7. Mirunfirea

7.1. Considerati i teoretice

7. 1 .1. Generalitdti

Marun{irea este opera{ia de reducere a dimensiunilor geometrice a particulelor prindistrugerea integrit5lii lor fizice. ca urmare a ac{iunii mecanice asupra materialului. operalie carese impune in procesele tehnologice din industria alimentard. Scopul operafiei de mdruntire estegenerat de una sau mai multe din urmdtoarele cerinte:

o ob{inerea produselor la cl imeusiLrni le necesare proceselor tehnologice sau a cerintelor clecoltslrnt (carne tocatd. zahdr pudrd. fdina etc.)l

o eliminarea impr-rritdtilor saLr a materialelor straine care se regdsesc in componentar,ateri i lor prime (el iminarea sdr. 'buriror din fructe):

o scurtarea operafiilor prin accelerarea fbzelor cle transfbrmare fizico-chimice (clizolvareasubstanfelor):

o eliminarea pierderilor de material cauzare de faptul ca din intreaga masd numai ofracfiune intrd in procesul tehnologic.

o accelerarea tlnor operalii fizice (dizolvari. uscari) sau a unor operalii chimice gi detransfer de cdldurd sau de substan{x:

o oblinerea unor constituen{i dintr-un agregat. cle exer-nplu separarea endospe'nuluicerealelor de inveliq. decort icarea care ulterior sunt separate prin sorlare:

o asigurarea unei amestecdri rnai bune a Llnor produse cu altele;o faci I itarea comercializltrii produselor.Aplica{i i le operal iei in industria al imentard se regdsegte in toate ramuri le acesteia:

moraritul. zahdrului. a conservelor. a amidonului. alcoolului. beri i . vinului. etc.in ftrnc{ie de forma finald a particulelor procesul de mdrunfire are urmdtoarele denumiri :

procesele ca: ';fdrmare' conca'tare (pentru buca{i mari de produse solide). granulare.Spargere, (pentru bucafi de dimensiuni medii)" ntiicinare, tlezintegran- (pentru bucdti cled imensiuni mic i ) ;

/ rciiere .\au toc(tre cdnd dimensiunea prodr_rsurr,ri este fbarte micd.MarunJirea materialelor se realize azd prin :' concasare. mdcinare. taiere. dezintegrare pentru sol ide:r pulverizare. emulsionare pentrl l l ichide:o dispersare - pentru gaze.Mdrun{irea se aplica pentrll :

38

I accelerarea unor opera{ii fizice (dizolvari. uscari) sau a unor opera{ii chimice gi detransf-er de caldura sau de substanl[:

' obl inerea unor constituen{i dintr-un agregat. de exer-nplu scpararea endospermr-rluicerealelor de inr"el i9. decort icarea care ulterior sunt separa{i prin sortare:

' asigurarea unei amestccdri mai bune a Llnor produse cu altele:. facilitar"ea comerci alizdriiproduselor.

Aplicafiile opera{iei in industria alimentard se regdseqte in toate ramurile acesteia:mordritul. zahdruh-ri . a conservelor. a amidonului. alcoolLrlui. beri i . vinului. etc.

7. 1.2. Proprietdlile muteriulelor ,yolideUn produs alimentar care constituie materia prima se caracter izeazd, prin: suprafala.

dimensiunea liniara. structurf,. friabilitate, duritate qi rezistenld la compresiune.aDimensiunea liniard poate fl dianletrul in cazul sferei sau latura pentru cub sau o

dimensiune medie f ict iva in cazul forrnelor neregurate;nPentru un ansamblu de part icule. intereseazd dimensiunea medie gi dimensiunea

linri td' Dimen'sittneu meclie reprezinta dimensiunea part iculelor care au ponderea ceamai mare in amestec. Dinten'sitrnea l imir i ia part icr-r lelor este dinrensiunea celor maimari sau celor mai ni ici part icule din amestec.

