WYBRANE PROCESY I OPERACJE W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM

Transkrypt

1 WYBRANE PROCESY I OPERACJE W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM

2 POJĘCIE PROCESU TECHNOLOGICZNEGO Technologia jest działem wiedzy zajmującym się metodami wywarzania lub przetwarzania surowców, półproduktów i wyrobów. Proces technologiczny to wszystkie czynności występujących po sobie w określonej kolejności, powodujące przemiany fizyczne, chemiczne i biochemiczne surowców oraz materiałów i prowadzące do otrzymania gotowego wyrobu.

3 POJĘCIE PROCESU TECHNOLOGICZNEGO Proces technologiczny składa się z kilku, a nawet kilkunastu następujących po sobie operacji i procesów jednostkowych nazywanych procesami podstawowymi. Każdy proces podstawowy ma zdefiniowany i przewidywalny wpływ na przetwarzany surowiec, a jego przebieg może być opisany fizycznie i matematycznie. Realizacja procesu technologicznego wymaga właściwego wyposażeniu technicznego. Procesy podstawowe przebiegają w specjalistycznej aparaturze lub przy użyciu odpowiednich urządzeń. Prowadzenie procesu wymaga wiedzy, a także możliwości kontroli i sterowania parametrami, które zapewniają uzyskanie wyrobu o oczekiwanych właściwościach.

4 POJĘCIE PROCESU TECHNOLOGICZNEGO Proces technologiczny i jego części składowe, czyli procesy podstawowe, można najogólniej zdefiniować jako układ dynamiczny z wchodzącymi strumieniami surowców, energii i informacji oraz z wychodzącymi strumieniami produktów i czynników oddziałujących na środowisko. Wewnątrz układu znajdują się maszyny, urządzenia i aparaty, za pomocą których proces jest realizowany, oraz systemy jego kontroli i regulacji.

5 POJĘCIE PROCESU TECHNOLOGICZNEGO Procesy podstawowe, typowe dla wielu procesów technologicznych przemysłu spożywczego, można pogrupować na: 1. procesy mechaniczne 2. procesy cieplne 3. procesy dyfuzyjne 4. procesy fizykochemiczne 5. procesy biotechnologiczne

6 Procesy mechaniczne stosowane w produkcji żywności: 1. Rozdrabnia ciał stałych 2. Przesiewanie i sortowanie 3. Formowanie 4. Ekstruzja 5. Fluidyzacja i transport pneumatyczny 6. Transport mechaniczny 7. Przepływ płynów 8. Mechaniczne rozdzielanie układów niejednorodnych 9. Rozdrabnianie cieczy 10. Mieszanie i aglomeracja

7 OBRÓBKA MECHANICZNA ma na celu nadanie nowych cech produktowi, zgodnie z założeniami technologicznymi, np. wymiarów, twardości, gładkości. Obróbka mechaniczna jest często przeprowadzana w połączeniu z innymi rodzajami obróbki, np. z obróbką termiczną lub chemiczną. W operacjach mechanicznych działa się na surowce spożywcze i inne materiały siłami zewnętrznymi wywołującymi ruch materiału lub jego odkształcenie i rozdrobnienie. Uzyskany efekt reologiczny, konsystencja, lepkość i tekstura uzyskanych produktów zależy od rodzaju siły oraz właściwości materiału, od składu chemicznego, jednorodności, wielkości i kształtu, właściwości mechanicznych, zdolności pęcznienia, ładunku elektrycznego, warunków termodynamicznych, kinetycznych i innych.

8 ROZDRABNIANIE proces zmniejszania objętości cząstek stałych. Ze względu na efekt końcowy wyróżnia się rozdrabnianie (uzyskanie elementów mniejszych o nieregularnym kształcie) i krojenie (uzyskanie elementów mniejszych o określonym kształcie). W technologii żywności, w zależności od materiału poddawanego rozdrabnianiu i sposobu rozdrabniania, wyróżnia się: drobienie i mielenie (ziarna zbóż) gniecenie (owoce, ziarno zbóż) śrutowanie (nasiona oleiste, ziarno zbóż) rozcieranie i przecieranie (owoce, warzywa) szarpanie (owoce, warzywa) kutrowanie (mięso

9 ROZDRABNIANIE proces zmniejszania objętości cząstek stałych. Ze względu na efekt końcowy wyróżnia się rozdrabnianie (uzyskanie elementów mniejszych o nieregularnym kształcie) i krojenie (uzyskanie elementów mniejszych o określonym kształcie). W technologii żywności, w zależności od materiału poddawanego rozdrabnianiu i sposobu rozdrabniania, wyróżnia się: drobienie i mielenie (ziarna zbóż) gniecenie (owoce, ziarno zbóż) śrutowanie (nasiona oleiste, ziarno zbóż) rozcieranie i przecieranie (owoce, warzywa) szarpanie (owoce, warzywa) kutrowanie (mięso

