Обработка материалов давлением

Различают следующие виды обработки давлением:

• • отжатие — отделение жидкости от твердого тела;
• • формование, или штампование — придание пластическим телам определенной формы;
• • прессование — связывание частиц в более крупные агрегаты. Отжатие заключается в предварительном дроблении клеточной

ткани с целью разрушения протоплазмы оболочек, а затем в отделении уже выделенной жидкости. Применяется в производстве соков, растительных масел, творога и др. Выделенная жидкость должна пройти по капиллярам отжимаемой массы. Движение жидкости в капиллярах может быть описано уравнением Пуазейля:

где V — объем жидкости, прошедший за время т; Ар — падение давления в капиллярах; г и / — радиус и длина капилляра соответственно; ц — вязкость жидкости.

Фактически движение жидкости в капиллярах — более сложный процесс, однако уравнение Пуазейля помогает сделать некоторые практические выводы. Из этого уравнения следует, что для интенсификации процесса отжатая необходимо:

• • уменьшить толщину слоя;
• • увеличить температуру и, таким образом, снизить вязкость.

Формование. Формованию подвергают пластические тела. Этот процесс используется в кондитерском, макаронном производстве, а также при производстве сыра. Течение пластических тел не подчиняется закону Ньютона, а описывает уравнением Бингама (2.53). Как следует из этого уравнения, для обеспечения течения пластических тел к ним следует приложить усилие, равно пределу текучести т_т, чтобы преодолеть сопротивления структуры.

Отсюда напряжение, необходимое при формовании, составляет.

где е_ост — остаточная деформация; т — время формования; р — const, имеющая размерность вязкости.

Остаточная деформация определяется по формуле.

где б — глубина штампуемого рисунка; Н — толщина изделия.

Прессование. Прессование осуществляется в матрицах специальных форм с помощью пуансона (рис. 3.7). Этот процесс применяется в производстве сыра, таблеток лекарственных препаратов, сахара-рафинада, в кондитерском производстве и др.

Рис. 3.7. Схема работы пресса с возвратно-поступательным движением поршня

Для характеристики этого процесса применяется коэффициент прессования [3, %. Он характеризует уплотнение массы и равен.

где Vj — объем до прессования; V₂ — объем после прессования. Работа прессования составит.

где h_Hnh_K — начальная и конечная высота брикета;/— площадь поперечного сечения, м²; р — давление прессования, Н/м²; h — длина хода поршня.

В молочной промышленности прессование используется при производстве сыра, творога. При прессовании сыра его укладывают в форму. Через штоки цилиндров на них передается давление. При производстве творога применяют механическое прессование в пресс-тележках, прессующих ваннах и др.

Механическое прессование в пресс-тележках (рис. 3.8). В пресс-тележку помещают мешочки с творогом. С помощью нажимной плиты осуществляется процесс отжатия творога. Сыворотка удаляется из зазора между стенкой и кожухом.

Рис. 3.8. Схема пресс-тележки:

• 7 — внешняя ванна; 2 — перфорированная стенка; 3 — нажимная плита;
• 4 — маховик, вращением которого достигается нажатие плиты

Отжатие в ваннах. В ванну вставлена перфорированная вставка, которую вместе с образовавшимся сгустком творога поднимают, происходит стекание сыворотки и отжатие за счет веса сгустка (самопрессование).

Гидравлические шнековые прессы (рис. 3.9). Вращающийся шнек 1, помещенный в барабан 2, перемещает прессуемую массу. По мере перемещения массы площадь прохода сужается.

Рис. 3.9. Схема шнекового пресса

Производительность пресса, кг/с, составляет:

где D — диаметр барабана в месте поступления массы, м; п и s₀ — частота вращения и шаг шнека в этом же месте, об/мин; м; р — плотность, кг/м³; (р — учитывает заполнение барабана валом и витками шнека.