Будова і принцип дії подрібнювальних машин

Розглянемо будову і принципи дії машин для грубого подрібнення конди-терських мас.

Найбільш поширеною машиною періодичної дії для грубого подрібнення і змішування сировини (какао–бобів, горіхів, кондитерських напівфабрикатів та ін.) набули бігуни (меланжери) (рис. 107).

Вихідні компоненти подають у чашу 2 з гранітним дном, по якому при обертанні чаші прокочуються важкі гранітні катки 1 (бігуни), підшипники яких за допомогою тяг 8 підвішені на траверсі 9. Катки прокатують і видавлюють су-міш із зазору до центра і периферії чаші, звідки вона знову повертається під катки за допомогою зовнішніх і внутрішніх напрямних лопатей 11. Темпера-туру маси у чаші підтримують за допомогою змійовика 6, у який подають грію-чу пару. Подрібнена і змішана кондитерська маса виводиться із машини шне-ком 7, який опускають у чашу. Чаша приводиться в обертальний рух за допомо-гою пасової (шків 5) і конічної зубчастої 4 передач. Зазор між катками і дном чаші 2 регулюється за допомогою штурвала 10.

Крім бігунів з приводною чашею деякі фірми випускають бігуни з привод-ними катками і нерухомою чашею. Ці бігуни призначені для тривалого перемі-шування, подрібнення і розведення жиром рідких і в’язкотекучих мас.

Бігуни випускають з чашею діаметром від 1 до 2 м в залежності від призна-чення машини. Продуктивність бігунів невелика – до 300 кг/год при потужності електродвигуна до 7 кВт.

Восьмивалкова подрібнювальна машина (рис. 108,а) призначена для под-рібнення крупки какао–бобів, кунжуту і горіхів. Принцип дії валкових подріб-нювальних машин полягає в тому, що частки подрібнюються за рахунок дефор-

мації стиснення під час втягування їх у зазор між валками 1 за рахунок дефор-мацій зсуву, які виникають внаслідок різниці між швидкостями подрібнюваль-них валків.

Крупку какао–бобів (кунжуту або горіхів) засипають у приймальний бун-кер 1, звідки вона живильним валком 2 подається крізь зазор між ним і регу-люючою засувкою 3 на похилу поличку з постійними магнітами 4, де відби-рають феромагнітні домішки, а потім у зазор між рифленими суцільними валка-ми 5, які виконують грубе подрібнення. Подрібнена крупка подається у проміж-ний бункер 6, а з нього у зазор між верхнім і середнім гладкими порожнистими валками 7, де відбувається більш мілке подрібнення. Завдяки тому що, середній валок має швидкість більшу, то він забирає на себе подрібнену масу і подає у зазор між ним і нижчим валком, де вона знову подрібнюється. Подрібнена маса зчищається з нижчого валка ножем, проходить повз екран 9 і падає у проміж-ний бункер 10 з лопаттю 8 для її перемішування. Швидкість верхнього, серед-нього і нижчого валків 7 відповідно 1,1; 2,16 і 2,74 м/с. З бункера 10 маса заби-рається двома нижчим і середнім, порожнистими гладкими валками 11, потім передається у зазор між середнім і вищим валками, завдяки тому, що швидкість їх відповідно 1,95; 5,85 і 10,45 м/с. Завдяки тому, що найшвидший валок займає найвище положення, виключається попадання неподрібненого продукту у под-рібнений. З верхнього валка 11 какао терте (горіхова або кунжутна маса) зні-мається ножем 12 і подається у збірник з мішалкою 13. Валки 5, а також 7 і 11 (верхній і нижчий валки) очищаються за допомогою підпружинених скребків. Усередину валків 7 і 11 подається охолоджуюча вода.

Продуктивність восьмивалкових машин складає 150–300 кг/год при потуж-ності двигуна 40 кВт.

Дискові машини бувають з одним рухомим і одним нерухомим диском, од-но– і багатопотокові, а також з обома приводними дисками (диференційні), з горизонтальними або вертикальними дисками.

У дискових машинах подрібнення часток відбувається переважно за раху-нок деформацій зсуву в зазорі між дисками, які обертаються з необхідною від-носною швидкістю.

