CORVINUS EGYETEM

Élelmiszer-tudományi kar

Élelmiszer-ipari műveletek és gépek tanszék

Élelmiszer-ipari géptan

Jegyzet

Írta: Berszán Gábor

2006-2007

Előszó

A jegyzet a III. évf. okleveles /korábban technológus is/ élelmiszermérnök hallgatók részére készült. Alapja a 2003-ban összeállított Élelmiszer-előállító gépek c. kézirat, amit a szerző tankönyvnek szánt, de nem jelent meg. /Érdeklődők az elektronikus kéziratot megkaphatják/ Az ábrák az Irodalom fejezetben felsorolt könyvekben találhatók. Ezekre és szakmai tapasztalatokra támaszkodva készülnek a táblarajzok. Rajzaim többnyire az irodalomban található rajzok egyszerűsített, egységes elvek alapján készült változatai.

A jegyzet a jelenlegi tananyag tétel-jegyzéket követi. Bővebb, mint az előadás. A többlet kihagyható, illetve fakultatív. Az órákon előadott anyagot, a táblarajzokat kell tudni számonkéréskor.

Tartalom után található az elektronikus ábragyűjtemény jegyzéke. Ezek az ábrák nem pótolják, hanem kiegészítik a táblarajzokat. Az e-ábrák a tanszéki gépből /honlapról/ tölthetők le. Az ábrák egy része a hálóról letöltött kép, séma. Másik része a 18 tételnek megfelelő szkennelt tankönyv-ábra, illetve hallgatói vázlat. Az ábrák az élip géptan és az élipg vonalas mappákban találhatók.

Tartalom / Tétel-jegyzék/**

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

** A korábbiakban a tárgy két féléves volt, Szakgéptan I. és II. néven. Ekkor a tananyag az I. részben az 1. – 7 tétel, a II. részben a 8. – 18. tétel

Irodalom

Elektronikus ábrák

Mechanikus 1.

- répamosó henger

- gépsor

- burgonyamosó

- cseresznyemosó

- eszköz /láda/ mosó szekrény

- alagút

- CIP alapegység

- séma

- dörzshámozó

- gőzhámozó

- zöldbabvég-levágó

- osztályozó henger

- kaszkád-osztályozó

- szita szerkezete

- lapok

- detektor

- dohány-pácoló henger

- húspácoló-forgató

- vajköpülő

- triör

Mechanikus 2.

- keverő-daráló

- kutter

- daráló-és kutterkés

- burgonya-csíkozó

- répaszeletelő kés

- dohányvágó késtárcsa

- gép séma

- hengerszék

- hengere

- vályús keverő

- dagasztó

- dugattyús töltő

- fogaskerekes töltő

- koextruziós termék-formák

- gép /német/

- diafragma

- koextruziós gép /japán/

- tárcsás gombócformázás séma

- szerkezet

Hő-közlő

- kutter-hűtés

- tumbler-hűtés

- léghűtő

- lap-fagyasztó, vertikális

- horizontális

- spirál-fagyasztó kamra

- három egysége

- szalag-részlet

- jégpehely-gyártó, csöves

- merülő-hengeres

- sörfőző

- főzőszekrény

- kisüzemi autokláv

- fekvő autokláv

- kapcsolási séma

- sütőkemence

- alagút

- kenyérsütő-gépsor

- sertés-forrázási eljárások

- magpörkölő

Anyagátadó

- cukorrépa

- diffuziós torony /extraktör/ képe

- kapcsolási séma

- részletek

- horizontális extraktör

- többtűs pácoló /hús/

- hengeres pácoló /dohány

- izzó lapos füstgenerátor

- dörzsöléses -„-

- kis méretű /ajtóban/ generátor

- dohány-szárító pajta

- alagút szárító

- kamrás -„-

- szárítás napenergiával

- hengeres szárító

- porlasztva szárító

- Robert-bepárló

- két-fokozatú bepárló

- bepárló üzemi kapcsolási sémája

- szesz-lepárlás

- buboréksapkás tányér

- lepárló oszlop

- töltetek

- extraktörök /szalagos, rekeszes/

- fázisdiagram

- szuperkritikus extraktör

Csomagológépek

- kamrás

- ikerkamrás

- kamrás-szalagos

- kamrás gép műveletei

- gázfúvó fej

- kettős fóliás gép /Tiromat, Multivac/

- műveletek

- fólia-vonszoló lánc

- hosszvágó kés

- mártott keksz csomagolása

- Blister-csomagolás

- pántoló gép

- palettázó gép

- fóliás övező

- tömlőformázó gép

- Tetra Pak dobozok

- csomagolóanyag vezetése a gépre

- májkrém-csomagoló

- cigaretta zsebcsomag elemei

- filteres-tea csomagoló gép

* * *

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 nyersanyagmosókat. 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 egységei: a répát befogadó vályú; az anyagtovábbító lapátok; az ellenáramú mosóvíz-rendszer /csővezeték, szivattyúk, szerelvények/. Valamint a szennyezőanyag-leválasztó szerkezetek.

A forgó lapátokat 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: 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 e-ábrán érzékelhető a gép nagy mérete

Az FCB-típusú répamosó gépsor egységei az ábrafelirat alapján megismerhetők. Az előbbihez hasonló elven működő, egyedi iszap- és kőleválasztón kívül két fokozatban rácsos fenéklappal ellátott vibrátor 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 vonalas e-ábrán láthatók a gépsor egységei és azok megnevezése.

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 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

Az e-ábrán látható gépben a keféket a hengerpalást-termék és a termék-termék közötti súrlódó erő helyettesíti.

A hengeres kefesoros mosógép 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”-hoz hasonló. 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 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.

Az e-ábra szalagos cseresznye-mosót szemléltet. A gyümölcsöt a szalagra terítik ki, közben éri a zuhany.

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 szerelnek fel. /A perzselést követő utótisztításra kefehengeres 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 műveletei, azok anyagforgalma és energiaigénye:

Energiaigény

Művelet Tisztítóközeg Vill.,kW hő, J Kibocsátás

Mechanikus tisztítás víz tisztító-szerk. szilárd anyag.

Áztatás melegvíz szivattyú vízmelegítés

Oldás mosószer adagoló

Fertőtlenítés 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 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 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.

Az e-ábra nyitott mosókamrát szemléltet.

A kamrában a múló időben követik egymást a műveletek. A szállítószalaggal felszerelt alagútban, 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. 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 e-ábrán az alagútképét és részleteit láthatjuk.

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./db

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 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. 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. Alapegységet az e-ábra szemléltet.

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 /lásd e-ábra/ célszerű elkészíteni.. 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 üzemelés.

