CAP.I Maşini de mărunţire a produselor solide

Maşinile de mărunţire sunt utilizate în morărit pentru măcinarea boabelor de cereale, în industria legumelor şi fructelor, pentru măcinarea semifabricatelor ce conţin grăsimi (boabe de cafea, cacao, nucă), a zahărului tos şi în industria ciocolatei, în industria cărnii (pentru zdrobirea oaselor şi mărunţirea cărnii), în industria uleiurilor (pentru mărunţirea seminţelor oleaginoase), în favricile de bere (la măcinarea malţului) şi în industria peştelui.

Mărunţirea se realizează în funcţie de duritate, plasticitatea sau elasticitatea produselor:- prin concasare sau sfărâmare, când materia primă are duritate mare şi dimensiuni mari,

fiind sfârâmată în bucăţi de mărime mijlocie;- prin granulare, când materia primă este dură şi cu mărime medie, fiind transformată în

bucăţi mici;- prin dezintegrare, când din produsul cu duritate mică se obţin granule fine;- prin măcinare, când se obţin granule mici sau pulberi;- prin tăiere sau divizare, când din produsele cu consistenţă mare (carne, aluat, fructe) se

obţin bucăţi mici;- prin tocare, când se obţin dimensiuni foarte mici, a unor produse cu consistenţă mare

(nuci, carne, boabe de cacao).Maşinile de mărunţit pot fi clasificate după principala forţă care acţionează asupra materialelor în:- maşini de mărunţit prin compresiune: concasoare;- maşini de mărunţit prin lovire/ dezintegrare;- maşini de mărunţit prin frecare (măcinare);- maşini de mărunţit prin tăiere.

I.1. Concasoarele

Principiul de funcţionare constă în prinderea bucăţilor de materiale între 2 piese robuste de masă mare şi presarea acestuia.

Concasoarele sfărâmă bine materialele casate (boabe uscate, oase, gheaţă, etc.) şi sunt mai puţin eficiente pentru mărunţirea produselor umede sau a celor cu conţinut ridicat de grăsime.

I.2. Maşini de mărunţire prin lovire

I.2.1. Moara cu ciocane

Este utilizată atât pentru mărunţirea prealabilă cât şi pentru mărunţirea fină a produselor cu un conţinut maxim de apă de 15%.

Moara este alcătuită dintr-o carcasă 1, în interiorul căreia se roteşte un rotor 2, pe a cărei periferie sunt montate în articulaţii mobile ciocanele 3. Produsul este alimentat prin conducta 4,

1

este preluat de ciocanele în mişcare centrifugă şi sub acţiunea forţei de lovire este desfăcut în bucăţi de dimensiuni mai mici.

Pentru a elimina din moară produsul în dimensiuni uniforme, la baza morii se montează o sită 5, care reţine produsele cu dimensiuni mai mari, acestea putând fi recirculate.

1. Carcasă2. Rotor3. Ciocane 4. Conductă5.Sită

I.2.2. Moara cu discuri verticale

Funcţionează pe principiul lovirii produsului, cu ajutorul unor cuie sau baghete metalice, montate pe discuri cu turaţie mare.

I.2.3. Dispersorul cu discuri orizontale şi cuie

Este utilizat pentru mărunţirea foarte fină şi dispersarea particulelor într-un fluid vâscos (ciocolată, praful de cacao în masa de ciocolată).

Este construit dintr-un rotor şi un stator, care au prevăzute bare sub formă de cuie. Carcasa dispersorului se poate coborî, ridica sau roti pentru ca dispersorul să fie scufundat în lichidul vâscos.

I.2.4. Moara cu bile

Produce mărunţirea prin lovire şi frecare a bilelor de materialele de mărunţit.

