UNIWERSYTET PRZYRODNICZY w Lublinie

Wydział Nauk o Żywności i Biotechnologii

technologia żywności i żywienie człowieka

„APARATURA PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO”

Praca projektowa

WILK- BADANIE PROCESU ROZDRABNIANIA

Studia stacjonarne Studia niestacjonarne	Imię i nazwisko wykonawcy
	1. Ewelina Stasik 2. Katarzyna Smyk
Numer kolejny ćwiczenia:	Data realizacji ćwiczenia:
09	23.04.2012
Rok akademicki 2011/2012 Strona 1 z 8StroRRok akademicki 2011/2012ok akademicki 2011/2012na 1 z 8

A WSTĘP

1.Definicja procesu rozdrabniania-

Rozdrabnianie- to podział brył lub ziaren ciała stałego na części o mniejszych wymiarach. Proces ten zachodzi na skutek działania sił zewnętrznych. Stosowanie materiałów w postaci rozdrobnionej pozwala znacznie przyspieszyć takie procesy jak np. rozpuszczanie, ługowanie suszenie i reakcje chemiczne. Polega na wywołaniu w materiale złożonych stanów naprężeń przekraczających jej graniczną wytrzymałość mechaniczną. Wszystkie te procesy zachodzą tym szybciej, im większa jest powierzchnia ciała stałego , które poddaje sie przeróbce. Celem rozdrabniania jest nie tylko nadanie dogodnej postaci surowcom przemysłowym. Rozdrabnianie stosuje także do uzyskania odpowiedniej formy handlowej produktów.

Z rozdrabnianiem mamy do czynienia w wielu gałęziach przemysłu spożywczego a szczególnie w młynarstwie, przemyśle spirytusowym , ziemniaczanym , cukrowniczym , piwowarskim a także w wielu gałęziach przemysłu chemicznego, farmaceutycznego i podczas produkcji materiałów budowlanych. [Błasiński 2001]

Rozdrabnianie

Mechaniczne Chemiczne

Siłami zewnętrznymi siłami specjalnymi siłami chemicznymi

Zginanie zmiana ciśnienia spalanie

łamanie bombardowanie cząstkami lub fotonami bioługowanie

ścieranie roztwarzanie

łupanie rozpuszczanie

ścinanie

miażdżenie

inne

szok termiczny [http://www.zgapa.pl/data_files/referat_9564.html]

Cel rozdrabniania :

• przyspieszenie przebiegu procesów(zwiększenie skuteczności bodzców chemicznych, energetycznych, mikrobiologicznych itp. )

• zmiana właściwości reologicznych ( wzrost plastyczności )

• nadanie wymaganej formy ( technologicznej lub handlowej)

• ułatwienie magazynowania i przemieszczania materiałów

• stworzenie możliwości otrzymywania mieszanin wieloskładnikowych

• wytworzenie nowych form żywieniowych

• może powodować niekorzystne zjawiska np. skrócenie trwałości przechowalniczej, obniżenie wartości towarowej [Błasiński 2001]

Rozdrabnianie znajduje podstawowe zastosowanie w takich przemysłach jak:

wydobywczy, chemiczny, rolno-spożywczy, farmaceutyczny i wiele innych. Proces ten jest

bardzo energochłonny. Rocznie, światowe zużycie energii na ten cel wynosi około 350 mld

kWh. [http://www.kmsios.utp.edu.pl/instrukcje/gniotownik.pdf ]

2.Siły działające na materiał podczas rozdrabniania-sposoby rozdrabniania

W zależności od konstrukcji elementów roboczych maszyn rozdrabniających rozróżnia

się następujące sposoby rozdrabniania : zgniatanie, rozłupywanie, zginanie.

rozrywanie, uderzenie, ścinanie i ścinanie.

Miarą efektów procesu rozdrabniania jest tzw. stopień rozdrobnienia

S-stopień rozdrobienia S=$\frac{d_{s}}{d_{p}}$

d_s-średni wymiar przed rozdrobnieniem( na podstawie analizy sitowe

d_p-średni wymiar po rozdrobnieniu (na podstawie analizy sitowej)

Średni stopień rozdrobnienia określa się jako stosunek średniej wielkości ziaren

surowca do średniej wielkości ziaren produktu.

Siły zewnętrzne działające na materiał w celu jego rozdrobnienia muszą pokonać siły

spójności (kohezji) wiążące cząstki danego materiału. Wymaga to wykonania określonej

pracy rozdrabniania. Zagadnienie to było przedmiotem wielu badań, w wyniku których

powstało szereg hipotez, np.: Kick’a, Rittingera, Bonda, Charlesa, Bracha. Jednak praktyczna

przydatność tych opracowań do wyznaczania pracy rozdrabniania jest ograniczona ze

względu na wąski zakres zastosowania. [http://www.kmsios.utp.edu.pl/instrukcje/gniotownik.pdf]

Rysunek 1. Sposoby rozdrabniania: a) zgniatanie, b) rozłupywanie, c) zginanie, d) uderzanie, e)

rozrywanie, f) ścinanie, g) ścieranie

[http://www.kmsios.utp.edu.pl/instrukcje/gniotownik.pdf]

Zgniatanie stosuje się do surowców ceramicznych , rozrywanie do materiałów włóknistych, ścieranie , zginanie i ścinanie do materiałów o średniej twardości. O wyborze odpowiedniego sposobu rozdrabniania decyduje wielkość brył, wytrzymałość rozdrobnionego materiału a także wymagany stopień rozdrobnienia. Sposób pękania rozdrabnianego ziarna zależy od sposobu przyłożenia sił zewnętrznych.

