függ. Minél kisebb a termék-méret /pl. virsli/, q értéke annál kisebb. A kisebb méretű terméknek viszont a műveleti ideje is kisebb. Mint korábban utaltunk rá, a műveleti idő a hasznos- és a veszteség-idő összege.

 

A kettős köpenyű hőkezelő legegyszerűbb és legelterjedtebb változata a duplafalú üst vagy duplikátor. Néhány alkalmazási terület: zsírolvasztás; zöldség-gyümölcs alapanyag főzése; sör-, komlófőzés. / A komló főzésekor az aroma-anyagok kioldására – extrakciójára – kerül sor. Az oldószer a víz./

 A duplikátor általános szerkezeti felépítése:

- függőleges / ritkábban vízszintes/ elrendezésű, gőzzel fűtött kettős köpenyű, domborított fenekű henger;

- gőz- és kondenz-vezeték, ürítő csőcsonk;

- lábazat, illetve tartószerkezet;

- kiegészítő egységek: billentő-, keverő-szerkezet;

- szerelvények, műszerek.

A duplikátor jellemzője az űrtartalma. A zöldség-gyümölcs feldolgozásban alkalmazott duplikátorok 50 – 300 literesek, a fűtőgőz nyomása 3 bar. A tartály lábakon áll.

 

A komlófőző üst / 206.  ábra/ jellemzői: viszonylag nagy űrtartalom / 5 – 10 hl/; nem lábakon áll, hanem az üzem két szintje közé építik be;  alakja változatos / 207.  ábra/; a kettős köpeny a fenék egy részét burkolja. A köpenyen kívül külső fél csövet és belső csövet is használnak.

A folyadékot felső ívelt csövön vagy alul vezetik be. A leeresztő szelep a hármas ívű fenék alsó pontján található. A felső bevezető cső a sör felszíne alatt juttatja be a folyadékot az üstbe. Érvényesül az örvényhatás. Az alsó bevezető csőből kilépő anyag szívóhatást létesít. A folyadék a felső terelőkúpnak ütközik, szétterjed és jól elkeveredik. Ezután az üst alsó terébe áramlik vissza.

Az üst anyaga korábban réz volt, újabban rozsdamentes acél. A középvonalban felszerelt lapkeverő íve az üst fenekének ívét követi. A keverő viszonylag hosszú tengelye az üst alsó részén található hajtó-műhöz csatlakozik. A keverő kerületi sebessége 3 m/s, megakadályozza a cefre lerakódását.

A sör-lé melegedését és forrását főleg a konvekció idézi elő. A fűtőfelülettel közvetlenül érintkező folyadék a hőmérséklet-különbség és a felszálló gőzbuborék hatására az üst felső pontja felé áramlik.

Az üst változatos alakja a cirkuláció fokozását célozza. A szív alakú üstben kedvező a hőátadás, viszont az üst gyártása bonyolult / b/ változat/. A c/-vel jelölt üst fűtőcsöveit egy oldalra szerelték fel. Így a főzőtérben a hőmérséklet-különbség nagyobb, fokozottabb a cirkuláció. A d/-jelű üst feneke nem ívelt, hanem sík. Gyártása egyszerűbb. A síklap kedvezőtlen szilárdságát a lapra szerelt fűtőcsövek javítják.

Az üst felső részén páracső /kürtő/ található. A huzat ellensúllyal ellátott csappantyúval szabályozható. A kürtő kereszt-metszet kb. 1/40-ed része a folyadék-felszínnek.

A sörgyárban több főzőüstöt, bekeverőt és egyéb tartályt telepítenek egymás mellé. A berendezések együttesét főzőháznak nevezik.

 

A sajtömlesztő berendezés kettős köpenyű aprítógép /kutter/. A gépben az aprítás és a hőkezelés ugyanabban a zárt térben megy végbe. A kettős köpenyű kutter a hús-feldolgozásban is használatos előfőzés-igényes összetevő aprítására.

 

A kapart falú hőcserélő nagy viszkozitású sűrítmény sterilezésére szolgál. A vízszintes tengelyű berendezés a fagylalt-hűtőhöz hasonló. A kaparókés fordulatszáma 400/min. Hatására a hőátadás optimális és az anyag nem rakódik fel és nem ég rá a cső belső falára. Több egység párhuzamosan vagy sorba kapcsolható.

 

Olajos-mag pörkölő. A magot az olajkinyerés fokozása miatt sajtolás előtt pörkölik. Hőkezeléskor csökken a magban levő olaj felületi feszültsége, könnyebben válik el a rost-szerkezettől.

A korábbi pörkölők hevítő-lapos, az újabbak kettős csöves szerkezetűek.

A kettős csöves magpörkölő / 208. ábra/ két egymás alatt elhelyezett, gőzzel fűtött vízszintes tengelyű henger. A felső, főző-hengerbe adagolócsiga szállítja az anyagot. A henger átmérője 900 mm. Az alsó, szárítóhenger 350 – 450 mm átmérőjű. A két hengert függőleges tengelyű átvezető-cső köti össze. Az anyagot csiga-szalag továbbítja a hengerben.

A csöves pörkölő közvetlenül a csigás préshez csatlakoztatható. A préstől távolabbi pörkölőből fűtött csövön kell az anyagot a préshez szállítani.

 

Egyéb,  gőzzel hőkezelők. A csöves magpörkölő alternatívája a tálcás, hevítő lapos pörkölő. Emeletes pörkölőnek is nevezik. Szerkezete: 2000 mm átmérőjű függőleges tengelyű henger. A henger tengelyére merőleges síkban hevítő lapokat szerelnek fel. A gőzfűtésű csöveket részben a hevítő lapok alá, részben a henger külső felületére szerelik. Az anyag a gravitáció hatására felülről lefelé halad. A hevítő lapok felületén a henger középvonalában felszerelt tengely lapátjai terelik az anyagot. A lapát elteríti az anyagot a fűtőfelületen, így a hőkezelést egyenletessé teszi. A lapokon nyílás található, a függőleges irányú anyagáram céljából.  Az átömlő anyagmennyiséget a nyíláshoz illeszkedő billenő lap szabályozza. A billenés mértékét – a nyílás nagyságát – a nyílás alatti hevítő lapon levő anyag rétegvastagsága határozza meg.

A pörkölő-torony fűtési rendszere és a szintek közötti anyagmozgatás bonyolult. A berendezés építőkocka-elv szerint nem bővíthető.

 

Az autokláv nyomás alatti hőkezelő tartály. Konzerv hőkezelésére / sterilezésére/ használják elsősorban. Helyzete szerint megkülönböztetünk álló / függőleges tengelyű/ és fekvő / vízszintes tengelyű/ autoklávot.

Az álló autokláv / 209. ábra / dobozos vagy üvegbe töltött termékek 100ºC alatti és fölötti hőkezelésére alkalmas. Szerkezete: acéllemezből készített hengeres tartály. Feneke és nyitható fedele domborított. Űrtartalma 1000 – 1400 liter.

A hengeres köpeny fedéllel illeszkedő peremén horony található. A horonyba zömítik a légmentes tömítést biztosító gumikötésű grafitos zsinórt. A fedél a köpenyhez csuklósan kapcsolt 6 – 8 csavarral zárható.

Hőkezeléskor a tartályt 1/3 részig feltöltik vízzel, majd az autokláv-kosárba rakott terméket helyezik be. Emeléshez az autokláv/ok/ fölé magaspályát szerelnek, erre futómacskát és emelődobot helyeznek el. Több autokláv üzemeltetésekor a töltés/ hőkezelés/ ürítés műveletét a legkisebb veszteség-idő figyelembe vételével kell összehangolni.

A kosár behelyezése után a tartályt pereméig töltik fel vízzel. A fedél zárása után bekapcsolják a gőzfűtést. A vizet a tartály fenék-részén levő csöves hőcserélővel melegítik. A hőkezelés befejezése után hűtővizet engednek a tartályba. Meghatározott túlnyomás / ún. ellennyomás/ tartása mellett kell csökkenteni a hőmérsékletet. Egyensúlyt kell tartani az autokláv terében és az üvegben, illetve a dobozban levő nyomás között.

A fenék középvonalában leeresztő szelep vagy tolózár található, a főzővíz ürítésére. A tartály a palásthoz hegesztett lábakon áll. Az autokláv tartozéka a biztonsági szelep, valamint a nyomásmérő, amelynek az érzékelő csöve a köpeny felső részébe illeszkedik.

A fedélen légtelenítő-szelep található. Ezt addig nyitva kell tartani, amíg a szelepen a gőz nem kezd kifújni. Az autoklávban rekedt levegő ugyanis rontja a hőátadást. A légtelenítő-szelep zárásával a tartályban nő a hőmérséklet és a nyomás.

Az autokláv fajlagos gőzigénye Kerényi szerint 0,4 – 0,6 kg gőz/ kg termék. Főzővíz-igény 4 – 8 kg víz / kg termék. Az 1400 l űrtartalmú berendezésbe 5/4-es üvegből egyidejűleg 480 db helyezhető.

 

Fekvő víztárolós autokláv / 210. ábra /neve arra utal, hogy a hőkezelő tartály fölött víztároló tartály helyezkedik el. Energiagazdálkodási megfontolásból a hőkezelési művelet befejezése után és a tartály töltése előtt a vizet, a hőkezelési folyamat megkezdéséig a tároló-tartályba szivattyúzzák.

Üzembe helyezéskor a tárolótartályban a vizet a hőkezelés hőmérsékletére fűtik. Ebből a célból a tartály alsó részébe csöves hőcserélőt szerelnek. A tartály vizének melegítésével egyidejűleg a kerekeken gördülő autokláv-kosarakba rakott terméket a nyitott autokávba gördítik. A kerekek a tartály köpenyéhez hegesztett vezetősínen gördülnek. A kosarak száma / többnyire három/ az autokláv teljesítőképességétől függ.

Töltés után a tartály ajtaját zárják. Az autokláv műszaki színvonalának egyik jellemzője a gyors és biztonságos zár-szerkezet.

Zárás után a víztartályból az előmelegített vizet az autoklávba engedik. A  dobozolt vagy üveges termék a vízbe merül. A vizet szivattyúval áramoltatják /cirkuláltatják/. Az előmelegített vízen kívül közvetlen gőzt vezetnek a tartályba. A gőz kondenzál, hasznosul a kondenzációs hő. Gőzön kívül levegő is vezethető a tartályba / a Lagarde autoklávban ezt az eljárást alkalmazzák./

A főzés /sterilezés/ befejezése után a vizet a tárolótartályba szivattyúzzák. Helyét a hűtővíz foglalja el. Hűtés után a hűtővizet is a tárolótartályba engedik. Amikor az autokávból a víz eltávozik, a kosarakat kihúzzák. Két ajtó felszerelése átmenő forgalmú autoklávot eredményez. Az anyagmozgatás egyszerűsítésével az ajtó költsége áll szemben.

Levet tartalmazó konzerv hőkezelésekor a hőátadás fokozása, a műveleti idő csökkentése céljából a kosarakat forgatják. A tartályba forgató-szerkezetet szerelnek be, ehhez rögzítik a kosarakat.

A veszteségidő tovább csökkenthető akkor, ha két hőkezelő /I., II./ és egy víztároló tartályt a háromszög csúcspontjaiban helyezik el és a műveleti időket célszerűen összehangolják.

Háromtartályos hőkezelő berendezés egyszerűsített / rész-műveleteket mellőző/ munkafolyamata:

- a főzővizet a tárolótartályba engedik és előmelegítik. Egyidejűleg feltöltik az I. tartályt;

- hőkezelés az I. tartályban, közben a II. előkészítése, töltése;

- az I.  hőkezelő tartályból a víz tárolóba szivattyúzása, hőkezelés a II. tartályban;

- az I. ürítése, közben a II. előkészítése ürítésre;

- az üres I. tartállyal a ciklus ismétlődik.

 

Az álló és a fekvő autokláv egybevetése alapján megállapítható, mind energiagazdálkodás, mind hatékonyság szempontjából az utóbbi kedvezőbb. Az álló autokláv kisüzemben lehet gazdaságos, jelentős élőmunka felhasználásával.

A háromtartályos autokláv üzemeltetésekor két kedvezőtlen körülmény marad: a tartály ajtajának nyitása-zárása, valamint ugyanabban a térben a hőkezelést követő hűtés. Az utóbbi – energia-pazarló – eljárás külön hőkezelő és külön hűtő alkalmazásával kiküszöbölhető. / Erre volt is üzemi példa dobozolt sonka hőkezelésére./ A külön térben folytatott hőkezeléskor viszont a hűtőtartály többlet-költsége merül fel.

Mindkét kedvezőtlen körülmény elhárítására megoldás a hidrosztatikus sterilező. Működése a közlekedő edény tulajdonságain alapszik. A teljesítőképességnek megfelelő méretű tornyot építenek. Ennek belsejében – több szakaszban – vízoszlopok helyezkednek el. A kisebb magasságú oszlop a nagyobbal úgy tart egyensúlyt, hogy az alacsonyabb oszlop felületére nyomást gyakorolnak. A vízzár szükségtelenné teszi az ajtót. Az egymást követő oszlopok lehetővé teszik a sterilező és a hűtő szakasz szétválasztását. A tornyokban végtelenített lánc halad végig. A lánc serlegeibe helyezik a terméket. A berendezés kapacitása viszonylag nagy, viszont egyidejűleg többféle termék nem hőkezelhető.

 

     Gázzal hőkezelő berendezések

 

A hőkezelés energiaforrása földgáz. Természetes eredetű energiahordozó, a Föld terméke. Számottevő átalakítás nélkül felhasználható. Kémiailag tiszta. Anyaga nagyrészt metán, kisebb arányban etán, propán és bután. Ként nem tartalmaz, páratartalma elhanyagolható. Égésterméke vízgőz és széngáz. A füstgáz-tartalom 35 – 50%-kal kevesebb, mint az olajé vagy a széné.