I.3. Maşini de măcinat

Măcinarea realizează sfărâmarea boabelor şi separarea miezului de înveliş (cereale). Maşina de măcinat sau valţul grupează toate procesele de prelucrare în 4 operaţii:

- sortarea, are drept scop detaşarea endospermului de înveliş în particule cât mai mari, cu evitarea la maxim a obţinerii particulelor de făină;

2

- desfacerea, are drept scop detaşarea particulelor mici de înveliş şi de embrion aderente pe endosperm;

- măcinarea, are drept scop transformarea endospermului în făină, evitând pe cât posibil sfărâmarea particulelor de embrion şi înveliş;

- aplatizarea, are drept scop întinderea particulelor de înveliş şi germeni în scopul măririi acestora pentru ca ulterior să fie separaţi mai uşor în procesul de cernere;

Pentru morile mari, cel mai mult folosit este valţul automat. Întreg sistemul este închis într-o carcasă, rămânând în afară doar roţile de acţionare.

1,4. Distribuitor2. Dispozitivul de comandă prin contact3. Pârghia de înregistrare5. Clapetă6. Tăvălug de alimentare7. Panta de alunecare8. Tăvălugul accelerator9. Tăvălugi măcinători10. Axul de excentricitate11. Transportor12. Cuţite de rodare13. Perii14. Evacuare

Alimentarea cu produs se face prin partea de sus prin intermediul distribuitorului 1, dispozitivului de comandă prin contact 2 şi pârghia de înregistrare 3. Produsul este antrenat apoi de distribuitorul 4, de unde cade pe tăvălugul de alimentare 6, desupra acestuia acţionează clapeta 5, care are rolul de a distribui uniform produsul pe toată lungimea tăvălugului. Sub tăvălugul de alimentare se află tăvălugul accelerator 8 cu turaţie mai mare, care asigură crearea unei perdele de produs uniform, care este dirijată în zona de lucru a tăvălugilor măcinători 9. Pentru a se evita împrăştierea produsului ca urmare a ricoşării lui în momentul când cade pe tăvaălug, este montată panta de alunecare 7. În punctul 10 se găseşte axul de excentricitate ce face parte din sistemul de apropiere sau depărtare a tăvălugilor.

După măcinare, produsul este preluat de transportorul 11 şi evacuat prin punctul 14. Pentru funcţionarea corespunzătoare, valţul este prevăzut cu cuţite de rodare 12, folosite la tăvălugii netezi sau periile 13 pentru tăvălugi. Valţul fiind dublu, mecanismele de comandă se găsesc pe ambele părţi.

I.4. Maşini de mărunţit prin tăiere

I.4.1. Maşina de tocat carne (Wolf)

Este destinată mărunţirii cărnii în bucăţi de dimensiuni medii sau mici, sub efectul forţelor de tăiere ce apar între lama ascuţită a cuţitului 1 şi sita 2.

3

Strângerea sitei pe cuţit se realizează cu piuliţa 3, care fixează şi axul 4. Melcul 5 primeşte carnea prin pâlnia de alimentare 6, cu ajutorul spiralelor 7, apoi se presează uşor spre zona de tăiere. Melcul este acţionat de un electromotor, tot ansamblul fiind închis într-o carcasă de fontă.

1. Cuţit2. Sită3. Piuliţă4. Ax5. Melc6. Pâlnie de alimentare7. Spirale

I.4.2. Maşina de tocat carne la dimensiuni foarte fine (Cuter)

Se foloseşte pentru obţinerea preparării mezelurilor sau conservelor sub formă de pastă. Cuterul este construit dintr-o cuvă 1, ce se sprijină pe carcasa 2, în interiorul căreia se află electromotorul 3 şi mecanismele de acţionare 4 şi 5. Cuţitele 6, care sunt în fomă de seceră, ascuţite la exterior se montează decalat pe un arbore orizontal 7, fixat în lagărul 8. Ele sunt protejate de un capac 9, ce nu poate fi deschis când maşina funcţionează. Cuva cu produs este pusă în mişcare de rotaţie de axul vertical 10, care se sprijină în lagărul de capăt 11.

Rotirea cuvei permite aducerea cărnii permanent în dreptul cuţitelor. Cuţitele se rotesc cu 1 500-2 000 rot/min.