A CIP-rendszer változatossága következtében a szórófejek választéka széles körű. A tartály méretétől, szennyezettségétől függ a fúvóka szerkezete, elrendezése, helyzete /rögzített, mozgó/. A szórófej hatás-övezete: ahol a tisztítás megvalósul.

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 hulladék többnyire nem nyersanyag-eredetű, a gyártás vagy a fogyasztás során feleslegessé váló anyag. A csomagolóanyag, a nem visszatérő műanyag palack hulladék.

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 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. 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 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. 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.

Tolóerő segítségével távolítja el a fészkes hevederes magozó-gép 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.

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 /e-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 lap-kések 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 bab-hüvely pedig a henger belsejéből válogató szalagra hull. A mintegy 10 % hegyezetlen babot kiválasztják és ismét a hengerbe juttatják.

Folyamatos működésű hengeres dörzshámozót szemléltetnek az e-ábrák. A dörzshengerek között csiga továbbítja a terméket.

A hámozó-berendezésben a burgonya, sárgarépa, cékla, zeller héja távolítható el hő hatására. A gőz-hámozógép két fő szerkezeti egysége: 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 csatlakozik. /e-ábra/ 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./

A gőzhámozó nagyüzemi gép. Kis- és középüzemben dörzshámozót alkalmaznak / lásd ábragyűjtemény./

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 / e-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. 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 kaszkád osztályozó /e-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 / e-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 G_e tömege pedig R sugarú kört ír le. A szögsebesség ω. Az előbbi összefüggés alapján a kiegyensúlyozás feltétele:

G/g. r ω² = G_e / g . R ω²

G_e = 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. 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 anyagforgalom a szétválasztást szemlélteti. A szitára /e-ábra/ 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 elrendezése: 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.

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 idegen anyag kiválasztónak mondjuk.

Az idegen anyag kiválasztó berendezés 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 /e-ábra/. Az érzékelőt a csövet, illetve a szalagot övező szerkezetben helyezik el. Csomagolt termék esetén az idegen anyagot tartalmazó teljes csomag veszteség.

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 e-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.

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 kutter / cutter = vágógép, az angolban tágabb értelmű/ forgó késes, forgó tányéros gép. 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 /e-ábra/ látható el. Ha a köpenybe gőzt vezetnek, a kutter termék-összetevő előfőzésre válik alkalmassá /”főző - kutter”/.

A sarló alakú forgó kések /e-ábra/ 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. Ennek a 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: 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. 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 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 / e-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. 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-gép késeit 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 darálógép kombinált vágószerkezetű 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. Az e-ábrák között keverődaráló és három szárnyú darálókés látható. A daráló garatja feletti keverő homogén masszát eredményez.

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 + … k_ö φ_ö / 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 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. Ha a nagyobb méretű garatba keverőszerkezetet szerelnek, nyerik a keverő-darálót. Célja homogén alapanyag előállítása.

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

Az e-ábrák között láthatunk burgonya-csíkozó vágószerkezetet, dohányvágó késtárcsát és a vágógép működési vázlatát. Ezeket a gépeket jelenleg az ágazati szakgéptanban tanítjuk.

Hengeres aprító-és finomító gépek. Jellemző szerkezetük a forgó, vízszintes tengelyű henger. /e-ábra/ 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. Az e-ábra a hengerszék képét szemlélteti.

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 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/dm^{3 .}

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 hengerszék a horizontális alternatívája. 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 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.

Prések

A prés nyomóerőt fejt ki az anyagra. Ennek hatására szétválasztás, az anyag alakjának, szerkezetének megváltozása következik be. A prés rendeltetése szerint megkülönböztetünk anyagkinyerő és alakadó préseket. Az utóbbiakkal az ágazati gépek keretében foglalkozunk.

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:

F_h = F - F_e

ahol: F = a sajtóban kifejtett erő,

F_e = a préselvény rugalmas ellenállásából adódó erő.

F_e 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 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 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 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 préstere perforált, miután kisebb a présnyomás. 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.

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.

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. /e-ábra/ 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.

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 / e-ábra/ 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. 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 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.

Szénsavas-ital készítő /folyadék-leverő/. A keverő-berendezést Hidegkúti aggregátornak, trimixnek nevezi. Az utóbbi megnevezés az ital három összetevőjére utal:

víz;

szén-dioxid;

szörp /szirup/.

Szerkezeti egységei: tartályok, csővezeték, szivattyú, szerelvények, szén-dioxid adagoló. A szénsavat két fokozatban oszlatják el a folyadékban. Az utó-szénsavazó buborékoltató rendszerű / hasonló a buborék-sapkás lepárlóhoz/.

Működése: az előkészített vizet légtelenítik. Központi csövön áramoltatják a vizet a légtelenítő-tartályba. A víz a cső belső nyílásán cseppekre bontó betéten ömlik át. A cseppekből –a tartály felső pontján bekötött vezetéken keresztül – vákuumszivattyú távolítja el a levegőt.

A légtelenített víz puffer-tartályba kerül, ahonnan szivattyú az elő-szénsavazóba szállítja. Az adagoló-nyomásszabályozó szerelvényen át a szénsav injektoron keresztül lép be a vízbe.

A szénsavazott víz a buborékoltató utó-szénsavazóba kerül. Ide vezetik be a szörpöt, valamint második fokozatban a szénsavat. Az utó-szénsavazó középvonalában kettős falú cső helyezkedik el. A cső a tartályban beállított folyadékszint alá merül. A csőben áramló keverék a tartályban uralkodó szénsav-nyomás ellenében átbuborékol a folyadék-rétegen és a cső körüli gyűrűn. A kevert ital a tartály alsó részén gyűlik össze, ahonnan szivattyú szállítja a töltőgéphez.

Az előbbihez hasonló elven működik a Coca-Cola-gyártó berendezés. A tartálykocsiban az üzembe szállított szénsavat tároló-tartályba fejtik le. Az ízesítő anyag / szirup/ összetétele: folyékony cukor és koncentrátum. A titkos összetételű koncentrátumot ugyancsak tartálykocsi szállítja az üzembe. Nagy figyelmet fordítanak a víz előkészítésére.

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 préseknél 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 /e-ábra/ 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 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 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 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 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, m²

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 található. 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:

a ház belső felülete / a ház felületéből levonandó a dob felülete/;

a lapátok által kitöltött felület, mint csökkentő tényező;

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. 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.

A töltőgép hengeres háza lehet függőleges és vízszintes /e-ábra/ 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 nehezen tisztítható lapátokat fogaskerék helyettesítheti /e-ábra/

Koextrúziós töltőgép /töltött henger és gombóc gyártó/

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, vagy

- a töltött rúdból gombóc gyártható.

