Masini si instalatii pentru descojirea produselor vegetale

Masini si instalatii pentru descojirea produselor vegetale

Unele produse vegetale sunt supuse operatiei de indepartare a straturilor exterioare de invelis, care formeaza componente necomestibile, cum ar fi: coaja semintelor de cereale, coaja de la unele produse horticole (cartofi, radacinoase etc.) sau pielita de la tomate, piersici etc. Operatia se realizeaza inainte de procesarea produselor vegetale (macinarea graului, extragerea uleiului din seminte de floarea-soarelui etc.) sau de consumul direct in hrana omului (cartofi, radacinoase etc).

Operatia de descojire a produselor vegetale se realizeaza cu masini si instalatii specializate, care functioneaza pe baza urmatoarelor procedee:

- descojirea produselor vegetale cu dispozitive mecanice;

descojirea produselor vegetale prin tratare termica, cu abur supraincalzit, gaze de ardere etc;

descojirea produselor vegetale prin tratare la temperaturi reduse (-20°C);

descojirea produselor vegetale prin curatire chimica;

descojirea produselor vegetale prin metode crioenzimatice.

Masini si instalatii pentru descojirea mecanica

Masinile si instalatiile pentru descojirea mecanica au constructie diferita in functie de natura produsului vegetal prelucrat.

Astfel, pentru descojirea cerealelor se folosesc masini care au in componenta organe de lucru abrazive sub forma de manta sau discuri. Intensitatea descojirii depinde de materialul din care se realizeaza organele de lucru (tesaturi din sarma cu sectiune patrata, manta captusita cu smirghel, discuri abrazive realizate din diferite carburi, table perforate cu orificii alungite etc) si de durata contactului dintre produs si organul de lucru.

Descojirea cerealelor se efectueaza, de cele mai multe ori, in mai multe trepte. In prima faza are loc eliminarea prafului negru de natura minerala, cu un continut de cenusa de aproximativ 20%. In treptele urmatoare rezulta fragmente din invelisul bobului si embrion, cu un continut de cenusa de 1415%.

Pentru descojirea produselor horticole se folosesc masini si instalatii care realizeaza indepartarea cojii (pielitei) mecanic, prin abraziune, pe cale termica sau chimica, iar in unele siutatii prin metode combinate (abraziune-termica, termica-chimica, chimica-abraziune etc). Curatirea prin tehnici de abraziune se realizeaza prin frecarea materiilor prime pe suprafete rugoase confectionate din diferite carburi. In unele cazuri, pentru fructele si legumele cu textura tare (mere, cartofi, radacinoase etc) se aplica metoda razuirii, care functioneaza pe principiul strunjirii.

Curatirea prin tehnici mecanice (abrazive, razuire) prezinta dezavantajul unei productivitati reduse si generarii unor cantitati mari de deseuri, mai ales atunci cand produsele au forme neregulate. Astfel, in cazul cartofilor pot aparea pierderi de pana la 30%.

Masini pentru descojirea mecanica a semintelor

Pentru realizarea operatiei de descojire a semintelor se folosesc mai multe tipuri de masini, in functie de specia semintelor care se prelucreaza si de gradul de indepartare a straturilor superficiale. Din punct de vedere constructiv, cele mai cunoscute sunt urmatoarele masini pentru descojit:

masina pentru descojit orizontala cu manta perforata, statica;

masina pentru descojit orizontala cu manta perforata, rotativa;

masina pentru descojit verticala cu manta perforata;

masina pentru descojit orizontala cu manta abraziva;

masina pentru descojit verticala cu discuri abrazive.

Masina pentru descojit orizontala cu manta statica (fig. 3.21) prelucreaza semintele de cereale si se compune dintr-un rotor cu palete, o manta abraziva realizata din tesatura de sarma cu sectiune rotunda sau/si patrata (Eureka) si o instalatie pneumatica pentru aspiratie fractiuni usoare.

Fig. 3.21. Schema masinii pentru descojit mecanic cu manta perforata statica: a - schema generala a masinii; b - palete crestate; c - palete elicoidale; d - pozitia de montaj a paletelor; 1 - cadru; 2 - carcasa; 3 -racord pentru alimentare; 4 - racord pentru aer; 5 -jgheaburi pentru eliminare impuritati; 6 - racord pentru evacuarea produsului finit; 7-racord pentru aspiratie aer; 8 - capac de vizitare; 9 - canal pentru aspiratie; 10 - manta statica din tesatura de sarma (tabla perforata); rotor cu palete; 12 - paletele rotorului; 13 - arbore de actionare; 14 -roata de curea.