1. Cuvă2. Carcasă3. Electromotor4,5. Mecanismele de acţionare6. Cuţite7. Arbore orizontal8. Lagăr9. Capac10. Ax vertical11. Lagăr de capăt

4

CAP. II Utilaje pentru separarea amestecurilor eterogene

II.1. Utilaje pentru separare prin sedimentare

Amestecurile eterogene de tipul suspensiilor în lichide sau gozoase şi emulsiile por fi separate prin sedimentare. Faza cu densitate mare sedimentează mai repede, separându-se de faza mai uşoară. În cazul amestecului gazos care conţine particulele solide în suspensie, separarea se face în aparate de sedimentare. În cazul lichidelor, partea limpede obţinută prin sedimenatarea fazei mai dense se paote îndepărta prin scurgere, operaţia se numeşte decantare şi are loc în utilaje numite decantoare.

II.1.1.Camera simplă de desprăfuire

Este o încăpere de lungime mare astfel încât să asigure depunerea tuturor particulelor solide din aer. Amestecul aer-solid se alimentează prin onducta plasată la o înălţime suficient de mică pentru a obţine o viteză mică de sedimentare. Evacuarea aerului curat se face pe la partea superioară opusă alimentării iar evacuarea particulelor solide pe la partea inferioară.

1. Carcasă

II.1.2. Camera cu şicane

În scopul reducerii curentului de aer într-o încăpere se montează pereţi sau şicane, care prin schimbarea sensului de circulaţie măresc pierderea de presiune.

Amestecul de separat este alimentat prin conductă, ocoleşte peretele şi apoi particulele solide sedimentează, fiind apoi înlăturate pe la partea de jos.

Aerul este evacuat pe la partea opusă superioară.

1. Carcasă2. Şicane3. Şicane suplimentare

5

II.1.3. Decantoare pentru suspensii

Separarea prin sedimentare este utilizată în scopul separării fazei solide dispersată în mediul deispersant lichid. Lichidul este colectat la partea superioară a utilajelor de decantare.

II.1.3.1. Decantorul orizontal

Este construit sub forma unui bazin cu baza 1 înclinată pentru a asigura alunecarea nămolului spre groapa de nămol şi gura de evacuare.

Alimentarea se face prin conducta 4 într-un spaţiu 2 prevăzut cu preaplin care realizează distribuirea uniformă în camera de sedimentare. Lichidul limpede obţinut deasupra nămolului se scurge peste deversor în spaţiul 3, de unde după o ultimă decantare este evacuat prin conducta 5.

Pentru curăţira bazinului se utilizează un răzuitor dispus în pemanenţă pe fundul bazinului.

1. Bazin 2. Spaţiu de preaplin3 Spaţiu cu deversor4. Conductă5. Evacuare lichid limpede

II.1.3.2. Decantorul vertical

Este format din recipientul cu fund conic 1, prevăzut în partea superioară cu rigola 2, în care se colectează lichidul curat eliminat prin conducta 5.

Amestecul este alimentat prin tubul central 3, care la partea de jos se lărgeşte sub forma unei pâlni pentru reducerea vitezei amestecului. Particulele solide se dupun la baza conului şi se elimină prin conducta 4.

1. Fund conic2. Rigolă3. Alimentare4. Conductă eliminare particule solide5. Conductă evacuare lichid curat

6

II.1.3.3. Decantorul cilindric cu agitator

Este constituit dintr-un rezervor 1 cu înălţime mică cu fund uşor înclinat. Pe axul 2 se montează braţele 3 prevăzute cu raclete pentru răzuirea nămolului depus pe fundul vasului. Agitatorul este antrenat de un electromotor . Tubul 4, montat central în jurul axului serveşte la distribuirea uniformă a amestecului ce urmează a fi separat. Particulele solide se depun pe fundul vaului de unde le preiau racletele, avacuându-le prin racordul 6. lichidul limpede este decantat în rigolă şi etse evacuat prin conducta 5.

1. Rezervor2. Ax3. Braţe de amestecare4. Tub5. Conductă evacuare lichid limpede6. Racord evacuare particule solide

II.2. Utilaje pentru filtrare

II.2.1. Filtre pentru amestecuri eterogene gazoase

Aceste utilaje reţin particulele solide din amestecul gazos pe suprafaţa de filtrare, care de regulă este o ţesătură foarte fibroasă în forma unor saci.