Az e-ábra néhány töltött-termék formát szemléltet.

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 töltött gombóc diafragma vagy kettős, menetes tárcsa segítségével formázható. A diafragma / e-ábra/ a fényképezőgépben is megtalálható szerkezet. Táguló-szűkülő nyílást képező lemezekből áll. /A lemez alakja a kutter-késre emlékeztet. /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 /e-ábra/. 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 menetes 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, miután a menet tolja a masszát /és nem forgatja/.

A tárcsás formázóval felszerelt töltőgép típusa Rheon /e-ábrák/ elsősorban töltött édesipari termékek előállítására használatos. A szembe forgó menetes tárcsa menetárka alakítja ki a gömböt. Az anyagot nemcsak formázza, hanem tengely irányban /lefele/ továbbítja is. A gép teljesítőképessége 20 – 40 db/min; egységtömeg: 15 – 300 g; a töltőgépek motorja 2,6 kW elektromos teljesítményt vesz fel.

Hűtőgépek

Hűtőgépeken általában a hűtőenergia-szolgáltató berendezéseket értik. Ebben a fejezetben a 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 /e-ábra/; és gép /e-ábra/ / 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 lap-fagyasztó;

- hőmérséklet-csökkentés szükséges a hőkezelés után azért, hogy az anyag a következő műveletnek megfelelő állapotba kerüljön. Hűtést igényel pl. a főzött sör-lé / 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.

Lap-fagyasztó 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 hő-átadó. 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 lap-fagyasztóban és a lemezes hűtőben.

A hűtendő anyag tulajdonsága szerint megkülönböztetünk

függőleges és

vízszintes elrendezésű lap-fagyasztó berendezéseket.

A függőleges elrendezésű lap-fagyasztó /e-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 /e-ábra/ elrendezésű 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.

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 /e-ábra/ 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. /e-ábra/. A köpenyben a hűtőközeg, a henger belső palástján a víz áramlik. A köpeny-hűtés és a kaparószerkezet változatai:

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 /e-ábra/ rendszerűek. 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 berendezés CIP-rendszerben tisztítható.

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 / e-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.

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. /e-ábra/.

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 /e-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.

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 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 nevét a többszintes rögzített sütőtér /e-ábra/ 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 /e-ábra/ 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 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. Kenyérsütő vonalat az e-ábra szemléltet.

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-béléses fűtőlapok 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.

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.

Az e-ábrák között sertésforrázót, magpörkölőt és autoklávokat is találunk.

Diffúzión alapuló gépek

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 /és több európai/ cukorgyárakban a nyers-lé előállítására Buckau-Wolf torony-diffúzőrt és a hozzá kapcsolt csigás forrázót alkalmazzák /e-ábra/.

A csigás forrázóba szállítószalag adagolja az édes-szeletet. A friss vizet a torony felső részén vezetik be, hőmérséklete 50 - 70ºC. A víz lefelé áramlik, a szelet felfelé halad. Érvényesül a teljes ellenáram. A cukorban dús lé, a toronylé alul távozik.

A toronylét a forrázóba áramoltatják, részben közvetlenül, részben hőcserélőn keresztül. A lé visszavezetésének több célja van:

az édes-szelet lével keveredve / szelet + lé/ szivattyúzhatóvá válik. A lének a forrázóba vezetését bekeverésnek is nevezik, amely műveletet elősegíti a forrázó hossztengelyében forgó csiga;

a hőcserélőn átvezetett és a forrázóba áramoltatott lé fűti a forrázót. A keringtetett lé hőmérséklete 75 - 80ºC;

a lé a teljes cukortartalmú szelettel érintkezik. Kilépés előtt a lébe még cukor diffundál.

A lé vissza vezetése következtében a torony főterméke, a nyers-lé nem a toronyból, hanem a toronyhoz kapcsolt segéd-berendezésből, a forrázóból lép ki.

A forrázótér felső részén szitalemez helyezkedik el. A szita feletti térből szivattyú szívja el a levet.

A torony alsó részén a szelet/lé bevezető cső; a torony-lé elvezető cső és a szitalemez található. A szitalemez feladata a szelet és a lé szétválasztása. A szelet/lé bevezető cső túlnyúlik a szitalemez síkján. A nyitott csőből a közeg kilép és elterül a szitafelületen. A szelet a felületen marad. A lé a szita nyílásain átáramlik és a kúpos alsó térből elvezető csövön keresztül a forrázóba, illetve hőcserélőbe kerül.

A torony középvonalában lapátokkal ellátott csőtengely forog. A lapátok elkapják a szitán szétterülő szeleteket és azokat a toronyban felfelé továbbítják. A forgás következtében a lapát a szeletre tolóerőt fejt ki. A lapátprofil következtében felfele mutató erővektor / felhajtóerő/ lép fel. / Az erő és mozgásviszonyok hasonlóak a repülőgépéhez: ott a tolóerőt a hajtómű, a felhajtóerőt a szárnyprofil valósítja meg./

A csőtengelyre szerelt lapát csepp- vagy háromszög-alakú. A palást kerületén az egymás alatti lapátsorok fél osztással el vannak tolva. A lapátsík és a hengerpalást által bezárt szög változó. A forgó lapátok közé a falra erősített álló lemezek nyúlnak be. Ezzel elkerülhető a szeletek eltömődése, tömörödése. A szelet-halom fajlagos tömege 700 kg/m³.

A torony felső részének egyik oldalán a friss vizet vezetik be, a másik oldalon a kilúgzott szelet lép ki. A hajtómű ugyancsak a felső részen található, amit járófelület és korlát vesz körül.

A 0,2 – 0,6 % cukrot tartalmazó szelet előbb vízleválasztó csigára, majd a szeletprésbe kerül. A présvizet vissza vezetik a toronyba.

A csőtengelyt fogaskerék-hajtómű forgatja. A hajtott nagy kereket a tengelyre szerelték. Ezt több, a kerület mentén elosztott fogaskerék hajtja, mindegyik egy-egy motorról. Így a nagy nyomaték a több hajtókerék között oszlik meg. A BW-típusú diffúziós torony csőtengelyét öt motor forgatja. A torony külső átmérője 4000 – 6250 mm; magassága 18 m.