A csőben vezetett földgáz az üzemben állandóan rendelkezésre áll. A vezeték nagy teljesítőképességű, hosszú szakaszokra kiépíthető. A gázszolgáltatás – szemben a gőzkazánnal – decentralizálható. A hálózati veszteség kicsi. A hőkezelő berendezés gyorsan üzembe helyezhető.

A földgáz égés, nyílt láng révén fejti ki hatását. Égésnek nevezzük azt a kémiai folyamatot, amelynek során a tüzelőanyag hő-fejlődés közben oxigénnel egyesül. Az égés feltételei:

- éghető anyag;

- az égést tápláló oxigén;

- gyulladási hőmérséklet.

Az égés sebességétől függően megkülönböztetünk:

- lassú vagy fojtott égést. Lassú égéskor a tüzelőanyag úgy egyesül az oxigénnel, hogy közben a hőmérséklet a gyulladási hőmérsékletnél kisebb. Fojtott égés megy végbe a füstfejlesztő berendezésben / füstgenerátorban/;

- a gyors égés feltétele az, hogy az éghető anyag és az oxigén jelenlétén kívül az éghető anyag hőmérséklete a gyulladási hőmérsékletnél magasabb. A gyorsan égő anyag izzik vagy lánggal ég. A láng izzó gáz. Gyors égés alapján működnek a gáz-üzemű sütőkemencék. Korábban alátüzeléssel működtettek hőkezelő /főző/ és lepárló / szeszfőző/ berendezéseket. Ezek kiszorultak az üzemi gyakorlatból;

- robbanás-szerű égéskor, röviden robbanáskor az éghető anyag szabályozatlan körülmények között egyesül az oxigénnel. Lökéshullámok keletkeznek, melyek energiája rombolást végez. A robbanással a munkavédelem c. tárgy keretében foglalkozunk.

Égéskor égéstermék keletkezik. Gáztüzeléskor füstgáz, a fafűtéskor hamu. A hőkezelő berendezésben gondoskodni kell az égéstermék elvezetéséről

 

     Sütőkemencék. A sütés fokozott mértékű hőkezelés. Hatására a kelt tészta térfogata növekszik, a termék íze és állománya kialakul és fogyaszthatóvá válik. A sütés feltételei:

- sütési hőmérséklet;

- sütési idő;

- a művelet kezdeti szakaszában gőzzel telített sütőtér.

A sütési hőmérséklet előállítható: földgáz, olaj, elektromos áram segítségével. Az olajtüzelés higiéniai és gazdasági okokból háttérbe szorul. A földgáz energiája kémiai reakció /égés/ következtében szabadul fel. A hőenergia közvetlen vagy közvetett hőátadás révén jut el a sütés helyére, kenyér-sütéskor a tésztához.

Közvetlen hőkezeléskor a tüzelőanyagot épített, falazott sütőtérben égetik el. Az eljárást jelenleg házi vagy vendéglátó-ipari / pizzéria/ sütőkemencékben alkalmazzák. Közvetett hőkezeléskor a tüzelőanyagot a tűztérben égetik el. A tésztát a sütőtérbe juttatják.  A hőkezelés a sütőtér fém falán keresztül megy végbe.

A sütőtérből három módon jut a tésztához a sütéshez szükséges hő:

- sugárzással;

- vezetéssel;

- áramlással.

A három hő-közlési mód közül a sugárzás a legjelentősebb kenyér-sütéskor. Az összesen leadott hő 80 – 85 %-a. A hősugárzás a sütőtér oldalairól, boltozatáról árad.

 A hővezetés a sütőtér fém-felületén – ahol a tészta elhelyezkedik – megy végbe. A hőáramlás a sütőtérben levő levegő és gőz mozgása révén érvényesül.

A hőközlés a következő szerkezetekkel valósítható meg:

- cikloterm hő-közlés a sütő-teren kívül keringtetett forró égéstermékkel. A füstgáz a sütőtér falát fűti;

- gőzcsöves hő-közlés a csőben levő víz halmazállapot-változása révén. A gőzcsövet a sütőtér falába építik;

- léghevítővel előállított forró levegővel. A forró levegő közvetlenül süti a tésztát.

 

A cikloterm-rendszerű / 211. ábra / kemencében a sütőtér zárt fém lemez „doboz”, melyet a tűztér vesz körül. A tűztérben égőfejben keletkezik a földgázból / levegő és gyulladási hőmérséklet hatására/ láng, majd nagy hőtartalmú füstgáz. A forró füstgáz hőtartalmát a sütőteret körülvevő füstcsatorna falazata veszi át és a sütőtérbe továbbítja. A füstjáratokon áthaladva a füstgáz a kéménybe távozik. A füstgázt ventilátor keringteti. A hazai kemencék általában cikloterm-rendszerűek.

 

A gőzcső a tűztér és a sütőtér között helyezkedik el. A csőben víz, illetve annak gőze cirkulál. A tűztérben a hő a vizet elpárologtatja. A sütőtér viszonylag kisebb hőmérsékletén a gőz kondenzál és leadja kondenzációs hőjét. A hő-leadás – a gázégő hőjén túl – a sütőtér fűtésére hasznosul.

A gőzcső szerkezete:

- egyenes vagy L-alakban hajlított, visszatérően zárt, egyharmad térfogat-részben vízzel töltött;

- önmagukba visszatérő, zárt csőkeret, ugyancsak egyharmad-részben vízzel töltve.

 

A sütőfelület rögzített vagy mozgó.  Az előbbi kemence működése szakaszos, az utóbbié folyamatos.

Az égőfejeket a keverőkamrába szerelik be. A kamrában a friss és a vissza-vezetett füstgáz keveredik. A nem cirkuláltatott füstgáz a kéménybe távozik.

A tésztát a sütőtérbe adagolják. Ezt a műveletet vetésnek, az eszközt vetőszerkezetnek nevezik. A kemence teljesítőképességétől és műszaki színvonalától függően a következő vetőszerkezeteket különböztetjük meg:

- kézi lapát;

- lapát vetőszalaggal kiegészítve. A sütőtérbe a szalag juttatja a tésztát;

- automatikus.

Az etázskemence / 212. ábra/ nevét a többszintes rögzített sütőtér alapján kapta. A sütőteret a tűztér veszi körül. Párafejlesztő szerkezetet sütőterenként szereltek be. A párafejlesztő a tűztérbe lejtősen vezetett cső. A csőbe vezetett vizet a tűztér hőenergiája gőzzé alakítja. A gőz a páranyíláson át jut a sütőtérbe.

A hazai etázskemencék sütőfelülete 10 – 15 m², a sütőterek száma 3 – 4. A kemence teljesítőképessége 100 – 250 kg/h egy kilogramm tömegű kenyérből. Zsemlére 1500 – 4000 db/h. Fajlagos energia-igény 150 MJ/ 100 kg kenyér.

A Winkler etázskemence sütőterének száma 4 és 5; felülete 3,8 – 18,0 m²; szélessége 600 – 1800 mm.

A földgáz, mint energiaforrás legújabb alkalmazása a termo-olajjal fűtött etázskemence / Die Ernährungsindustrie, 2003. 12./. A termo-olajat spirálcsöves radiátorban hevítik. A hengeres radiátor középvonalában helyezkedik el a gázégő. A füstgáz körül járja a spirálcső felületét és a csőben áramló olajat melegíti. A központi olaj-hevítőre több sütőkemence kapcsolható.

 

Az alagútkemence tűzterén fémtagos sütőszalag viszi végig a tésztát. A hazai alagútkemence cikloterm-rendszerű. A kemence üzem-menete:

- üzembe helyezés előtt bekapcsolják a ventilátorokat, többszörös légcsere céljából. A szellőztetés célja a robbanás-veszély elhárítása;

- üres állapotban üzemi hőmérsékletre fűtik a kemencét;

- a sütési hőmérséklet elérésekor kezdődhet a tészta vetése. Többszintes sütőterű kemence műveletsorát a három tartályos autoklávéhoz hasonlóan kell megszervezni.

 

A sütőszalag sűrű szövésű végtelenített acélháló. Felső ága a sütőtérben, az alsó a sütőcsatorna alatt halad. A szalagot hajtó- és feszítő-görgőn vetik át. A hajtó-görgő az ürítési, a feszítő a vetési oldalon található. A szalag alsó ágát a füstgáz-csatorna sugárzó hőjével melegítik, hogy a sütőtérbe vissza jutva a szalag hőmérséklete annak megfelelő legyen.

A két sütőteres alagútkemence vetélő-szerkezetének / 213.  ábra/ egységei:

- a tésztát szállító polcos kocsi;

- emelőszerkezettel ellátott átadó-szalag. Az emelő a szalagot annak a sütőtérnek a szintjére emeli, amelybe a tésztát vetik;

- emelőszerkezettel ellátott vetőszalag, amelyről a sütőtérbe kerül a tészta.

A sült kenyeret a sütőszalag a sütőtéren túlnyúló kihordó szalagra juttatja. Az üzem légterétől billenő-ajtó választja el a sütőteret.

Az alagútkemence sütőfelülete 25 – 50 m²; hossza 15 – 25 m; a sütőszalag szélessége 1,5 – 3,0 m; teljesítőképesség 1 kg-os kenyérből 0,5 – 1,0 t/h; fajlagos energia-igény 160 – 180 MJ/ 100 kg kenyér.

 

     Forgódobos magpörkölő. A pörkölés kávé és kakaóbab íz-kialakítására szolgál. A pörkölési hőmérsékletet a füstgáz közvetlen vagy közvetett hatására érik el. A hő hatására a nemkívánatos illó anyagok eltávoznak; kialakul a termék íze és színe; csökken a mag víztartalma; a maghéj meglazul és elválik a belsőtől.

A berendezés szigetelt burkolattal és légtechnikai szerkezetekkel ellátott vízszintes tengelyű henger / 214. ábra/. A magot a henger nyitott oldalán táplálják be. A forgódobos berendezések általános mozgás-törvényei a pörkölőre is érvényesek.

A gázégőkben – a sütőkemencéhez hasonlóan – fejlesztett füstgáz pörkölő hatása kétféle módon érvényesül:

- a gáz a dob külső falán át adja át hőtartalmát a magnak. Ekkor a dob zárt és a füstgáz a szigetelt burkolat felső nyílásán át távozik. A gáz útját három-járatú légszelep megfelelő helyzete határozza meg;

- nyitott dobba vezetik a füstgázt, közvetlenül a mag felületére. A forgás következtében a mag teljes felületével érintkezik a gáz, kedvező a hőátadás. A garat zárása után a gázt a mag-adagoló csövön át vezetik el.

A dobból kilépő pörkölt magot vízzel vagy levegővel hűtik. A füstgázt ventilátor szívja el. A magról levált héjat, valamint a mag-törmeléket ciklonban választják le. A ciklonból kilépő gáz a kéménybe jut.

 

     Perzselő-gépek. A növényi anyag felületi hőkezelését pörkölésnek, az állatét perzselésnek nevezik. Amennyiben a sertés bőrét nem fejtik le, testfelületét és egyes baromfi-féléket perzselik. A perzselés célja: a szőr-maradványok eltávolítása; a testfelület csírátlanítása; adott esetben /”bacon”-gyártás/ íz-kialakítás. A perzselés a gázégőben fejlesztett lánggal, füstgázzal végzett közvetlen felületi hőkezelés.

Az állat-test magaspályán, függesztve lép be a perzselő-gépbe. A régebbi, szakaszos üzemű perzselők alsó gázégőit két samot-béléses fél-henger közé szerelték. A nyitott fél-hengerek közé jut a test, majd a perzselés ideje alatt a fél-hengerek záródnak. A nagy hőmérséklet forrása a sugárzó samot.

A folyamatos működésű perzselő / 215.  ábra/ gázégői a test két oldalán helyezkednek el. A gázégőből kilépő láng éri a testfelületet, ezért a gépet lelángolónak is nevezik. A lelángolóból távozó 600ºC hőmérsékletű füstgáz energiája vízmelegítésre hasznosítható. A folyamatos perzselő teljesítőképessége az égősor hosszával arányos. Átlagosan 200 db/h.

A gázüzemű hőkezelő berendezések / sütő, pörkölő, perzselő/ biztonságtechnikája különös figyelmet igényel.

 

Füstfejlesztő berendezések

 

A földgáz-égőből távozó füst – miután a gáz hőenergiáját hasznosította – környezetszennyező melléktermék. A fa-füst élelmiszer-összetevő „főtermék”.

Mint láttuk a füst lassú égés-kor  keletkezik.

A fából fejlesztett füst nagyszámú összetevőt tartalmaz. Az élelmiszer-előállításban a füst aroma-kialakító és tartósító hatását használják ki. A füstölés ősi tartósító eljárás. Húst, halat, húskészítményt, sajtot füstölnek. A füst – különösen a füstoldat és annak porlasztás révén nyert koncentrátuma – fűszernek tekinthető.

Girard hideg és meleg füstölést különböztet meg. Meleg füstöléskor a hőmérséklet eléri a 75 - 80ºC-ot. Így a művelet hőkezelésnek is minősül.

Füstöléskor a következő fizikai folyamatok mennek végbe: adhézió, adszorpció, kondenzáció, diffúzió, abszorpció. A füstrészecskék diffúziója eredményezi elsősorban a termék ízét és tartósítását. 

A füstfejlesztő berendezést füstgenerátornak nevezik. A füstképző anyag és a generátor típusa szerint a következő füstfajtákat különböztetjük meg:

- parázsfüst a fűrészpor, valamint bükkfa-forgács lassú égésekor keletkezik. Az égéskor parázs keletkezik, ami nem lobban lángra;

- dörzsfüstöt a fahasábra szorított forgó fémtárcsa súrlódási hője fejleszt;

- kondenz-füst a fűrészpor-halmazon átvezetett gőz kondenzációja következtében keletkezik. A füst aroma-anyagait a gőz oldja ki.

