Wykład 1

Procesy membranowe

???

Historycznie....

Materiały:

- pierwsza generacja membran - głównie z polimerów octanu celulozy (mała wytrzym. na temp. , pH i chem.)

- II gen. - z syntetycznych polimerów organicznych, zwłaszcza pochodnych sulfonowych jak również polichlorku winylu, poliakrylonitrylu i estrów celulozowych (zwiększona wytrz. mech., cieplna i fizykochem.) - aktualnie najczściej stos.

- w ostatnich latach - materiały nieorg., z których produjkuje się memb. min.: met., szklane, węglowe, ceramiczne )b. wys. odp. na tempo., chem., długi okres trwałości

- ciągle wysokie koszty inwestycyjne.

Klasyfikacja modułów:

Moduł - techniczny układ membran - podst. element każdej instalacji membranowej.

Membrany o przekroju kołowym: rurowy, kapilarny, z włóknami pustymi

Membrany płaskie - moduł płytowy, spiralny

Zast. membran:

Rozdział składników - frakcjonowanie, zagęszczanie, oczyszczanie

Kontaktowanie skł. - procesy równowagowe, destylacja membranowa, absorbcja membranowa, ekstrakcja membranowa

Kontrolowane uwalnianie skł. - dozowanie leków, feromonów, śr. ochr. rośli., odżywek, natlenianie

Inkluzja skł. - hodowla komórek, immobilizacja mikroorg., enz. i podtsawników, sondy selektywne

Sposoby przeprowadzania procesu membranowego:

Proces statyczny - proces przeprowadzany „prostopadle” do membrany; szybkie zapychanie porów, potrzeba przemywania; w czasie spada wydajność filtracji

Proces dynamiczny (cross-flow)- mieszanina przepływa „równolegle”, dużo wolniejsze odkładanie się osadu, mniejszy spadek wydajności w czasie,

Stosowane aktualnie proc. mem.

RO - ciecz/ciecz - siła napędowa - różnica ciśnień do 20MPa (obróbka ukł. wodnych)

Nanofiltr. - --„-- - --„—2MPa (frakcjonowanie substancji rozp. w roztw. wodnych

Ultrafiltr. - --„-- - do 1MPa (zatężanie, frakcjonowanie i oczyszczanie makromolekularnych roztw. wodnych)

Elektrodializa - pole elektryczne prostopadłe do membrany

Perwaporacja - ciecz/gaz - obniżenie ciśnienia cząstkowego po stronie permeatu

Permeacja gazowa - gaz/gaz - nadciśnienie po stronie zasilania ok. 8MPa lub częściowa próżnia po stronie permeatu

Membrany w prod. żyw.:

Zast. w konwencjonalnych procesach, np. zagęszczanie poprzez ultrafiltrację lub odwr. osmozę zamiast odparowania.

Rozwój nowych procesów np. bioreaktory z ciągłym wydzielaniem produktu z układu reakcyjnego.

Wytw. nowych produktów, np. nowe rodzaje sera lub produkty pozbawione soli.

Memb. w biotech.:

Wydzielanie subst. termolabilnych.

Zatężanie subst. biologicznie czynnych.

Kontrolowane dozowanie np. enzymów.

Zjawisko polaryzacji stężeniowej:

Siła napędowa (różnica ciśnień) kieruje cząstki w kierunku membrany; selektywność membran powoduje, że tylko niektóre cząstki przenikają przez membranę, inne gromadzą się w warstwie powierzchniowej.

Stężenie przymembranowe c_m wzrasta i w krótkim czasie przekracza stężenie związku w nadawie c_b. Różnica między tymi stężeniami powoduje dyfuzję powrotną związku, od pow. mem. do roztw.

Adsorpcja wywołana jest powinowactwem mat. mem. do skł. nadawu (nadawy) i dot. zw. wielkocząst.

Polaryzacja stężeniowa ogranicza strumienie i pogarsza efekt separacji. W rozwiązaniach konstrukcyjnych zakłąda się jako zadanie pierwszoplanowe stałe lub periodyczne zmywanie warstwy (np. przepływ krzyżowy).

