9

Utilaje specifice prelucrării mecanice a produselor culinare

Mecanizarea operatiilor de pregatire si transformare a

materiilor prime,  in preparate culinare, are un rol deosebit de

important pentru imbunata tirea conditiilor de munca, usurarea

eforturilor lucratorilor, imbunatat irea calitatii preparatelor culinare

realizate, diminuarea pierderilor de rnaterii prime, asigurarea unor

conditii igienico-sanitare optime in procesul de productie,

cresterea productivitatii muncii, reducerea costurilor  de productie si

scaderea costurilor acestor produse.

Dispunerea uti lajelor in spati i le de productie se face t inandu-

se seama de circulatia materii lor prime, adica de ordinea

fireasca in care  se succeda operatiile din procesul tehnologic.

In functie de modul de actionare a utilajelor, de rolul pe care il au fluxul

tehnologic de preparare a produselor culinare, utilajele se

clasifica in: utilaje specifice prelucrării mecanice a materiilor

prime; utilaje termice (de pregatire la cald); utilaje si spatii frigorifice.

9

1.1.Utilaje pentru mărunţire

1.1.1. Generalităţi

Unele procese tehnologice privitoare la fabricarea diverselor produse

alimentare comportă mărunţirea materialelor solide sau lichide care intervin

în fabricaţie. Prin această operaţie se urmăreşte:

— accelerarea operaţiilor fizice (dizolvarea, uscarea) şi a reacţiilor

chimice prin mărirea suprafeţei de contact;

— omogenizarea amestecurilor eterogene, de exemplu, omogenizarea

amestecului folosit pentru prepararea margarinei;

— separarea constituenţilor dintr-un material, de exemplu, sfărâmarea

cerealelor pentru separarea tărâţelor şi germenilor, seminţelor oleaginoase

pentru separarea uleiului etc.;

— transformarea semifabricatelor şi produselor finite la dimensiunile

cerute de consumator sau pentru utilizarea lor în industrie.

1.1.2. Procesul de mărunţire a materialelor solide

Procesul de divizare a corpurilor sub acţiunea forţelor mecanice, de la

bucăţi cu volum mai mari la bucăţi cu volum mai mici (granule), se numeşte

mărunţire. Prin varietatea şi cantitatea materialelor prelucrate şi prin energia

necesară, mărunţirea este una din operaţiile industriale importante. În

industria alimentară, mărunţirea are ca scop, în cele mai multe cazuri, nu

numai să micşoreze dimensiunile materialului, dar particulele solide să aibă o

anumită dimensiune şi formă. Pentru fiecare proces de fabricaţie şi pentru

fiecare produs solid există o dimensiune care dă rezultatele cele mai bune.

Dacă forma şi starea produsului solid nu sunt condiţionate de cereri speciale,

atunci operaţia se face la maşini de sfărâmat, şi ea se numeşte concasare,

9

sfărâmare sau măcinare. Uneori, prin concasare se înţelege numai sfărâmarea

bucăţilor mari, procesul de sfărâmare în bucăţi mici numindu-se măcinare.

În acele cazuri, când produsul mărunţit trebuie să aibă o formă

determinată, cu suprafeţe eventual regulate, operaţie care se poate realiza

numai prin tăiere cu ajutorul unor cuţite, procesul se numeşte tăiere.

Operaţiei de tăiere sunt supuse materialele moi, care deşi au consistenţă tare

sunt lipsite total de duritate, de exemplu, sfecla de zahăr, carnea etc.

Mărunţirea materialelor cu ajutorul unor cuţite dinţate numite pile, care,

învârtindu-se cu turaţia mare, răzuiesc din material particule mărunte, se

numeşte răzuire.

1.1.3. Sfărâmarea

1.1.3.1. Clasificarea metodelor de sfărâmare

Caracteristica procesului de sfărâmare depinde, în special, de

complexul indicilor calitativi pe care trebuie să-i posede măcinătura, adică de

condiţiile tehnice şi de cerinţele impuse de produsele sfărâmate. De aceea,

procesul de sfărâmare este destul de complex şi depinde de o serie de factori,

dintre care cei mai importanţi sunt: dimensiunea materialului de sfărâmat,

duritatea lui, umiditatea, plasticitatea etc.

