Зазор между шнеком и шнековым цилиндром сильно влияет на эффективность работы механизма. Увеличение этого зазора повышает утечки прессуемого материала, а уменьшение зазора увеличивает крутящий момент, создаваемый прессуемым материалом в этом зазоре. Матрица с фильерами - легкосъемная конструкция, располагается в опорной вертикальной плите, которая крепится к корпусу экструзионной камеры болтовыми соединениями, хомутами или накидной гайкой и имеет возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси. Однако известны конструкции, например, где матрица закреплена на стержне шнека и вращается вместе с ним. Это позволяет использовать неподвижные ножи для отрезки прессуемого продукта. Однако неподвижные матрицы, закрепленные на шнековом цилиндре, более технологичны и надежны, поэтому используются чаще. Пространство между матрицей пресса и должно быть таким, чтобы в нем не образовывались зоны прилипания и застоя материала. Это требует использования обтекаемых поверхностей рабочих органов в таком пространстве.
Фильеры матриц состоят, как правило, из цилиндрических формующих каналов и входных полостей переменного сечения, служащих для облегчения входа в формующий канал прессуемого материала. Через фильеры матрицы осуществляется формование и выход продукции под высоким давлением в виде непрерывного «жгута». Конфигурация фильер определяет ширину изделия и весьма разнообразна: шарики, палочки, звездочки, колечки и др.
Существует различная компоновка привода для (одно и двухшнековых) экструзионных машин. В одних используется осевой принцип, т. е. привод и экструзионная камера со шнеками располагаются в линию на общей плоскости опорной рамы, в других двигатель с редуктором или без него располагается в нижней части станины. В этом случае нагрузка от двигателя передается на валы с помощью ременной или цепной передачи. Такое расположение привода обеспечивает более устойчивую конструкцию, но она не всегда возможна.
Несмотря на существенные различия в конструкциях, шнековые экструдеры могут быть классифицированы по общим для этих машин принципиальным признакам - термическим характеристикам со следующими типами: автогенные, политропные и изотермические.
Автогенные экструдеры - это машины, в которых тепло, необходимое для термической обработки растительного сырья, генерируется непосредственно в камере экструдера только за счет диссипации механической энергии. Специальные конструкции узлов рабочих органов (шнеки, камера, фильеры) создают сопротивление движению перемещаемого материала, что обеспечивает повышение температуры процесса до 120 -200 °С. Такой принцип разогрева используется, как правило, в одношнековых экструдерах.
В политропных экструдерах процесс термической обработки материала осуществляется как за счет внутреннего разогрева массы, так и с помощью внешних источников тепла. Большинство экструдеров для варочной экструзии, являются политропными. Внутренний разогрев осуществляется за счет конструкции шнеков. Существует три метода внешнего нагрева экструдера: электрический, жидкостной и паровой.
Изотермические экструдеры ограничиваются спецификой их применения: они предназначены для формования макаронных изделий и хлебного теста. В них тепло контролируется за счет охлаждения внешним теплообменником.
Рисунок 1 - Технологическая линия для производства экструдированных пищевых продуктов
Технологическая линия для производства экструдированных пищевых продуктов (панировочные сухари, суповые добавки, сухие завтраки и т. п.) показана на рисунке 1. В линию входят бункер 1 для основного сырья, бункер 2 для вкусовых добавок, смеситель 3, шнековый дозатор 4, экструдер 6, гранулятор 7, насос-дозатор 5, а также дополнительное оборудование в зависимости от вида получаемого продукта - охладитель 8, промежуточный бункер 9, накопительный бункер 11, (сушильная печь 10, жарочная ванна, ароматизатор и другое оборудование).
Процесс экструзии проводят в экструдерах с одним или несколькими шнеками, установленными в одном корпусе. Технологическая часть экструдера состоит из корпуса, в котором вращаются один или два шнека, смесительных дисков, разгрузочных устройств, приспособления для смены набора фильтров. Корпус и шнеки могут быть выполнены из отдельных секций. Каждая секция имеет сверления для установки термопар и датчиков давления. Корпус, как правило, обогревается электрическими нагревателями сопротивления, а шнеки охлаждаются при необходимости водой циркулирующей через отверстия в секциях корпуса и в пустотелых валах шнека.
Корпус экструдера, шнеки, смесительные элементы, а также загрузочную секцию изготавливают из высокопрочных износостойких сталей (азотированные стали, азотированные стали, содержащие хром и никель). Сборные шнеки позволяют собирать последовательно зоны загрузки, смешения, пластификации и экструзии. Особенности этих зон - технологическое назначение шнека их различие физико-химических свойств материала по длине шнека.
Конструкция загрузочных устройств экструдеров зависит от вида материала. Для загрузки сыпучей смеси с небольшой насыпной массой (100…400 кг/м) применяют воронкообразные бункера с ворошителями. Ворошитель представляет собой вертикальный вал, к которому приварены наклонные лопатки, образующие как бы червяк с прерывистой навивкой для разрыхления материала. Нижняя часть вала может заканчиваться червячным питателем. Для загрузки пастообразных, влажных и порошкообразных материалов, обладающих повышенной адгезией, применяют одно- и двухчервячные загрузочные устройства.
Показатель работы экструдера - его эффективность, которая определяется отношением часовой производительности к единице потребляемой мощности. Зная эффективность экструдера, можно рассчитать при известной мощности привода максимальную производительность или при заданной производительности необходимую мощность. Эффективность экструдера вычисляют для каждого нового перерабатываемого материала. Сопоставление эффективности различных машин при переработке одного и того же материала позволяет выбрать оптимальную конструкцию экструдера.
Рисунок 2 - Двухшнековый формовочный пресс
Двухшнековый формовочный пресс используется в производстве конфет, в частности пралине, методом формования конфетной массы через фильеру с калиброванными отверстиями. В производстве макарон, лапши применяют одношнековые и двухшнековые прессы. Пресс создает давление конфетной массе из жгуты конфетной массе и продавливает ее через фильеру. Непосредственно на выходе массы из фильеры жгуты конфетной массы рубятся на гранулы эксцентрично установленными ножами гранулятора. Фильера представляет собой плоский металлический диск с отверстиями, через которые продавливается прессуемая масса. Форма отверстия фильеры определяет вид изделия. При продавливании через отверстия фильеры масса принимает определенную форму. Течение массы в отверстиях фильеры подобно течению очень вязкой жидкости.
Давление, создаваемое шнеком, зависит от гидравлического сопротивления в отверстиях фильеры. Сопротивление определяется консистенцией теста, формой и размером отверстий. Рубящие ножи закреплены на вращающемся валу имеющем собственный привод. Эксцентричное расположение ножевого крыла позволяет заполнить материалом все сечения фильеры. Для регулирования зазора между фильерой и рубящими ножами ножевой вал может перемещаться в осевом направлении. Для этого кожух гранулятора может быть отведен в сторону вместе с приводом. При демонтаже шнека грануляционная головка может быть отведена от нагнетающего шнека.
Страницы: 1, 2