Blokowanie mem. (fouling):

Blokowanie narasta w czasie i zwiększa opory przepływu, a na efekt całkowity składają się:

- oprór własny mem. (R_m)

- o. warstwy żelowej (placka) R_g

- o. cząst. lub osadu w porach membrany R_p

- o. spowodowany adsorbcją cząst. filtrowanych na pow. porów (mniejszy promień) R_a

- o. będący skutkiem polaryzjacji stężeniowej R_cp

Blokowaniu przeciwdziała modyfikowanie właściwości membran oraz burzliwy przepływ nadawy, osiągany ppoprzez:

-pulsacje ciśnienia

- rotacje lub wibracje membran

- ultradźwięki

- turbulencje nadawy wywołane strumieniem gazu

- pole elektryczne

- nierównomierność (falistość) pow. mem.

Klasyfikacja proc. mem.:

Proc. chem. - chemiodializa, membrany ciekłe, transp. ułatwiony, separacja afinitywna

Proc. cieplne - dest. mem., dest. próżniowa-mem.

Proc. elektr. - elektrodializa, elektrostatyczne, pseudociekłe mem.

Proc. ciśnieniowe - mikro, ultra, nanofiltracja, RO

Proc. dyfuzyjne - perwaporacja, perstrakcja, dializa, ekstr. mem., absorbcja mem.

Proc. ciśnieniowe:

- woda i inne skł. dyfundują z roztw. przez selektywnie przepuszczającą membranę

- siła motoryczna - różnica ciśnień na mem. znacznie przekraczająca różniecę ciśnień osmotycznych faz rozdzielonych membraną

- z energ. punktu widzenia - met. najkorzystniejsze w stosunku do innych metod zagęszczania i separacji

- minimalna degradacja termiczna produktu

- możliwość osiągnięcia w jednej operacji zarówno oczyszczania jak i zagęszczania związków

Rozmiary porów:

mikrofiltracja - >0,6mikrometra - zatrzymuje mikroorg.

ultra - 0,1-0,01 mikrom. - zatrzymuje białka, wirusy,

nanofiltr. - 0,01-0,001

RO - <0,001

Wcześniej był nie mój wykłąd!!!

Mikrofiltracja:

Odmiana klasycznej filtracji; usuwanie koloidów, zaiwesin i mokroorg.; mem. rurowe.

Stos. p - 0,05-0,2 MPa - różnica ciśnień podawanego przez pomp[ę a ciś. atm.

Podst. zast. - zimna sterylizacja (pozwala utrzymać trwałość mleka powyżej 10 dni i w ponad 95% usuwa przetrwalniki B. cereus, a w poł. z łagodną past. daje produkt całkowicie bezpieczny, o zachowanych cechach mleka surowego)

Ultrafiltracja:

Przechodzą przez membranę solę i cukry proste; zatrzymywane są skrobia, białka, enz. i inne zw. wielkoczasteczkowe; membrana zatrzymuje cząstki o masie cząsteczkowej większej niż 1000Da

Stos. ciśnienia 0,3-1 MPa

Maks. stęż. produktu 20-30%

Nanofiltracja:

Przechodzą przez membranę woda i sole min.; membrana zatrzymuje związki o masie cząst. większej niż 250Da (rozmiar cząsteczek większy niż 0,0005-0,005 mikrometra)

Wyst. zjawisko polaryzacji stężeniowej.

Dlatego konieczne jest stosowanie ciśnienia 1-3MPa.

Główne zast. - demineralizacja wody na mem. naładowanych ujemnie, które odpychają aniony.

Odwrócona osmoza:

Nie wyst. efekt sitowy, który jest podstawą separacji w MF i UF; rozmiary separowanych skł. są znacznie mniejsze, porównywalne z rozmiarami rozpuszczalnika (zwykle wody); separacja substancji rozpuszczonych występuje , mimo że pory w membranach do RO mają średnice do 10x więksaze od rozmiarów separowanych składników.

Przechodzą przez membranę, cząsteczki o masie molowej mniejszej od 50 Da (rozmiar cząsteczek (0,0001-0,0005 mikrometrów)

Bardzo wyrraźna polaryzacja stężeniowa.