Pentru a putea sfărâma un solid este necesar să se întrebuinţeze o

forţă exterioară care să deformeze materialul. Când solicitarea rămâne

deasupra unei valori limită, deformarea pe care o suferă corpul este elastică,

adică corpul îşi reia forma sa iniţială când solicitarea încetează, în cazul când

solicitarea a depăşit limita elastică, corpul suferă deformări permanente şi

sfârşeşte prin a se sfărâma. După caracterul forţelor folosite, sfărâmarea se

poate realiza prin compresiune, lovire, frecare şi tăiere. În majoritatea

cazurilor, eforturile pentru sfărâmare acţionează combinat unele cu altele, de

exemplu, compresiunea cu frecarea, compresiunea cu tăierea, iar în unele

9

cazuri la eforturile principale se adaugă şi eforturile auxiliare, de îndoire şi

rupere (figura 1.1.).

Figura 1.1 Metode de maruntire

a- Compresiune ; b- Lovire; c- Frecare; d- Taierea

1.1.3.2. Clasificarea maşinilor de sfărâmat

Pentru a evita un consum inutil de energie, în procesul de sfărâmare

nu trebuie să se sfărâme nimic mai mult decât este necesar, adică nu trebuie

să se depăşească gradul de sfărâmare necesar. Energia consumată trebuie

utilizată pentru sfărâmarea corpurilor după plane de rupere care să ducă la

deformări plastice remanente, evitând deformările elastice. De asemenea

trebuie evitate fenomenele secundare care consumă energie, de exemplu

încălzirea.

Alegerea maşinilor de sfărâmat într-un proces tehnologic depinde de

proprietăţile fizico-mecanice ale materialului (duritate, fragilitate), de gradul

de sfărâmare necesar, de dimensiunea iniţială a materialului, de

productivitatea cerută, precum şi de natura eforturilor care produc

sfărâmarea. Din punctul de vedere al durităţii, materialele supuse sfărâmării

9

în diversele ramuri ale industriei alimentare se pot clasifica în:

— materiale moi, care au rezistenţă la compresiune până la 100 kgf/cm2

(zahăr, oase, cereale etc.);

— materiale dure, care au rezistentă la compresiune între 100 până la

500 kgf/cm2.

La alegerea maşinilor de sfărâmat trebuie să se ţină seama de aceste

caracteristici. Majoritatea corpurilor supuse sfărâmării în industria alimentară

fac parte din prima categorie, sunt materiale moi.

Gradul de sfărâmare influenţează asupra capacităţii de lucru a

maşinilor de sfărâmat. Mărirea gradului de sfărâmare atrage după sine

micşorarea capacităţii maşinii. Sfărâmarea unor materiale cu umiditate peste

anumită limită micşorează capacitatea de lucru a maşinii şi apar tendinţe de

înfundare. Mărimea iniţială a materialului de sfărâmat determină

dimensiunile şi tipul aparatelor de sfărâmare.

Maşinile de sfărâmare pot fi clasificate după gradul de sfărâmare

realizat şi după natura eforturilor care produc sfărâmarea.

După gradul de sfărâmare, maşinile se clasifică în trei grupe:

— maşini pentru sfărâmarea primară (care sfărâmă materialul de la

dimensiunea de 300—200 mm până la 70—50 mm);

— maşini pentru sfărâmare intermediară şi mică (care sfărâmă materialul

de la dimensiunea de 70—50 mm până la 20—15 mm);

— maşini pentru sfărâmări fine ( care sfărâmă materialul de la

dimensiunea de 20—15 mm până la pulberi).

După natura eforturilor care produc sfărâmarea, maşinile se clasifică :

— maşini la care efortul principal de sfărâmare este compresiunea;

— maşini la care efortul principal de sfărâmare este frecarea;

— maşini la care efortul principal de sfărâmare este lovirea;

— maşini la care efortul principal de sfărâmare este tăierea.

9

Clasificarea după metodele de aplicare a principalelor forţe de

sfărâmare este cea mai corespunzătoare, căci natura acestor forţe determina în

amănunţime construcţia maşinii.