Tschenschner / 1996/ a BMA-típusú diffúziós-toronyra a következő hőmérséklet-adatokat közli:

friss víz 60 - 65ºC szelet + lé 70 - 72ºC

torony belsőtér 67 - 72ºC kilúgzott szelet 60 - 65ºC

torony-lé 70 - 72ºC présvíz 70 - 72ºC

forrázó 80 - 85ºC

„D” diffúziós tényező / cm²/min/ : 7,7 – 3,8 . 10^-4

a diffúzió időtartama < 75 min

fajlagos szelet-felület: 44 – 52 cm²/g

A cukordiffúzör kiválasztási szempontjai:

kis diffúziós veszteség. A diffúziós veszteség azt fejezi ki, hogy 100 kg répa feldolgozása során hány kg cukor veszett el a kilúgzott szelettel;

a nyers-lé tömény és tiszta legyen. A tisztaság alapvetően a nyersanyag előkészítési technológiáján múlik;

a lé-nyerés időtartama / 75 – 85 min/;

alapterület-igény / ebből a szempontból a torony a legkedvezőbb/;

folyamat-szabályozás, a berendezés karbantartása;

munkabiztonság, különös tekintettel a magas toronyra / a felső hajtóművet karban kell tartani/.

A diffúziós torony alternatívája a horizontális diffúzör /e-ábra/. Egyik változata a 90˚kal „billentett” torony, a másik a forgó henger.

A diffúzió nemcsak az extrakciót, hanem egyéb folyamatokat / szín- íz-kialakítás tartósítás/ is kísér. Diffúzió révén jut a páclé a húsba és a füst-részecske a sajtba, hústermékbe. A dohány pácolása a kondicionálással egyidejűleg megy végbe. Berendezése a forgó henger /e-ábra/. A melegített páclevet a hengerben levő levelekre porlasztják. A hő hatására pára képződik, amit a hengerből el kell vezetni.

Húspácoló gépek

A hagyományos húspácolás az anyag páclébe merítése vagy sózása / száraz pác/. A merítés eszköze kád, tartály. Kisüzemek számára villás targoncával mozgatható rozsdamentes tartályokat gyártanak. A merítéses pácolás időigényes.

A diffúzió időtartama jelentősen csökkenthető egyidejű mechanikus eljárás alkalmazásával:

tűs pácoláskor rövidül a részecske-mozgás útvonala. A rövidülés mértéke a tű anyagba hatolási mélységétől és a folyadék-nyomástól függ;

a hús ütése, ütköztetése lazítja szerkezetét, így a lé könnyebben behatol az izomszövetbe. Az eljárás eszköze a forgó dob /”tumbler”/;

a tűágyas forgatógép a tűs és a forgatásos pácoló előnyeit egyesíti.

A pácolás kiegészítő eszközei: pác-anyag / só, adalék/ előkészítő, tároló; víz-ellátó; páclé-keverő berendezés; páclé-tároló tartályok; csővezeték és szerelvények.

Tűs pácológépek /e-ábra/. A tűszám és az anyagmozgatás szerint megkülönböztetünk kézi /egy-öt tűs/ és szállítószalagos többtűs pácolót.

A többtűs pácológép szerkezeti részei:

tűsor a befogó, mozgató és páclé-csatlakozó szerkezettel. A tű alsó végén furatok találhatók. A furatok száma és mérete a pácolási technológiától /géptípustól / függ. A tű felső része az alternáló mozgású tűkeretbe illeszkedik. Összeköttetésben van a hajlékony folyadék-tömlővel. A tűkeret alternáló mozgású. A tű alsó helyzetében áramlik a lé a húsba. A tűsorok száma és a tű-osztás a páclé-eloszlással függ össze. Egy tűsor szélessége a szalag hasznos szélességével azonos;

páclé-rendszer egységei: tartály, szivattyú, szűrő, adagoló. Az adagolóval szemben támasztott követelmény: egyenletes páclé-eloszlás a húsban, kis páclé-veszteség. /Az utóbbi követelmény pl. úgy elégíthető ki, ha a tű csak akkor fecskendez folyadékot, ha a húsba hatol. Ezt érzékelő jelzi a szivattyúnak/;

anyagmozgató egységek: kocsi-emelő a szalag táplálására; léptető mozgású fémtagos szalag; a szalag ürítése / többnyire a szalag alá helyezett tartálykocsiba/. A szalag léptető mozgásának ütemét a tű alternáló mozgásával kell összehangolni. A hús rétegvastagsága a szalagon a szalagsebesség és az adag-mennyiség, illetve adagolás ütemideje alapján szabályozható.

Tűs pácoló-gépekből mind a műszaki színvonal, mind a teljesítőképesség szempontjából nagy a kínálat. Az egyik korszerű berendezés, a Fomaco műszaki jellemzői:

tűszám 44, illetve 88 páclé 120 l/min, 2,5 bar

tűosztás 25, ill. 12 mm szalagsebesség 0,6 – 6,0 m/min

a tűhíd üteme 20 – 125/min motorok 3,o kW

A tűhíd üteme a szalagsebességtől, illetve a teljesítőképességtől függ. Ennek megfelelően változtatható a tűszám, illetve tűosztás.

Füstölő-berendezések

A füstölés ősi tartósítási eljárás. A füst a tartósításon kívül kialakítja a termék színét, ízét. Húst, húskészítményt, szalonnát, halat, sajtot füstölnek. A füstoldat /folyékony füst/ és az oldat porlasztásakor nyert termék általánosan használt ízesítő anyag.

A füst aroma- és tartósító-anyagai diffúzió hatására jutnak az anyag felületéről az anyag belsejébe. Az eljárás a pácoláshoz hasonló.

A füstölő-berendezések szerkezeti egységei:

a hőkezelő berendezések keretében már ismertetett füstgenerátor;

a füstölő tér. Itt helyezik el a terméket és ide vezetik be a füstöt. A terméktől és a teljesítőképességtől függően a füstölő:

kamra vagy szekrény /füstölő-főző/;

terem / szállítókocsis anyagmozgatás/;

alagút / folyamatos anyagmozgatóval/.

füsttisztító vagy katalizátor / lásd Abszorberek c. fejezetben/.

Higiéniai és környezetvédelmi szempontból a füstoldat és a füstpor használata előnyös. A füstoldat előállításáról az Abszorberek c. fejezetben szólunk.

Füstoldattal füstölő A füstoldat vagy folyékony füst /liquid smoke/ a következő eljárások segítségével vihető a termékre:

porlasztás, a segédközeg sűrített levegő;

zuhanyozás vagy permetezés;

a termék bemártása az oldatba;

az oldat bekeverése az aprított húsba / mint adalék anyag/;

páclé + füstoldat keverék bevitele többtűs pácoló-géppel / Aro-Smoke eljárás/.

A Red Arrow /USA/ Powrsmoker néven porlasztó-berendezés sorozatot kínál, mozgatható és beépített változatban.