Konieczność stos. wys. p:

osmoza wysokociśnieniowa - 6-11MPa (odsalanie wody morskiej) (może dochodzić do 20MPa)

niskociśnieniowa - 1,5-4,5MPa

Maks. stężenie konc. 20-35%, depektynizowane soki owocowe 30-35%.

Odsalanie wody morksiej i podskórnej - najbardziej zaawansowane zast. RO; obecnie światowa produkcja słodkiej wody tą met. - 11,5 mln m³/ dzień, co stanowi 25% całej odsolonej wody.

Zast.

MF - zimna steryl. piwa, mleka, klarowanie wina, piwa, soków, octu, syropów glukozowych, odzyskiwanie „piwa resztkowego”

UF - klarowanie, otrzymywanie prep. białkowych z mleka i serwatki, prod. serów miękkich (camembertm brie, feta i serów twarogowych), normalizacja zaw. białka w mleku, prod. napojów ferm., oczyszczanie i wydzielanie enz., reaktory i fermentory membranowe, oczyszczanie ścieków

NF- uzdatnianie wód podziemnych i powierzchniowych, odsalanie wód, sera, zmiękczanie wód

RO - zagęszczanie serwatki, soków, mleka, otrzymywanie laktozy, odzysk aromatów, odsalanie wody morskiej, oczyszczanie ścieków

Perwaporacja:

Proces odparowania membranowego (zachodzi przemiana fazowa); prostopadle do kier. ulatniania się oparów umieszcza się błonę przepuszczającą cząst. pary wodnej lub związków org. (w zależności od rodzaju mem.); siła nap. - róz. potencjałów chemicznych po obu stronach mem.

Separacja wynika z różnic w rozp. poszcz. skł. w nieporowatej membranie (sorpcja) oraz różnic w szybkości ich dyfuzji poprzez membranę.

Aby zapobiec skraplaniu się pary na membranie, zwiększa się róznicę prężności pary wodnej po przeciwnych stronach membrany poprzez: ... rysunek

W proc. perwaporacji strumień maleje ze spadkiem temperatury, stos. się podgrzewanie po stronie zasilania; charakterystyczne więc dla tych instalacji jest szeregowe poł. modułów i wymienników ciepła: Rysunek

W większości moduły, wymienniki i kondensatory instalowane są w kloszach próżniowych, co umożliwia odprowadzanie permeatu bez strat ciśnienia.

Zast.:

Odzysk i zagęszczanie aromatów

Dealkoholizacja napojów alk.

Odwadnianie mieszanin azeotropowych (np. odwadnianie etanolu, bioetanolu, izopropanolu, wykorzystywanego do ekstr. olejów jadalnych zamiast szkodliwych rozp. org.)

Ciągłe usuwanie etanolu z biofermentorów.

Perwaporacja jest korzystniejsza finansowo jeśli chodzi o eksploatację, jednak instalacja jest dużo droższa.

Wykład 3

Suszenie sublimacyjne

Zamrażanie

65%-90% wody - stan stały

10-35% wody - stan niewymrożony

Szybkość zamrażania

- istotny wpływ na końcową strukturę produktu

- decyduje o wielkości powst. kryształów lodu

- niższa temp - duża szybkość - małe kryszt.

- wyższa temp....

- decyduje o porowatości produktu

- istotna w przypadku żywych komórek:

- bardzo szybkie zamrażanie + substancje ochronne

- przeżywalność zależna od fazy wzrostu

Suszenie

Pierwszy etap - sublimacja

Po zamrożeniu - szybkie obniżenie ciśnienia do wart. umożliwiającej sublimację lodu. Dostarczenie ciepła sublimacji na drodze przewodzenia, z odpowiednią prędkością aby nie występowało powierzchniowe topnienie. Przemieszczanie się pary wodnej wewnątrz materiału przez porowatą strukturę. Kondensacja w postaci lodu na zimnych powierzchniach kondensatora.

Drugi etap:

Usuwanie wody niezamrożonej, związanej z materiałem. Istotny wpływ na długość całego procesu. Ogrzewanie pod obniżonym ciśnieniem. Temp. 10-50^oC.