1.1.3.3. Maşini care acţionează prin compresiune

a. - Concasorul cu fălci este întrebuinţat în special pentru concasarea

materialelor dure, care se prezintă sub formă de bulgări mari şi necesită o

mărunţire grosolană sau intermediară. Gradul de sfărâmare este în general de

ordinul lui 5. Utilizarea concasoarelor cu fălci (figura 1.2.) în industria

alimentară este limitată la industria zahărului, pentru mărunţirea calcarului

necesar alimentării cuptoarelor de var. Sfărâmarea se realizează prin

compresiuni intermitente, care au loc între falca mobilă care execută o

mişcare oscilatorie şi falca fixă, solidară cu batiul.

Figura 1.2. Concasor cu fălci1 - postament; 2 - falcă fixă; 3 - falcă mobilă; 4 - ax pentru falca mobilă;

5 - arbore motor;6 - excentric; 7 - bielă; 8 - volant; 9, 9 - bare de legătură între bielă şi piesa 12; 10 – şurub pentru ridicarea penei 11; 11 -

pană; 12 - piesă de sprijin; 13 - tijă; 14 - arc.

Piesele supuse cel mai mult uzurii sunt fălcile, din aceste motive ele

sunt protejate prin plăci de uzură, confecţionate dintr-un material ( oţel-

9

mangan ). Plăcile de uzură se pot înlocui uşor. Încărcarea materialului se face

prin partea superioară a spaţiului de lucru, iar evacuarea se face prin

deschiderea de evacuare, care este situată în partea de jos a spaţiului de lucru.

Sfărâmarea la concasorul cu fălci este însoţită de zgomot şi degajări de praf.

b. Mori cu cilindri (valţuri) sunt folosite în industria alimentară la

măcinarea cerealelor, seminţelor oleaginoase, malţului etc. În principiu,

valţul constă din doi cilindri metalici, paraleli şi orizontali, aşezaţi unul lângă

altul. Cilindrii se învârtesc în sensuri opuse, în jurul axelor lor, şi datorită

frecării, materialul este tras între cilindri şi zdrobit. Gradul de sfărâmare dorit

este determinat de mărimea deschiderii dintre cilindri. Se întâlnesc îndeosebi

următoarele tipuri de valţuri:

— valţuri cu una sau mai multe perechi de cilindri suprapuşi, care pot

fi netezi, riflaţi sau dinţaţi;

— valţuri cu cilindri suprapuşi (cei de sus riflaţi, cei de jos netezi).

Valţurile cu doi cilindri (figura 1.3)

Figura 1.3 Schema unui

valț cu doi cilindri

1-batiu; 2-cilindri; 3-arcuri;

9

Pentru măcinarea cerealelor se folosesc valţuri cu suprafeţe riflate. Aceste

valţuri au tăiate pe suprafaţa lor nişte crestături, numite rifluri. Sfărâmarea la

aceste valţuri se efectuează prin spargere şi rupere. Riflurile sunt tăiate sub un

unghi de 2— 10° faţă de generatoarea cilindrului. In afara valţurilor cu

cilindri riflaţi, pentru sfărâmarea materialelor puţin dure sau a celor cu

structură fibroasă se folosesc valţurile cu cilindrii dinţaţi.

Deoarece aceste maşini au un grad de sfărâmare mic, se folosesc uneori două

sau trei perechi de cilindri suprapuşi, prin care materialul sfărâmat trece

succesiv.

. Figura 1.4. reprezintă un valţ cu cilindrii dinţaţi folosit în industria

uleiului la sfărâmarea brochenului.

Figura 1.4. Valț cu cilindri dințați

9

1.1.3.4. Maşini de sfărâmat care acţionează prin lovire

Maşinile de sfărâmat din această grupă acţionează prin lovire asupra

materialului suspendat în aer. Ele sunt dotate cu dispozitive speciale de lovire

(ciocane, tije etc.), care se rotesc cu o viteză mare într-o carcasă închisă.

Aceste maşini sunt folosite pe scară largă pentru sfărâmarea cerealelor,

boabelor de cacao, şrotului, cojilor de floarea-soarelui etc. Din morile de

acest tip mai răspândite sunt morile cu ciocane şi morile centrifuge cu discuri.

a. Morile cu ciocane se folosesc în acele cazuri când într-o singură treaptă de

mărunţire fără ca produsul să fie sortat ulterior pe site, se obţine un amestec

de particule relativ fin dispersate. Morile cu ciocane mărunţesc foarte bine

materialele sfărâmicioase (cereale uscate, şrot, zahăr etc.) şi sunt mai puţin

eficace pentru sfărâmarea materialelor umede.