 

A füstgenerátor olyan tüzelőszerkezet, amelynek nem a hőjét, hanem a füstgázát hasznosítják. Füstölőnek nevezik azt a berendezést, amelyben a füst a termékkel érintkezik, ahol végbemegy a diffúzió.

A parázsfüst előállítására szolgáló generátor / 216. ábra/ szerkezeti egységei: garat, keverő, gyújtólap, gyújtó, ventilátor, füst-elvezető, hamu-gyűjtő. A füstképző anyagtól függően fűrészporos, illetve faforgácsos generátort különböztetünk meg. A faforgács  kereskedelmi cikk. Marógéppel állítják elő. A fűrész-telepről beszerzett fűrészpor minősége bizonytalan. Az elektromos gyújtóra csak üzembe helyezéskor van szükség. A jól beszabályozott generátor önfenntartó égésű.

A szabályozás tényezői: a fűrészpor, illetve forgács előkészítése; a keverő fordulatszáma; levegő-mennyiség; a füstcsatorna pillangó-szelepének beállítása.

A hazai generátorok garat-térfogata 80 - 100 liter. Egy töltet füst-szolgáltatási ideje 30 – 40 óra. Az izzítási hőmérséklet 500 – 600ºC. Biztonsági okokból láng-érzékelőt szerelnek be. Láng-képződésekor vizet permeteznek a füstfejlesztő térbe.

A dörzsgenerátor / 217. ábra/ szerkezeti egységei: érdes felületű forgó henger és szorítószerkezet. Gyújtóra nincs szükség. A súrlódási hő elegendő a lassú égéshez. Nincs szükség begyújtási időre. A dörzshenger forgásakor a füst azonnal megjelenik.

 Az ábra pneumatikus szorítószerkezetet mutat. Ennél a változatnál a generátor üzemeltetéséhez sűrített levegőre is szükség van. Kisüzemi gépben nehezék /nagy tömegű test/ fejti ki a szorító-erőt. Henger helyett forgó korong is alkalmazható.

A keményfa-hasáb mérete: 50 x 100 x 1000 mm. A füst hőmérséklete az előbbinél kedvezőbb: 300ºC. A dörzshenger fordulatszáma: 3000/min. Füstfejlesztéskor a hasáb fogyása 12 mm/min, ennek megfelelően egy hasábból 2 – 4 órán át fejleszthető füst. Amikor a hasáb, befogó szerkezetének pereméig  elkopik, a dörzshenger megáll. A befogóban maradt fadarab veszteség.

A dörzsgenerátor egyszerű szerkezetű és  jó minőségű a füst, a gépnek viszont magas a zajszintje. A füstminőség meghatározó tényezői: a fa minősége; szorító-erő; a dörzshenger fordulatszáma; a dörzshengerhez vetetett levegő és az elvezetett füst mennyiségének szabályozása.

 

Forró levegővel hőkezelő berendezések

 

Az etázskemence viszonylag nagy méretű. Működtetéséhez vetélőszerkezet szükséges. A kisüzemi kemencének nincsen polcos sütőtere. A polcok a szállítókocsin helyezkednek el. A sütőtérbe forró levegőt áramoltatnak. A forró levegő konvekció révén adja át a hőt a tésztának. Az egyenletes hő-közlés céljából a tésztával megrakott polcos kocsit forgatják.

A sütőfelület a kocsi polcait képező sütőlemezek alkotják. A kemence jellemzésére a lemezek méretét és számát adják meg. Sütőtérnek a légcsatornával ellátott, forró levegővel telt belső teret nevezik. A sütőterek száma egy / 218. ábra/, vagy kettő. Két sütőteres kemence hőcserélője a két sütőtér között helyezkedik el. A polcos kocsit a sütőtérbe tolják.

Egy sütőteres kemence léghevítője a berendezés oldalán helyezkedik el. A hőcsere energiáját gázégő szolgáltatja. A berendezés tehát közvetve gázüzemű. A forró levegőt a ventilátor a hőcserélővel ellentétes oldalon levő légcsatornába áramoltatja. A csatorna nyílásain kilépő levegő a kocsi polcai között a sütőlemez felületével párhuzamosan áramlik. A forró levegő egyenletesen járja át a lemezen levő tésztát és a lemezt is hevíti. A polcok közül kilépő levegő ismételten áthalad a hőcserélőn. A párafejlesztőt egybe építik a hőcserélővel. A gázégő hőenergiája így kettős célt szolgál.

A kocsiforgató-szerkezet felső vagy alsó meghajtású; a kocsi függesztett vagy a padozatba süllyesztett korongon forog. A Polin cég a következő forgató-szerkezeteket fejlesztette ki / 219. ábra/:

a/ a felső forgatású kocsit szabadon futó korongon rögzítik. Amikor a kocsit a sütőtérbe tolják az

a felső forgástengely U-alakú rudazatához és

egyidejűleg a korongon levő rögzítőhöz kapcsolódik;

                                  a korong és a padozat szintkülönbségét lejtő hidalja át;

b/  a felső forgató-tengelyen villa található, ehhez kapcsolódik a kocsikeret felső részén levő kapcsoló-elem. A kemence padló középpontjában levő tengelycsonkra ül a kereten levő hüvely, megvalósul a felső-alsó rögzítés;

          c/ a b/-hez hasonló szerkezet. A b/-szerkezetnél a rögzítő-elemek a kocsi lendületének hatására kapcsolódnak. Itt a felső rögzítő-elem függőleges irányban – a kocsival együtt – emelhető és süllyeszthető.

A Polin Roto 80 típusú forgó-kocsis kemence egy sütőterű. A sütőlapok száma 15, méretük 600 x 800 mm. Villamos energia-igény /ventilátor és forgató motor/ 2,5 kW. A hazai hasonló kemence adatai egyeznek az olasz gyártmányúéval. Energia-felhasználás 24 – 280 MJ/h.

 

A spirálszalagos hűtőiről ismert Frigoscandia anyagmozgató berendezésének szélesebb körű alkalmazására spirálszalagos sütőt fejlesztett ki. Gyorsétel / sült hús, csirke/ hőkezelésére /sütés, grillezés, „aranyozás”/ alkalmazzák.

Működése: a sodronyheveder síkjára merőlegesen fúvóka-sort szerelnek fel. A fúvóka forró levegőt lövell a termékre. A levegő hőmérséklete 300ºC, sebessége 30 m/s. A fúvóka sűrű osztású. A fél-csirke felületét pl. 4-5 fúvóka pásztázza. A fúvókába gáz-üzemű léghevítőből áramoltatja a levegőt nagy teljesítményű ventilátor

 

Elektromos hőkezelő berendezések

 

Az elektromos áram energiatartalmát hasznosítják az élelmiszer-előállításban. Az elektromos sütő hagyományos háztartási gép. Egyre szélesebb körben alkalmazzák az iparban is az elektromos áramot, a következő formákban:

- ellenállás-fűtéskor az áram energiája az ellenállás huzalban hővé alakul. A hőenergia sugárzás és vezetés révén hasznosul;

- infravörös sugárzáskor az áram sugárzó hőt kelt, „infra-lámpa” vagy sugárzó test révén;

- nagyfrekvenciás, illetve mikrohullámú hőkezeléskor az anyag-részecskék elektromágneses erőtérben végzett mozgása a hőkezelés forrása.

Az elektromos szerkezetek működésének részletei az elektrotechnika tárgykörébe tartoznak. Ebben a fejezetben az alapelveket, alapfogalmakat ismertetjük. Az elektromos hőkezelők mechanikus szerkezetei / üst, szekrény, alagút/ egyeznek az egyéb energiaforrás alapján működő berendezésekével.

A villamos fűtés előnyei:

- az elektromos áram gyakorlatilag mindenütt rendelkezésre áll. Az elektromos hőkezelők elsősorban kisüzemi berendezések;

- az elektromos hőkezelők szennyező anyagot nem tartalmaznak és nem bocsátanak ki;

- viszonylag egyszerű a szerkezetük;

- könnyen szabályozható, a fűtés üzem közben megszakítható és bármikor – gombnyomásra  -  újra indítható.

Ellenállás-fűtésű hőkezelőket többek között a sütőipar / sütőkemence/, a hús- és zöldség-gyümölcs feldolgozás / főzőüst/ alkalmaz. Az elektromos sütőkemence további előnyei:

- nincs szükség tűztérre, füstcsatornára és egyéb mechanikus szerkezetekre;

- nincs szükség a csatornák szellőztetésére, ami veszteség-idő;

- a többszintes kemence sütőtereinek a hőmérséklete eltérő lehet. Egyidejűleg többféle termék / pl. kenyér, zsemle/ süthető. Ez különösen kisüzemben kedvező;

- a földgázzal ellentétben nem robbanásveszélyes.

A gazdaságos üzemelésre példa Werli alapján: egy 25 m² sütőfelületű cikloterm-kemence maximális teljesítmény esetén 25 kg olaj. Ez megfelel 290 kW hőenergiának. Azonos sütőfelületű kemence villamos fűtési igénye 160 kW.

A villamos kemence sütőterében samott fűtőlapok / 220. ábra/ találhatók. A spirálvonalban felcsavart ellenállás-fűtő szálakat a lapok furataiba helyezik. A samott-lap szigeteli a lapba szerelt ellenállás-huzalt; a fejlődött hőt elosztja és tárolja. A sütőteret alulról is és felülről is fűtik. A termékhez mindkét irányból sugárzással jut el a hőenergia.

Az alulról sugárzó hőt a sütőfelület egyenletesen elosztja és vezetéssel közli a tésztával. A tészta közelebb van az alsó fűtőlaphoz. Ez kedvező a tészta térfogatának növekedésére. A térfogat-növekedésnek ugyanis a héj kialakulása előtt kell bekövetkeznie.

 

A hazai ellenállás-fűtésű kemencék műszaki adatai: sütőfelület 3 – 24 m², teljesítőképesség 1 kg-os kenyérből 70 – 280 kg/h, beépített elektromos teljesítmény 37 – 118 kW, fajlagos energia-felhasználás 120 MJ / 110 kg kenyér.

A Bongard kemence sütőfelülete 2,2 – 23,5 m², beépített elektromos teljesítmény 23 – 160 kW. A cég 40-féle kapacitású elektromos kemencét kínál.

 

Ostyalap sütésére folyamatos működésű gépeket alkalmaznak. Ennek indokai:

- a termék homogén és viszonylag nagy mennyiségben kerül előállításra;

- a kis rétegvastagság miatt rövid a sütési idő;

- az ostya alapanyaga szuszpenzió, szivattyúval szállítható. Nincs szükség vetélőszerkezetre.

A szivattyúval áramoltatott anyag sütése az öntéstechnikához hasonlatos. A sütőlap egyben öntőforma. Az alagút-rendszerű sütőgép szerkezeti egységei: szuszpenzió-tartály; szivattyú; töltőfej adagolóval; sütő-kocsi; anyagmozgató szerkezet; sütőszerkezet.

A sütő-kocsi / 221. ábra / alsó lapja az öntőforma, amit töltés után a felső lap zár. A két lap csuklóval kapcsolódik. Az ostyalap vastagságának megfelelően a felső lap helyzete csavarok segítségével változtatható. A kocsikat kétoldalt végtelenített lánc csapjaihoz rögzítik. A lánc-csapokra szerelt görgők a váz pályáján gördülnek.

A sütőszerkezet energia-forrása földgáz vagy elektromos áram. A gázüzemű sütő zárt, salakgyapot szigetelésű belső tere a sütőtér, benne a már ismert tüzelő-szerkezetek találhatók. Az ellenállásfűtő-szálakat a csuklósan záródó sütőlapokba szerelik. A fűtőszál az alagút hosszában húzódó elektromos vezetékről kapja az áramot. A kocsin levő csúszó érintkező / áramszedő/  kapcsolódik a vezetékhez.

Az ostyalap vastagságának / a sütési időnek/ megfelelően szabályozzák a lánc sebességét.

 

Az ellenállás-fűtésű főzőüst a gőzfűtésűtől annyiban különbözik, hogy a kettős köpenybe fűtőszálakat szerelnek. Az egyenletes hőmérséklet és a hőn-tartás miatt a köpenyt termo-olajjal töltik fel. Az elektromos energia révén felmelegített olaj az üst falának adja át hőjét, a fal pedig az üstben levő vizet melegíti. A hőmérséklet 50 - 300ºC között szabályozható. Elsősorban kisüzemekben – ahol gőzszolgáltatás nincs – célszerű a villamos fűtésű üst használata.

Az üst űrtartalma 75 – 250 liter. Villamos-teljesítmény igény 5 – 20 kW.

A gőzüzemű füstölő-főző szekrényeket húskenyér sütésére is alkalmassá tették. Ekkor a szekrény oldal-falaiba ellenállás-fűtő egységeket szerelnek, melyeken levegőt áramoltatnak keresztül. A terméket a forró levegő süti meg. A hőmérséklet meghaladja a 200ºC értéket, aminek gőzzel való előállítása körülményes és drága.

 

Az infravörös sugárzó kemence az elektromágneses hullám sugárzó energiáját hasznosítja. A hullám hossza mintegy 10³ Å. Ez a sugár-tartomány a vörös szín hullámhosszánál kezdődik. / A nap is bocsát ki infravörös sugarakat, melyek a föld felszínét melegítik./

Plank törvénye szerint T hőmérsékletű fekete test, M  /W/m² / erősségű és λ hullámhosszú sugarat bocsát ki. A gyakorlatban többféle anyag / pl. a kerámia/ megközelíti a fekete test jellemzőit. Elektromos áram és a földgáz energiája révén kelthető infravörös sugárzás. A földgáz energiája melegíti a fekete testet.  Ha a sugárzás anyagot / testet/ ér, annak növekszik a hőmérséklete. Ezen alapul a hőkezelés.