Schemat suszarki sublimacyjnej - rysunek

Skrobakowa suszarka sublimacyjna o działaniu ciągłym

Suszarka sublimacyjna wibrograwitacyjna o działaniu ciągłym

Suszenie na nośnikach:

- materiał inertny lub aktywny sorbent:

- konwekcyjne: flidyzacyjne, wibracyjne, fontannowe, bębnowe

- kontaktowe: walcowe

Zastosowanie nośników umożliwia suszenie cieczy metodami konwekcyjnymi.

2 rodzaje nośników:

Materiał inertny (nie wchodzi w skład produktu końc.):

- odparowanie następuje z pow. mat. inert.

- nie zmienia składu subst. suszonej

Aktywny sorbent:

- zmienia skład i formę subst. susz. z postaci cieczy w postać granulatu

- zmniejsza pocz. zaw. wody subst. susz.

- funkcja ochronna

Cechy dobrego nośnika:

- nie może obniżać jak. subst. susz.

- nie może być środ. niekontrolowanego wzrostu dbn

- łatwo dost. i tani

Metody suszenia na nośnikach:

- rozpylanie cieczy na złoże inertne nośnika

- granulacja z sorbentem przed wprowadzeniem do suszarki

Suszenie konwekcyjne:

Suszarki fluidyzacyjne

Zalety:

- szybka wymiana ciepła i masy: krótki czas kontaktu

- intensywne mieszanie: ogrzewanie izotermiczne, produkt jednorodny

Wady:

- intensywne mieszanie: ryzyko uszk. mech.

- miejscowe depozyty materiału: przegrzewanie

Susz. fluid. wielostopniowe:

- różne parametry czynnika susz. w kolejnych sekcjach

- poprawa wykorzystania czynnika przez kilkakrotne kontaktowanie go ze złożem

Suszenie z aktywnym sorbentem:

Stopień 1:

nośnik - adsorbcja części wilg., ochr. przed sklejaniem cząstek i przywieraniem do ścian komory

Stopień 2:

suszenie

Suszarki fluid. ze złożem wibracyjnym

Zast. drgań przegrody do intensyfikacji procesu suszenia.

Poprawa struktury złoża.

Umożliwienie fluid. materiałów trudnofluidyzujących.

Susz. ze złożem fontannowym

Susz. ze złożem fontannowym mat. inert.:

Odparowanie z pow. kul o d=0,5-1cm. Usuwanie proszku z pow. w wyniku zderzeń. Oczyszczanie mech. ścian suszarki.

Suszenie bębnowe

Materiał w obrotowym bębnie pochylonym pod pewnym kątem. Przesuwanie się mat. stopniowo wzdłuż susz. Suszenie przeponowe lub bezprzep.

Jedna z pierwszych konstrukcji o działaniu ciągłym. Wszechstronność, prostota konstrukcji. Do materiałów swobodnie przesypujących się.

Susz. bębnowe-przep.

Ruch ciepła - przewodzenie i promieniowanie (właściwe suszenie kontaktowe). Przewodzenie przez ścianki lub wewnętrzne rury grzejne. Przesypywanie mat. w cienkiej warstwie. Rola pow. - usuwanie wilgoci.

Suszenie kontaktowe

Suszarki walcowe

Suszenie nałożonej uprzednio cienkiej warstwy roztw. lub zawiesiny na ogrzewanym walcu.

Usuwanie warstwy mat. wysusz. za pomocą skrobaka.

Do mat. termolabilnych , gdy dopuszczalny jest tylko krótki okres suszenia w wys. temp. Prod. wysusz. - postać proszku, często nie wymaga dalszego rozdrabniania.

Suszenie rozpyłowe

Przemiana surowca w postaci roztworu, zawiesiny lub pasty ze stanu ciekłego do formy suchej podczas jednej krótkiej i ciągłej operacji. Suszenie cieczy, zawiesin, emulsji i past.

I etap - rozpylanie

Główne funkcje urządzenia rozpylającego:

- wytw. dużej powierzchni w stosunku do masy cieczy

- wytw. drobnoziarnistego produktu o pożądanym kształcie i wielkości cząstek

Rozpylanie wpływa na wielkość kropel suszonego materiału.

Rozpylacze obrotowe:

Regulacja wielkości kropel - szybkość zasilania i prędkość obrotowa

Rozpylacze mechaniczne - regulacja wielkości kropel ciśnieniem.