Figura 1.7 Moară cu ciocane

9

În figura 1.7. este reprezentată construcţia unei mori cu ciocane. Organele de

lucru ale morii sunt ciocanele 1 montate liber pe tijele 2. În timpul rotirii

axului, morii, ciocanele capătă o poziţie radială şi lovesc materialul alimentat,

prin pâlnia 3. Evacuarea materialului ajuns la fineţea dorită se face prin sita 4.

Dimensiunile orificiilor sitei şi suprafaţa ei activă au influenţă asupra

gradului de sfărâmare, asupra capacităţii de producţie şi consumului de

energie.

b. Morile cu discuri (dezintegratoarele) (figura 1.7.) sunt alcătuite din două

discuri paralele 1 şi 2, montate la capetele a doi arbori orizontali 3 şi 4, care

se rotesc în sensuri opuse, cu ajutorul roţilor de transmisie 5 şi 6. Pe fiecare

disc sunt fixate în cercuri concentrice tije din oţel dur 7, astfel că tijele unui

disc se rotesc între tijele celuilalt disc. Distanţa dintre tije se micşorează cu

cât face parte dintr-un cerc mai exterior.

Alimentarea se face axial şi materialul prins între rândurile de tije este

aruncat de la un rând la altul şi sfărâmat. La unele construcţii, care mărunţesc

materialele lipicioase, unul din axe este montat pe lagăre mobile, creându-se

posibilitatea de a deplasa discul şi curăţa tijele de materialul lipit. Turaţia

acestor mori variază de la 220 până la 1200 rot/min. Inconvenientul principal

ce-1 prezintă acest tip de mori constă în prezenţa a două axe de acţionare

independentă, ceea ce duce la greutăţi de centrare. Aceste inconveniente au

fost înlăturate, construindu-se maşini cu un disc rotativ şi unul fix, numite

dezmembratoare. Turaţia discului mobil este foarte mare, 500—3 000

rot/min. Datorita vitezelor mari, maşina trebuie ferită de accidentele cauzate

de pătrunderea unor corpuri prea dure, prevăzându-se separatoare magnetice

şi site.

9

Figura 1.7. Dezintegrator: 1-carcasă, 2-disc fix din fontă, 3-disc rotativ din oțel, 4-arbore, 5-sită, 6-pâlnie de încărcare

1.1.3.5. Mori care acţionează prin frecare

Se folosesc mai des morile cu pietre orizontale sau verticale. Morile cu pietre

sunt maşini de sfărâmat în care măcinarea se obţine prin compresiune şi mai

ales prin frecarea materialului între două pietre, din care una, fixă şi cealaltă

mobilă. Morile cu pietre în mod normal funcţionează cu circuit deschis şi pot

fi întrebuinţate fie la măcinare uscată, fie la măcinare umedă.

a. Mori cu pietre orizontale au fost folosite din cele mai vechi timpuri

pentru măcinarea cerealelor. Măcinarea se face între suprafeţele a două pietre

suprapuse: una din pietre este fixă, iar cealaltă mobilă (alergătoare), rotindu-

se în jurul unui arbore vertical (figura 1.8.).

Morile cu pietre orizontale permit să se realizeze un grad de mărunţire foarte

mare, de ordinul 20—50 sau chiar mai mult. Acest tip de mori convine în

toate cazurile unde produsul trebuie măcinat fin într-o singură treaptă.

9

Desen 2.10. pag 18

b. Mori cu pietre verticale. La acest tip de mori rotirea pietrei mobile sau a discului se face în jurul unui ax orizontal (figura 1.9.). Pietrele discurilor sunt executate din diferite materiale (metal, aglomerate, cu carborund sau şmirghel, gresie). Acest tip de mori sunt folosite în industria amidonului, la fabricarea ciocolatei, la măcinarea porumbului, la descojirea orezului, la omogenizarea vopselelor etc.