 

Az elektromos sugárzótest az infra-sugárzó lámpa. Háztartásban, vendéglátó-iparban, közétkeztetésben egyaránt használják. A gázsugárzó hevítő-eleme perforált kerámia-lap. A lapot gázégő hevíti. A hevítés hatására sugárzó test felületi hőmérséklete 750 - 1200ºC, a sugárzás erőssége 100 – 300 kW /m². A földgáz-forgalmazó cégek a gázsugárzó nagy választékát fejlesztették ki.

 

Az infravörös sugarak – akárcsak a mikrohullámú sugárzás – háromféleképpen viselkednek:

- a sugarat az anyag elnyeli / abszorpció/;

- a sugarat átengedi / penetráció/ ;

- a sugár visszaverődik az anyag felületéről / reflexió/.

Tészta sütésekor olyan szerkezetet és elrendezést kell alkalmazni, amelyeknél az anyag nagy mennyiségű sugarat nyel el. A visszaverődés tészta sugárzásakor csekély.

A levegő átereszti az infra-sugarakat. A sütött anyagnak megfelelően változtatható a hullámhossz. Az infra-sugár elsősorban felületi hőkezelésre alkalmazható. Kis tömegű, lapos termék / keksz, kétszersült/ sütésére, nagyobb tömegű termék felületi hőkezelésére / grillezés/ kedvező az eljárás. A hagyományos kemence sütési idejéhez viszonyítva az infrasütőben a műveleti idő 50 %-kal kisebb.

Az infra-sütőben a sugárzó testeket a sütőfelület fölött helyezik el. A sütőtér mérete és a sugárzók száma alapján határozható meg a sugárzók sütőfelülettől való távolsága. Az a követelmény, hogy a sugárzók sugár-kúpjai fedjék egymást.

 

Dielektromos fűtéskor a felmelegítendő anyagot kondenzátor-lemezek közé helyezik. A lemezeket nagy frekvenciájú generátorra kapcsolják. A generátort ipari árammal táplálják. A lemezek között elektromágneses erőtér alakul ki. Az anyag dipólus molekulái / a víz/ az erőtérnek megfelelően igyekeznek elhelyezkedni. A váltakozó áram – váltakozó irányú erőtér – a dipólust megfordítani igyekszik. A mozgást a molekulák súrlódása gátolja. A súrlódás hatására hő fejlődik. Ez a hő a hőkezelés energiaforrása. A hő-fejlődés az anyag belsejében megy végbe. A környezet felé minimális a hő-veszteség.

A hőkezelt anyag térfogat-egységére /V/ jutó teljesítmény /P/:

 

                              P/V = E². f . ε . tgδ    W/m³

 

                   ahol   E  = elektromos térerő   V/m

                              f   =  frekvencia   1/s

                              ε    =  dielektromos állandó   A. S/ V. m

                              tgδ = dielektromos veszteség-tényező / fordítottan arányos a                                              a dielektromos állandóval/.

 

A dielektromos fűtés frekvencia-tartománya 0,5 – 200 MHz. Leggyakoribb a 27 MHz /Szabó/. A víz dielektromos állandója 77, a húsé 40, a műanyagé átlag 2.

    

A mikrohullámú fűtés hasonló a dielektromos eljáráshoz. Frekvencia-tartománya nagyobb, gyorsabb hőmérséklet-emelkedés valósítható meg mikrohullámú erőtérben. Mind az iparban, mind a háztartásokban a mikrohullámú melegítő terjedt el. Élelmiszer hőkezelésére az EU-ban 2450 MHz, az Egyesült Királyságban 915 MHz frekvenciát alkalmaznak.

Az infravörös sugárzáshoz hasonlóan viselkednek a dielektromos és a mikrohullámú erőtér elektromágneses sugarai. A polietilén csomagolóanyag pl. átengedi a sugarat. Így csomagolt termék is hőkezelhető /pl. fagyasztott anyag vissza-melegítése/. A fém a sugarat visszaveri. Fém eszköz vagy alu-fólia károsítja a berendezést.

A P/V-re felírt összefüggésből látjuk, hogy a hő-teljesítmény a dielektromos állandóval egyenesen arányos. Mikrohullámú erőtérben a jelentős víztartalmú élelmiszerek hőkezelése célszerű: fagyasztott hús, zöldség, gyümölcs felmelegítése, főzés, előfőzés. Sütésre a mikrohullámú berendezés nem alkalmas. A mikro-sűtő ellenállás-fűtővel kiegészített berendezés. Kifejlesztettek – mikrohullámú erőteret hasznosító – víztartalom-mérő műszert.

A mikrohullámú hőkezelő szerkezeti egységei: generátor, illetve magnetron; a magnetron által fejlesztett mikrohullámú energiát továbbító egységek: hullámcsatorna vagy koaxiális kábel; melegítő kamra, szekrény vagy alagút; a felmelegedett levegőt áramoltató ventilátor.

Az amerikai Raytheon QMP típusú berendezése 140 kg tömegű és 15 % zsírtartalmú marhahúst 40 kW igénybe vétele mellett hét perc alatt melegít fel - 18ºC-ról  -3ºC-ra.

A mikrohullámú melegítés előnyei: a berendezés elektromos hálózatról működtethető; hatásfoka átlagosan 60 %; a műveleti idő a hagyományos eljárásokhoz viszonyítva nagyságrendekkel rövidebb; csomagolt termék kicsomagolás nélkül melegíthető; fagyasztott élelmiszer melegítésekor a tömeg-veszteség gyakorlatilag nulla.

Az eljárás hátrányai: az anyag melegedése a víztartalom-eloszlástól függ, ezért a melegedés heterogén /pl. több összetevős készétel /; pirításra, sütésre nem alkalmas; létesítési és üzemeltetési költsége viszonylag nagy.

A szokásos hőmérséklet-mérés mikrohullámú erőtérben nem alkalmazható. Az érzékelőben / higany, termoelem/ ívkisülés lép fel, ami a mérési eredményeket torzítja és a műszert is tönkre teszi. Alkalmazható mérési módszerek: árnyékolt termoelem, száloptika, ultrahang.

A száloptikás műszer vezetékét fluoreszkáló bevonattal látják el. Az érzékelőt a termékbe szúrják. A hőmérséklet emelkedésekor a foszfor fényt bocsát ki. A fényerősség a hőmérséklettel arányos. Az ultrahang sebessége az anyag hőmérsékletétől függ.

 

A rádióhullám az elektromágneses hullámok spektrumában a mikrohullám közelében helyezkedik el. A mikrohullámú hőkezelésre 2450 MHz, a rádióhullámú eljáráskor 13,53 MHz frekvenciát alkalmaznak. A rádióhullám mélyebben hatol az anyagba, mint a mikrohullám. Kevésbé korlátozott az anyag mérete.

Rádióhullámú hőkezelő eljárást és berendezést dolgozott ki  az APV Pasilac-Tulip Dániában, a sonkagyártó üzemben. A főzőtér 200 mm átmérőjű cső. A csőben dugattyús töltőgép továbbítja az anyagot. A rádióhullámú erőteret a teflon-bevonatú rozsdamentes acél csőre kapcsolják. A sonka-főzés műveleti ideje mindössze 3 perc. A főzést hűtés és a termék szeletelése követi. A cső keresztmetszete a termék típusának felel meg: henger, háromszög, hasáb.

 

 

Bepárlók

 

A bepárlás az oldat töményítése az oldószer forralással végzett elpárologtatásával. A forralás hőkezelés, az elpárologtatás / besűrítés/ anyagátadás.

A bepárlás főbb alkalmazási területei az élelmiszer-előállításban:

- új termék előállítása a híg anyag besűrítése révén. A paradicsomléből pl. paradicsom-sűrítményt, a tejből sűrített tejet, a zsírból glicerint állítanak elő;

- közbenső művelet nagy szárazanyag-tartalmú termék gyártási folyamatában. A tej-, tejszínpor, tejcukor előállításakor besűrítés előzi meg a szárítást;

- adott technológiai művelet / pl. cukor kristályosítás/ elősegítése az oldat töményítése révén ;

-nemkívánatos oldószer / pl. növényolaj-gyártás során, extrakciós üzemben a hexan/ eltávolítása;

- étolaj-finomítás;

- az élelmiszer-előállítás /pl. szesz/ során keletkező melléktermék besűrítése, a sűrítményből takarmány előállítása.

Az oldószer forralására gőzfűtésű berendezéseket alkalmaznak. Ezek szerkezeti egységei: létér; fűtőtér; páratér; párakondenzátor; szerelvények / anyag be- és elvezető cső/, légtelenítő, műszerek.

A gőzfűtés csőköteges, kettős köpenyű vagy lemezes hőcserélőben valósul meg. A fűtőtest a lé-teret magába foglaló tartályban vagy a tartályon kívül / külső fűtőkamrás bepárló/ helyezhető el. A lé természetes vagy kényszer-cirkuláció hatására áramlik a berendezésben. Az előbbi a termikus cirkuláció. Az utóbbi fenntartója a szivattyú.

A párakondenzátor a vízpárát csapja le. A keletkezett víz térfogata kisebb a vízgőzénél. Az „üresen” maradt tér légritkítást eredményez.

A bepárlók csoportosíthatók a készülékben uralkodó nyomás alapján:

- az atmoszférikus nyomású bepárlás a legegyszerűbb, üzemeltetése viszont gazdaságtalan. A párát nem hasznosítják, a hő-felhasználás nagy;

- a légkörinél kisebb nyomású a vákuum-bepárló. A párát vákuumszivattyú szívja el, így a páratér vákuum alá kerül. A bepárlás kisebb nyomáson folytatható. A fűtőközeg és a lé között nagyobb a hőmérséklet-különbség, kisebb a fűtőfelület;

- a légkörinél nagyobb nyomás növeli az oldat forráspontját, a fűtőgőz nagyobb hőmérsékletű, a berendezést nyomásra kell méretezni. Akkor alkalmazható, ha az oldat hőre nem érzékeny és a párát /másodlagos gőzt/ hasznosítják.

Az alkalmazandó nyomás az oldat hő-érzékenysége; az oldószer minősége; és a fűtőközeg alapján határozható meg. Az élelmiszer-előállításban alkalmazott bepárlók többsége vákuum alatt működik.

A bepárlás egy vagy több fokozatú. Ennek megfelelően megkülönböztetünk egy- és többtestes bepárlókat.

A bepárló méreteinek és a műveleti időnek a csökkentése céljából fejlesztették ki a lemezes és a tányéros besűrítőket. A lemezes bepárló működési elve egyezik a lemezes hőcserélőével. A tányéros /Centri-Therm/ besűrítő a tányéros szeparátorhoz hasonló. A tej-, gyógyszeriparban alkalmazzák.

 

Csőköteges bepárlók. A morvaországi egykori / 1850/ cukorgyár műszaki vezetőjéről, az első készülék tervezőjéről elnevezett Robert bepárló / 222. ábra/ belső csőköteges készülék. Széles körben alkalmazzák ma is. A híg levet a függőleges tengelyű tartály csőkötege fölött vezetik be. A lé szintje meghaladja a csőköteg felső szintjét. A csöveket felül és alul csőfalba, fém lemez furataiba préselik. A csövek belső falán áramlik a lé, a külső falon a gőz.

A csőkötegre merőleges irányban vezetik be a gőzt. A kondenzvíz a köteg alsó részén távozik. A gőz és a csőfal közötti hőátadás javítása céljából a nem kondenzálódó gázokat, elsősorban a levegőt el kell vezetni a fűtőtérből. A levegőt légtelenítő vezeték juttatja a páratérbe. A levegő a párával együtt távozik.

A lé megtölti a kisebb átmérőjű forraló- és a középső, nagyobb átmérőjű ejtőcsövet. A forr-csőben a levet a gőz forráspontig melegíti. A csőben gőzképződés indul meg. Megnő az anyag térfogata, a fajlagos térfogat / térfogat-egységben levő tömeg/ pedig csökken. A lé a csövekben felfelé áramlik. A gőzbuborékok felszabadulnak a páratérben, a folyadék a nagyobb átmérőjű ejtőcsőbe kerül. Itt a fajlagos fűtőfelület kisebb, a folyadék hőmérséklete csökken, térfogat-tömege nő. Az áramlás lefelé irányul. Kialakul a termikus cirkuláció.

A paradicsomlé termikus cirkuláció révén jól sűríthető. Ekkor nincs szükség szivattyúra, az anyag keverésére. A forr-csövek átmérője 30 – 50 mm, az ejtő-csőé 300 – 350 mm. A csövek hossza 1000 – 3000 mm.

 

A cukorpép főzésére /kristályosításra/ alkalmazott csőköteges készülék kialakításakor figyelembe kell venni azt, hogy

- a cukorpép viszkozitása viszonylag nagy;

- csökken a cirkuláció sebessége;

- az oldat telítettsége miatt a csőben lerakódás következhet be.

Az anyagjellemzők a következő szerkezeti változásokat teszik szükségessé:

- a cukoroldatot a tartály alsó részén  csövön, vagy perforált körvezetéken juttatják be;

- csökken a fűtőcsövek hossza / 1000 –1200 mm/, átmérőjük növekszik / 1000 mm/;

- a csőfal síkja nem merőleges a tartály falára, hanem azzal 90º-nál kisebb szöget zár be. A fal befele lejtő csonka-kúp alakú;

- a pép csőköteg feletti szintjét növelik;

- az ürítőnyílás nagy méretű.

Dobay szerint 1 t pépre 5 – 6 m² fűtőfelület szükséges. Pl. 50 tonnás főzőben 250 – 300 m² fűtőfelületre van szükség.

Mivel a cukoroldatban a spontán magképződéshez nagy túltelítettségre van szükség, a kristálymagokat cukorpor alakjában viszik be a tartályba. Ez a szemképzés. A szemképzést a besűrítés előzi meg és a kristályok növelése követi. Az utolsó szakasz a pép teljes besűrítése, a szárítás. Ennek a műveletnek az a határa, hogy a pép még leereszthető legyen a tartályból. A kristályban maradó folyadékot a centrifugában távolítják el.