Rotorul cu palete realizeaza transportul semintelor in interiorul mantalei si frecarea boabelor de suprafata interioara a organului de lucru.

Paletele se monteaza inclinat fata de generatoarea rotorului sau/si radial sub diferite unghiuri (de la 0° pana la 50° fata de directia radiala), in functie de gradul de descojire a produsului.

Mantaua se realizeaza din impletitura de sarma cu sectiune rotunda si patrata (fig. 3.22). In tabelul 3.1 se prezinta principalele tesaturi din sarma folosite pentru realizarea mantalei de descojire, fabricate in Romania (NID 756-62).

Descojirea boabelor, cu acest tip de masina, se realizeaza sub actiunea multipla a urmatorilor factori:

lovirea boabelor de catre palete si manta;

frecarea boabelor de suprafata mantalei;

lovirea si frecarea boabelor intre ele.

Dar, operatia de descojire este influentata, pe langa acesti factori, si prin: constructia si reglajul masinii, elementele geometrice si cinematice ale paletelor, agresivitatea mantalei etc.

Fig. 3.22. Tesaturi din sarma folosite pentru realizarea mantalei de descojire.

Efectul de lovire depinde de masa boabelor si de viteza periferica a paletelor, respectiv de lucrul mecanic obtinut din transformarea energiei cinetice, care este determinata de relatia:

E_c =m

in care: G este greutatea unui bob; w_p - viteza periferica a paletelor.

Tabelul 3.1. Tesaturi din sarma pentru mantale de descojit

Tinand cont ca pentru sfarmarea unui bob este necesara o energie de spargere 25₅, care pentru grau are valoarea de 0,00625 J, se poate calcula valoarea limita a vitezei periferice a paletelor, ca fiind:

<

Valoarea vitezei periferice a paletelor rotorului influenteaza calitatea operatiei de descojire in sensul ca prin cresterea acesteia se realizeaza:

majorarea continutului de boabe sparte si de boabe cu embrionul rupt;

reducerea continutului mineral si a puterii de germinare. Pentru a evita aspectele negative, in literatura de specialitate, se recomanda.urmatoarele viteze periferice ale paletelor:

pentru grau uscat, =1315 m/s;

pentru grau umectat (1616,5%), w_p=l517 m/s;

pentru secara, w_p=15l8 m/s.

De asemenea, efectul de lovire este influentat de distanta dintre palete si manta, si de unghiul de inclinare al paletelor fata de generatoare. Reducerea distantei dintre palete si manta determina o intensificare a procesului de descojire, concomitent cu majorarea procentului de spargere a boabelor. Or, cresterea cantitatii de boabe sparte are un efect negativ asupra procesului tehnologic. De aceea, in literatura de specialitate, se recomanda urmatoarele valori pentru distanta optima dintre palete si mantaua abraziva: pentru grau 2530 mm, pentru secara 2025 mm, pentru orz 1620 mm, pentru orez 1822 mm.

Unghiul de inclinare al paletelor fata de generatoare influenteaza deplasarea masei de boabe catre evacuare, iar prin cresterea valorii acestuia se realizeaza: majorarea cantitatii de boabe sparte, reducerea efectului tehnologic de descojire.

In tabelul 3.2 se prezinta influenta inclinarii paletelor asupra indicatorilor tehnologici de descojire.

Din aceste considerente, pentru optimizarea operatiei de descojire se recomanda ca paleta sa Influenta unghiului de inclinare a paletei si a vitezei periferice a rotorului asupra operatiei de descojire aiba un unghi de inclinare de 810°.

Tabelul 3.2. Influenta unghiului de inclinare a paletei si a vitezei periferice a rotorului asupra operatiei de descojire

Din analiza deplasarii unei particule fata de suprafata interioara a mantalei (fig. 3.23) se constata ca datorita inclinarii paletei rotorului cu unghiul a se obtine o abatere a acesteia fata de orizontala de

a = Ltg (3.47)

in care L este proiectia paletei in plan orizontal.