Диференційна подрібнювальна машина типу 306 виробництва Німеччини з горизонтальними дисками (рис. 108,б) призначена для подрібнення какао–круп-ки у какао–терте. Можуть подрібнюватись і інші жировмісні продукти, які піс-ля подрібнення набувають в’язко–текучих властивостей. Какао–крупку пода-ють у приймальний бункер 1 з датчиком рівня 14, звідки вона поступає у віб-раційний лоток 15, а з нього на похилу площину з постійним магнітом 4, де від-бираються феромагнітні домішки, а потім у зазор між рифленими валками 5, де частково подрібнюється. Подрібнена какао–крупка напрямним конусом 16 по-дається у зазор між дисками 17 і 18, де за рахунок тертя подрібнюється у какао–терте. Какао–терте по похилій площині охолоджуваного водою корпуса 19 ви-даляється із машини крізь нижній патрубок, як показано стрілкою. Крізь верхній патрубок видаляються пари летких кислот, вологи та ін., які надають какао–тертому неприємного запаху. Диски 17 і 18 обертаються в одному нап-рямку зі швидкістю 700 (нижнього) і 1000 (верхнього) об/хв. Зазор між дисками регулюється за рахунок підняття, або опускання нижнього диска. Диски зроб-лені зі штучного кільцеподібного корундового каменю, який закріплюють в за-падинах чавунних дисків. Зміна корундових кілець відбувається приблизно за 30 хв. після 800 годин неперервної роботи. Вода для охолодження подається у сорочку корпусу 19 і виводиться із неї по патрубках, як показано стрілками.

Привод машини відбувається від електродвигуна 22 (потужністю 25 кВт) за допомогою клинопасової 21 і циліндричної двоступінчастої зубчастої 20 пе-редач. Продуктивність машини 600–1200 кг/год.

Використовуються також диференційні подрібнювальні машини марки 310 з вертикальними дисками продуктивністю 1500 кг/год.

На рис. 108,в показана схема комбінованої подрібнювальної машини з дис-ковим, валковим подрібнювачами і з повітряним охолодженням.

Какао–крупку (ядра горіхів або кунжуту) завантажують у приймальну во-ронку 1, звідки по вібролоткові 15 вона подається у проміжний бункер 23, по виході із якого проходить над постійними магнітами 4, очищується від феро-магнітних домішок і поступає у зазор між нерухомим 24 і рухомим 25 подріб-нюючими дисками, які розташовані у охолоджуваному повітрям (або водою) корпусі 19. Подрібнена какао–крупка поступає у проміжну воронку, а з неї у за-зор між нижчим і середнім гладкими, порожнистими, охолоджуваними водою валками 11 (діаметром 0,45 м). З верхнього найшвидшого валка какао–терте знімається ножем 12 і збирається у збірнику з мішалкою 13, звідки виванта-жується для подальшої обробки.

Зона подрібнення дисками охолоджується повітрям, що подається вентиля-тором 27, крильчатка якого посаджена на порожнистий вал 26 приводу диска 25. Вал 26 приводиться у обертальний рух від електродвигуна 22 за допомогою пружної муфти. Зазор між дисками регулюється гвинтовим механізмом 28. По-вітря із зони подрібнення засмоктується вентилятором 27 по порожнистому ва-лу 26. У машинах фірми “Леман” (Німеччина) використовують повітряне охо-лодження, а у машинах фірми “Карле е Монтанарі” (Італія), наприклад, М–400, і фірми “Бюлер” (Німеччина) – водяне. Продуктивність комбінованих машин указаних фірм від 150 до 400 кг/год.

Для грубого подрібнення нежировмісної сипкої сировини і напівфабрика-тів використовують молоткові дробарки, наприклад, 8-М (рис. 108,г). Із бункера 1 повз засувку 3 двозаходовим шнеком 29 цукор–пісок подається у циліндрич-ний корпус, де зверху розташована відбійна плита 30, а внизу – сито 33. Частки цукру підхоплюються молотками 32 обертового ротора 31, відкидаються на плиту 30, відбиваються від неї і знову потрапляють під дію молотків. Процес повторюється доти, поки частки не подрібнюються настільки, що пройдуть крізь отвори сита 33. Частки, що пройшли крізь сито, подаються повз затулку 35 по гнучкому рукавові, який запобігає розпорошуванню цукрової пудри, у збірний бак. Під час зміни бака затулка 35 закривається. Молотки 32 обер-таються з лінійною швидкістю 80–84 м/с, тому вони працюють як лопаті від-центрового вентилятора, засмоктують повітря, яке видаляється крізь патрубок з фільтруючим тканинним рукавом 34. Продуктивність машини регулюють засувкою 3.

Крім дробарки 8-М на підприємствах кондитерської промисловості ви-користовують також дробарки ММ-8, ММД-600 та ін., які мають аналогічний принцип дії і незначно відрізняються по конструкції. Наприклад, дробарка ММ-8 не має живильного шнека.