Rozpylacze pneumatyczne (za pomocą sprężonego powietrza) - regulacja wielkości kropel - stosunek powietrze/ciecz.

Odparowanie

Chłodzący efekt odparowania - parująca woda pobiera z cząstek ciepło parowania (2500kJ/kg). Bardzo szybkie odparowanie. Temp. cząst. jest utrzymana na niskim poziomie. Minimalizacja degradacji termicznej.

Osiągnięty tą metodą prod. osiąga co najwyżej temp. pow. opuszczającego suszarkę. Ważne szczególnie w przypadku suszenia met. termolabilnych.

Zalety suszenia rozp.:

- umożlwiienie suszenia mat. płynnych w jednej operacji

Specyficzne warunki suszenia:

- mat. susz. bez kontaktu z gorącymi płaszczyznami

- krótki czas suszenia wynoszący kilka sek.

- temp. prod. niska nawet gdy temp. pow. wlotowego względnie wys.

Korzystne właściwości produktu

- wys. jakość materiału wysuszonego - trwały proszek wygodny i łatwy w dalszych operacjach, obrocie i transporcie.

- możliwość regulacji właściwości: wielkość cząstek, gęstości, wilgotności

Wady:

- konieczność instalowania skomplikowanych i kosztownych urządzeń do rozpylania mat. i wyłapywania pyłów.

- stos. duże zapotrz. energii

- znaczne rozmiary instalacji

Nowoczesne tech. - suszenie dwustopniowe - szeregowe łączenie susz. rozp. z fluid. i wibrofluid. -> wyższa jakośc prod., wyższa sprawność urządzeń.

I stopień - susz. rozp.

Do zaw. wody około 10% zamiast 3-5%.

II stopień - susz. fluid.

Do zaw. wody 3-5%

Aglomeracja - właśc. „instant”

Chłodzenie

Wykład 4

Ekspandowanie polega na gwałtownym rozprężaniu uprzednio ogrzanego i będącego pod wysokim ciśnieniem materiału, w chwili momentalnego przejścia do ciśnienia atmosferycznego.

Eksp. prowadzone w sposób okresowy:

Armatka do rozpęczniania zawiera grubościenny cylinder, do którego wprowadza się uprzednio nawilżony sur. (ryż,) i po zamknięciu wprawia w ruch obrotowy wokół podłużnej osi oraz ogrzewa.

Zwiększająca się temp. i ciśnienie parującej wody powodują denaturację białka, kleikowanie skrobi i inne zmiany.

Armatka do rozpęczniania ziarna: (rys.)

Ekspandowanie prowadzone w sposób ciągły:

- materiał np. mąkę lub grys kukurydziany wprowadza się do wielokomorowego zaworu obrotowego i poddaje działaniu strumienia gorącejk pary o wsy. ciśnieniu

- uplastyczniony mat. przetłacza się przez dyszę, gdzie nagła red. ciśnienia powoduje rozprężenie pary wodnej i wzrost obj. mat.

- Ekspandowane prod. o porowatej strukturze są wyk. do wyrobów mięsnych, rybnych i in.

Ekstrudowanie - termoplastyczne wytłaczanie materiału, poddanego uprzednio obróbce mech.

Gł. el. robocze ekstrudera:

komora termiczno-ciśnieniowa ze ślimakiem, płaszczem parowym i doprowadzeniem wody.

Gł. el. funkcjonalne ekstrudera:

- jedn. napędowa z el. sterującymi

- korpus ekstruzyjny

- urządzenia tnące lub mieszające, które rozrywając mat. ekstrudowany powodują lepsze mieszanie oraz sprzyjają zamianie energii mech. w cieplną.

Schemat ekstrudera pojedynczego: (rys. - z materiałów ćwiczeniowych)

Strukturę i właściwości funkcjonalne prod. ekstrudowanych można regulować poprzez:

- dobór sur.

- zaw. wody

- pH

- ciśnienie

- temp. i czas przebywania w ekstruderze

- liczbę obrotów ślimaka

Wielkość ekspandowania obj. zal. od intensywności odparowania wody i właściwości upłynnionej skrobi.