A mobil porlasztó-berendezés szerkezeti egységei: 20 – 40 literes oldat-tartály; porlasztófej; sűrített-levegő csatlakozó, szerelvényekkel. Kisüzemben a szállítókocsira rakott termék felületére a porlasztó-berendezéshez kapcsol kézi szórópisztollyal vihető fel a füstoldat.

A Powdrench permetező alagútban a termék magaspálya-kocsira függesztett állapotban halad végig. Terméktől, illetve a konvejor sebességétől függően a berendezés teljesítőképessége 500 – 6000 kg/h.

Abszorberek

Az abszorpció gáz elnyeletése folyadékban. A fa-füstből abszorpció révén nyernek füstoldatot. Az elnyelő folyadék a víz.

A kombinált füsttisztító / gáztisztító/ berendezés abszorpcióval közömbösíti a füstölőkamrából távozó, környezetszennyező gáz összetevőit.

Az üdítőital-keverőben a folyadék a szén-dioxid gázt abszorbeálja. A gáz oldhatósága a hőmérséklettől függ.

A füstelnyelő oszlopban a füstöt, alulról tölteten vezetik keresztül. Ellenáramban a füstre vizet, majd / recirkuláció/ oldatot permeteznek. A megfelelő töménységű oldatot elvezetik. A belépő füst hőmérséklete meghaladja a 100ºC értéket, ezért az oszlop alsó részét hűtőköpennyel kell ellátni.

A nyert füstoldatot szűrik, ülepítik, majd palackozzák, hordóba fejtik.

Füsttisztító berendezések. A füstgenerátor típusától és a füstfejlesztő anyagtól függően a füstben – az értékes aromaanyagokon kívül – szilárd szennyező anyag / pernye, kátrány/ és éghető gáz keletkezik.

A szilárd szennyező anyag közömbösítési eljárásai:

mechanikus művelet: ütköztetés, szűrés;

elektrosztatikus szűrő.

Gáztisztítási módok:

füstmosás / abszorpció/;

füstégetés /elektromos fűtésű hőcserélő, 600ºC hőmérsékleten/.

Gyakori a kombinált eljárás alkalmazása. Ilyen a KMA-füsttisztító. Működése: először több fokozatú elektrosztatikus szűrőn vezetik át a kamrából távozó füstöt. Itt kiválik a kátrány. A gáz mosótoronyban folytatja útját. A torony töltetes, a gáz és a víz ellenáramban halad. /Működése hasonló a füst-elnyelő oszlopéhoz. A technológiai cél és a végtermék eltérő./ Mind az elektrosztatikus szűrőt, mint a füstmosót időnként ki kell tisztítani.

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 /e-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 /e-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 füstöt fejleszt, 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.

A veszteség csökkentése miatt

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 porlasztva szárítása/; 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 dohány légköri viszonyok között is szárítható /e-ábra/. 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.

A konvekciós szárító anyagmozgatása lehet forgó henger /cukor, dohány/, szalag /e-ábra/ pl. gyümölcs-szárításra, konvejor /tészta/. A hagyományos dohányszárító statikus.

Porlasztva szárító /e-ábra/

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 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 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 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 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 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.

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. 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 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 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.

Hengerszárító

A hengerszárító /e-ábra/ 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 kéthengeres szárító 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.

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 /e-ábra/

triőr /e-ábra/

borsó osztályozó /e-ábra/

bevonatképzés

drazséüst

rizsfényező

anyagszerkezet átalakítás

vajköpülő /e-ábra/

húslazító-forgató /tumbler/ /e-ábra/

hő-és anyagátadás

pörkölőgép

dohánypácoló /e-ábra/

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:

Lásd alábbi vázlatot:

Megjegyzés: a sok index elkerülése érdekében – pl. F_gt és F_gr – 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: G_r sugár- és G_t érintő irányúra. A C erő hatását G_r igyekszik közömbösíteni.

Az anyag akkor válik el a henger falától, amikor

G_r > 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

G_r = C

Az előbbiek szerint

C = m r ω²,

ahol ω = v²/r

G_r = 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 > G_r, 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./

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 /e-ábra/ 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 /e-ábra/ különböztetünk meg. 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.

Üzemi bepárló kapcsolási sémáját láthatjuk az e-ábrán.

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 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.

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, aroma-dús anyagok / pl. gyümölcslé/ besűrítésére alkalmas.

A Kestner bepárlóban 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 / 47. 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. /e-ábra/ 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 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 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 /e-ábra/.

A lepárlás hatásfokának javítására, az anyagátadó felület növelésére tányéros és töltetes oszlopokat fejlesztettek ki.

A tányéros lepárlóoszlop 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. /e-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 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 hő-veszteség 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 - 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 az e-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 %.

Növényolaj extraktőrök

Az olajos magból , illetve a préselvényből oldószerrel vonják ki / extrahálják/ a préselés után az anyagban maradt olajat. A magbél, a benne levő olaj és az oldószer három komponensből álló rendszert alkot. A szilárd fázisból / a magból/ az egyik folyadék-fázis / olaj/ a másik folyadék-fázisba / oldószer/ megy át. Ez az „átmenet”, részecske-mozgás a diffúzió. Hajtóereje a fázisok határrétegén fennálló koncentráció-különbség. A növényolaj és a cukor diffúziója azonos jellegű. Lényeges eltérés az, hogy az olaj vízben nem oldódik, ezért kedvezőtlen tulajdonságú oldószert kell alkalmazni.

Az extraktorban a növényolaj kinyerése több lépcsőben megy végbe. Az extrahálandó anyagot egységekre, adagokra osztják. Az egységeken vezetik keresztül az oldószert, egyikről a másikra. A kioldott anyagban az oldószer folyamatosan dúsul. Az extrahálandó anyagnak folyamatosan csökken az olajtartalma.

A extrahálandó anyag egységekre osztásának módja/ és az oldószernek az egységekre való vezetése/ szerint a következő szerkezeteket különböztetjük meg:

az anyag sodronyheveder felületén terül el / de Smeet/;

az anyag perforált fenekű forgó rekeszekben van megosztva /Rotocell/;

csigalevelek osztják részekre az anyagot / Hildebrand, DC-típusú csigás extraktör/;

az anyag perforált fenekű serlegekben helyezkedik el, a serlegek végtelenített láncra vannak függesztve /Bollmann/.