aSuprafala care intereseazd este cea exterioard" uneori qi suprafa{a intersti{iald, (agolurilor)' Aceasta se estimeaz.6 la parliculele cu fbrn.ra nedeflnita. in cazul unuiamestec polidispers de particule supraf-a{a este suma suprafelelor individuale. iarsuprafala specificd este suprafata unitatrii de mas6 sau de volum.

lStructura materialelor poate fr: omogend .scru nec,tmogend. in cele mai frecvente cazurieste neomogena.

nDuritatea este proprietatea care exprima tdria relativd a materialelor sol ide. Acestea seclasifica dupd scara de tluritate Mohs in :- moi avdnd o,,, , / i tL\tt < tt i Pa: cr, - efort unitar la compresie. specif ic f iecarr-r i

mater ia l :- semi - r l o i : o , - l ( f . . . i l 0 pa :- du re : q 5 . t0 Pa .

aMajoritatea materialelor intdlnite in industria alimentard sun moi sau fbarte moi deexemplu:

o moi (zahir. cereale, oase):o fbarte moi (sf'ecla, carne, legume etc.).

uDistr ibul ia part icr-r lelor dupa dimensir,rni. in funcl ie de natura materialului qi gradul demdrun{ire" frac{iunea cu dimensiunea ce apare cu l iecventa maximd se nume5te modd.

39

t' I '3. Factorii c'ure in//ucnleu:ti operuriu de nturunrire.Eficien{a opera{iei de mdrun{ire inseamnd transfbrmarea cu consurrr cle energie minim gi

cu productivitate maximd a unu material solicl dat intr-un produs pulverulent sau granulat dedimensiuni Ei formi impuse. Realizarea acestui scop depinde de o gama variatd de factori :

> caracteristicile fizico-chimice ale materielului supus marun{irii: structura.compozilia, temperatura. densitatea. elasticitatea. plasticitatea etc.

'- [Jmiditatea - de obicei este un f'actor negatir cu efecte nefavorabile asu'raprocesului de miruntire.

> Finelea pdna la care materialul este marun{it micgoreazd producti'itatea $i maregteconsumul de energie. deci costul operal iei.

, ' Gradul de mdruntire (rz) depinde de t ipul maqini i gi de rnarimea bLrcali lor oblinute:Au l

L t . (7 .1 )in care: dr - dimensiunea materiarurui inilial; d2 - dimensiunea produsr-rrui.

F Pentru buca{i mari m:2...25. iar la micqorarea dimensiunii de mdru'{ ire se poateajunge la m :1J0 (marun{ire in mai multe etape).

r caracteristicile produsului finit: forma. st.rctura. densitatea. suprafata specifica etc.;z caracterist ici le de lucru ale uti la-iul, i in care se realizeaza mdrunfirea: temperatura de

lucru. productivitatea, gradur de marungire. co'sumLrr specif ic energetic etc;

7 t . 1

leI

d

Metode de reulizar eu nttlrun{irii

F'*

w"7ai / l

n??Tw7??

c

It

Fig.7.l Metocle t{e reulizure u mcirunliri i ;b - zlrohire, c'- .sfuranttre, cl _rupere, e_ttiiere

a

40

Metodele de realizare a mdruntir i i constau in existen{a a cloLrd elemente: un elementactiv (organ in migcare) qi Lrn elenrent pasiv (care se opllne mi;cari i in cele mai multe cazurjsau are rol de rezemare). in f igtrra 7.1 sunt prezentate principalele metode de ral izare amarunfirii: zdrobirea. sfbrdmarea. rLlperca. taierea.

7.1.5. Procedee de reuli:ure a operttliei de ntarunliraa Marun{irea discot"ttinud: produsul inilial este introdus in moara gi macinat in tirnp

determinat pdna ajunge la climensiunea dorit[. Procecleul este rar utilizat. oblindndu-semult praf (component mirunt).

Fig. t. 2 Mtirun 1 ireu tl i,sct lt I in ud

Mdru'f irea conti 'u6 in circr-r i t deschis. Materialul trece .succesiv prin mai multe unital i de mdcinare. Rezultd deconsumul de energie este mare.