II.2.1.1. Filtrul cu aspiraţie

Este alcătuit dint-o cameră sau cilindru din tablă în interiorul cărora se află mai mulţi saci de pânză 6 prinşi cu extremitatea liberă la o cutie 2 de alimentare a amestecului iar extremitatea inchisă 7 în mecanismul de scuturare 8.

Amestecul este aspirat printr-un racord 3, în interiorul tuturor sacilor şi printr-un racord 5 de către un ventilator.

Particulele solide sunt reţinute în interiorul sacilor de unde prin scuturare ajung în cutia 2, eliminându-se prin ecluza 4. Ecluza are rolul de a inchide etanş filtrul şi acţionată fiind de un motor electric la fiecare rotaţie descarcă o cantitate de material fară ca aerul să pătrundă în filtru.

7

1. Cilindru din tablă2. Cutie de alimentare amestec3. Racord de alimentare prin aspirare4. Ecluză5. Racord de aspirare şi evacuare a aerului curat6. Saci7. Partea închisă a sacilor8. Mecanism de scuturare

II.2.1.2. Filtrul sub presiune

Are o construcţie asemănătoare filtrului cu aspiraţie cu diferenţa că este alcătuit din 22 camere, una superioară pentru alimentarea sub presiune a amestecului eterogen gazos şi cealaltă pentru colectarea particolelor solide separate.

8

II.2.2. Filtre pentru amestecuri eterogene lichide

Aceste filtre separă particulele solide aflate în suspensie în medii dispersate lichide.Ele pot funcţiona la presiune hidrostatică, la depresiune sau suprapresiune.

II.2.2.1.Filtre cu funcţionare la presiune hidrostatică

Sunt construite din recipiente cilindrice 1 cu diametrul mare, la baza căruia se află o sită sau tablă perforată 4, ce constituie suportul de aşezare al precipitatului. Amestecul este alimentat prin conducta 2 până la nivelul prestabilit.

Precipitatul se depune pe suprafaţa de filtrare într-un strat de grosime determinată de cantitatea de particule solide sau amestec, precum şi de durata de funcţionare a filtrului.

Decărcarea precipitatului se face în momentul când se constată că grosimea mare a stratului nu mai permite scurgerea (rezistenţa hidraulică este prea mare iar viteza dată de presiunea hidrostatică este prea mică), sau când operaţia este gata. Decărcarea precipitatului se realizează manual prin gura de evacuare 5 iar filtrul curge liber printr-un orificiu aflat la baza aparatului 3. Deasupra sitei se poate monta un agitator care afânează precipitatul şi ajută la evacuarea lui.

1. Recipient cilindric2. Conductă de alimentare3. Evacuare filtrate4. Sită5. Evacuare precipitat6 Agitator

II.2.2.2. Filtre cu funcţionare sub vid

Pentru mărirea eficacităţii filtrelor, diferenţa de presiune între spaţiul ocupat de amestec şi cel ocupat de filtrat trebuie să fie cât mai mare.

Prin depresiunea realizată în spaţiul se realizează o diferenţă de presiune suficient de mare care conduce la reducerea duratei de filtrare.

Filtrul rotativ celular cu depunerea precipitatului la exterior

Este format dintr-un cilindu orizontal 1, pe care se aplică o pânză de filtrare 2. în interiorul cilindrului 1 se montează un cilindru 3 din tablă, legat de cilindrul 1 (mai mare) prin pereţi radiali 4 care impart filtrul în compartimente sau celule 5. Cilindrul interior 3 este impărţit şi el în mai multe cmpartimente:

9

I. Alimentarea cu amestec şi realizarea filtrării cu tasarea precipitatului. Acest compartiment este legat la instalaţia de vid prin conducta 6.

II. Spălarea precipitatului cu apă de la duşuri şi colectarea filtratului. Acest compartiment este legat la instalaţia de vid prin conducta 7.