Продуктивність молоткових дробарок коливається від 125 (8-М) до 1000 (ЕНД-9114) кг/год, при потужності двигуна від 4,5 до 22 кВт.

Штифтові дробарки використовують у складі агрегатів № 1-6 фірми “Ше-ненбергер” (Швейцарія) і МАП фірми “Карле е Монтанарі” (Італія) для отри-мання тертого какао і какао–порошку.

Схема агрегату системи Шененбергера наведена на рис. 108,д. Какао–круп-ку подають у приймальний бункер 1, з нього вібролотком з регулюючою засув-кою 3 – на похилу площадку з постійними магнітами 4, де відокремлюються феромагнітні домішки, а потім у вертикальний канал із шлюзовим затвором 39. Шлюзовий затвор рівномірно подає крупку у зазор між рухомим 37 і неру-хомим 38 штифтовими дисками, які розміщені у охолоджуваному корпусі 19, для чого у ньому передбачена водяна сорочка. Частки ядра потрапляють у зазор між штифтами нерухомого диска і диска, який обертається з частотою 2930 об/хв., де підпадають під ударне і згинаюче навантаження, в результаті чого по-дрібнюються з виділенням жиру і у вигляді тертого какао стікають у охолод-жувач 51 з водяними охолоджуючими трубками. В охолоджувачеві терте какао частково охолоджується також повітрям, рух якого забезпечується вентилято-ром 46 і потрапляє у збірну ємність 40. У охолоджувачеві терте какао охолод-жується від температури 104–110 ˚С до 80–85 ˚С. Повітря з охолоджувача пос-тупає у циклон 42, де відокремлюються від нього краплі тертого какао і по-даються по трубі 43 також в збірник 40, і потрапляє у конденсатор 44 з водя-ними охолоджуючими трубками і сорочкою, у якому його температура зни-жується до 50–55 ˚С. В конденсаторі відбувається конденсація парів летких кислот, які стікають у збірну ємність 45. Для відокремлення краплин конден-сату охолоджене повітря подається вентилятором 46 у циклон, а з нього по трубі 49 крізь регулюючий клапан 50 знову у зону подрібнення. Конденсат із циклона 47 стікає у збірну ємність 48.

Пари летких кислот мають неприємний запах, тому після їх відокремлення какао терте набуває більш приємного смаку.

Продуктивність агрегатів Шенебергера коливається від 300 до 1250 кг/год, при потужності електродвигунів від 40 до 148 кВт.

Агрегати МАП фірми “Карле е Монтанарі” принципово не відрізняються від агрегатів Шененбергера.

Технічні характеристики найбільш поширених машин для грубого подріб-нення наведені у табл. 41.

Тепер розглянемо машини для тонкого подрібнення кондитерських мас.

Найбільшого поширення набули п’ятивалкові подрібнювальні машини (рис. 109,а). Масу завантажують у приймальний бункер 1, який розташований над найнижчим рухомим 3 і нерухомим 2 гладкими порожнистими валками. Найнижчий валок 3 має найменшу частоту обертання (19,8 об/хв.), а наступні – послідовно більші (48,1; 96,12; 152,7 і 206 об. хв.). З бункера частки затягують-

Марка (тип) машини або агрегату	Штифтові	Фірма”Карле е Монтанаті”	М-1000		−	~2900	−			−
МАП-800		−	~2900	−			−
Агрегат Шененберга	№5		−		−			−
№3		−		−			−
№1		−		−			−
Дискові		До 1500	−	700; 1000	−
	600-1200	−	700; 1000	−
Валкові	Восьмивал- кова	150-300	−	− Верхніх−26,8; Середніх−105,6; 207,3; 261,7; Нижчих−95,5; 280,5; 500	Верхніх−0,15; Середніх−0,2; Нижчих−0,4	33−44
ШВА	85-250	−	− 27,4 42,4	0,4
Молоткові	ММД-600	До 6000	−		−	5,0
А2-ШИМ	До 320	−		−	5,5
8-М	До 125	−		−	4,5
Бігу-ни	250-300	0,16	20-30	−	5−7
Показники	Продуктивність, кг/год.	Ємність чаші, м³	Частота обертів,об/хв.: ротора, чаші, дисків, валків (від вхідного до вихідного зазорів)	Діаметр валків, м	Потужність електродвигунів,кВт	Габаритні розміри, м: довжина ширина висота	Маса, кг