DESEN 2.11.pag 18

2.1.4. Tăierea

9

Obţinerea unui produs mărunţit cu o formă determinată cu suprafeţe regulate

se poate realiza numai prin tăiere eu ajutorul cuţitelor. Tăierea se realizează

cu maşini de tăiat. Forma cuţitelor şi mişcarea ce o execută pentru tăierea

produselor alimentare depind de natura şi proprietăţile fizico-mecanice ale

materialului supus tăierii, de calitatea tăieturii şi forma produsului. Din

multiplele forme de cuţite, cele mai des întâlnite sunt: cuţite lamelare; cuţite

în semicerc; cuţite inelare sau în formă de disc. Cuţitele se confecţionează din

oţeluri speciale.

a. Maşini de tăiat. Caracteristic pentru tăiere este ca planul de mişcare a

cuţitului să fie perpendicular pe planul de mişcare a materialului, deplasarea

cuţitului şi materialului facându-se în mod regulat şi concomitent, pentru a

obţine tăieturi paralele şi la distanţe egale.

DESEN Figura 2.13. Mecanisme de tăiere.pag 19

9

În figura 1.10. se arată schemele diverselor mecanisme folosite pentru tăiere.

Maşinile de tăiat folosite în industria alimentară se clasifică astfel:

— maşini cu unul,sau mai multe cuţite-disc;

— maşini cu cuţite plane de diferite forme (stea, semicerc etc.);

— maşini cu cuţite combinate.

b. Maşini cu cuţite-disc. Aceste maşini se construiesc cu unul sau mai multe cuţite. La maşinile cu un cuţit, acesta se montează de obicei în consolă, pe un ax rotativ.

Figura 1.11. Maşină de tăiat cu un singur rând de cuţite1 — batiu; 2 — transportor cu lanţ; 3 — cupă; 4 — bucşe; 5 — roată de acţionare; 6 — cuţite disc; 7 — transmisie cu lanţ; 8 — rolă de întindere; 9, 10 — roţi dinţate; 11 — ax de acţionare.

Maşinile cu cuţite multiple au cuţitele montate pe un ax sau pe două axe

paralele, care se rotesc în sens opus. În cazul când produsul trebuie tăiat în

felii, cuţitele se montează pe un singur ax, la distanţe egale, iar materialul cu

9

ajutorul unui transportor este adus în faţa cuţitelor. Alimentarea maşinilor cu

două rânduri de cuţite se face prin cădere liberă.

Figura 2.14. reprezintă o maşină cu un singur rând de cuţite, folosită pentru

tăiat peşte.

c. Maşini cu cuţite plane de diferite forme. Maşinile din această grupă sunt

dotate cu cuţite plane rotative de diferite forme: stea, semicerc etc. Se

folosesc pentru tăierea produselor în bucăţi mărunte. Cele mai răspândite

maşini din această categorie sunt volf-urile şi cutter-erele

DESEN 2.16 PAG 21

1 — batiu de fontă; 2 — cilindru; 3 — axul principal; 4 — lagăr; 5 —

acţionare prin roţidinţate; 6 — melc; 7 — buncăr de alimentare; 8 —

mecanism de tăiere; 9 — motor electric.

Volf-ul este cea mai cunoscută maşină de mărunţit pentru produse animale,

atât în industrie cât şi în utilizările casnice (figura 2.16.). La acest tip de

maşini, materialul care trebuie mărunţit se presează cu ajutorul unui melc

într-un disc găurit, în faţa căruia este tăiat cu cuţite plane rotative, dispuse în

9

stea sau în cruce. În cazul mărunţirii grăsimilor, carcasa volf-ului se prevede

cu manta de încălzire, care asigură încălzirea materialului. Totodată, în

camera de tăiere se introduce un inel de şpriţuit abur, pentru a se asigura

grăsimii consistenţa necesară. Volf-ul se mai foloseşte pentru mărunţirea

peştelui şi legumelor.

Cutter-ul se foloseşte în industria cărnii pentru mărunţire fină şi

transformarea materialului într-o masă omogenă. Figura 2.17. reprezintă

schematic construcţia cutter- ului. Maşina este alcătuită din cuva de

alimentare 1 şi mecanismul de tăiere (alcătuit din cuţitele în formă de

semicerc 2, axul de acţionare 3, grătarul 4 şi capacul 5, care închide spaţiul de

lucru al cuţitelor). La capacul 5 sunt fixate nişte lopeţi 6, care amestecă

materialul şi îl împing spre cuţite. Cuţitele sunt în număr de două sau patru;

turaţia cuţitelor este de 1000—2400 rot/min; turaţia cuvei 9 — 11 rot/min.