III. Desprinderea precipitatului suflând aer prin conducta 8 în acest compartiment.IV. Desfundarea porilor sitei şi a pânzei filtrante prin suflarea aeruluii prin conducta 9 în

compartimentul IV.Amestecul ete alimentat continuu într-o cuvă 10, în care se montează un agitator 11. Tot

ansamblul este prijinit pe un postament pe care se fixează atât cuva cât şi cilindrul perforat prin intermediul unui ax 12 şi a lagărelor de susţinere.

1. Cilindru orizontal perforat2. Pânză de filtrare3. Cilindru de tablă4. Pereţi radială5. Celule 6, 7. Conductă 8. Conductă de aer9. Conductă de suflare a aerului10. Cuvă 11. Agitator

II.2.2.3. Filtre sub presiune

Creşterea diferenţei de presiune necesară la operaţia de filtrare e poate realiza pe seama presiunii de pompare a amestecului eterogen în spaţiul de alimentare. Utilajele care funcţionează pe acest principiu se numesc filtre sub presiune.

Suprafaţa de filtrare este constituită dintr-un strat de material filtrant aşezat pe un suport din tablă perforată sau sită. Ca materiale filtrante exemplificăm: ţesături groase din fire de bumbac, cartoane, kieselgur, lumânări ceramice.

Filtrele pot fi continue sau discontinue .Filtrele presă reprezintă de fapt suprafeţe de filtrare aşezate pe suporturi strânse sub forma

unor plăci presate. Cu ele se pot filtra atât lichide vâscoase cu impurităţi în suspensie, cât şi lichide cu suspensii în cantitate mică (lapte, bere, vin). Exemple de filtre presă: filtre cu plăci şi rame, filtre cu plăci, filtre sterilizante.

Filtrul cu plăci şi rame

Este format dintr-un număr mare de plăci ce alternează cu rame, toate spijinindu-se prin intermediul a doi umeri pe două bare metalice aşezate de-a lungul filtrului. Fiecare ramă este

10

îmbrăcată într-o pânzăfiltrantă, întinsă bine pe cadrul metalic al ramei şi ficare ramă este presată între 2 plăci. Tot ansamblul este susţinut pe un cadru metalic ce se poate fixa pe fundaţie sau poate fi deplasat cu ajutorul unor roţi. Plăcile şi ramele, prin aşezarea lor în pachet compact, formează un canal pentru alimentare şi altul pentru evacuare, astfelfiecare placă şi fiecare ramă au câte un orificiu de alimentare şi evacuare.

Filtratul străbate pânza şi ajunge în canalele plăcii, iar de aici în canalul colector de evacuare. Precipitatul rămâne pe pânza ramei sub forma unei turte groase până când se constată că preiunea de filtrare creşte brusc, spaţiul ramei este prea âncărcat cu precipitat şi nu mai este permisă alimentarea cu amestecul eterogen. În acest caz se opreşte pomparea suspensiei, se desface sistemul de presare a pompelor şi ramelor, turtele de precipitat sunt îndepărtate manul iar suprafeţele de fitrare sunt spălate.

Filtrul cu plăci

Funcţionează la fel ca filtrul anterior cu deosebirea că ii lipsesc ramele, plăcile sunt construite cu un orificiu central prin care se alimentează suspensia. Prin aşezarea succesivă a plăcilor şi strângerea lor, se formează un canal central de alimentare şi un canal colector de evacuare lateral sau la baza plăcilor, astfel încât orificiul din pânză să coincidă cu orificiul din placă. Suspensia din canalul alimentare ajunge în camera formată din două plăci, filtratul străbate prin porii pânzei şi curge de-a lungul canalelor de pe placă spre orificiul de evacuare în canalul colector. Precipitatul rămâne pe pânză sub formă de turte iar după eliminarea acestora, filtratul este repus în funcţiune numai după ce s-au spălat pânzele filtrante.

Filtre sterilizante

Sunt utilizate pentru a reţine pe suprafaţa de filtrare unele microorganisme aflate impreună cu particulele solide în suspensie în unele lichide (vin, bere, sucuri de fructe).

Suprafaţa filtrantă este constituită din plăci sterilizante 5, obţinute prin presarea unui material cu proprietăţi absorbante (reţin microorganismele în baza diferenţei de potenţial).