A berendezések a következő anyagok megfelelő árama alapján valósítják meg az olaj kivonását a préselvényből:

a présmaradék vagy dara. Olajtartalma 6 – 8 %. Ezt az olaj-mennyiséget kell kioldani;

a folyamatba friss oldószer lép be /hexan benzin-származék/;

a darán több lépcsőben átvezetett oldószer olajtartalma nő, oldó-képessége csökken. Az olajtartalmú oldószer – a folyamat közbenső szakaszában – a félmiszcella;

a kivonási folyamat utolsó szakaszában elvezetett, olajban dús oldószer a miszcella / keverékoldat/, az extrakció főterméke. Étolajat finomítás után nyernek a miszcellából;

a folyamat mellékterméke a 0,5 – 1,0 % olajtartalmú extrakciós maradék.

Az extraktör két fő szerkezeti egysége az oldószer-áramoltató rendszer és az anyagmozgató berendezés. Az oldószer áramoltatás és az anyagmozgatás iránya szerint megkülönböztetünk:

ellenáramú és

vegyes áramú extraktört.

A sodronyhevederes de Smeet extraktör /e-ábra/ ellenáramú olaj-kinyerést valósít meg. A szalag felületén kiterített présmaradékra ellenáramban permetezik az oldószert, ami a dara-rétegen átömlik. A szalag végén – mielőtt az extrakciós maradék kilép a folyamatból – permetezik a darára a friss oldószert. A szalag alatt oldószer-gyűjtő tartályok helyezkednek el. A tartályból szivattyú szállítja a félmiszcellát a dara-réteg fölé. A dara-réteg permetezése annyiszor ismétlődik, ahányszor azt a szalag hossza – a berendezés kapacitása – lehetővé teszi.

Az olaj-kivonási folyamat végén, a szalag elején lévő szalag alatti tartályból vezetik el a miszcellát.

A szalag szélessége 1 m, sebessége 3 – 4 m/h. A berendezés teljesítőképessége 40 – 400 t/h. Korábban szalagos extraktört cukor-diffúzióra is alkalmaztak. A sok szivattyú a lében habképződést váltott ki, ami az anyag-minőség szempontjából kedvezőtlen.

A Rotocell / forgó cellás/ extraktőr forgó rekeszekre osztott henger /e-ábra/. Felső övezetében a dara, az alsóban az oldószer / fél-miszcella, miszcella/ található. A rekesz feneke perforált billenő-lap. A lap nyílásain folyik ki a dara-rétegen átömlő oldószer. Az alsó oldószer-gyűjtő tartályból szivattyú nyomja a folyadékot a kamra felső részén levő permetező-fejbe. Mindegyik rekesz alatt folyadék-gyűjtő tartály található. A miszcellát az extrakciós maradék ürítése előtti tartályból vezetik el. A következő rekesz ugyanis ürítésre kerül.

A billenő-lap segítségével az extrakció végén, kihordó csiga garatjába ürítik a rekeszt. A friss oldószert az ürítés előtti rekesz-állásnál juttatják a darára. A rekesz forgása és az oldószer iránya a hígtól / friss/ a tömény felé ellentétes. A berendezés ellenáramú.

A folyamat kör-kerület vonalán zajlik le. A berendezés fajlagos terület-igénye kedvező. Az utóbbi időben létesített hazai üzemekben Rotocell-extraktört szereltek fel.

A Hildebrand extraktőr U-alakban kapcsolt három csigából áll. A csigákat hengeres köpeny veszi körül. Az U egyik felső pontján a darát, a másikon a friss oldószert vezetik be. Szivattyú a dara haladási irányával szemben áramoltatja az oldószert.

A csigalevél perforált az oldószer kedvező áramlása miatt. A csigák a dara kilépésének irányában növekvő fordulatszám szerint forognak. Így a dara tömörödik. A csiga jellemzői és a folyadék áramlási sebessége alapján a folyamat viszonylag jól szabályozható. Az oldószer a berendezés nagy részében ellepi a darát /”fürdős extraktör”/, a kioldás jó hatásfokú. A szerkezet viszonylag egyszerű.

A berendezés hátránya az, hogy a csiga töri a darát, törmelék keletkezik. A miszcellát a dara belépési pontjánál szűrőszerkezeten keresztül szivattyúzzák ki a berendezésből.

A Hildebrand extraktör cukorgyári változata a már említett DC-típusú, ferde elrendezésű csigás extraktőr.

A Bollmann-extraktőr páternoszter-rendszerű, vegyes-áramú. A kettős végtelenített lánc csapjaira perforált serlegeket szereltek. Az egyik felső serlegnél a töltő- a másikon az ürítő-állomás található. Az oldószer az egymás alatti serlegek dara-rétegén és a serleg perforált fenekén átömlik. Alul kettős tartályban gyűjtik a folyadékot. A tartályból szivattyúzzák a félmiszcellát a töltési szalag-ág legfelső serlegébe. A tartály elkülönített részéből a miszcellát vezetik el.

A friss oldószert – miként az előbbi berendezéseknél – az ürítés előtti serlegben levő darára permetezik. Az oldószer a felső serlegtől függőlegesen végig folyik. Miután a végtelenített lánc alul visszafordul / mozgás-iránya ellenkezőre vált/ és a lánc mindkét ágában serlegek vannak, a berendezés vegyes-áramú. Egyik lánc-ágban egyen-, a másikban ellenáram valósul meg.

A vegyes-áramon kívül a berendezés hátránya a nehézkes szerkezet.

Szuperkritikus extraktőr /e-ábra/

A benzines extrakció hátránya az oldószer robbanásveszélye, valamint az, hogy a hexan nem élelmiszer-alapanyag. Az extrakciós üzemben szigorú biztonsági előírásokat kell betartani. Pl. az extraktőrt a többi üzemtől védőtávolságra kell telepíteni; az elektromos berendezéseket szikramentes kivitelben kell gyártani, mivel az oldószer-gőz könnyen robban.

A nagy nyomású gázok oldási tulajdonságai ismertek. Az ipari gyakorlatban újabban kezdik alkalmazni ezeket a gázokat / pl. a CO₂ / extrakció céljára.

Fábry szerint a szuperkritikus extrakció egyszerűsített folyamata:

kompresszió – kivonatolás az oldó gázzal – expanzió – az extraktum és az oldó gáz szétválasztása.

Kávé és tea koffein-mentesítésére kifejlesztett szuperkritikus extrakció folyamatábráját a Die Ernährungsindustrie 2002. 11. száma közli, hasonló a gyűjteményben található e-ábra. A kioldás körfolyamatban /mint pl. a kompresszoros hűtőberendezés/ valósul meg.

A kritikus értékre, 350 bar-ra membránszivattyú sűríti a gázt. A nyomás-növelést hőközlés / >31ºC/ követi. Az oldószerként viselkedő CO₂ az extraktőrben kivonja a koffeint. Közbenső hőcserélő után a szétválasztó egységben expandáltatják a közeget, ami oldószerre / gázra/ és a kivont anyagra válik szét. A gázt kondenzálják, majd a folyamat ismétlődik.