Fig 7 3 Mdrun{irea continuit

oMdrunlirea continud in circr-r i t inchis

singurd data prin moard sauobicei un produs neuniform;

-(,*

FeLt&cIt

A

I.{

Fig.7.1 ,Sc:hcmu nrtirunliri i c:onlinua in c,irc.uit

in circuit inchis : a, transportor cu elevator:

inc'hi.s

b antrenarepneumaticb.

l v l ( ) A f a

Schema marun{irii

41

Marun{irea continr-rd in circLrit inchis: se poate realtzacu elevatoare (fig. 7.1-a) sau prinantrenare pneumaticd (/ig 7 1-b - ctt a.iLrtorul unui ','entilator centrifugal): materialul in ambelecazuri este mdrunlit, apoi ajunge intr-un separator in care bucatile mai mari sunt recirculate inmoard iar bucafile mici sunt trecute intr-un buncdr; in cazul antrendrii pneumatice mai estenecesard existenta unui ciclon de desprafLrire amplasat inaintea separatorului:Mdrun{irea poate fi pe cale:

- uscatd (cel mai frecr,ent uti l izata):- umeda (in prezen{a apei)- la rnarunfirea porumbulLri in industria amidonului. a maltului

in industria beri i gi in industria spirtului.7'2' clasif icarea maqini lor de mrrunfit : se poate f 'ace clupa mai multe cri teri i . in

funclie de: natura materiei prime supuse marunlirii. dupa fbr{a principala care ac{ioneazdasLlpra materialului (compresiune. lovire. frecare. taiere). dupd modul de fr_rncl ionare(continttu sau discontinuu). dupd viteza organului care produce solicitarea principal etc.

7.2.1. MaSini de taial* in funclie de tipul de cufit utirizat se utihzeazd magini cu culite:

- in formd de disc:- plane de diferite lbrnre :- de t ip stea.

* in funcl ie de mdrimea bucali lor tdiate sunt uti l izate rnagini pentru tdierea in br-rca{i:- mari (marun{ire grosierd);- magini pentru tdierea in buca{i medii:- magini pentru taierea in buca{i mici (maqini de tocat f in).

{ ' in funcl ie de construcl ie gi mod de montare a cul i telor se uti l izeazd masini:- cu cutite montate pe discuri rotative (cu culite plane de diverse forme):- centrifugale, avAnd culite plane, tdierea realizdndu-se sub ac{iunea fb4ei

centrifuge;- cll cu{ite disc (orizontale. verticale) pentru tocat legume. fierdstrdul circular:- cu cu{ite plane de dir-erite fbrme (cuterLrr. fieristra,r prat):- cu cul i t t ip stea (wolf ir l) :- cu mai multe t ipr-rr i de cu{ite (maqi. ire cie t[ iat sr 'ni 'a).

7.2.2. MuSini de ntdrun{it propriu zi.seSe clasifica in func{ie de :

' Gradul de mirun{ire (m:d1/d2. Llnde d1-dimensiunea ini1ial6. d.-dimensiunea f lnal6) almaterialului:

42

- ma$lnl ce execll tA operatia de concasare: concasarea printard m:3...1,dt :1500. . .300 mm. d: -500 .100 mnl concasarea secunclard nt :5 . . . t , t l t_100. . .25mm. d: -25. . . j mm:

- maqini ce erecttta opera{i i de mdcinare - mdrun{ire per-rtru materiale dure:gros ierd n:10, dr :5 . . . tJ , rg rnm. d: :0 ,6 0,0g mm.. hn i t m_15, dt :1 ,2. . .0 ,15 mm,d2 :0 .06 0 ,0 tmn .