Fig. 3.23. Schema de lucru a descojitorului

Masina pentru descojit orizontala cu manta rotativa (fig. 3.24) realizeaza un proces de lucru superior masinii cu manta statica. Prin rotirea mantalei abrazive se asigura o uzura uniforma pe toata suprafata interioara a acesteia. Rotorul cu palete are o viteza periferica de 1617 m/s, iar mantaua de 0 1,0 m/s.

Operatia tehnologica de descojire, realizata cu aceasta masina, depinde de aceeasi parametri constructivi si functionali care au fost prezentati la masina de descojire cu manta statica.

rotativa; 9 - coroanadintata; 10 - tamburul cu manta; 11 orificii pentru evacuare produs; 12 - orificii pentru alimentare cu produs; 13 - rotor cu palete; 14 -transmisie de curea; 15 - pinion dintat.

Productivitatea masinilor de descojit orizontale se calculeaza cu relatia:

Q = kdL₁q,

in care: k este coeficient care tine cont de tipul constructiv al masinii (k=0,750,9); d si L₁ sunt dimensiunile constructive ale mantalei; q - incarcarea specifica, are valoarea de 10001500 kg.m².h.

Masina dubla pentru descojit cu manta perforata asigura realizarea unor indicatori tehnologici superiori fata de masinile simple. in functie de obiectivele care se urmaresc, descojit oarele duble pot sa functioneze in serie (fig. 3.25 a), atunci cand se doreste realizarea unei operatii intense, sau in paralel (fig. 3.25 b, c), pentru obtinerea de productivitati ridicate.

Semintele sunt introduse in masina prin racordul si de aici la primul descojitor, pentru masini cu functionare in serie, sau sunt alimentate concomitent ambele rotoare in.cazul descojitorelor cu functionare in paralel.

Rotoarele, echipate pe circumferinta lor cu palete de transport si palete de descojire, actioneaza asupra semintelor si, proiectandu-le catre mantaua abraziva, realizeaza operatia de descojire si transportul axial al produsului.

Semintele prelucrate in primul descojitor sunt preluate de rotorul celei de-a doua masini, pentru mantalele care lucreaza in serie, sau sunt evacuate in exterior printr-un jgheab simplu (dublu) (5), cand masina functioneaza in paralel.

Prin folosirea masinii duble, cu circuit in serie, operatia de descojire se realizeaza in doua trepte:

-

b c

Fig. 3.24. Schema descojitorului dublu: a - descojitor dublu cu functionare in serie; b - descojitor dublu cu circuit in paralel si functionare independenta; c - descojitor dublu cu functionare paralela; 1 - cadru de rezistenta; 2 - carcasa etansa; 3 - racord de alimentare; 4 - racord de aspiratie; 5 - racord evacuare produs finit; 6 - jgheaburi pentru evacuarea fractiunilor desprinse de pe seminte; 7 - canal pentru aspiratie; 8, 9 -capace de vizitare; 10 - rotor; 11 - palete; 12 - manta; 13 - dispozitiv cu clapeta pentru reglarea debitului de seminte la evacuarea primului descojitor; 14, 15 - clapete mobile pentru reglarea cantitatii de aer care trece prin descojitoare; 16 - motor electric; 17, 18 - transmisie de curea

-in primul descojitor se indeparteaza praful mineral de la suprafata boabelor si barbitele, obtinandu-se un praf negru care are un continut de praf mineral de aproximativ 60% si un continut in cenusa de peste 20%;

in al doilea descojitor se realizeaza indepartarea invelisului pericarpic si partial a embrionului semintelor. Fractiunea indepartata contine praf alb, iar cenusa este in proportie de 68%.

Rotorul este echipat cu 28 palete verticale si se roteste cu o turatie de 280 pana la 750 rot./min, in functie de diametrul mantalei si de gradul de descojire a produsului. Mantaua este confectionata din tesatura de sarma si are diametrul de 500750 mm in functie de capacitatea de lucru.

La partea inferioara masina de descojit este prevazuta cu trei racorduri destinate evacuarii produsului finit, sparturilor si fractiunilor usoare prin transport pneumatic. Unele firme producatoare (Buler) au incorporat la partea inferioara a masinii si un ventilator aspirator.