Pentru a se evita pătrunderea aerului în produsul mărunţit, cuva cutter-ului se

pune sub vid.

Figura 1.13. Schema de principiu a funcţionării cuterului cu acţiune periodică

1 - cuvă; 2 — cuţite; 3 — axul de acţionare a cuţitelor;4 — grătar; 5 — capac; 6 — lopeţi de răzuire.

9

c. Maşini de tăiat cu cuţite combinate. În unele ramuri ale industriei

alimentare, cum este industria zahărului şi industria conservelor, produsele

obţinute în urma tăierii materiilor prime respective trebuie să aibă o anumită

formă (tăiţei, felii etc.). Forma corespunzătoare se poate realiza folosind fie

cuţite combinate, care taie produsul după planuri diferite, fie cuţite de forme

anumite. Din această categorie de maşini, mai des întâlnite sunt mașinle cu

discuri și mașinile centrifuge.

DSESEN 2.18 PAG 22

Maşinile cu discuri se numesc cu discuri deoarece cuţitele sunt montate pe un

disc rotativ. Figura 2.18. reprezintă o maşină pentru tăierea legumelor în

formă de tăiţei. Materialul se încarcă în buncărul 1, sub care se află montat

discul 2, cu axul de acţionare 3. Pe disc sunt montate două cuţite orizontale 4

şi câteva cuţite verticale 5. Cuţitele verticale, rotindu-se cu discul, fac un şir

de tăieturi în materialul de pe disc; adâncimea tăieturilor este egală cu

înălţimea lamei cuţitului deasupra discului. Cuţitele orizontale taie stratul de

material în care au pătruns cuţitele verticale şi tăiţeii obţinuţi cad în burlanul

9

de evacuare 6. Pentru modificarea dimensiunilor tăiţeilor se micşorează sau

se măreşte distanţa dintre disc şi capac şi de asemenea înălţimea cuţitelor

verticale deasupra, discului şi distanţa între cuţitele verticale.

d. Maşini centrifuge de tăiat se folosesc pentru tăierea sfeclei în fabricile de

zahăr. Maşina se compune dintr-un cilindru vertical fix, ai cărui pereţi sunt

prevăzuţi cu 12 ferestre în a căror crestături sunt introduse vertical ramele

portcuţit (figura 2.20.). În interiorul cilindrului se roteşte un melc din fontă cu

trei palete. Sfecla este adusă într-un buncăr aşezat deasupra cilindrului, de

unde cade în cilindru şi este preluată de melcul rotativ; datorită forţei

centrifuge, sfecla este împinsă spre pereţii cilindrului tăietor fix prevăzut cu

cuţite, unde se preface în tăieţei. Tăieţeii de sfeclă obţinuţi sunt aruncaţi, prin

orificiile prevăzute în cilindru, în mantaua acestuia, de unde sunt dirijaţi spre

transportorul de tăieței. Viteza periferică a melcului este de la 8m/s la 120

rot/min.

Figura 1.14. Maşina centrifugală de tăiat

9

1.1.4. RăzuireaProcesul de mărunţire care are loc prin ruperea de particule din material cu

ajutorul unor cuţite dinţate (pile), care se rotesc cu turaţie mare, se numeşte

răzuire. Maşinile folosite în acest scop se numesc mori răzuitoare. Morile de

răzuit se folosesc în industria amidonului pentru mărunţirea cartofilor.

1.1.5. Mărunţirea lichidelorÎn multe operaţii fizice sau procese chimice, între o fază lichidă şi una

gazoasă, transformările care au loc decurg cu atât mai repede cu cât

suprafeţele de contact între faze sunt mai mari. Mărirea suprafeţelor se obţine

prin divizarea uneia dintre fazele care sunt în contact. Când faza divizată este

lichidul, iar mediul de dispersie este un gaz, operaţia se numeşte pulverizare.

Operaţia de divizare fină a unui lichid, mediul de dispersie fiind tot un lichid,

fazele nefiind miscibile între ele se numeşte emulsionare.