A berendezésben megvalósítható legnagyobb nyomás 700 bar. A koffein-csökkentésen kívül koleszterin-tartalom csökkentésre, dohány nikotin-mentesítésére is alkalmazható az eljárás. A szuperkritikus extrakció a növényolaj-gyártásban még nem gazdaságos.

Csomagológépek

Alapfogalmak A csomagolás nem ágazati, hanem általános tevékenység a termék-értékesítés során. Feladata sokrétű, ilyen a termékvédelem; könnyű raktározás, forgalmazás; a fogyasztó informálása és nem utolsó sorban a környezet védelme.

A csomagolt termék egységtömege és közvetlen rendeltetése szerint megkülönböztetünk:

fogyasztói csomagot, kis egységű /100-300 g/, önkiszolgáló rendszerben forgalmazható;

gyűjtőcsomagot, ami az előbbiből összeállított nagyobb / 20 kg/ egység;

szállítói, kereskedelmi csomagot nagyfogyasztók számára. Pl. húskészítmény rudakban, burgonya l0-20 kg-os egységekben.

A csomagolandó anyag halmazállapota szerint megkülönböztetünk szilárd /húskészítmény, kemény sajt/; pépes /tejfel/ és folyékony termékeket.

Csomagolóanyagok: műanyag fólia; fém / húskonzerv, italok/; papír /liszt, cukor, karton gyűjtőcsomagolásra/; textil vagy műanyag háló /zöldség, gyümölcs/.

Szeletelt termék csomagolásakor a csomagológépet szeletelő-gép előzi meg és mérő-címkéző követi. A gépek együttese csomagoló-vonalat képez.

A dobozzáró és palackozó gépeket a „zöldség-gyümölcs” szakgéptan kertében érintettük. A következőkben néhány fóliás csomagológépet mutatunk be.

Kamrás csomagológép A gép kamrájába előre-gyártott fólia-zacskót / benne a termékkel/ helyeznek. A gép a zacskót légteleníti, igény szerint védőgázzal tölti, majd lezárja. Fogyasztói csomagon kívüli, egyéb egységek /egész sonka, nagy egységű zöldség, gyümölcs/ csomagolására alkalmas. A kamra; fedél; kiegészítő egységek, mint alap-szerkezet több változatban alakítható ki.

Az egykamrás gép szerkezeti egységei: kamra; billenő fedél; levegő-, védőgáz vezeték; a zacskó szájába illeszkedő szívófej; vákuumszivattyú, gázpalack; fólia-hegesztő; kompresszor. Nemcsak a zacskót, hanem a kamrát is légtelenítik. Emiatt a kész csomag a fedél felemelése révén akkor vehető ki, ha a kamrába levegőt nyomunk.

Ikerkamra alkalmazásakor csökkenthető a gép veszteség-ideje: amíg az egyik kamrában a légtelenítési, zárási műveletek folynak, addig a másik kamra tölthető. A kamra és a fedél 90°-os elfordítása lehetővé teszi nagy méretű zacskó, zsák zárását /4.3.ábra/. Ekkor a fedél nem billen, hanem görgőkön vízszintesen mozog a kamrához, illetve nyitáskor el a kamrától. A zsák görgőkön juttatható a kamra és a fedél közé.

A kamra szállítószalag felületén és a szalag váz-szerkezetének módosításával is kialakítható. Ekkor a kamrás-szalagos gépet nyerjük. A kamra fenekét képező szalag-felület fölötti fedél függőleges irányú alternáló mozgást végez. A fedélbe, illetve a módosított vázszerkezetbe van beépítve a fólia-hegesztő. A szalagos gép előnyei: a kamrába a szalag viszi be a terméket; a gép átmenő forgalmú; egyidejűleg akár 4 csomag /kettő balra, kettő jobbra/ is zárható.

Az egykamrás alapegységnél említett szerkezetek / vákuumszivattyú, palack…/ a gép többi változatához hasonlóképpen csatlakoznak.

Kettős fóliás csomagológép A gép tekercselt fólia sík lapjából előbb tálcát formáz, majd a termék behelyezése után a fedőfóliával a töltött tálcát lezárja. A kiegészítő műveletek /légtelenítés, védőgáz, hegesztés/ a kamrás gépnél ismertetett megoldásokkal egyezőek.

Amíg a kamrás gép előre gyártott zacskót alkalmaz, addig a kettős fóliás gép a tekercselt fóliából maga készíti a csomagot. Amíg a kamrás gép műveletei időben követik egymást /fedél nyit, behelyezés, légtelenítés…/, addig a kettős fóliás gép műveletei a térben, a gép hosszvonalában követik egymást. A fóliát vonszoló-szerkezet mozgatja. A fóliával végzett műveletek ideje alatt a mozgatás szünetel /léptető mozgás/.

A gép hossza a műveletek számától és a teljesítő-képességtől, szélessége pedig az egyidejűleg csomagolt egységek számától függ. A gép hosszmérete a szokásos gép-méreteknél lényegesen nagyobb.

A gép főbb műveleteit és a szerkezeti egységeket az alábbi, a MULTIVAC honlapról letöltött ábra szemlélteti.

Az alsó fólia feszítő-, illetve terelő-görgőn át fut be a formázókamrába. A fólia elektromos fűtés és vákuum hatására veszi fel a forma alakját: a sík fóliából tálca lesz. Vastag fólia pozitív formázásakor a vákuumot nyomószerszám követi.

Termékkel töltés után a tálcára vezetik a felső fóliát. Ezután további kamrába jut a csomag, ahol vákuumozás, igény szerint a védőgáz bevezetése, majd a csomag hegesztéssel végzett zárása következik.

A fólia-szélesség és a csomagméret függvényében több, lezárt, de még egybefüggő csomag halad előre. Ezek elválasztása a következő művelet. Keresztvágásra alternáló mozgású lapkés, hosszvágásra tárcsás kés szolgál.

Az egybefüggő csomagokat / szőnyegnek tekinthető, amit „feldarabolnak”/ kétoldalt csipeszek fogják meg, melyek végtelenített lánc csapjaira vannak szerelve. A hajtómű léptető mozgású. A fólia két széle a csipeszek befogadására szolgál. Hosszvágás után a fólia széle elválik a csomagtól és mint hulladék vákuum hatására gyűjtőtartályba jut.