10 Maszyny i urządzenia rozdrabniające Specyfika surowców oraz wymagania technologiczne w stosunku do produktów rozdrabniania powodują znaczne zróżnicowanie konstrukcyjne maszyn w przemyśle spożywczym. W przemyśle spożywczym rzadko występuje tylko jeden sposób działania sił na rozdrabniany materiał. Bardzo często w tej samej maszynie znajduje zastosowanie kilka sposobów rozdrabniania. Maszyny zgniatające (rowkowane walce zestawione w pary o różnych prędkościach obrotowych) - mlewniki i śrutowniki (rozdrabnianie zbóż, nasion oleistych i słodu) - gniotowniki (przemiał ziarna zbóż, produkcji kasz i płatków) - płatkownice (rozdrabnianie nasion oleistych oraz płatkowanie wytłoków) Maszyny szarpiące mają na celu rozdrobnienie surowca z nieznacznym zniszczeniem struktury komórkowej lub z zachowaniem integralności określonych części składowych surowca (owoce i warzywa) - szarpaki walcowe jeden lub dwa walce uzbrojone w ząbkowane noże, sierpowato wygięte zęby lub metalowe kołki - szarpaki tarczowe pionowe lub poziome tarcze wyposażone w elementy rozrywające surowiec - tarki rozdrabnianie ziemniaków przy produkcji skrobi (uszkodzenie komórek bez uszkadzania ziarn skrobi)

11 Maszyny udarowe powodują rozdrobnienie surowca przez szybkie i wielokrotne uderzenie elementów roboczych. Elementami roboczymi są płaskowniki, kołki lub pręty osadzone na obrotowym pionowym lub poziomym wale. Rozdrabnianie owoców i warzyw, ale również materiałów suchych (pszenica, kazeina suszona, płatki owsiane). Maszyny łamacze funkcjonują na zasadzie maszyn udarowych, ale służą do rozdrabniania materiałów twardych i kruchych o dużych początkowych wymiarach (duże kęsy). Maszyny ścinające - pracują na zasadzie ścinania materiału miedzy dwoma powierzchniami. Ze względu na znaczne ilości ciepła wytwarzanego podczas pracy tych urządzeń wykorzystywane są do rozdrabiania surowca zawierającego znaczne ilości wody. - młynki koloidalne służą do rozdrabniania mięsa, przecierów owocowych, twarogu, wyrobu napojów mlecznych, majonezów i mieszanek lodowych. Elementami młynków koloidalnych jest zestaw tarcz lub powierzchni stożkowych o powierzchni chropowatej lub rowkowanej. Odstęp między powierzchniami roboczymi jest regulowany i wynosi od 0,2 mm do 5 mm. Szybkość obrotów ok obr. na minutę. - przecieraczki składające się z nieruchomego cylindrycznego sita oraz wału z listwami przecierającymi. Służą do rozdrabniania miękkich owoców, pomidorów, rozparzonych jabłek.

12 Maszyny tnące służą do cięcia materiału za pomocą noży, jak nadawania im określonego kształtu. - wilk jest urządzeniem do rozdrabniania mięsa na kawałki wielkości 2 do 25 mm. Kawałki mięsa są przesuwane przenośnikiem ślimakowym w kierunku noży i wymiennych tarcz przeciskowych. - Kuter służy do znacznie większego rozdrobnienia mięsa niż wilk. Wyposażony w noże szablaste obracające się z większą szybkością. Krajalnice służą do nadania rozdrabnianemu materiałowi odpowiedniego kształtu. Kształt ten jest podyktowany względami użytkowymi, estetycznymi, organoleptycznymi i technologicznymi. (krajalnica odśrodkowa). - kostkownica cięcie w sześciany lub prostopadłościany - plastrownica plastrowanie wędlin i serów

13

14 PRZESIEWANIE I SORTOWANIE Przesiewanie jest podstawową metodą rozdzielania materiałów sypkich. Przesiewaną mieszaninę wprowadza się na sito przez które część materiału przesypuje się (przesiew), a druga część pozostaje (odsiew). Maszyny do przesiewania to przesiewacze a ich elementami roboczymi są sita. Sita stosowane w przemyśle spożywczym wykonane są z blachy, drutu, jedwabiu i tworzyw sztucznych.

