▲ Экструзия

Гранулирование и формование проводят в экструдерах с целью получения готовых изделий или полуфабриката при комплексном воздействии давления, температуры, влажности и напряжения сдвига.

Подготовленное сырье (гранулы, порошок и др.) поступает к шнеку, перемещающему его вдоль корпуса. Продукт внутри рабочей камеры движется по сложной траектории, при которой увеличивается степень сжатия.

Продукт, уплотняясь, нагревается в результате преобразования механической энергии рабочих органов машины в тепловую.

Образующаяся масса перемещается шнеком к матрице и при определенном давлении выпрессовывается через ее отверстия. Форма экструдата определяется формой отверстий в матрице, устанавливаемой на выходе из экструдера.

После выхода продукта из отверстий матрицы в результате резкого перепада температуры и давления (между зоной высокого давления (~25 МПа) и зоной атмосферного давления) происходит мгновенное испарение влаги (скорость высвобождения энергия примерно равна скорости взрыва), что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (вспучиванию). В результате «взрыва» продукта происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз.

Для производства экструдированных продуктов с определенными функциональными свойствами применяют три основных способа экструдирования пищевого сырья:

• Холодная экструзия – в материале происходят только механические изменения вследствие медленного его перемещения под давлением и формования этого продукта с образованием заданных форм. При холодной экструзии массовая доля влаги в сырье составляет 30–60 %. Способ применяют при выработке мучных изделий, макарон, плавленых сыров, конфетных масс, мясного фарша и др.;

• Тепловая экструзия – сырье (влажность 18-30%) подают в экструдер и наряду с механическим воздействием подвергают его еще и тепловому воздействию. Происходит частичная клейстеризация крахмалсодержащих материалов влажностью 20-40% с последующей обжаркой или выпечкой;

• Варочная (горячая) экструзия – процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях материала. Затем материал сушат или обжаривают и покрывают вкусовыми добавками. Таким способом получают сухие завтраки, хлебцы, сухие напитки, супы, мясопродукты.

Преимущества экструзии – совмещении в одном экструдере ряда процессов: диспергирования, перемешивания, гомогенизации, термической обработки (охлаждения), формования и сушки.

▲Смешивание и сортировка

Смешивание – процесс образования однородных систем из сыпучих материалов и пластических материалов. Смешивание широко применяют в пищевой промышленности. Его осуществляют механическим, гидравлическим, пневматическим и некоторыми другими способами.

Машины, используемые для смешивания, называют смесителями. Применяют для смешивания различных партий муки на хлебозаводах, сыпучих компонентов в кондитерском производстве.

Сортирование – метод разделения сыпучих сред на составные, однородные фракции. Имеется три вида классификаций зернистых материалов на фракции:

1. механическая – разделение на ситах (грохочение);

2. гидравлическая – разделение смеси на фракции в зависимости от скорости оседания частиц в жидкости;

3. воздушная сепарация – разделение смеси твердых частиц на фракции в зависимости от скорости отстаивания частиц в воздухе.

Различают виды разделения продукта:

- сортирование по качеству в зависимости от органолептических свойств (цвета, состояния поверхности, консистенции),

- разделение по величине на отдельные фракции (по крупности и форме),

- по аэродинамическим свойствам, удельному весу и др.

Если при сортировании продукта процесс разделения происходит на ситах, то его называют просеиванием. Сортирование же сыпучего продукта путем пропуска через перфорированные стальные листы (решета), проволочные сетки или колосники, выполненные из параллельных стержней, называют грохочением.

Просеивание используют не только для сортирования продуктов измельчения на однородные фракции, но и для разделения неоднородных материалов (например, для очистки зерна от примесей).

Для сортировки продукта, отличающегося по величине, используют ситовые сепараторы. В пищевой промышленности применяют разнообразные сита: пробивные из тонкой листовой стали со штампованными отверстиями; плетеные (проволочные) из круглой металлической проволоки; тканые из шелковых нитей, капрона, нейлона или перлона.

Формы отверстий сит бывают круглые, продолговатые, квадратные и прямоугольные. Для сепарирования гречихи используют сита с отверстиями треугольной формы. На ситах с круглыми отверстиями (с разными по диаметру отверстиями) можно провести сортировку продукта по фракциям, отличающимся шириной отдельных зерен. Сита с продолговатыми отверстиями применяют для разделения (сортировки) продукта на фракции, отличающиеся толщиной. Ситовые сепараторы применяют также для сортировки зерен, отличающихся как по ширине, так и по толщине.

Машины для просеивания могут иметь плоские или цилиндрические сита. Плоские сита способны совершать возвратно–поступательное, круговое и вибрационное движение, а цилиндрические – вращательное движение.

Виды сепараторов.

Основными машинами для разделения продукта, отличающегося аэродинамическими свойствами, являются воздушные сепараторы.

Для сортировки продукта, отличающегося шириной, толщиной и аэродинамическими свойствами, пользуются воздушно–ситовыми сепараторами.

Чаще всего сепараторы необходимы в зерноперерабатывающих организациях. В зерновых сепараторах сходом приемного сита отделяют грубые примеси, сходом второго сортировочного сита (разгрузочного) получают крупное зерно, а проходом – мелкое.

Для сортирования продукта, отличающегося длиной (или шарообразные), применяют дисковые триеры, имеющие ячейки. В зависимости от того, какие примеси попадают в ячейки, их называют куколеотборниками (происходит отбор примесей круглой формы, в частности такой зерновой примеси как куколь, который имеет шарообразную форму) или овсюгоотборниками (происходит отбор примесей, отличающихся от основного зерна длиной, в частности такая примесь как овсюг имеет вытянутое длинное зерно).

Характерной особенностью современных схем подготовки зерна к помолу является широкое использование машин для выделения примесей и сортирования зерна по аэродинамическим признакам: концентраторов, пневмосортировальных столов, пневмоаспираторов, дуоаспираторов и др.

Применение концентратора для разделения зерновой массы на две фракции по плотности (доброкачественное крупное зерно и легковесное мелкое) особенно эффективно при подготовке к помолу твердой пшеницы для получения макаронной крупки высокого качества.

На мельницах для сортирования продуктов размола применяют рассевы, в которых используют шелковые, капроновые, металлотканые сита определенных номеров.

Для разделения неоднородных сыпучих систем по признаку различия магнитных свойств компонентов используются магнитные сепараторы, с помощью которых извлекаются металломагнитные примеси. Магнитное сепарирование основано на притягивании и удержании магнитами ферромагнитных материалов.

Сортирование проводят также при товарной обработке плодов, овощей, картофеля. Сортирование продукции по качеству проводится на переборочных столах или транспортерах.

Многие виды плодов и овощей после сортирования калибруют, т.е. разделяют на группы по размеру (например, по поперечному диаметру) или массе.