 

A bepárlóban a forrás hatására felszabaduló pára jelentős hőmennyiséget tartalmaz. Ha a bepárló után második vagy harmadik készüléket kapcsolunk, az elsőben keletkező pára a második csőkötegének a fűtésére használható. Így kapjuk a többfokozatú bepárlót. A technológiai közeg – a léből kilépő pára – energiahordozó szerepet tölt be.

Több bepárló sorba-kapcsolásával jelentős mennyiségű friss gőz és kondenzátor hűtővíz takarítható meg. A fűtés céljára átvezetett párát ugyanis nem kell kondenzátorba vezetni. Az a második készülékben kondenzál és hasznosul a kondenzációs hő.

A sűrítendő anyag és a fűtőgőz áramlási iránya szerint egyen- és ellenáramú többfokozatú bepárlót különböztetünk meg / 223. ábra/. Egyenáramú kapcsoláskor az oldat a nyomáskülönbség hatására áramlik az egyik testből a másikba. Az egymást követő testekben csökken a nyomás és a forráspont. Az oldat hőmérséklete is csökken, így növekszik a viszkozitása. Ez a hőátadást és a cirkuláció sebességét csökkenti.

Ellenáramú kapcsoláskor a második testbe vezetik a friss gőzt és a párával fűtik az első készüléket. A sűrítmény a nagyobb hőmérsékletű testből lép ki, viszkozitása kisebb. Mivel a második testben a nyomás nagyobb, a sűrítményt szivattyúval áramoltatják egyik testből a másikba.

A többfokozatú bepárló gazdaságosságát az anyag-minőségre gyakorolt hatás; energiaköltség; a berendezés szerkezete alapján lehet megítélni. A hazai paradicsom-sűrítmény gyártásában három- és négyfokozatú kényszer-cirkulációs csőköteges bepárlókat alkalmaznak. Kerényi szerint a következőket kell mérlegelni:

- a kényszer-cirkuláció következtében rövidebb az anyag átfutási ideje / paradicsomnál 30 – 35 min/, kisebb a hő-terhelése, ami az anyag-minőségre kedvező;

- a több fokozatú berendezés fajlagos gőzfogyasztása kisebb. A szivattyúk viszont növelik a villamos-energia fogyasztást;

- a 2 m/s áramlási sebesség eredményeképpen a csövekben nem rakódik le az anyag, nincs beégési veszély;

- a testek fajlagos folyadéktere kisebb / a sebesség nagyobb!/, a fajlagos fűtőfelület viszont nagyobb;

-   a forr-cső átmérője kisebb / 35 helyett 20 mm/, hossza viszont kétszeres.   

 

A bepárló teljesítőképessége úgy is növelhető, ha a fűtőtestet és a folyadék-teret elkülönítik. Az elkülönítés eredményezi a külső fűtőterű bepárlót. A külső fűtőtér többféle változatban alakítható ki.

 

A Vogelbusch bepárló /224. ábra / fűtőtere ferde. Középvonala a folyadéktér palástvonalával 30º-os szöget zár be. A merőlegeshez viszonyítva ez az elrendezés kisebb alapterületet igényel. A ferde csőköteghez kettős köpenyű összekötő cső kapcsolódik. Az összekötő szakasz csőkötegként is kialakítható. A fűtőtestben terelőlemezek között áramlik a gőz. Így áramlási útja nagyobb.

A friss levet / híg oldatot/ az összekötő csőbe táplálják. Innen az oldat a fűtőtestbe lép és eloszlik a fűtőcsövekben. A csövek falát a kötegbe felülről bevezetett gőz hevíti. A forralás hatására keletkező gőz-buborékok a ferde csövekben felfele áramlanak. Magukkal ragadják az oldatot. A forr-csövek felső végén kilépő pára-folyadék a páratérben külön válik. A sűrűsödő folyadék az ejtőcsőbe, a pára a páratérbe kerül. A sűrítmény az alsó csonkon hagyja el a készüléket.

A fűtőgőzzel a készülékbe jutó, nem kondenzálódó gázokat a páratérbe vezetik. Cseppleválasztók akadályozzák meg, hogy folyadék is kerüljön a páratérbe.

A Robert-rendszerű berendezéshez viszonyítva a forr-csövek hosszabbak. A ferde elrendezés miatt kisebb a folyadék-oszlop nyomása. A lé áramlási sebessége növekszik, így a „k” hő-átbocsátási tényező is nő.

A lé áramlási sebessége a hőmérséklet-különbségtől is függ. Ez átlagosan 1,5 – 2,0ºC. Sűrűn folyó oldat áramoltatására szivattyút kapcsolnak a rendszerbe / a Buflovak-bepárlóhoz hasonlóan/. A nagy áramlási sebesség lehetővé teszi az érzékeny, könnyen bomló, elszíneződésre hajlamos anyagok nagyobb hőmérsékleten történő bepárlását. Ekkor az anyag lerakódása is kisebb a csövekben.

 

A Buflovak bepárló annyiban különbözik az előbbitől, hogy csőkötege a páratérre merőleges és az oldatot szivattyú áramoltatja. A csőköteges fűtőtér kétjáratú. A gőz válaszfal segítségével kényszeríthető hosszabb út megtételére.

Természetes cirkulációval átlag 1 m/s áramlási sebesség érhető el. Kényszer-cirkulációval ez az érték 1,5 – 3,5 m/s-ra növelhető.

 

Fábry nyomán a bepárló teljesítményének számításakor azt kell figyelembe venni, hogy a forráspontban levő oldat elpárologtatásához szükséges hőmennyiség:

 

                              Q = W. r    kJ /h

 

       ahol:       W = az elpárolgott víz tömege   kg/h,

                           r  =  a víz párolgási hője              kJ /kg

 

Amíg az oldat forrni kezd, felmelegítésére szükséges hőmennyiség:

 

                              Q* = L. c .Δt     kJ /h

 

                   ahol    L  = a betáplált lé tömege   kg/h

                               c   = az oldat fajhője           kJ/h

                            Δt   = a betáplált lé és a forró közeg hőmérséklet-különbsége, ºC

 

Ha a lé előmelegítve lép be a készülékbe, akkor a szükséges hőmennyiség:

 

                            Q = k. F. Δt    kJ/ h

 

                   ahol   k  = a hő-átviteli tényező   kJ/ m². h. ºC

                              F  = a fűtőfelület              

                              Δt  =  a fűtőgőz és a forró lé hőmérséklet-különbsége ºC

 

Az összefüggésekből levonható következtetések:

- cél  „k” értékének növelése, ez szerkezeti-anyag minőség kérdése;

- F értékét optimum alapján kell megállapítani: növekedésekor nő a teljesítmény. Nő egyidejűleg a készülék beruházási költsége;

- több fokozatú bepárló alkalmazásakor arra kell törekedni, hogy  a fokozatok fűtőfelülete azonos legyen. Ellenkező esetben nő a gyártási és az alkatrész-költség;

- Δt  értékét a sűrítmény minősége korlátozza.

 

Az FCB folyamatos cukorpép-főző / 225. ábra/ vízszintes elrendezésű, több belső fűtő-csőköteggel felszerelt kényszer-cirkulációs bepárló. Jellemzői:

- a pépet a berendezés hosszában több csőcsonkon megosztva vezetik be;

- a csőkötegek több egységben, vízszintes síkban helyezkednek el;

- a Robert bepárlóval ellentétben a gőz a csövekben áramlik, a csövek külső falán pedig a pép;

- a csőkötegeket fal választja el, kamrákat képezve. A pép egyik kamrából a másikba áramlik;

- a csőkötegek számától függően a berendezés építőkocka-elv alapján állítható össze. Nagy a választék a teljesítőképességet illetően.

A kristályosítás gyorsítása céljából a páratérbe kristály-szerkezetű anyagot / magmát/ juttatnak. A berendezésből kilépő anyag – a pép jellemzőinek érzékelése alapján -  vissza vezethető, amennyiben a termék még nem megfelelő.

Az FCB főzőtartály átmérője 3100; 3500; 4000; 4600; és 5300 mm. A tartály űrtartalma 270 – 1600 hl. A fűtőfelület 259 – 1653 m², a berendezés magassága 3623 – 5977 mm. A készülék hossza 7100 – 13 580 mm.

 

Filmbepárló jellemzője:

- a hő-átadó felületen vékony, film-szerű folyadékréteg alakul ki;

- az anyag kis keresztmetszete következtében az áramlási sebesség nagy, a műveleti    idő rövid.

A filmbepárló hőre érzékeny, aromadús anyagok / pl. gyümölcslé/ besűrítésére alkalmas.

 

A Kestner bepárlóban / 226. ábra / 6 m hosszú forr-csövek beépítésével érik el azt, hogy a jelzett követelmények teljesüljenek. A készülék alsó részén bevezetett folyadék forráspontjáig melegszik. A csőköteges forralóban buborékok képződnek. A gőzbuborékból és a folyadékból álló emulzió a csőben fölfelé halad. A buborék ugyanis a folyadék-gőz fajlagos tömegét csökkenti. A buborék-okozta térfogat-növekedés hatására nő az áramlási sebesség és a hőátadás. Az oldat vékony hártya formájában a cső belső falán gyorsan felemelkedik, felkúszik. Az áramlási sebesség eléri a 20 m/s értéket / az eddig megismert bepárlókban a sebesség 1 – 3 m/s/.

Franciaországban az élesztőgyár szennyvizét Kestner bepárlóban sűrítik. A sűrítményt takarmány-gyártásra, valamint talaj-javításra használják / Electricitè de France, 1998./.

 

A Luwa filmbepárló / 227. ábra / fűtőköpennyel ellátott hengeres test. Az oldatot a készülék felső részén vezetik be. A fűtött köpeny felületén forgó lapátok terítik szét az oldatot. A köpeny és a lapát élvonala közötti távolság 1 – 2 mm. Ez határozza meg a folyadék-réteg vastagságát. A folyadék a köpeny falán lefele, a pára pedig felfele áramlik. A lé átlagosan egy perc alatt halad át a bepárlón.

 

Gyümölcslé besűrítésekor az aroma egy része pára formájában elvész. A gyümölcs-aroma hasznosítására szolgál a Wiegand aroma-visszanyerő bepárló. A berendezés lepárló oszloppal van összekapcsolva. A bepárló gőzeiből a rektifikáló oszlopban aroma-párlatot nyernek. A gyümölcs-félék / alma, szőlő/ aroma-tartamától függően eltérő szerkezeti megoldásokat fejlesztettek ki.

 

 

Lepárlók

 

A lepárlás vagy desztilláció folyadékelegy vagy oldat összetevőinek szétválasztási módja. A szétválasztás úgy megy végbe, hogy az elegyet részben vagy egészében elpárologtatják és a keletkezett gőzöket elkülönítve hűtéssel cseppfolyósítják.

Az elválasztást az teszi lehetővé, hogy a gőzök összetétele nem azonos a folyadékéval. A komponensek illékonysága is eltérő. Az illékonyabb / kisebb forráspontú/ összetevő feldúsul gőzben, ami aztán kondenzálható.

A lepárlás tehát két halmazállapot-változási műveletből tevődik össze:

elgőzölögtetés, az elegy forralásával;

cseppfolyósítás /kondenzáció/ hűtéssel.

Mechanikus eljárással / ülepítés, centrifugálás/ is szétválasztható folyadékelegy. Olyan folyadékok választhatók szét, amelyeknek alkotói nem vagy korlátozottan elegyednek. Ilyen pl. a zsír-víz emulzió.

 

A lepárlást szeszes italok előállítására, a gyümölcslé-gyártásban aroma visszanyerésre, étolaj finomítására alkalmazzák.

A lepárlás időtartama, valamint a nyert termék minősége szerint megkülönböztetünk:

egyszeri lepárlást. Ekkor a  folyadékból nyert gőzöket közvetlenül a hűtőbe vezetik. Az elválasztás azért nem tökéletes, mert a párlat gőzei csupán a kívánt forráspontnak megfelelő összetevőket tartalmazzák. A párlatban ennél magasabb és alacsonyabb forráspontú összetevők is vannak;

ismételt lepárlást. Ennek folyamán többszöri elgőzölögtetés és cseppfolyósítás megy végbe. A párlat fokozott tisztaságban, töménységben jelenik meg.

Az ismételt / kétszer-háromszor/ lepárlás a redesztilláció , a folyamatosan, többszörösen / háromnál többször/ ismételt lepárlás a rektifikáció.

A lepárlás berendezései:

egyszerű lepárlásra az üst;

ismételt lepárlásra a lepárló / vagy rektifikáló/ oszlop.

A kondenzált párlatot szedőben gyűjtik. Szakaszos elpárláskor több szedőedény is alkalmazható.

 

     Lepárló üst

 

A gyümölcsszesz-főzde jellegzetes berendezése. A művelet alapanyaga  a gyümölcs alkoholos erjesztése után nyert cefre. A cefre szesz-víz elegynek tekinthető. Lepárlással a szesz-víz folyadék-elegyet választjuk szét.

Régebben az üstöt közvetlen alátüzeléssel / fa, gázégő/ hevítették. A gőzfűtés változatai: gőzcső-kígyó; perforált gőzcső, a gőz közvetlen a cefrébe kerül; kettős köpenyű üst. Ez utóbbi a leggyakoribb.

A kisüzemi pálinkafőző / 228. ábra/ kettős köpenyű üst. A félgömb alakú fenékhez hengeres palást kapcsolódik, mely a párateret veszi körül. A páratér felső részén sisak és páracső található.

A cefrét a páratér felső részén adagolják a készülékbe. A betöltött anyag az edény térfogatának 70 – 75 %-a. A töltés befejezése után a töltőnyílást zárják, a gőzszelepet nyitják. A forraláskor nyert gőzöket hűtéssel cseppfolyósítják és szedőben gyűjtik.