Mogą to być np. siły ściskające. Szybkość narastania tych sił wpływa na warunki pękania. Jeśli przyrost naprężeń wywołanych siłami ściskającymi jest powolny to mamy do czynienia z kruszeniem, jeśli szybki to z udarem. Ponadto w urządzeniach rozdrabniających występują również siły ścinające. Mówimy wtedy o ścieraniu.

3. Klasyfikacja maszyn/urządzeń rozdrabniających według kryteriów

Maszyny rozdrabniające dzieli się na następujące grupy:

a) do rozdrabniania wstępnego - łamacze, kruszarki, niektóre typy młynów,

b) do rozdrabniania średniego - stożkowe, bijakowe, walcowe,

c) do rozdrabniania drobnego - udarowe, walcowe, gniotowniki.

d) do rozdrabniania bardzo drobnego - tarczowe, kulowe,

e) do rozdrabniania ultra drobnego i koloidalnego - strumieniowe, tarczowe, prętowe

Podstawowy podział maszyn

rozdrabniających to: -kruszące i łamiące

-zgniatające i rozcierające

-udarowe

-szarpiące

-ścinające

-tnące (krojące)

Klasyfikacja rodzajów rozdrabniania

Rodzaj rozdrabniania	Wielkość cząstek przed rozdrobnieniem	Stopień rozdrobnienia
wstępne		2-6
średnie	5-	5-10
drobne	0,5-0,05mm	8-25
bardzo drobne	50-500µm	10-50
ultra drobne	5-50µm	50-100
koloidalne	5µm	100

[http://www.kmsios.utp.edu.pl/instrukcje/gniotownik.pdf]

Urządzenia rozdrabniające służą do wszelkiego rodzaju rozdrabniania, mielenia, siekania, krojenia, mieszania. Przeznaczone są dla zakładów gastronomicznych, sklepów mięsnych, hoteli, małej i dużej gastronomii.
Dzięki nim zasadniczo skraca się czas wykonywania posiłków, eliminując wysiłek fizyczny.
Wszystkie urządzenia wykonane są ze stali nierdzewnej, gwarantując wysoki standard higieny podczas rozdrabniania.

Wyróżniamy :

Wilki do mielenia mięsa Maszyny typu wilk przeznaczone są do mielenia wszystkich gatunków mięsa surowego i gotowanego, mogą także służyć do rozdrabniania ryb, ziemniaków i warzyw gotowanych. Urządzenia stanowią podstawowe wyposażenie gastronomii.

	Szatkownice Szatkownice służą do rozdrabniania wielu rodzajów produktów. Umożliwia przetwarzanie dużych ilości surowca w krótkim czasie na: plastry, plasterki pofalowane, paski, wiórki, cięcie w kostkę.
	Obieraczki Obieraczki do ziemniaków są urządzeniami służącymi do obierania (skrobania) ziemniaków, marchwi, buraków itp.

	Miksery Szeroka gama mikserów ręcznych, mikserów spiralnych oraz mięsiarek planetarnych.
	Roboty wielofunkcyjne i kuter-wilki Roboty wielofunkcyjne składają się z kutra/wilka oraz szatkownicy do warzyw. Dzięki odpowiedniemu doborowi tarcz rozdrabniarka nadaje się do siekania ziół i warzyw, ryb, wyrabiania ciast lekkich i drożdżowych, przygotowywania majonezów, sosów, musów i innych dodatków, a także do ubijania piany.Kuter zastępuje funkcję wilka do mielenia mięsa

	Rozdrabniacze odpadków (młynki koloidalne) Rozdrabniacze odpadków organicznych służą do mielenia takich odpadów jak: obierzyny ziemniaków, kawałki ryb, skorupki jaj, wyciśnięte cytryny i inne owoce, fusy po kawie i herbacie oraz inne miękkie odpady po posiłkach. [ http://www.gastor.pl/6599,urzadzenia-rozdrabniajace] Rozdrabnianie wstępne i średnie

Rozdrabniarki do rozdrabniania wstępnego zwane (kruszarkami albo łamaczami ) w zależności od zasada działania możemy podzielić kruszarki na : szczękowe, stożkowe i walcowo-zębate .Rozdrabniarki do rozdrabniania średniego to łamacze stożkowe, młotkowe i walcowe.

Rozdrabnianie drobne i bardzo drobne

Do rozdrabniania drobnego stosuje się rozdrabniarki walcowe, młotkowe a ponadto prętowo-udarowe i gniotowniki obiegowe. Do rozdrabniania bardzo drobnego stosuje się młyny walcowe, kulowe, tarczowe, talerzowe oraz gniotowniki.