Tömlőtasakos csomagológép

Síkfóliából nemcsak tálca, hanem cső is formázható. Ehhez nem is kell melegíteni a fóliát. Az eljárás hasonló ahhoz, amikor a szabó a sík szövetből zakót varr. A zakó geometria szempontból cső, aminek válla van. / A hegesztést a gombok helyettesítik./

A gép formázó vállára hossztengelyére merőlegesen vezetik a síkfóliát, terelő-, feszítő görgőkön át. A váll közepén függőlegesen cső helyezkedik el. A vállról lefutó fólia felveszi a cső alakját. A csőbe töltik a folyadékot, átmérője a zacskó méretének felel meg.

A töltés után a formázócső helyét a folyadék veszi át. Előbb azonban az átfedéssel záródó csövet hossz-irányban és kettős keresztirányban le kell zárni hegesztéssel. A töltés akkor kezdődhet, amikor a zacskó hossz- és alsó keresztvarrata elkészült. A fóliát lefele vonszoló-szerkezet mozgatja. A kettős keresztvarrat között, töltés után a zacskókat elvágják és a fólia-zacskóba csomagolt terméket nyerik.

A téglatest alakú /”tetra-brik”/ csomag a dobozos tej. Anyaga többrétegű fólia, aminek a formázása az előbbihez hasonló, de a doboz több művelet /külső-, belső melegítés, formázás, fedél-kiképzés/ eredményeképpen alakul ki. Mivel a gép szerkezeti hossza a műveletek számával arányos, a gép egyenes vonalban való vezetése nagy magassági méretet eredményezne. Ezért a gép szerkezeteit háztető /háromszög szárai/ vonalában helyezik el. A műveletek alulról felfele, majd onnan vissza le – követik egymást.

A doboz nyitható, visszazárható, újabban a palackéhoz hasonló kiöntő-csonkja van. Megáll a talpán. Lényegesen drágább viszont, mint a zacskó. Rétegei kívülről befelé:

Az e-ábragyűjteménybe több csomagológép-ábrát illesztettem, mint amennyi az előadásokon sorra kerül. A csomagolástechnika növekvő szerepét szándékoztam érzékeltetni. Számonkérésre a „leadott” anyag kerül.

Irodalom

AMBRUS V. 1982. Tejipari gépek I.-II. Mezőgazdasági Kiadó

BALOGH J. – PÉNZES I. 1995. Termény-feldolgozó gépek szerkezettana I.-III. Dinasztia Kiadó

BALOGH J. – BÁTORI F. 1988. Dohányipari gépek I.- II. Mezőgazdasági Kiadó

BARDACH S. 1992. Tejipari gépek. Kertészeti Egyetem

BERSZÁN G.- KERÉNYI J. 1993, 1994. Tartósító- és húsipari gépek szerkezettana I.- III. Szaktudás Kiadó

BERSZÁN G. 1998. Húsipari szakgéptan. Kertészeti Egyetem

BERSZÁN G. 1999. Hús- és baromfi-ipari gépek I.-II. Agrár-szakoktatási Int.

BERSZÁN G. 2000. Húsipari géptani gyakorlat. Agrár-szakoktatási Int.

BERSZÁN G. –VÁRSZEGI T. 2000. Agrárgazdasági élelmiszer-előállító üzem. Agroinform Kiadó

DOBAY É. 1986. Cukoripari technológia, I.- III. Mezőgazdasági Kiadó

ÉCSY L.- SZERECZ L. 1967. Cukoripari szakgéptan Műszaki Kiadó

FÁBRY GY. 1995. Élelmiszer-ipari eljárások és berendezések. Mezőgazda Kiadó

FARKAS J. 1978. Malomipari géptani gyakorlat, Mezőgazdasági Kiadó

FERENCZI G. 1982. Söripari gépek I.- III. Mezőgazdasági Kiadó

FERENCZI G. 1993. Erjedésipari gépek és berendezések I.- III. Képzőművészeti Kiadó

GAZDAG L. 1982. Borászati technológia I. – II. Mezőgazdasági Kiadó

GYÖNGYÖSI J. 1999. Baromfi-ipari gépek és berendezések, Agrár-szakoktatási Intézet

GYŐRIVÁNYI B. 1983. A cigarettagyártás, Mezőgazdasági Kiadó

GYŐRIVÁNYI B. 1986. Dohányipari technológia, Mezőgazdasági Kiadó

HIDEGKUTI GY. 1985. Borászati és italipari gépek. Kertészeti Egyetem

HOFFER E. 1990. Tejipari gépek. Csermajor

HOLLÓSI S. –WALKÓ G. 1982. Édesipari gépek I.-III. Mezőgazdasági Kiadó

KARCH L. – PÉNZES I. 1986. Malomipari gépek I. –III. Mezőgazdasági Kiadó

KARSAI I-né 1984. Konzerv- és hűtőipari technológiai gyakorlat, Mezőgazdasági Kiadó

KELEMEN B. 1968. Dohányipari géptan Műszaki Kiadó

KERÉNYI J. 1998. Konzerv- és hűtőipari gépek, Agrár-szakoktatási Intézet

LÁSZLÓCZKY GY.- CHIKÁNY B. 1967. Növényolaj-, kozmetika-, háztartás-vegyipari technológia. Műszaki Kiadó

LENGYEL I.- TELEGDY K. 1968. Növényolaj-ipari technológia. Műszaki Kiadó

MERCZ Á. 1983. Borászati gépek I.- III. Mezőgazdasági Kiadó

PÁL A. 1967. Cukoripari géptan, Műszaki Kiadó

PORCSALMI Z. 1967. Növényolaj-ipari szakgéptan, Műszaki Kiadó

SAÁRY M. 1985. Szesz- és likőripari gépek, I.- III. Mezőgazdasági Kiadó

SZABÓ Z.- CSURI I. - HIDEGKUTI GY. 1988. Élelmiszer-ipari műveletek és gépek, Mezőgazdasági Kiadó

SEBESTYÉN GY. 1988. Baromfi-ipari gépek, Mezőgazdasági Kiadó

STRÁHL A. 1992. Söripari technológia, I.- III. Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó

SZENES-né –OLÁH M. 1991. Konzervipari kézikönyv, Integra Kiadó

SZENES-né 1999. Kisüzemi élelmiszer-feldolgozás gépei, Cser Kiadó

TASNÁDI E. 1965. Sütőipari gépek, Műszaki Kiadó

TASNÁDI E. 1994. Sütőipari gépek, Dinasztia Kiadó

TOMAY T. 1989. Gabonaipari szakgéptan, Kertészeti Egyetem

VIGH A. 1967. Cukoripari technológia, I.-II. Műszaki Könyvkiadó

VIGH A. 1982. A cukorrépa ipari feldolgozása, Mezőgazdasági Kiadó

WERLI J. 1987. Kelesztők, sütőkemencék, Mezőgazdasági Kiadó