 A szeszkoncentráció úgy növelhető, ha a pára lehűtése után a folyadékot ismételten desztillálják. Az üst űrtartalma 800 – 1000 liter. Tartozékok: mintavevő csap, hőmérő, légtelenítő szelep.

 

     Egyszerű üzemi lepárló

 

A pálinkafőzőtől méreteiben, valamint abban különbözik, hogy a szedő több egységből áll. A lepárló / 229. ábra/ egységei:  kettős köpenyű üst;  nyersanyag- és gőz-csonkok; csőköteges vízhűtéses kondenzátor; szedőedények.

Miután beöntötték a folyadékot az üstbe, azt melegítik, forralják. A képződött gőzöket kondenzáltatják. A párlat / desztillátum/ megjelenik a szedőedényben. Az üst-folyadék mennyisége csökken, összetétele változik. A gőzök kezdetben dúsak illékony komponensben, majd a koncentráció fokozatosan csökken. A szedő-edénybe először kevés tömény párlat jut. Később a párlat töménysége csökken.

Több szedőedény alkalmazásakor a töményebb párlatot / I. frakció/ és a következő párlatot / II. frakció/ külön edényben fogják fel. Így többféle minőségű terméket nyernek.

 

     Lepárlóoszlop

 

A folyadék-elegy üstben a kívánt tisztaságra nem választható szét.. A szétválasztás nem elég „éles”. A hatékonyság javítására előbb az üst fölé sisakot, majd tornyot szereltek. A sisak levegővel érintkező falán a pára lehűl, a készülékbe csorog. Az üst toldalékát nemcsak hosszabbították, hanem buborékoktató szerkezeteket építettek be. Így alakult ki a lepárlóoszlop.

A lepárlás hatásfokának javítására, az anyagátadó felület növelésére tányéros és töltetes oszlopokat fejlesztettek ki.

A tányéros lepárlóoszlop / 230. ábra/ egymás fölött dúsító, anyagkicserélő szerkezeteket, tányérokat tartalmaz. Az alul beépített direkt vagy az oszlopon kívül elhelyezett  indirekt forralóból száll fel a gőz. A szétválasztandó, felülről lecsurgó folyadék illékonyabb komponensét magával ragadja a gőz.

Minden egyes tányéron a szemben áramló gőz hatására a lefele áramló folyadék egy része elgőzölög / részleges elgőzölögtetés/. Egyidejűleg a felfele áramló gőz egy része lecsapódik / részleges kondenzáció/, miután érintkezik a folyadékkal. Minél több pára csapódik le, a tányér hatásfoka annál jobb. A gőz egyre töményebbé válik.

 

Jó hatásfokú a tányér-szerkezet akkor, ha

a tálca fölötti folyadék-réteg szintje állandó;

a tálcán a lefelé áramló folyadék és a felfelé áramló gőz nagy felületen érintkezik egymással.

A hatásfok javítására többféle tányérszerkezetet fejlesztettek ki. Ezek egyike a buboréksapkás tányér / 231. ábra/. A tányér alsó síkjába nyílásokat, kürtőket szereltek. A felszálló gőz a kürtőn keresztül lép ki. A sapkát a kürtő fölé helyezik. A sapka alsó pereme a tányért ellepő forró folyadékba merül. A lefolyó-csöveken keresztül a folyadék tányérról tányérra folyik. A lefolyó-csövek a tányér két oldalán felváltva helyezkednek el. Az egyik tányér lefolyócsöve pl. a bal, a következő a jobb oldalon van. A lefolyócső tányér feletti mérete, illetve mozgatható gátlemezek szabályozzák a tányéron a folyadék szintjét.

A felszálló gőzök a sapka alatt kénytelenek irányukat megváltoztatni. A sapka alsó szélén bebuborékolnak a folyadékba. A gőzbuborékok nagy felületen érintkeznek a folyadékkal. Folytatják útjukat a következő tányér felé. A folyadék kiforralja az illékonyabb komponens egy részét.

Az illékonyabb komponens gőz alakban tovább száll a felette levő tálca fölé. A gőz kevésbé illékony komponenseinek egy része is kondenzál a tálca-folyadékba. A folyadék lefelé halad tálcáról tálcára.

A lepárlóoszlop átmérőjét és a tálcák egymástól való távolságát a tornyon időegység alatt átáramló gőz és folyadék mennyisége határozza meg. Mindegyik tányér egy kis forraló és kondenzátor.

A műveleti idő növelése nagy folyadék-réteget igényel. Ekkor a gőz áramlási sebességét is növelni kell. Ennek viszont a folyadék habzása a következménye.  A paramétereket illetően optimumot kell meghatározni.

 

A torony tetején / 232. ábra/ kilépő gőzt / a „fejterméket”/ hűtőkondenzátorba vezetik és ott lecsapatják. A lecsapott folyadékot két részre osztják:

refluxra, amit visszavezetnek a toronyba;

desztillátumra, ami a szedőedénybe folyik.

A desztillátum minőségét a reflux-arány / a reflux és a desztillátum mennyiségének hányadosa/, a tálcák száma és szerkezete határozza meg. A tálcák számától függ a torony magassága. Ennek korlátja a berendezés beruházási költsége. Az oszlopot több részben, szerelhető kivitelben gyártják. Így könnyebb a szerkezet gyártása, szállítása, szerelése és karbantartása. Az oszlop köpenyét – a hőveszteség csökkentése céljából - szigetelik.

A hazai torony tányérjainak egymástól mért függőleges távolsága 150 – 250 mm; a sapka átmérője 100 – 150 mm. A svájci Kühni cég buboréksapkás lepárló oszlopának tányérjain a gátlemez / folyadékszint/ magassága 15 – 35 mm; a tányérok egymástól való távolsága 150 – 300 mm; a folyadék-terhelés 0,5 – 20 m³/ m², h.

 

A bepárlás hatásfoka, az anyagátadó felület növelése nemcsak tányérokkal, hanem töltettel is növelhető. A töltetes vagy töltelékes lepárlóoszlop / 233. ábra/ - a tányéroshoz hasonlóan – magas henger. A henger belső terét nagy fajlagos felületű töltik ki. A tölteléket az oszlop palástjára merőleges síkban felszerelt acél tartórácsra öntik. Az oszlopban a töltet több egységben helyezkedik el. Az egységek felett bevezetett folyadék a töltelék-testek felületét nedvesíti.

A gőz az alsó - többnyire az oszlopon kívül elhelyezett – forralóból száll fel. Közben érintkezik a töltet nedves felületével. Az anyagátadás felülete a testek száma, illetve fajlagos felülete / m²/ m³ / alapján határozható meg.

 

Néhány tölteléktestet a 234. ábra szemléltet. Leggyakoribb a henger-gyűrű / Raschig-gyűrű/. A töltet anyaga kőagyag, porcelán vagy műanyag. A töltelék a következő alakzatokat foglalja el a toronyban:

ömlesztett állapotban a töltet szabálytalan elrendezésben tölti ki az oszlop térfogatát;

a testek szabályosan, egymás fölött, sorba rakva helyezkednek el. Ekkor a tartórácsra egy-két sor nagyobb méretű testet raknak. Ezek fölé ömlesztik a kisebb méretű testeket;

ún. csomag-töltetet alkalmaznak. A csomag-töltet nagy fajlagos felületű egységekben kialakított huzal és lemez együttes. A huzalok a tartó-elemek, a lemez képezi a felületet.

Töltött oszlopban a gőz és a folyadék mennyisége bizonyos határok között változtatható. A folyadék permetezés és elárasztás formájában van jelen. Anyagmennyiség, méretek, töltet-forma tekintetében optimum kialakítása szükséges.

A töltelék-testeket – mint gyártási segédanyagot – több cég nagy választékban kínálja. Néhány példa: a Rauschert-nyeregtöltet anyaga kerámia vagy műanyag. A műanyag-töltet mérete 1 – 3”; a fajlagos tömeg 105 – 60 kg/m³; fajlagos felület 258 – 105 m²/m³; hézagtérfogat / a töltet teljes térfogata – falvastagság/  89 – 93 %.

 

Szárítók

 

A szárítás az anyag nedvességtartalmának csökkentése hőközlés hatására. A nedvesség az anyagból annak felülete felé vándorol.

Beke szerint a szárítás szorosabb értelemben olyan diffuziós művelet, amely során a nedvesség az anyag belsejéből diffúzió révén jut annak felületére. A felületről elpárolog a nedvesség. A párolgás gőznyomást létesít. A nedvességtartalom- csökkenés következménye az anyag száradása. A szárítás folyamata összetett. A műveleteket befolyásoló tényezők száma nagy. A szárítás-elméletben még több kérdés vár tisztázásra.

Az elméleti összefüggéseket mellőzzük. Ezek megtalálhatók a szakirodalomban / Loncin, Imre, Szabó,  Fábry,  Beke/.

 

A szárítás célja :

          -    tartósítás / pl. szalámi/;

a nyersanyag vagy a félkész-termék tárolási feltételeinek megteremtése /pl.

gabonaszárítás/;         

-  a termék alakjának, formájának, szilárdságának meghatározása / pl. tészta-   szárítás/;

-    új termék előállítása / pl. tejszínpor, száraz-tészta/.

A berendezések többféle szempont alapján csoportosíthatók:

a szárítandó anyag szerint: folyadék / pl. tej, tojás/; ömlesztett anyag / szemes termény, kristálycukor/; nem ömlesztett anyag / dohány, tészta, hústermék/;  biológiai tulajdonságaikat megőrző anyagok / fagyasztva szárítás vagy liofilezés/; pillanat-oldódó anyagok / instantizálás/;

a hőátadás módja szerint: konvekciós szárítók; kontakt szárítók; szárítás hősugárzással; fagyasztva szárítás; nagy frekvenciás, illetve mikrohullámú szárítás;

a gépszerkezet szerint: szárító-kamra / szekrény/; -szalag; forgódobos szárító; forgóhengeres szárító / a kettő között az l/d viszony a megkülönböztető/. A művelet végbemehet atmoszférikus körülmények között és vákuumban;

a hő-átadó közeg lehet levegő; fém felület; elektromágneses erőtér.

Az élelmiszer előállításra használt szárítók többsége meleg levegőt alkalmaz hőátadó közegként. A meleg levegő kettős feladatot lát el szárításkor:

- átadja hőjét a szárítandó anyagnak;

- az átadott hő hatására az anyagból kilépő nedvességet a levegő magával viszi.

/ A klíma-berendezésben körfolyamatban áramoltatott levegő nedvességtartalmát – mielőtt a levegő szárító-közegként a folyamatba visszakerül – kifagyasztással vagy abszorpcióval el kell távolítani./

A meleg levegővel történő konvekciós szárításkor a következő műveleti számításokat kell elvégezni:

1.       a szárítandó anyagból elvonandó nedvesség meghatározása a kezdeti és a végnedvesség alapján;

2.       a berendezés hő- és egyéb energia igénye;

3.       az anyagjellemzők változása a szárítás folyamán.

Az élelmiszer-előállításban alkalmazott nagyszámú berendezés közül néhány jellemzőt választottunk ki.

 

     Porlasztva szárító

 

Működése: a cseppfolyós halmazállapotú anyagot a felület növelése érdekében cseppekre bontják, porlasztják. A porlasztott anyag közvetlenül érintkezik a meleg levegővel a szárítókamrában. Konvekciós hőátadás zajlik le. A száradás a még folyadék halmazállapotú cseppeknél kezdődik, majd a megszilárduló szemcsék / porszemek/ tovább-száradásával folytatódik. A folyamat alatt képződő párát a kamrából távozó levegő ragadja magával. A száraz, por-termék nagy része a kúpos fenekű kamrában gyűlik össze. A por kisebb része a levegőben marad, amit ciklonnal /porszűrővel/ választanak le.

A porlasztva szárítás tehát a következő szakaszokból áll:

a szárítandó anyag porlasztása, a cseppképzés;

a cseppek meleg levegővel való keverése, a csepp szárítása, a nedvesség elpárolgása;

a por leválasztása a levegőből.

Szerkezeti egységek: a folyadékot szállító szivattyú közbenső tartállyal; porlasztófej; léghevítő és a levegőt szállító ventilátor; szárítókamra; porleválasztó ciklon; kiegészítő berendezések / pl. porlasztott termék hűtő/.

Alkalmazási terület: tej, tojás, gyümölcslé, paradicsomlé porítása, kévé-extraktum, kakaópor előállítása.

A porlasztva szárító berendezést / 235. ábra/ a tejpor-előállítás példáján mutatjuk be. A hazai üzemekben alkalmazott szárítókamra felső részén porlasztófej /fúvóka/ bontja cseppekre a folyadékot. A porlasztófejbe szivattyú nyomja a folyadékot. A levegőt szűrés után vezetik a hőcserélőbe, onnan a kamrába.

A kamra méretei a következők alapján határozhatók meg: a szárító levegő tömegárama; a szárítandó csepp mérete; a szárítási idő. A méretezéshez nomogramok állnak rendelkezésre.

Tej porításakor a csepp mérete 20 – 100 μm, a szárító levegő hőmérséklete 130 - 250ºC, a kilépő levegőé 75 - 80ºC. Mivel a folyadékcseppek víztartalma pillanatok alatt elpárolog, a vissza-maradó por hőmérséklete 60 - 75ºC.

A szárítandó anyag a porlasztófejtől lefele hull. Ehhez viszonyítva a levegő egyen- vagy ellenáramban halad. A szárítandó anyagot jól szétosztva kell a levegővel összekeverni. További követelmény, hogy a porlasztott cseppek viszonylag távol legyenek a kamra falától. A követelményeknek a légáram szabályozásával, valamint a porlasztófej típusa és beállítása révén lehet eleget tenni.