Zalety ekstrudowania:

- wszechstronność - szer. wachlarz prod. , z których wiele nie może być wytw. w jakimkolwiek innym procesie

- koszt - wyciskanie ma niższe koszty przetw. oraz wyższą wyd. niż inne met. gotowania i formowania

- wyd. - wytłaczarki mogą działać w sposób ciągły o wys. przepustowości

- stała jak. prod.

- jak. prod. - gotowanie i wytłaczanie w ekstruderach wymaga wys. temp. - stos. przez krótki czas zachowuje wiele wrażliwych składników żywności

- przyjazne dla środ. - proc. przebiega przy niskiej wilgotności (10-40%) - obniżenie kosztów uzdatniania wody oraz poziomu zanieczyszczenia środ. (mało ścieków)

Ekstruder jednoślimakowy (do ekstruzji wilgotnej) - rys.

Ekstruder do wytłaczania płatków kukurydzianych - rys.

Ekstrudery jednoślimakowe

Proces ekstruzji następuje w wyniku działania temop. i ciśnienia, a nast. mieszania, uplastycznienia i sprężania oraz gwałtownego rozprężania (ekspandowanie).

- stos. prawie wyłącznie do prod. chrupek z kaszki/ mąki kukurydzianej w formie kuleczek, pałeczek, pierścieni, rurek, poduszeczek

- innych wyrobów z sur. mieszanych, łatwych do ekstruzji

Ekstrudery mają ślimaki o śr. 45-90mm i zainstalowaną moc elektryczną 14-60kW. Dł. ślimaków wynosi ok. 12 średnic.

Temp. uplastyczniania, po wstępnym podgrzaniu jest uzyskiwana samocznynnie i regulowana ukł. chłodzącym w granicach 120 stopni.

Parametry te pozwalają uzyskać wydajność 25-120 kg prod./h

Ekstrudery dwuślimakowe:

Zespół ślimaków tłoczących:

- skł. się z 2 ślimaków o zmiennych skokach zwojów lub zmiennych średnicach - pozwala to na uzyskiwanie wyższych ciśnień sprężąnia.

- ma szereg stref ogrz. i chłodzenia, co umożliwia dowolne zaprogramowanie procesu

- mogą być stos. do przetw. innych rodzajów mąki, np. żytniej, a także sur. białkowych (np. mieszanek mięsno-kostnych, kazeiny)

-forma prod. może być bardziej urozmaicona, w tym np. wstęgi o dowolnych wymiarach

Wyposażenie dodatkowe:

- mieszalniki do ujednorodnienia sur.

- dozowniki aromatów i polew

- bębny do ich nanoszenia i/lub suszenia produktu

Wyd. do 400kg/h

Ekstrudery dwuślimakowe obracające się w komorze ukszt. w postaci ósemki

Zalety w por. z ekstr. jednoślimakowymi:

- większa prędkość przenoszenia ciepła

- ustabilizowana wyd., niezal. od szybkości zasilania

- możliwość ekstr. mat. bardziej tłustych, lepkich i zaw. więcej wody oraz innych składników, które powodują poślizg w przesuwaniu materiału

Graniczne zaw. skł.:

jednoślim. dwuślim.

tłuszcz % 4 20

cukier 10 40

woda 30 65

Ekstrudery dwuślim. można podzielć na:

- zależne od kier. obrotu ślim. (częściej współbieżnie)

- sposobu zazębiania się z sobą

- systemy zazębiają się

- częściowo zazębiające się

- zazębiające się całkowicie

Ekstr. dwuślim. o obr. zgodnych: podobnie jak w 1-ślim char. się tzw. oporem przepływu. posiadają dodatkowy czynnik wymuszający przenoszenie - mat. z otworu na pocz. pierwszego ślim. zostaje zdejmowany i odbierany przez drugi ślim. W tym sys. mogą być poddawane ekstruzji sur. o małej ciągliwości jak mąka, produkty lepkie, które nie mogą być przerabiane w ekstr. 1-ślim.

Są bardziej pop. niż o obr. przeciwnych, bo znaczna część energii mech. zużywana jest na przerabiany materiał, co w ekstr. o obr. przeciwnych jest w pewnym tylko stopniu możliwe dzięki naciskowi wywieranemu przez ślimak na ścianki cylindra.