Rozdrabnianie ultra drobne i koloidalne

Najbardziej nowoczesnymi urządzeniami do mielenia na cząsteczki ultra drobne są młyny strumieniowe. Materiał jest zawieszany w strumieniu gazu wpływającego do młyna z prędkością dźwięku lub naddźwięku. Na skutek zderzenia i ścierania się cząsteczek o siebie uzyskać można końcowy produkt o średnicy mniejszej niż 5 µm. [ Błasiński 2001]

4.Zasada działania wilka

Popularnym urządzeniem tnącym stosowanym w przemyśle mięsnym jest tzw . wilk. Surowiec jest podawany do kielichowego zasypu, skąd jest przenoszony ślimakiem w kierunku noża. Skok ślimaka zmniejsza się na swej długości i na surowiec działa coraz większe ciśnienie. Ślimak jest zakończony wypustem, na który jest nałożony nóż, przylegający do nieruchomego sita. Nóż ma zwykle cztery ostrza.

Sito jest tarczą o grubość 10-14 mm z okrągłymi otworkami o średnicy 3-5 mm, przez które przechodzi zmielony produkt. Wał, na którym jest osadzony ślimak, wykonuje ruch obrotowy uzyskując napęd z silnika przez przekładnie pasową i koło zębate. W leju załadowczym znajduje się przesłona otworu zasilającego. [Błasiński 2001]

Wilk rozdrabnia mięso na cząsteczki 2-25mmprzenośnik ślimakowy przenosi kawałki mięsa w kierunku noży ślimak pobierający ma inny skok niż ślimak podający materiał do nożywtłaczanie materiału do tarcz przeciskowych.

Wilk z zespołem podającym:

-zespół tłoczący-przenośnik śrubowy w gardzieli

-zespół rozdrabniający –noże, tarcze, pierścień dystansowy

-zespół załadowczy-podnośnik wózków

-zespół podający-wtłacza mięso do gardzieli wilka

-zespół napędowy-silnik elektryczny, przekładnie redukcyjne, pasowe lub zębate

-korpus z misą załadowczą [Błasiński 2001]

Schemat wilka do mięsa

[http://www.zgapa.pl/zgapedia/Wilk_(gastronomia).html]

B PROBLEM I JEGO ANALIZA

Zakres ćwiczeń: zdefiniowanie parametrów wydajności wilka oraz wpływu doboru elementów zespołu tnącego na tą wydajność.

Zadanie. Wykaż jak zmienia się wydajność wilka w zależności od:

• Średnicy siatki wilka przy stałej średnicy oczek;

• Średnicy oczek siatki przy stałej średnicy siatki.

Na podstawie uzyskanych wyników przedstaw wykres dla zależności:

• Q=f(d) dla D= const.

• Q=f(D) dla d= const.

C DANE DO OBLICZEŃ

Nazwa	Symbol	Wielkość	Jednostka
Powierzchnia rozdrabniania	F1	0,24	m^2/h
Zdolność tnąca	F	-	kg/h
Współczynnik wykorzystania zdolności tnącej noża	α	0,3	-
Wydajność wilka	Q	-	kg/h
Prędkość obrotowa	n	200	obr/min
Średnica siatki	D	0,07	m
Stosunek powierzchni otworów do całkowitej powierzchni siatki	φ	-	-
Ogólna liczba ostrzy	z	2	-
Liczba oczek w siatce	i	24	-
średnica oczek siatki	d	0,008	m

D ROZWIĄCANIE PROBLEMU

Wzory podstawowe	Przekształcenia, podstawienie i obliczenie	Wynik
		φ=0,31346939 F=28,9382402m^2/min Q=36,1728 kg/min

d mm D mm	5	6	7
3	-	-	16,4812 kg/h
4	8,86 kg/h	13,02 kg/h	16,0968 kg/h
8	-	-	36,1728 kg/h

E PODSUMOWANIE

Dla omawianego wilka którego średnica oczek siatki wynosi 8mm a średnica siatki 7cm stosunek powierzchni otworów do całkowitej powierzchni statki wynosi φ=0,31346939, zdolność tnąca wynosi F=28,9382402m²/min a wydajność wilka równa się Q=36,1728 kg/min.

Wydajność wilka rośnie wraz ze wzrostem średnicy siatki przy stałej średnicy oczek siatki. W przypadku gdy średnica oczek siatki rośnie przy stałej średnicy siatki wydajność wilka również wzrasta.

F SPIS LITERATURY

1. Błasiński H., Pyć W., Rzyski E., Maszyny i aparatura technologiczna przemysłu spożywczego. Wyd. PŁ: Łódź, 2001. ISBN 83-7283-041-X

2. http://www.gastor.pl/6599,urzadzenia-rozdrabniajace

3. http://www.kmsios.utp.edu.pl/instrukcje/gniotownik.pdf

4. http://www.gastor.pl/6599,urzadzenia-rozdrabniajace

5. http://www.zgapa.pl/data_files/referat_9564.html

6. http://www.zgapa.pl/zgapedia/Wilk_(gastronomia).html

G RYSUNEK TECHNICZNY