Filtrul sterilizant este asemănător cu filtrul cu plăci şi rame, plăcile 1 sunt construite cu canale prevăzute cu o parte îngroşată 2 astfel încât să se poată monta alternativ, astfel: plăcile 1,3,5 formează un canal colector 3, iar a 2-a placă, a 4-a şi a 6-a formează canalul de evacuare 4. Între două plăci, se montează placa sterilizantă 5. amestecul intră prin canalul de alimentare apoi prin orificiul din placă, pe faţa poroasă a plăcii sterilizante.

Filtratul străbate placa sterilizantă de placa de oţel şi de aici în canalul colector de evacuare.Se utilizează mult kieselgurul ca material filtrant, care se depune pe plăcile sterilizante şi

reţin microorganismele pe baza diferenţei de potenţial.

1. Plăci2. Parte îngroşată3. Canal colector4. Canal de evacuare5. Placă sterilizantă

11

II.3. Utilaje de separare prin centifugare

Centrifugele utilizate pentru separarea amestecurilo eterogene, se clasifică după realizarea efectului de centrifugare în:

- centrifuge cu elemente în mişcare;- centrifuge fără elemente în mişcare.

Centrifuge cu elemente în mişcare

Pot fucţiona după principiul filtrării sau decantării fazei uşoare şi se folosesc pentru separarea particulelor solide, sau a unui lichid dintr-un mediu dispersat lichid.

Centrifugele filtrante se folosesc pentru separarea particulelor solide din lichid şi pot fi de construcţie diferite: verticală, montată suspendat sau sprijinit sau orizontală.

Pot fi cu descărcare manuală, mecanică sau automată a precipitatului.

Centrifuge decantoare

Se utilizează pentru separarea amestecurilor eterogene, cu mediul dispersant lichid, faza dispersă fiind solidă sau lichidă.

Centrifugele decantoare pot fi: verticale, suspendate, orizontale, tubulare, cu talere conice sau cilindrice (talerele pot fi cu sau fără orificii).

Centrifugele cu talere se mai numesc şi separatoare centrifugale.

II.3.1. Centrifuga verticală suspendată

II.3.2. Centrifuga orizontală cu melc

Este utilizată pentru separarea suspensiilor solide de dimensiuni foarte mici, fluide. Se poate utiliza şi pentru limpezirea grăsimilor animale, cu condiţia ca acestea să fie fluide.

Centrifuga constă dintr-un melc transportor 1, cu pas constant şi dametrul variabil şi o manta 2, care urmăreşte conturul melcului. Mantaua se roteşte cu turaţie mare, iar melcul se roteşte în sens invers cu o turaţie mai mică. Cinlindrul melcat este construit gol în interior şi închis numai la un capăt, unde se montează axul 3 de antrenare. Prin capătul liber se intoduce conducta 4 de alimentare a amestecului, care este adus în dreptul unor orificii aflate pe cilindrul

12

melcat, astfel încât spirele melcului să transporte spre canalul de evacuare 5 a sedimentului, particulele de densitate mare, care sedimentează în interiorul mantalei. Fluidul cu densitate mai mică, este decantat pe deasupra stratului de sediment, prin gulerul de preaplin 6, montat frontal pe manta. Tot ansamblul este montat într-o carcasă.

1. Cilindru melcat2. Mantauă3. Ax de antrenare4. Conductă de alimentare5. Conductă de evacuare6. Preaplin

II.3.3. Centrifuge tubulare

Funcţionează cu o forţă centrifugă foarte mare şi datorită factorului mare de separare se mai numesc şi supercentrifuge.

Aceasta se realizează sub forma unui cilindru 3, de rază mică şi înălţime mare, montat pe axul gol în interior 2. La exterior se gaseşte un alt cilindru de protecţie 8, închis la partea superioară cu două pâlnii: una pentru faza uşoară 7 şi alta pentru faza grea 6 ( > ). Cei doi cilindrii se montează pe un ax 4 de antrenare, ce se asamblează cu axul perforat 2. Emulsia se alimentează prin conducta 1 de distribuţie. Lichidul cu densitate mare este proiectat cu viteză mare spre periferia cilindrului 8, pe care îl străbate ascendent spre pâlnia 6. Faza uşoară intră în interiorul axului gol 2 şi se ridică eliminându-se prin pâlnia 7.