Ekstr. o obr. przeciwnych posiadają wyłącznie wymuszony mech. przenoszenia - mat. jest transp. w zamkniętych komorach za pomocą pompy. W rezyultacie wyst. tu słabe mieszanie i krótki czas rozprowadzenia prod. Ekstr. tego typu są stos. przede wszystkim tam, gdzie mat. ...........

Zakończenie ostatniego el. w ekstruderach dwuślimakowych ma kształt stożka. Dzięki temu zmienia się intensywność działania sił tnących na sur. Siły ścinające rosną, gdy rośnie średnica ślimaka oraz jego prędkość obrotowa, a maleją ze wzrostem głębokości zwojów.

Zalety ekstr. dwuślim.

- niezal. od granulacji sur.

- pewność i płynność działania przy mniejszym niż 100% napełnieniu ekstrudera materiałem

- możliwość oddziel...............

Ekstrudery z napędem planetarnym:

Jest szczeg. konstr. ekstrudera - stos. tylko tam, gdzie konieczne jest dokładne zgniecenie sur. Stos. głównie w przemyśle tworzyw sztucznych.

Sur. i procesy tech.

Produkty poddawane procesom ekstruzji można podzielić na 3 grupy:

- zawier. gł. skrobię

- zaw. białka

- wyroby cukiernicze

Sur. skrobiowe:

- produkcja ciast - ekstruzja na zimno - grysik pszenny jest nawilżany i prasowany a nast. wytłaczany przez dysze w postaci makaronu o przeróznych kszt. - w ekstruderze nie wyst. żelowanie skrobi i denaturacja białka. Te przemiany zachodzą później, podczas gotowania

- granulek - prod. ze zżelowanej skrobi lub surowców zaw. gł. skrobię i poddanych wstępnemu żelowaniu. Prasowanie i formowanie granulek odbywa się w temp. zbliżonej do temp. żelowania skrobi, przy udziale niewielkiej siły tnącej

- płatków zbożowych

- ekspandowanych przekąsek

- chleba arabskiego

- modyfikowanej mąki i skrobi

Do prod. poddawanych ekstr. i ekspandowaniu skrobia jest używana w nat. półkryst. postaci, w której nie może być uwodniona - nie ulega ani rozkł. pod dział. enz. amylolit.

Ważnym wskł. jest dod. tł., który nie może przekraczać 7%, a byłoby najkorzystniej gdyby stanowił ułamek %, ponieważ zbyt duży dod. powoduje zwiększenie gumowatości i twardości.

Uplastycznienie i stos. sił tnących w strefie spręzania prowadzi do zniszczenia ziranistej str. sjkrobi i rozerwania wiązań.

Ekstruzja wpływa na wzrost rozpuszczalności skrobi w temp. otoecznie pod war. poddania jej działaniu sił ścinających w temp. powyżej 110 stopni. Wraz ze wzrostem temp. ekstruzji w zakr. 90-210 stopni maleje także gęstość prod. i zwiększa się zdolność wiązania wody przez zmodyfikowaną skrobię. W wyniku ochłodzenia płynna srobia traci ciepło wraz z uchodzącą parą wodną. Mat. staje się twardszy, mniej plastyczny i traci swoją elastyczność na skutek tworzenia się żelu skrobiowego. Powst. niejednorodna, porowata str. o wytrzym. zależnej od szybkości ochładzania produktu. Właściwości ekstrudatu zależy również od skł. chem./ sur. skrobiowego, głównie proporcji między amylozą i amylopektyną oraz od zaw. lipidów.

Przy prod. ekspandowanych wyrobów z sur. zaw. skrobię stos. się <15% wody, gdy do całk. zżelowania skrobi w procesie gotowania pod ciśnieniem atm. konieczne jest 33% zaw. wody. Tech. proces modyf. skrobi - skrobia plastyfikowana za pomocą zwiększonego p oraz sił tnących ulega częściowej dekstrynizacji. Właściwości modyf. skrobi, takie jak rozp. w wodzie, lepkość skrzepu na zimno itp. są zal. od parametrów.......