Masinile pentru descojit cu manta abraziva se pot realiza in mai multe variante constructive, dar cele mai uzuale sunt cu rotor orizontal sau vertical .

Principiul de functionare al acestor descojitoare este similar cu cel al masinilor de descojit prezentate anterior, numai ca mantaua este realizata dintr-un material abraziv compus din urmatoarele elemente:

amestec de granule din material abraziv natural (oxid de aluminiu, magnetit, spinel, hematit etc.) sau sintetic (electrocorindon, carburi de siliciu etc.) in proportie de 6976%;

hidroxid de magneziu in proportie de 1417%;

clorura de magneziu in proportie de 1014%.

Granulatia amestecului abraziv este diferita, in functie de intensitatea operatiei. Astfel, in constructia masinilor de descojit se folosesc marimile de granulatie indicate in tabelul 3.3.

Tabelul 3.3. Granulatia amestecurilor abrazive

Amestecul, pregatit conform retetei de mai sus si bine framantat, sc toarna in cofraje pentru realizarea de sectiuni semicilindrice. Pentru a se asigura rezistenta mecanica si posibilitatea montarii fata de carcasa,

Granulatia materialului abraziv, din care este realizata mantaua, determina gradul de descojire al cerealelor. Astfel, intre granulatie si gradul de descojire exista urmatoarea corelatie (tabelul 3.4).

Masinile de descojit, echipate cu mantaua realizata din material abraziv, executa desprinderea impuritatilor fara a produce sfarmarea boabelor. Pentru deplasarea produsului prin descojitorul orizontal, rotorul este echipat cu palete inclinate. Acestea imprima produsului o traiectorie elicoidala.

La descojitorul vertical, paletele sunt montate paralel fata de axa rotorului, iar produsul se deplaseaza de sus in jos sub actiunea greutatii proprii. Pentru ca masina de descojit sa functioneze la parametrii optimi este necesar ca aceasta sa lucreze in regim "inecat'. Din aceste considerente, pe racordul de evacuare se monteaza o clapeta care regleaza debitul de produs finit.

Capacitatea de lucru a masinii este in functie de spatiul parcurs de produs si se calculeaza cu relatia:

Q = kndLq, 

in care:  k este un coeficient ce tine cont de natura suprafetei de lucru, avand valori de 0,750,90; q - sarcina specifica, cu valori de 9001000 kg/m².h pentru grau si 800900 kg/m².h pentru secara; L - diametrul si lungimea mantalei.

Masina de descojit cu rotor si discuri abrazive. In principiu, acest tip de descojitor functioneaza asemanator cu masina de descojit vericala cu manta perforata, cu exceptia faptului ca rotorul are o constructie speciala, pe care sunt fixate discuri realizate din material abraziv.

Masina se alimenteaza cu seminte printr-un racord, prevazut cu separator magnetic. Rotorul cu discuri abrazive preia produsul de la acest racord si-1 deplaseaza catre partea inferioara a descojitorului.

Intrucat masina functioneaza cu rotorul "inecat', se realizeaza o frecare intensa a semintelor atat fata de discurile abrazive, cat si de suprafata interioara a mantalei perforate.

Pentru extragerea impuritatilor usoare (coji, pleava etc.) masina este echipata cu o instalatie pneumatica de aspiratie. Astfel, descojitorul este prevaut cu doua racorduri de admisie aer, unul prin arborele tubular al rotorului, iar celalalt este la partea inferioara a carcasei. Instalatia de aspiratie este eficienta daca se asigura o depresiune de 450 Pa si o viteza a aerului la iesire de 1620 m/s. Lungimea traseului parcurs de produs, prin descojitorul cu discuri abrazive, se calculeaza cu relatia:

S=

in care: d este diametrul mantalei perforate, [m];. k - factor de lucru, in functie de constructia descojitorului; h - inaltimea activa a descojitorului, [m]; t - durata de mentinere a semintelor in descojitor si se calculeaza cu ecuatia t G_p/q, cu G_p - masa de seminte existenta in descojitor, [kg], iar q - capacitatea de lucru a masinii, [kg/h].

Pentru elementele active ale descojitorului se recomanda urmatoarele valori: turatia rotorului 750950 rot./min; diametrul discurilor abrazive 400500 mm; numarul discurilor abrazive montate pe rotor 610.