- dezintegrarea pentru materiare moi: grosierd m:20, dt-r2,5...r,7 mm.d2:0,6 0,08 mm f in i t m:50, dr :1 . . .1 , j mm, d2:0,1 0,0 lmm.

o Yitezd relativa a organului de marunlire: micd. medie. mare.o Principiul de ftrnc{ionare gi caracterist icire constructive:

- concasoare cr,r fElci:- concasoare cu mori cu ci l indri:- colerganguri (mori chi l iene) cu pietre l ,ert icalc:- mori prin lovire. mori cu ciocane. clezintegratoare. mori cu bi le.7'3. Tipuri de maqini de mflrun{it ut i l izate in industria al imentari

7 3 I' Mo;ini de ntiir,n{il cttre ruc'reazir prin crntpres,ittneAu ca principiu de lucru prinderea materialului intre doua piese de duritate gi masa

foarle mare, ale cdror supraf'e1e exercitd prin apropiere o compresiune foarte mare asupramaterialului' Materialul inilial se fisureaza apoi se distruge in bLrcd{i neuniforme de marimidiferite (marunlirea pietrelor de var).

Mttct t.u ( u ( i t )('(t n(,Modul de ac{iune al acestor mori este de a lovi sar-r a tdia materia prima cu a.iutorul unor

organe active numite .,c'iocdnele". Mdrunlirea produsa poate fi grosierd. medie sau flnd si se

recomandd pentru materiale cu o umiditate sub l5%. Elenrentelecomponente al rnorii cu ciocane prezentate in figura 7.i sunt: 1 -pdlnie de al imentare:2 ciocinele; J _ ax; / _ placa dezdrobire; j - rotor; 6 - gtifi de prindere articulard a ciocdnelelorde rotor: 7 sita; 8 - pAlnie de evacuare.

Materialul este antrenat in interiorul camerei de mdcinarealcatuitd dintre carcasd qi rotorur cu ciocdnere amplasate pe eremdrun{it la dimensiunea doritd gi trecut prin sita; refuzur de pe I;ig.7.5 X,harii cu ciocanesit i este recirculat in corpul mori i pdna Ia atingerea gradului de mdcinare clorit .

ca dezavantaje ale acestor mori sunt: zgomot ridicat in timpr,rl firnctionarii (deoareceaxul mori i are aceeasi tura{ie cu axul motorului electr ic de antrenare). praf 'rezultat in unnamicinarii. echilibrare perf-ecta staticd si clinamica.

A '+. )

Se utilizeaz[ la mdcinarea materiilor prime vegetale. la pregatirea masei furajere pentruhrana animalelor, la mdcinarea zahdrului, piperului. Gradul de marunlire poate fl de la grosier.mediu la f-rn, depinzdnd Ei de tipul de material supus maruntirii.

Pentru evitarea socurilor. moara se aduce intdi la turatia de regim si apoi se alimenteazdcu material.

Masini de miiruntit cu un t'irindru ;i prac.d de zdr.bireMateria prirnd Vegetald (cartoIi. sf-ecla etc.) care este supusd operafici de miru^tire este

alimentatd prin pdlnia 1. este prinsd intre ci l indru siplacd, zdrobitd de dinfii J iar fragmentele rezultate suntevacuate prin gura Z.

Masina din figura 7.6 este alcatuita dinurmdtoarele elemente: 1 - pdlnie de aliment are; 2_carcasd: J- pieptene fix J- cilindru cle zclrobire; J_ dinficonici: 6 - placd de zdrobire; 7- gura de evacuare.

Pentru a realiza o mdrr-rnfire optimd este necesarsd se realizeze o corelatie intre turatia ci l indrului dezdrobire si tipul de materie prima. astf-el incdt masinasI functioneze in parametri optimi.

Fig.z.t Mourd t 'u bile

F-ig I 6 Musinti tle nrcirunlit c.u unc'ilinr{rtr .si plac.u de zdrobire

Mori cu hile

Marun{irea materiilor prime negrase. zahdr sau a artortipuri folosite in industria alimentard se face gi cu ajutoruraltor tipuri de mori: cu discuri, cu rotor cruce salr cu bile. Laultimele principiul de frnc{ionare este relativ simpru, bireresunt rotite de peretele tamburului cu a.iutorur unor palete iarcAnd ajung aproape de verticald acestea se clesprind gimAruntresc prin lovirea produsr-rlui.