ся в зазор між валками і внаслідок стискування і зсуву подрібнюються. В зв’яз-ку з тим, що валок 2 має більшу швидкість обертання, він забирає подрібнену масу на себе і подає у зазор між ним і третім знизу валком, і так до тих пір, поки вона не опиниться на поверхні верхнього 5–го валка. З 5–го валка маса знімається ножем 7 і надходить у випускний лоток 8 з перекидною заслінкою 9, звідки подається або у збірну ємність, або на стрічковий транспортер. Валки мають діаметр 0,4 м і охолоджуються водою, яка подається із системи водопос-тачання по розподільчому трубопроводові 6, трубки якого проходять у їх сере-дину крізь порожнисті цапфи. Гаряча вода зливається крізь зазор між трубками і отворами цапфи і стікає у зливну ємність 4, а з неї у каналізацію. Кількість охолоджуючої води і відповідно інтенсивність охолодження регулюється вруч-ну, вентилем 5, або автоматично за допомогою електромагнітного клапана і датчиків температури. Найнижчий валок має запобіжний пристрій із зрізними штифтами. Цей пристрій спрацьовує, якщо у зазор між валками потрапить сто-роннє міцне тіло. Штифти зрізаються, валок відходить вліво, пропускає це тіло і вимикає двигун.

Продуктивність п’ятивалкових подрібнювальних машин невелика і складає від 200 до 625 кг/год при потужності приводного електродвигуна від 44 до 55 кВт.

В сучасних п’яти валкових машинах використовують гідравлічні індиві-дуальні, гідравлічні центральні і пневмогідравлічні системи регулювання зазо-ру між валками. Індивідуальна гідравлічна система (рис. 109,б) полягає у тому, що корпуси 11 підшипників валків переміщуються вниз за допомогою плун-жерів 12, які входять по посадці у циліндр нерухомої траверси 10, а угору – під дією пружин 13. Плунжер 12 рухається вниз під тиском масла, що видавлюєть-ся із герметичного циліндра за допомогою плунжера 14, зв’язаного з гвинтом, який обертають за допомогою маховичка 15. Тиск у циліндрі контролюють за допомогою манометра 16. На кожному із чотирьох рухомих валків 3 установ-лені по два таких механізми. Для забезпечення рівномірного подрібнення по довжині валків тиск масла регулюють так, щоб він був однаковим з обох сторін. Зазори регулюють по тиску масла. Тиск масла у системі регулювання найниж-чого із рухомих 3 валків має бути 15 МПа, у третього і четвертого знизу – 18 МПа і у п’ятого – 22 МПа.

В останні роки для тонкого подрібнення тертого какао широко викорис-товують також кулькові подрібнювальні машини (рис. 109,в) об’єднання “Шо-котех” (Німеччина). Терте какао подається по трубопроводові 17 шестерняним насосом 18 крізь триходовий кран 9 у нижчу частину циліндричного корпусу 20 з охолоджуючою сорочкою 21, у якому знаходяться кульки із зносостійкої лего-ваної гартованої сталі, що перемішуються за допомогою закріплених на швид-кообертовому валу дисків (кілець або лопатей) з виступами. Частки тертого ка-као проходять в зазор між кульками, які, переміщуючись, співударяються і под-рібнюють їх. У верхній частині подрібнена маса проходить крізь сітку, яка ві-докремлює кульки, і виходить крізь випускний патрубок 27. Випуск маси із ма-шини після припинення роботи виконують за допомогою триходового крана 19. Для промивання машини нагріте масло какао подають у бункер 29 і відкри-вають кран 28. Під дією насоса 18 масло какао витісняє терте какао у випус-кний патрубок 27, після чого його зливають з корпусу 20, перемкнувши кран 19. На початку роботи машини у верхній патрубок сорочки 21 корпусу подають гарячу воду, яка рухається вниз по спіралеподібному каналові і виходить крізь нижній патрубок. Після прогрівання машини подають холодну воду для її охо-лодження. Вал машин приводиться в рух безпосередньо від електродвигуна 24 за допомогою пружної муфти 25 і спирається на підшипники кочення 26.

Кулькові машини забезпечують якісне подрібнення твердих часток. При цьому кількість часток розміром 75 мкм досягає не більше 0,6 %. В зв’язку з тим, що машина може працювати тільки на рідкому тертому какао, то нею, як правило, комплектують агрегат, який складають одна дискова (тип 306) і дві кулькових (392-В) машини.

Технічні характеристики, деяких машин для тонкого подрібнення конди-терських мас наведені у табл. 42.

Таблиця 42

Технічні характеристики машин для тонкого подрібнення кондитерських мас