1. Conductă de distribuţie2. Ax gol 3. Cilindru4. Ax de antrenare

6,7. Pâlnie8. Cilindru de protecţie

8

13

Separatoare centrifugale

Se utilizează în multe biotehnologii alimentare, în scopul obţinerii fie a unor produse cu un conţinut mic de fază dipersă în amestecul lichid, fie pentru a îndepărta particulele solide de impurităţile din lichide: curăţirea laptelui, smântânirea laptelui, îndepărtarea impurităţilor din vin, sucuri, etc.

Cele mai des întâlnite sunt centrifugele cu talere conice. Acestea au două părţi componente: toba în mişcare de rotaţie 1 în interiorul căreia se află talerele conice şi carcasa 2, cu rol de protejare şi susţinere a ansamblului aflat în mişcare. După sistemul de circulaţie a fazelor amestecului în separator, acestea pot fi: cu alimentare sub presiune şi evacuare la presiune atmosferică, cu alimentare la presiune hidrostatică şi evacuare deschisă, sau cu alimentare şi evacuare sub presiune.

Elementul principal al separării, este talerul de separare, cu rol de decantor. Sub influenţa forţei centrifuge, particulele grele vor fi aruncate spre periferia talerului, iar particulele uşoare vor urca pe taler în sus.

Schema de principiu a unui separator centrifugal cu talere fără orificii:

Schema de principiu a unui separator centrifugal cu talere cu orificii:

Talerele se montează în pachet astfel: pe talerul suport care are o construcţie specială, se aşeză succesiv talerele cu sau fără orificii, iar în cazul talerelor cu orificii, ultimul este un taler fără orificii, care are o prelungire cilindrică spre partea superioară, pentru dirijarea fazei uşoare. Toba poate avea forme diferite, după cum talerele care se montează în interiorul ei, sunt de diferite construcţii. Talerele pot fi: cilindrice, închise la un capăt şi aşezate concentric cu deschiderea alternând.

Schema de principiu a unui separator centrifugal cu talere cilindrice:

14

Pentru purificarea aerului cu particule solide în suspensie se folosteşte ciclonul:

15

III. Schimbătoare de căldură

Sunt aparatele folosite pentru efectuarea unor operaţii însoţite de transferul căldurii de la un fluid la altul. Majoritatea au delimitate două spaţii pentru circulaţia separată a celor două fluide între care are loc schimbul de căldură. Peretele care separă aceste spaţii se numeşte suprafaţă de schimb de căldură, respectiv încălzire sau răcire. Este posibil ca această suprafaţă să nu existe la unele schimbătoare de căldură, caz în care transferul de căldură se face prin contact direct, putând avea loc şi un transfer de substanţă.

Schimbătoarele de căldură funcţionează în regim staţionar. Schimbătoarele de căldură care funcţionează în regim nestaţionar, realizează încălzirea sau răcirea în anumite condiţii de temperatură, se numesc regeneratoare.

Clasificarea schimbătoarelor de căldură:- schimbătoare de căldură sub formă de vase cu manta sau serpentine sudate de vase;- schimbătoare de căldură cu serpentine;- schimbătoare de căldură tip ţeavă în ţeavă;- schimbătoare de căldură cu aripioare;- schimbătoare de căldură multitubulare;- schimbătoare de căldură cu plăci;- schimbătoare de căldură de construcţie particulară sau mixtă.

III.1. Schimbătoare de căldură sub formă de vase cu manta sau serpentine sudate de vase

Sunt destinate realizării unei anumite faze tehnologice, la o anumită temperatură. Pot fi deschise, când încălzirea sau răcirea are loc la presiune atmosferică, închise, când se lucrează sub vid, sau sub presiune (la interior pot fi prevăzute cu agitator).