Elernentele componente ale acestr_ri tip de moara( f i g ' 7 ' 7 ) sun t : 1 ca rcasd :2 ' pa le te : J -b i l e ; J t ambu rs i t a : j p rodusmac ina t l d -orif ici i ; 7 colector de evacuare. Materialul din care sunt confec{ionate bi lele poate f i o{eldurificat, po4elan iar forma bilelor poate porni de la cea sf'ericd pdna la cuburi. bare. inele.corpuri ovoidale sau lenticulare. Gradul de umplere a camerei de macinare cu bile trebuie safie intre 30...35%.

Morile cu bile sunt folosite pentru materiale care necesita un grad de marun{ire maresau pentru produse mdcinate fin. Se folosesc pentru mdcinarea pepsinei. condimentelor etc.

44

7'3'2 ll4osini cre mcirun{ir c'u,c rtrc'recrzci prin /i.atureFunc{ioneazd' pe principiul apari l iei fb4ei de f iecare dintre difbri te part icule slrpLlse

mdrunlirii qi organele active ale ntaginii. care prezir-rtd sr-rprafe{e striate. Aceste ma$ini senumesc mori 9i pot f i cu ci l indri (val luri) sau pietre arnplasate orizontal sau vert ical.

Moara ctt cilindri (valluri)Func{ioneazd' pe principiul apariliei forlei de frecare dintre ditbrite particule supuse

mdrunlirii qi organele active ale maEinii, care prezinl"d suprafefe striate. Aceste masini senumesc mori 9i pot fi cu cilindri (l'alluri) sau pietre amplasate orizontal sau vertical.

Mori le cu ci l indri sunt uti l izate aproape in toate subramuri le indr-rstr iei al imentare.ci l indri i in migcare de rotal ie in sens de intampinare. ac{ioneaza prin str i ' i rea materialului.strivire combinatd uneori cu tdiere. clr rupere sau fbrfbcare. clupa cum suprafirla cilindrilor estenetedd, striatd sau are corli gi vireza perirerica este egard sar_r diferitd.

Este cea mai folositd in subramLrri le industriei al imentare f i ind alcatuita din doi saumai mr'r l1i ci l indri (cunoscu{i ; i sub denumirea de 'al{uri) amprasafi orizontal. care Iucreazd inpereche' rotindu-se in sensul de intdmpinare a materialurui. Distanfa dintre suprafalaperiferica a cilindrilor condilioneazd climensiunea maximd a particulelor oblinute prinmdrun{ire.

Dupi fbrma sr-rprafelei exterioare. cirindrii pot fi netezi.sau cu col1i, f iecare dintre aceste t ip'r i ur 'rarind un anumit scc.ro:tdiere, rllpere. frecare sau efbctecombinate ale acestora.

str ia{i (cu r i f luri). cu din{ide str ir. , ire (cortrpresir_rne).

Dacd supraf-a1a cilindrilor esteneteda iar raporlul vitezelor perifbriceunitar atunci opera{ia de mdrun{ire serealizeazd, prin strivire la presiuneconstantd gi se aplica la materiale moi.Dacd suprafala cilindrilor este cu rifluriiar raportul vitezelor periferice unitaratunci mai apare gi efectul de taiere. iardaca raportul vitezelor perif.erice nLleste unitar efuctul care se adaugd este de rupere. Clonfbrm acestor etecte. r,allurile pot realizapatru opera\ii: sroture (reducerea dimensiunilor particr-rlelor fhrd oblinerea de pulbere).de';'/acere (desprinderea Llnor fractriuni dintr-un intreg). mcicinare (marun{irea propriuzisd) giapl at izar e (lami narea particr,rlelor).