A kamrában a porkoncentráció megengedett határértéke 10 g/m³ levegő. Nagyobb portartalom magasabb hőmérsékleten / 140 - 180ºC / öngyulladást, porrobbanást idéz elő.

 

A porlasztófej kialakítása:

egyközeges / a fejen a folyadék lép ki/;

kétközeges / folyadék + sűrített levegő/;

forgó tárcsa.

Egyközeges vagy folyadék-nyomásos porlasztó / 236. ábra/ működése azon alapul, hogy a folyadékot érintőlegesen vezetik a porlasztóba. A folyadékot nyomás hatására „préselik” át a fúvóka nyílásán, finom permet jön létre. Minél nagyobb a közeg nyomása, annál kisebb a csepp mérete. A nyomást a folyadék-szállító szivattyú létesíti. A nyílás mérete 0,4 – 4,0 mm.

A kúpos perdítő-kamrában a centrifugális erő következtében fogásba jön a közeg. A nyíláson kilépő permet szóráskúpot képez.

Az eldugulás, valamint a kopás miatt tejporításra az egyközeges fúvóka szerepe alárendelt.

A kétközeges fúvókába / 237. ábra/ gyakorlatilag nyomás nélkül lép be a folyadék. A hajtóközeg nagy nyomású levegő vagy gőz. A kettős csöves fúvóka középső csövébe vezetik a folyadékot. A koncentrikus külső csőgyűrűben áramlik a hajtóközeg. Nyomása következtében a folyadékot magával ragadja és a fúvóka nyílásán cseppekre bontja.

Beke szerint nagy nyomású / 300 – 600 kPa/ porlasztó alkalmazása esetén 1 kg folyadék porlasztásához 0,3 – 1,0 kg levegőre; kis nyomáskor / 10 kPa/ 4 – 10 kg levegőre van szükség. A gyakorlatban a nagynyomású porlasztók terjedtek el.

A kétközeges pneumatikus porlasztó előnye az, hogy alkalmas nagy viszkozitású folyadék cseppekre bontására. A szóráskúp mérete tágabb határok között változtatható, mint az egyközeges fúvókánál, A kúp csúcs-szöge 20 - 40º. A csepp  mérete a hajtóközeg mennyisége és nyomása alapján változtatható. A porlasztó hátránya a viszonylag nagy energia-igény.

A forgótárcsás vagy mechanikus porlasztó / 238. ábra/ a centrifugális erőt használja fel a csepp-képzésre. A forgó tárcsa középvonalában bevezetett folyadék a tárcsa felületén vagy a tárcsa lapátjai között felgyorsul. A tárcsán vékony rétegben terül szét a folyadék. A peremről cseppek formájában leszakad. A tárcsa alakja a folyadék jellemzőitől függ. Kerületi sebessége 200 – 200 m/s; fordulatszáma 10 – 30 ezer/min.

A tárcsás porlasztó eltömődési veszélye kicsi, bármely viszkozitású folyadék porlasztására alkalmas. A csepp mérete a fordulatszám változtatása alapján jól szabályozható. Hátránya a bonyolult szerkezet és az üzemelés közben fellépő éles hang.

A porlasztókamrából kilépő port hűteni kell. Tej porlasztásakor a por hőmérséklete eléri az 50ºC értéket. A fluid-ágyas hűtőben perforált lapra vezetik a port. Az alulról áramló hideg levegő hűti és lebegésben tartja a port.

A kamrából távozó levegő portartalmát ciklonban választják le. A távozó levegő hőmérséklete a 100ºC értéket közelíti. A levegő hőtartalmának hasznosítása az energiagazdálkodás feladatkörébe tartozik.

Gyümölcs-, leves-por gyártásakor a tejporítóhoz hasonló berendezést alkalmaznak. A porlasztófej forgó tárcsa. Fordulatszáma 12 – 15 ezer/min. A szemcseméret 5 – 2000 μm. A porlasztókamra palástját kettős köpeny veszi körül. A köpenyt hideg levegővel hűtik, hogy a por ne égjen a falra. A porhűtő fluid-ágyas vagy lengővályús.

A paradicsompor gyártására alkalmazott porlasztó teljesítőképessége 200 kg por/h; a por víztartalma 3,5 %; szemcseméret 60 – 200 μm. A belépő levegő hőmérséklete 140ºC, a kilépőé 80ºC.

 

A BMA univerzális porlasztva szárító / 239.  ábra. 1995./ jellemzői:

porítható anyagok: tej, kávé, teakivonat, élesztő; a kívánt paraméterek szerint;

a por leválasztására multi-ciklon, illetve kombinált légszűrő szolgál;

a tisztított levegő a beszívott friss levegővel keverhető, így ismételt felhasználásra kerül.

 

A porlasztva szárító berendezés előnyei:

az anyag viszonylag rövid ideig tartózkodik a magasabb hőmérsékletű térben. A berendezés hőérzékeny anyagok porítására is alkalmas;

egyenletes szemcseméretű, gömb alakú por keletkezik;

a hő-átadó közeg, a levegő a csepp teljes felületével érintkezik.

Hátrányai:

a berendezés viszonylag nagy méretű, több szerkezeti egységet tartalmaz, beruházási költsége nagy;

a szárítási folyamat három szakaszból áll: cseppképzés, szárítás, szétválasztás;

a por hajlamos csomósodásra, lassan oldódik, diszpergálódik.

 

A porított készítmény gyors oldását teszi lehetővé az instantizálás  / instant = azonnal/. Az eljárás alapja a porlasztva szárítással már előállított por. Ebből két közbenső művelet és ismételt porlasztás /agglomeráció/ alkalmazása révén állítható elő az instant készítmény:

a por újranedvesítése;

a nedvesített porból nagy fajlagos felületű, kis halmaztérfogatú termék előállítása.

A nedvesítésre és az ismételt cseppképzésre kettős-csöves / víz + gőz/ fúvókában kerül sor. A C. Friesland által kifejlesztett instantizáló berendezés kapcsolási vázlatát a 240.  ábra szemlélteti / Die Ernährungsindustrie, 2002. 5./. A meleg levegőt alulról, ellenáramban vezetik a kamrába. Jellemző termékek: tejpor, kávé, bébiétel. A berendezés teljesítőképessége 1200 kg/h.

 

     Golyós szárító

 

Nevét onnan kapta, hogy a szárítókamra töltetet tartalmaz, a hőátadó felület növelése és a porképzés céljából. A töltet gömb alakú, golyó. Korábban műanyag, vérporításra rozsdamentes acél golyókat alkalmaznak.

A folyadékot a töltet felületére permetezik / nincs szükség fúvókára/. A folyadék beborítja a golyó felületét. A nedves töltet-halmaz meleg levegővel érintkezve mozog /  241. ábra/. A nagy felületen megszáradó por a golyók mozgása, súrlódása következtében lepattogzik a töltetről. A kamrába töltött golyókat függőleges tengelyű csiga mozgatja alulról felfelé. A halmaz felső szintjére permetezik a folyadékot. A nedvesített golyók a csiga körüli gyűrű alakú térben lefelé mozognak. A gyűrű-teret alul perforált tálca határolja.

A meleg levegőt a kamra közép-síkjában található radiális csatornába vezetik. Itt érintkezik a levegő a nedves golyókkal. Az ágy felső részén ellen-, az alsó szakaszban egyenáramban éri a levegő a golyókat. A golyó felületén vékony rétegben a folyadék gyorsan megszárad. A száraz anyag leválik. A kamra felső részén elszívott levegőből a port  ciklonnal választják le.

Az  Atmos cég vérporításra kifejlesztett / 1986/ berendezésében 30 000 fém golyó található, átmérőjük 16 mm. A belépő levegő hőmérséklete 75 - 90ºC, a ciklonból távozóé 40ºC. A léghevítő gőzfogyasztása 1,4 kg gőz/ kg elpárologtatott víz. A porító elpárologtatott vízre számított teljesítőképessége 250 kg/h.

 

     Forgóhengeres szárító

 

A vízszintes tengelyű forgó hengerbe adagolt anyagot meleg levegő szárítja. A forgó henger mozgás- és erőviszonyait az előzőekben már megismertük. Kristálycukor szárítására, dohány szárítására-kondicionálására alkalmaznak forgó dobot.

A cukorszárító dobban az anyag tartózkodási ideje / a szárítási idő/ jelentősen növelhető a hengerbe helyezett kiegészítő szerkezet segítségével. Egymásra merőleges lemezcsíkokat méhsejt-szerűen szerelnek össze /242. ábra /. A lemez-köteg a forgó dob belsejében áll, a szemcse viszont a dobban mozog: a palást felső pontjáról vissza hullik. Nem a henger alsó pontjára, hanem az útjába eső lemez-felületre, onnan a következő lemezre. A lemezek függőleges irányú osztásával arányos a szemcse lemezről-lemezre esésének a száma. Így a tartózkodási idő a sima felületű dobhoz viszonyítva többszörös.

 

Kombinált cukorszárító-hűtő hengert mutat a 243. ábra. A henger egyik végében a meleg, a másikban a hideg levegőt vezetik be. Középen található a közös levegő-elszívó. Az anyagáram irányához / balról jobbra/ viszonyítva a meleg levegő egyenáramú, a hideg ellenáramú. A közös levegő-elszívó a henger palástjával koncentrikus elrendezésű légkamra. A kamra-gyűrű felülete perforált, az álló kamrafal tömítéssel csatlakozik a forgó hengerpalásthoz. A gyűrű-csatornában a henger palástjára a ventilátor lapátjához hasonló lemezeket szereltek fel / 244. ábra/ A perforált hengerpaláston kilépő levegő a lemezek között – hasonlóan a centrifuga hámozó-tárcsájának működéséhez – elveszti sebességi energiáját. Ez a Bernouilli-törvény értelmében nyomási energiává alakul át a levegőt elvezető csőben. A levegő-kivezető nyílások fölötti szitaszövet akadályozza meg azt, hogy a levegő finom cukor-szemcséket magával ragadjon.

A levegő portartalmát a korábbi szárítókban ciklonnal választották le. A ciklon száraz porleválasztó. A BMA kombinált cukorszárítóba nedves porleválasztót szereltek be. A port tartalmazó levegőbe vizet permeteznek. A víz a levegőből kioldja a cukorport, ami a főzőben hasznosítható.

A hazai cukorgyárakban alkalmazott szárítóhenger átmérője 2- 3 m; hossza 6 – 12 m; teljesítőképessége 150 t/d; a dobot forgató motor 16 kW-os. A hengeres cukorszárító előnye a viszonylag egyszerű szerkezet, a hengerben megvalósítható nagy szárítási idő, a jó hatásfokú szárítás / a szemcse teljes felületével érintkezik a levegővel/. Hátránya: a többszörös mozgatás, ütközés következtében a szemcse törik, por keletkezik, a kristály fénye csökken.

Porrobbanás cukorpor és levegő elegyében is bekövetkezhet. Kritikus koncentráció: 20 – 7000 g por/m³ levegő. A széles intervallum miatt a veszély fokozott.

 

A dohány-kondicionáló henger szerkezete a cukorszárítóéhoz hasonló. A dohányt surrantó vagy rázócsatorna adagolja a hengerbe. Az adagoló-oldalon egyidejűleg gőzt és vizet porlasztanak a henger terébe. A kilépő oldalon gőzt porlasztanak be. A pára-tartalmú levegőt az anyag-kilépő oldalon szívják el. Az elszívott levegő egy részét hőcserélőn keresztül vissza vezetik a hengerbe, a belépő oldalon. A hengerbe végül is négy közeg lép be: dohány, meleg levegő, víz, gőz. A közegek aránya és a légsebesség alapján a légállapot – többé kevésbé – szabályozható.

A légsebesség / átlag 0,6 m/s / korlátja az, hogy a levegő ne ragadjon magával dohánylevél-részeket.    

A henger átmérője 1200 mm; hossza 4300 mm; dőlésszöge 4º; az áthaladási idő ~ 200 s; a töltési fok legfeljebb 25 %.

A kondicionáláson kívül a henger a dohány pácolására is alkalmassá tehető. Ekkor páclé-porlasztót szerelnek a hengerbe. A kétközeges porlasztó / páclé + gőz/ az előbbiekhez hasonló.

 

 

     Egyéb, meleg levegővel szárító berendezések

 

A darabos vagy szeletelt zöldséget, gyümölcsöt meleg levegővel szárítanak. Az anyag felületén áramoltatott levegőt hőcserélőn átvezetve közvetve, vagy földgáz égetésével nyert füstgázzal közvetlenül melegítik. Közvetlen léghevítéskor a levegő az energiahordozó égéstermékével keveredve jut a szárítótérbe. A szárított anyagban elenyésző az égéstermék-maradék.

A közvetlen léghevítéssel működő szárító tüzelőszerkezete a hőkezelő berendezéseknél már megismert szerkezetekhez hasonló. A nagy nedvesség-tartalmú levegő visszavezetése révén – bizonyos mértékig - a levegő relatív nedvesség-tartalma

is szabályozható.

 A szárított anyag és a levegő egymáshoz viszonyított mozgása szerint

egyenáramú;

ellenáramú;

keresztáramú

szárító különböztethető meg.

Az anyagmozgató rendszer általában kifejezésre jut a szárító megnevezésében:

tálcás-cserényes;

alagút-;

szalag-szárító.

 

A klímaberendezés a légállapot / a levegő hőmérséklete pozitív, negatív irányban; relatív nedvességtartalom; légsebesség/ adott pontosságú, a technológiai igények szerinti szabályozására alkalmas. A szabályozás pontossága műszerezés és energia-felhasználás – gazdaságosság – kérdése.

Klímaberendezést alkalmaznak szalámi, száraz tészta, dohány szárítására, a kenyértészta kelesztésére.

A kondicionált levegő előállítására és a légállapot szabályozására a klímagép szolgál.

A szárítótér:

szekrény vagy kamra;

alagút;

terem.