Pe principiul constructiv al descojitorului sunt realizate si masinile de periat grau, degerminatorul si masina de lustruit malt.

Masina de periat este folosita in fluxul tehnologic de macinare a graului si realizeaza indepartarea prafului depus in santuletul bobului, a cojilor ramase pe suprafata semintelor. Constructiv masina de periat (fig. 3.26) are in componenta o manta cilindrica orizontala din tabla perforata, un rotor cu perii dispuse longitudinal, un exhaustor si mecanismul de antrenare.

Semintele, introduse in masina de periat prin racordul de alimentare, sunt preluate de rotor si proiectate pe suprafata interioara a mantalei, dupa care sunt penate sl transportate catre racordul de evacuare. Fractiunile mici si usoare, desprinse de pe suprafata boabelor, trec prin orificiile mantalei sub actiunea curentului de aer, unde sedimenteaza. la partea inferioara ~a. masinii, iar altele sunt transportate pneumatic.

Periile sunt realizate din iarba de mare, radacina de pir, pene de gasca sau din fire de material plastic, fixate cu sarma pe suporti metalici sau lemn. Suportul periilor se monteaza pe rotorul masinii prin intermediul unor glisiere, pentru a permite reglarea acestor pe
masura ce se uzeaza.

Unele firme producatoare de masini pentru periat au realizat rotorul si mantaua sub forma tronconica (fig. 3.26b), astfel reglarea distantei dintre organele de lucru se face mai usor prin deplasarea axiala a acestora.

Masinile de periat se pot folosi si pentru degerminarea maltului uscat, prin curatarea de radicule.

Fig. Schema tehnologica a masinii de periat grau: a - cu organe de lucru cilindrice; b - cu organe de lucru tronconice; - cadru; carcasa; racord de alimentare; 4 - racord de aspiratie; 5 - racord pentru evacuare produs; 6 - racord pentru evacuarea fractiunilor desprinse si a sparturilor care au trecut prin orificiile mantalei; discuri pentru fixarea mantalei; coroana dintata solidara cu mantaua perforata; -perii fixate pe suprafata interioara, a mantalei; - perii montate pe rotorul masinii; - palete de transport; - mantaua perforata.

Unele firme producatoare de masini pentru periat au realizat rotorul si mantaua sub forma tronconica (fig. 3.26), astfel reglarea distantei dintre organele de lucru se face mai usor prin deplasarea axiala a acestora.

Masinile de periat se pot folosi si pentru degerminarea maltului uscat, prin curatarea de radicule.

Masina pentru lustruit (polizat) se foloseste in fluxul tehnologic de obtinere a maltului. Cu aceasta masina se definitiveaza operatia de curatire a maltului, indepartandu-se ultimele cantitati de praf si se da bobului un luciu caracteristic. Aceasta faza a operatiei de curatire a bobului se executa inainte de macinarea maltului.

Din punct de vedere constructiv, masinile de lustruit se executa cu o singura perie (fig. 3.27a) sau cu doua perii (fig. 3.27 b).

Maltul, care urmeaza sa fie prelucrat, este introdus in masina, unde sub actiunea organelor de lucru este. lustruit prin frecare. El este trecut prin doua perii orizontale rotative, cu distante reglabile sau intre o perie si un perete ondulat, iar alteori intre o perie si un gratar metalic. Pentru indepartarea prafului desprins de pe suprafata boabelor, masinile de lustruit sunt echipate cu ventilatoare. Prin operatia de lustruire se elimina de pe suprafata maltului aproximativ 0 1,25% praf.

Pentru rotorul cu perii se recomanda o viteza tangentiala de 68 m/s si o incarcare specifica pe unitatea de suprafata a organului de lucru de circa 300 kg/m2.h. In aceste conditii, capacitatea de lucru a masinii de lustruit se calculeaza cu relatia:

Q = kq_s dl (3.56)

in care: qs este incarcarea specifica; l,d- lungimea si diametrul exterior ale rotorului cu perie.

Fig. 3.27. Masini de lustruit: a - masina de lustruit cu o perie; b - masina r/e lustruit cu doua perii rotative; 1 - cos de alimentare; 2 - stator din tabli ondulata; 3 - tambur cu perii; 4 - ventilator; 5 - jgheab pentru evacuare malt.