Fig 7 8 Elamentele geotrtetrice nle rif lului

T J

Riflurile se caracterizeazdprin doua suprafele de lucru (tig. 7.8): spatele riflului notatcu S(mn) 9i tdiEut riflului - T(np). Unghiul riflului este notat cu y gi este egal cu slrma dintreunghiul de tiiq u 9i cel de spate B. UnghiLrl de tdiE este mai mic iar cel de spate este mai mare;scdderea unghiului y are rolr-rl de a mdri efectul de taiere iar creqterea lui maregte ef'ectul destrivire' Totodatd vdrful r i f lulLri este rotunii t pentru a nu se gtirbi iar fundr-r l canalului estedeasemenea rotuncl pentrtl a nu se infunda. Pentru a genera c6t mai multe puncte active detdiere. r i f luri le sunt incl inate fata de generatoarea ci l inclrului cr-r un r,rnghi de I().. .20rr. incl inarecare se numeqte drall qi care poate fi pe stAnga sau pe dreapta.

abFig 7 9 Modul de inclintrre a riflului; o-pe .stanga; b_pe clreaptu

in panificalie printre cele mai folosite mori cu valluri sunt de tipul VDA (,,,a1{r,rl dubl-rautomat) prezentat in figura 7.10.

Elementele componente ale acestuia sunt: 1 _alimentdrii; 2 dispozitiv de comandd prin contact:distribuitor; 5 - clapetd de alimenlare: 6 _ cilinclrr-rsuperior de alimentare, 7 - pantd de alirnentare: g _cilindru accelerator de alimentare, 9 _ cilindriimicindtori; l0 - ax de reglare a distan{ei dintreci l indri i mdcindtori; 11 - transportor melcaL; l2 _culi te de curd{ire a ci l indri lor (netezi); 1J - peri i decurd{ire (pentru ci l indri i r i f luit i) : 1J - racord de

mecanism cr-r discuri de reglare apArghie de inregistrare: 1 cilindruJ -

a

\3=\

, 2

, 4

, 6

-8

--.,,

evacuare.

Pentru pregdtirea mallului in indLrstr ia beri ise fblosesc mori cu doud valluri cu mdcinareumed6 (f ig.7.1 l), opera{ie cu mare inf luen{d asuprarandamentului brasajului urmdrindu-se o m6cinare Fig.7. I 11 Vallul cluhlu uutontat VDAfina a rniezului fdinos al mallului cu menfinerea pe cAt posibil a integritalii inveligului.

Cele doua valluri au diametre qi viteze periferice egale iar mdcinarea se produce prinstropirea mallului cu apd la temperatura cuprinsi intre 50...55 t'c pana la atingerea uneiumidita{i de 30oh- Elementele componente sunt: 1 - rezervor de inmuiere; 2 clozator: J _

46

valt 1 taler f ix: j pompd: 6 barbotor: : _du$uri; B gura de al imentare; 9 distr ibuitor: l0- condr-rctd de al imentare. I I _ r, izor; 12, 13.I lconducte.

Moara prezentati in figura 7.12 este omoard cu trei perechi de cilindri gi doua sistemede site intercalate intre ele de tip Seeger.

Din punct de vedere constructiv. ci l indri isunt dispuEi in diagonald pentru compact izareamaqinii. Macinigul de la fiecar.e pereche de r.,al1uricade pe site care cern fEina ce se colecteaza spreevacuare iar grigurile mai mari Ei inr,,eligul rinrrdmAn in refuz care este trecLlt la o noud rldrun{irein a doui pereche de tavalugi. Similar. procesul serepeta pentru a treia pereche de tdvalugi.

Elementele componente a acestui tip demoard sunt: 1 - pdlnie de aliment are: 2 _ ax cupalete; J tAvAlug de alimentare; I _ dozarorrotativ; 5,7,9 - perechi de valluri ; 6,g _ site: 10colector de evacuare.

l2t3

----1-5

Fig.a. | 1 . Moard t 'u doi c i l indr i i cunriic.inure umedd

Fig.7.12. Mour1 t ip Seeger ( ,Lr t retperec,hi cle c:ilindri

I1+11

7l0I

I

47