Az anyag-tároló, -szállító eszköz:

tálca, polc;

polcos vagy függesztővel ellátott kocsi;

végtelenített szalag / egy-, több szintes/;

végtelenített lánc magaspályával vagy vonszolt kocsikkal;

A szárítótér kialakítása és az anyagmozgató berendezés szerkezete a termék-jellemzők / méret, alak, egységtömeg, mennyiség/ és a szárítási idő alapján határozható meg. A viszonylag kis / perc, óra/ műveleti idővel jellemzett termék folyamatos; a hosszú / nap, hét, hónap/ szárítási idejű szakaszos / mozgó vagy rögzített / berendezés alkalmazásával szárítható.

 

Műszaki jellemzők. A Shilde tálcás, kamrás szárítóban 10, egyenként 6 m² felületű kihúzható perforált tálca található. A tálcákra terítik a szárítandó zöldség-, gyümölcs-félét. A meleg levegőt a tálca síkjára merőleges irányban áramoltatják. Teljesítőképessége 300 kg víz elpárologtatása/h; fajlagos gőzfogyasztás 2 kg gőz/kg víz. A tálcákat függőleges / betárolás/ és vízszintes irányban / szintekre helyezés a szárítási időtartamig/ egyaránt mozgatják. Hátránya az, hogy a bonyolult anyagmozgatáson kívül a tálcákon az anyag és a levegő érintkezése nem egyenletes.

 

Azt alagútszárító a tálcás berendezés korszerűsített változata. Elmarad a tálcák függőleges irányú mozgatása. Azokat anyaggal megrakva polcos kocsira helyezik. A tálcás kocsikat vonszoló-szerkezet mozgatja. A meleg levegő a tálcák síkjával párhuzamos irányban áramlik. Az anyag-levegő mozgás-viszony egyen- vagy ellenáramú. A hazai alagútszárítóban a kocsik száma 20; kocsinként 22 tálcát helyeznek el; a levegő hőmérséklete 80 - 140ºC; a légsebesség 1 – 5 m/s.

 

A zöldség-gyümölcs szárításának a következő fejlesztési szakasza a szalagszárító / 245. ábra/. A sodronyhevederre terített anyagot a szalag síkjára merőleges irányban járja át a meleg levegő. A szalagokat burkolattal látják el. A SZÁMUM-szárító ötszintes. Az anyagot a felső szalagra táplálják. Az egymás alatti szalagok végpontja egymáshoz viszonyítva változó. Az anyag az egymás alatti szalagokra hullik. A függőleges irányú anyagmozgatás – a szalagok között – a gravitáció hatására megy végbe. Az egymás alatti szalagok mozgási iránya ellentétes.

Páratlan számú szalag alkalmazáskor az anyag be- és kilépése a berendezés ellenkező oldalára esik. A teljesítőképességet meghatározó tényezők:

egy szalag mérete /hasznos hossz és szélesség/;

a szalagok száma;

a szalag terhelése / kg/m²/;

a szalag sebessége.

A szalag sebessége az anyag és a levegő jellemzőitől függ. Általában fokozat nélkül változtatható. A hazai berendezés jellemzői: teljesítőképesség 300 – 500 kg víz elp./h; gőz-igény 1,8 – 2,6 kg/kg elp. víz; szárítási idő 1 – 6 h.

A szalagszárító a tálcás / cserényes/ szárítóknál mind a szárítás hatásfoka, mind az anyagmozgatás szempontjából kedvezőbb:

a sodronyheveder árnyékolása a levegővel szemben jelentéktelen;

a levegő és az anyag érintkezése gyakorlatilag teljes mértékű;

a szintek között nincs szükség anyagmozgató eszközre;

a szalagok közös lánchajtás segítségével viszonylag egyszerű szerkezettel mozgathatók;

a szintek közötti átesés következtében az anyag keveredik;

a szalag-sebesség változtatásával jól szabályozható a szárítási idő.

A szalagszárító beruházási és üzemeltetési költsége viszont a tálcás szárítóénál nagyobb.

 

Hústermék-érlelő klímaberendezés.   A Vemag-klímaberendezést falazott helyiségekbe / kamra, terem/ szerelik be. A klímagép és a légcsatornákkal felszerelt terméktér egymástól el van választva. A terméket 1 x 1 x 2 m méretű kocsik vázára függesztik. A kamra befogadó-képességét a kocsi-számmal jellemzik. A kocsikat sorba rendezik / egysoros, kétsoros, háromsoros klíma/. A kocsik között közlekedési utakat kell szabadon hagyni.

A légáramlás több változatban alakítható ki. Jellemző a termék függőleges középvonala irányú áramlás. Légállapot: 18 - 35ºC hőmérséklet; 65 – 98 % relatív nedvességtartalom. Szárítási teljesítőképesség 3 % /d. Energia-igény: gőz 5- 6 kg/h, 0,8 – 10,0 bar; hűtés 4000 kJ/kocsi; sűrített levegő 2,5 m³/h, 3-8 bar; víz 1 liter/h, 1 – 4 bar.

 

A szalámi-érlelő hazai fejlesztési eredmény / Marton Húsipar, 1970. 5./. A torony elrendezést a viszonylag nagy / 80 – 100 nap/ szárítási idő indokolja. A torony ötszintes. Szintenként két-két kamra helyezkedik el egymással szemben. A szinteket felvonó köti össze. A vízszintes irányú anyagmozgatás eszköze a függesztővel ellátott keret-kocsi. Érlelés alatt a termék rögzített függesztőkön helyezkedik el.

A kamrában a levegő-befúvó és –elszívó egységek az ellentétes oldalfalon helyezkednek el. Légcsatornát nem szereltek be, a légsebesség értéke viszonylag nagy. A légáramlás iránya a rudak tengelyére merőleges / kereszt-áram/. A kamrából elszívott levegő nedvességtartalmát szilikagél abszrobeálja, illetve a hűtőcsövek felületén kicsapapódik.

A levegő hőmérséklete + 20…+ 6ºC; a relatív nedvességtartalom tartománya 90 – 40 %.

 

     Hengerszárító

 

A hengerszárító vagy hengeres kontakt szárító folyékony iszap- vagy paszta-szerű anyag víztartalmának elpárologtatására szolgál. A folyadékban a szilárd anyag oldat vagy szuszpenzió formájában van jelen. A szárítandó anyagot egyenletes rétegben viszik fel forgó fűtött henger felületére. Megszáradás után a felületről eltávolítják az anyagot. A hengert gőzzel fűtik. A henger belső terébe csőtengelyen keresztül vezetik be a gőzt. A henger fém felülete – érintkezve az anyaggal - a hőt közvetlenül átadja az anyagnak.

A száradás közben keletkező párát atmoszférikus közegben működő hengernél légárammal; zárt berendezésből vákuummal távolítják el. A szárító teljesítőképessége a következő tényezőktől függ:

a száradó anyag párolgási sebessége;

a hasznos fűtőfelület;

a fűtőgőz nyomása;

a dob fordulatszáma, illetve a szárítási idő.

A párolgási sebesség a következőktől függ: hőmérséklet; az anyag rétegvastagsága; tömegátadási tényező; a párolgó felület és a párafelvevő közeg parciális gőznyomása.

 

Szabó szerint a kéthengeres szárító jellemzői között a következő összefüggés állapítható meg:

 

                                    η . v/ ρ .  r / s/2   ~   62

 

                   ahol:  η = a viszkozitás;

                              ρ = a felületi feszültség;

                              v = a henger kerületi sebessége;

                              r = a henger sugara;

                              s = a hengerek közötti távolság.

    

A hengerszárító alkalmazásával rugalmas üzemvitel valósítható meg. A szárítási jellemzők egymástól függetlenül változtathatók.

A hengerszárítók a hengerek száma; a szárítótérben uralkodó nyomás és az anyag felhordási módja szerint csoportosíthatjuk.

Egyhengeres, atmoszférikus  térben működő, felhordó-hengerekkel felszerelt BMA-típusú / 1995/ hengerszárító működési vázlata a 246. ábrán látható. A berendezés burgonya-, kukorica-, bébiétel-készítmények előállítására alkalmas. A szárító hengerre adagolt folyadékot két fokozatban keverik. A szárítóhengerre három felhordó-henger teríti az anyagot. Felhordó henger alkalmazása akkor célszerű, ha az anyag nem tapad kellően a henger felületére. Több felhordó henger lehetővé teszi azt, hogy a száradó anyag lemezes szerkezetű legyen. Ekkor tömör, jól aprítható szárítmányhoz lehet jutni.

A száraz anyagot kaparószerkezet választja le a henger felületéről. Az anyag szállítócsiga garatjába jut.

Gyakori a merülő-hengeres felhordási mód. Ekkor az anyagot tartalmazó vályúba merül a henger. Az anyag a henger felületére tapad. 

A hazai zöldség-gyümölcs szárításban kéthengeres szárítót használnak. A henger palástjára merülő-tartályban forgó kefés henger viszi fel a szárítandó anyagot. A módszert permetező felhordásnak nevezik. A szárítmány rétegvastagsága 0,1 – 1,0 mm; a dob fordulatszáma 2 – 8 /min; 1 m² hengerfelületről nyerhető szárítmány 15 – 75 kg; fajlagos gőzfogyasztás 1,2 – 1,5 kg gőz/ kg elpárologtatott víz.

A tejiparban takarmány-tejpor, iró- és savópor előállítására használnak hengerszárítót. Az atmoszférikus körülmények között működő berendezésben a henger fordulatszáma 10-30/min. A vékony folyadékréteg 1/2 – ¾ fordulat alatt a felületre szárad. A hengerpalást hőmérséklete 115 - 130ºC. A henger átmérője 500 – 1500 mm. A folyadék felhordására hengeres és permetezéses módszert alkalmaznak. A kéthengeres szárító hangerei közötti távolság 0,2 – 0,8 mm. A henger acélöntvény, külső felülete polírozott. A fűtőgőz nyomása 2,5 – 7,0 bar. A hengerek feletti kürtőből ventilátor szívja el a párát.

A vákuumos hengerszárítóban a vízelvonás 60 - 70ºC hőmérsékleten végezhető. Ez kedvező hőérzékeny anyagok szárításakor. A szárítási idő 1,8 – 2,5 s.

A hengeres szárító többnyire az anyag minőségére / íz, oldhatóság, üledéktartalom/ kedvezőtlenebb hatást gyakorol, mint a porlasztva szárító. Szerkezete viszont egyszerűbb, helyigénye kisebb.

 

Extraktőrök

 

Az extrakció kioldást, kilúgozást jelent. Ha porózus közegből egy vagy több komponenst oldószerrel választanak el, diffúziós extrakcióról beszélünk. Diffúziós extrakció zajlik le – többek között – a cukor, alma-lé előállításakor, az olajos mag préselésekor kilépő présmaradék extrahálásakor.

 

Diffúzió

 

A diffúzió fizikai, illetve fiziko-kémiai fogalom. Részecske-mozgást jelent. A mozgást koncentráció-különbség idézi elő. A részecske a kisebb koncentrációjú közeg felé áramlik a diffúzió hatására.

 Élelmiszer-ipari alkalmazás az említett diffúziós extrakción kívül a pácolás, füstölés.

A cukor-extrakciót a gyakorlatban diffúziónak, a berendezést diffúzőrnek nevezik.  Sárkány a diffúziós extrakció megnevezést javasolja.

 

A diffúzió hatására áramló anyag mennyisége Fick törvénye szerint:

 

                              m = -  D. A . dc/dx . t      kg

 

       ahol                 m = t idő alatt átdiffundált anyag tömege,   kg;

                              A = az anyag felülete, mely felületen a diffúzió megvalósul,   m²;

                              dc/dx = koncentráció-gradiens vagy koncentráció-esés. Egységnyi                                                                                                                                                    távolságra  eső koncentráció-különbség,      kg/m²;

                              t = műveleti idő,   s;

                              D = k. T/ η        diffúziós állandó, ahol  k = anyagjellemző                                                                                                                            T = a diffúzió hőmérséklete

                                                                                             η = viszkozitás

A mínusz előjel arra utal, hogy az áramlás a kisebb koncentráció felé irányul.

 

       Cukordiffúzőr

 

A cukorgyártás célja a cukorrépában levő szacharóz kivonása, elkülönítése a répa egyéb anyagaitól. A diffúziós eljárás során a cukrot szeletelt répából, meleg víz segítségével ellenáramban vonják ki. Mivel a szacharóz a cukorrépából vizes oldatba, a lébe kerül, az eljárást lényerésnek nevezik.

A lényerés kiindulási anyagai az édesszelet és a lugzóvíz / friss víz/. Terméke a nyerslé. A répából kivont cukrot és nem cukor anyagokat tartalmaz. Mellékterméke a kilugzott szelet.

A cukorrépa sejtekből épül fel. A sejteket a sejtfal határolja. Ezen belül található a sejtnedv. A répa cukortartalma a sejtnedvben van feloldva. A sejtfal félig-áteresztő hártya. Nyílásain csak kis méretű molekulák juthatnak át.

Ha a cukrot ki akarjuk vonni a sejtekből, a sejtfalat előbb melegítéssel áteresztővé kell tenni. A melegítés hatására a sejtfal melletti fehérje kicsapódik, így a fal átjárhatóvá válik. Ez a folyamat a plazmolízis vagy sejtölés.

A diffúziós lényerés során két folyamat játszódik le:

plazmolízis, melynek célja a sejtfal áteresztővé tétele;

diffúzió, mely a sejt-lé és a lugzóvíz közötti koncentráció-különbség hatására jön létre. A sejt-lé oldott anyaga az oldószerbe / a lugzóvízbe/ diffundál.

Az édes-szelet megfelelő vastagságú, alakú, egyenletes, törmelékmentes és sima felületű. A lugzóvíz két összetevőből áll: friss vízből és a szeletprésből vissza vezetett présvízből.

 

A hazai cukorgyárakban a nyers-lé előállítására Buckau-Wolf torony