Skrobia .....................

Produkty zaw. białka

Najbardziej znanym wyrobem produkowanym na bazie białka sojowego jest TVP (textured vegetable protein) - teksturowane bioałko roślinne.

Odtłuszczone białko sojowe lub inne odtłuszczone białko jest poddawane w ekstruderze działaniu określonej wielkości sił tnących i teksturowaniu przez utw. wiązań wodorowych i disiarczkowych.

Oprócz białka roślinnego, teksturowaniu poddaje się też białko mleka. Jest ono wykorzystywane jako dod. do ekspadnowanych przekąsek białkowych o strukturze zbliżonej do przekąsek wyprodukowanych na bazie skrobi i mogą być wzbogacone dodatkami o budowie włóknistej np. otrębami.

Umiarkowane war. procesu mogą powodować wzrost strawności białka, natomiast zwiększenie jego intensywności prowadzi do obniżenia wart. biol. białka, zw. ze stratami lizyny. Notuje się także nieznancze zmniejszenie całk. zaw. białka i obniżenia zaw. tł. wolnego.

Wyroby zaw. błonnik

Ziarna roślin zbożowych:

- gł. źródło węglowodanów złożonych - skrobi

- zawierają również znaczne ilości polisach. nieskrobiowych, do których zalicza si błonnik pokarmowy

- inne subst. ........

Ekstruzja powoduje zwiększenie się w sur. zbożowym ilości frakcji rozpusczonalnej włókna pokarmowego, działającego hipocholesterolemicznie i hipoglikemicznie na org. czł. - zboża po ekstruzji zyskują dodatkową wartość prozdrowotną.

Zast,. parametrów pocesu ekstruzji:

Wilg. mat. wyjściowego (14%) i temp. 180 stopni wpłynęło na największy wzrost zaw. pentozanów rozp. w ekstrudatach - stwierdzono kozrystny wpływ 14% wilg. mat. ..........

Wyroby cukiernicze:

techniki ekstruzyjne obejmują produkcję miękkich i twardych cukierków, wyrobów lukrecjowych czy dropsów.

W prod. cukierków nie ma znaczenia ani zast. sił tnących ani uplastycznianie biopolimerów jak w ekspandowanych przekąskach czy teksturowanym białku.

Duże znaczenie ma natomiast szybkie i wyd. ogrzewanie od pocz. proc. mieszania, pozwalające osiągnąć właściwą temp. i przyśp. żądane przemiany chem. i fizykochem.

Produkcja cukierków:

Mieszanina wstępna o wys. lepkości i zaw. wody 16-20% pompowana jest do strefy zasilania eksrudera.

Pierwsze dwie strefy są ptrzeznaczone do ogrzania mieszaniny wstępnej za pomocą cylindra i doprowadzenia jej do wrzenia w okr. tem,p. - nast. hydratacja skrobi oraz rozpuszenie sacharozy krystalicznej. W strefie 3 odbywa się wstępne chłodzenie. W strefie 4 dzięki zast. próżni, mieszanina jest zagęszczana, osiągając końcową zaw. wody. Chłodzenie za pomocą płaszcza cylindra zostaje wzmocnione dzięki obniżeniu temp. przy odparowaniu. Jednocześnie odprowadzane są uwolnione z mieszaniny gazy, w wyniku czego końc. produkt staje się klarowny.

W strefie 5 gotowa masa osiąga temp. poniżej ...................

Przemiany fizyczne - w materiałach ćwiczeniowych

Ekspadnowanie - wzdłużne lub promieniowe

Przemiany chemiczne: (w materiałach ćwiczeniowych)

Białak mogą zmienić strukturę na włóknistą.

Zmniejszenie zaw. lizyny w wypadku wys,. zaw. cukrów i wys. temp.

Koekstruzja:

odatek przetworów zbożowych, warz. lub grzybów ma w branży mięsnej długą tradycję - dzięki koekstruzji również średnie i małe zakłądy masarskie mogą przekwalifikować się w kier. wytwarzania innowacyjnych prod.

Prod. tego typu wyrobów jest interesujące, ponieważ.........

Urządzenia koekstrudujące firmy VEMAG........

14

---