15 Maszyny przesiewające dzielimy na przesiewacze z sitami płaski i z sitami cylindrycznymi. Odsiewacz płaski składa się z kilku do kilkunastu ram ułożonych jedna nad drugą i stanowiących tzw. skrzynię. Odsiewacz jest wprawiany mimośrodowo w ruch kołowo-postępowy lub posuwisto-zwrotny. Odmianą tego odsiewacza jest przesiewacz z sitami pochyłymi (zboża, kasze). Odsiewacz z sitami cylindrycznymi jest stosowany do wstępnego rozdzielania produktów przemiału zbóż. Obrotowy bęben wykonany z sit blaszanych lub jest to konstrukcja opięta sitem

16 SORTOWANIE Sortowanie jest procesem polegającym na rozdzielenie materiału na frakcje wielkościowe lub wagowe daje produkt ułatwiający przeprowadzenie wielu procesów technologicznych, a także spełniający oczekiwania nabywcy pod względem wyglądu.

17 Maszyny sortujące służące do rozdzielenia materiału na frakcje wielkościowe mają elementy robocze w postaci sit, ślimaków, rolek, prętów i dysków. Sortowniki z sitami pochyłymi są wykorzystywane do rozdzielenia materiału o regularnym kształcie na frakcje wielkościowe Sortowniki z sitami cylindrycznymi (koncentryczne, bądź seryjne), zasada jak powyżej, ale mniej skuteczne. Sortowniki linowe i taśmowe zbudowane są z napiętych taśm czy lin rozchodzących się w miarę oddalania się od punktu zasypu sortowanego materiału. Sortowniki rolkowe ruchome rolki o zwiększającym się rozstawie Sortowniki kaskadowe transporter szczelinowy i sortowanie pod względem

18 FORMOWANIE Formowanie materiałów (nadawanie kształtu) może się odbywać w sposób periodyczny i ciągły. Formowanie periodyczne jest prowadzone z wykorzystaniem różnego rodzaju form, które po napełnieniu materiałem są poddawane działaniu sił mechanicznych w celu lepszego ułożenia produktu (prasowanie, wibracja) lub procesom biochemicznym sery, fermentacja drożdżowa). Maszyny o działaniu ciągłym ze względu na dużą różnorodność ciał poddawanych obróbce są bardzo zróżnicowane pod względem konstrukcyjnym. Maszyny te można podzielić na cztery zasadnicze grupy: - maszyny walcujące (walcarki) piekarnie, ciastkarnie, przemysł cukierniczy system wielowalcowy umożliwia np. produkcje wyrobów cukierniczych wielowarstwowych - maszyny wykrawające wykrawanie z uformowanej taśmy materiału - maszyny formujące elementem formującym jest walec - maszyny wytłaczające (tłokowe, ślimakowe, walcowe

19 maszyny i urządzenia do aglomeracji i nadawania kształtu: tabletkarki służące do formowania tabletek poprzez ich sprasowanie z surowców sypkich, pylistych i granulatów; granulatory rozpyłowe, fluidyzacyjne, dyskowe, wieżowe do granulacji zawiesiny w połączeniu z procesem suszenia i procesem aglomeracji (łączenia się w większe granulki (aparaty bębnowe, talerzowe, wibracyjne); granulatory wykorzystuje się do granulacji np. mleka; walcarki i wykrawarki taśmowo-walcowe, taśmowe stosowane są do nadawania kształtów okrągłych, walcowatych, taśmowych i prostopadłościennych; stosowane są do formowania kęsów ciasta, bochenków chleba; walcarki walcowe stosowane są do formowania ciasta i są przeznaczone do wykrawania produktów wielowarstwowych, np. ciast francuskich, do formowania herbatników; formierki i wytłaczarki maszyny formujące tłokowe, ślimakowe i walcowe, służące do formowania ciastek, makaronów

20 Ekstruzja proces mechaniczno-termiczny, w którym w stosunkowo krótkim czasie surowiec (węglowodanowy, białkowy) zostaje poddany działaniu temperatury, sił mechanicznych oraz zmieniającego się ciśnienia i przekształcony z postaci mąki lub kaszki w plastyczną masę, a następnie na skutek gwałtownego obniżenia ciśnienia i odparowania wody kształtuje się produkt o charakterystycznej teksturze. W ekstruzji takie procesy podstawowe jak mieszanie, ogrzewanie, przepływ oraz nadawanie kształtu występują jednocześnie lub w odpowiedniej sekwencji. Jedną z korzyści związanych z zastosowaniem ekstruzji do produkcji żywności jest poprawa trwałości produktów spożywczych. Ekstruzja może być stosowana dla kontrolowania zawartości wody w produkcie, co z kolei decyduje o możliwościach wzrostu bakterii i możliwości zepsucia się produktu. Zatem jest użyteczna przy produkcji produktów o długim czasie przydatności do spożycia.

21

22 Metodą ekstruzji uzyskuje się: galanterię śniadaniową jak: przekąski, chrupki, płatki zbożowe, makarony błyskawiczne, niewymagające gotowania, pieczywo chrupkie, napoje instant, odżywki dla dzieci, wieloskładnikowe, wysoko przetworzone analogi mięsa, cukierki, żelki, czekoladę i gumę do żucia.