1. Vas2. Manta3. Racorduri pentru circulaţia lichidului prin spaţiul delimitat de vas şi manta 4. Racorduri pentru introducerea sau scoaterea lichidului din vas

16

III.2. Schimbătoare de căldură cu serpentine

Sunt indicate pentru debite mici de fluid şi pot fi cu una sau mai multe serpentine. Pot fi formate dintr-un recipient închis sau deschis, serpentinele sunt montate în interiorul vasului şi pot fi sub formă de spirală, sau cu serpentine plane.

III.3. Schimbătoare de căldură tip ţeavă în ţeavă (ţevi coaxiale)

Sunt utilizate pentru debite mici de fluide, ţevi cu diametrul de 75 mm, sunt introduse în alte ţevi coaxiale cu diametrul mai mare.

Ca avantaj, aparatul poate fi uşor adaptat necesităţii proceselor tehnologice, prin mărirea sau micşorarea numărului de elemente.

Ca dezavantaj, spaţiul dintre ţevi se curăţă greu, implică un cost ridicat de cumpărare şi pierderi de presiuni mari.

17

III.4. Schimbătoarele de căldură multitubulare

Sunt cele mai reprezentate şi sunt utilizate atunci când este nevoie de o suprafaţă mare de schimb de căldură.

Pot avea mai multe scopuri: recuperator, preîncălzitor, răcitor, condensator de suprafaţă.Ca avantaj, pentru aceeaşii suprafaţă de încălzire, ocupă un volum mai mic, iar costul

materialelor de construcţie este scăzut.Ca dezavantaj, curăţirea ţevilor în interior se face greu şi schimbarea fasciculelor din

interior duce la distrugerea acestora.Din punct de vedere constructiv este alcăuit din fascicul din ţevi, fixate la capătul a două

plăci tubulare, o manta fixată etanş de plăcile tubulare, 2 capace şi 4 racorduri (4 ţevi): 2 la capetele mantalei şi câte unul la fiecare capac pentru intrarea, respectiv ieşirea celor două fluide.

Dispune de două spaţii, spaţiul dintre ţevi şi manta şi spaţiul din interiorul ţevilor. Dispunerea ţevilor se poate realiza sub forma de cercuri concentrice sau sub formă de hexagoane concentrice.

III.5. Schimbătoare de căldură cu plăci

Se utilizează pentru schimbul de căldură între orice tip de fluide şi prezintă mai multă siguranţă la etanşeitate, construcţia lui este asemănătoare cu filtrele presă. Astfel din punct de vedere constructiv acestea conţin:

- un cadru metalic care susţine plăcile strânse sub formă de pachet;- plăci din oţel inoxidabil, prevăzute cu orificii pentru aşezarea pe barele cadrului metalic.Feţele plăcilor sunt ondulate, pentru a mări suprafaţa de transfer de căldură şi pentru a dirija

deplasarea lichidului în peliculă. Fiecare placă are la colţuri câte un orificiu 4 , care prin alăturare formează canale pentru intrare şi ieşire a celor două lichide între care are loc transferul de căldură.

Plăcile de capăt sunt mai groase, au numai faţa interioră ondulată şi au numai două orificii prin care iese unul din fluide.

- garnituri de cauciuc, aşezate intre plăci pentru etanşeitate;

18

Avantaj: suprafaţă mare de transfer de căldură.

III.6. Schimbătoare de căldură cu aripioare

Se folosesc atunci când coeficienţii parţiali de transfer de căldură a celor două fluide între care se face schimbul de căldură, sunt mult diferiţi între ei (aburul care condensează şi gaze care încălzesc). Există mai multe tipuri cu aripioare longitudinale sau cu aripioare transversale.

Cele mai întâlnite sunt cele din ţevi de oţel, pe care se sudează aripioare.

Ţevile reunite mai multe în paralel sau în serie prin intermediul unor camere colectoare, servesc ca şi radiatoare de instalaţii de căldură cu abuur pentru încălzirea aerului din încăperi sau a aerului necesar uscătoarelor. Aripioarele se confecţionează dintr-un metal cu conductivitate ridicată.

III.7. Schimbătoarele de căldură cu construcţii mixte

Sunt adaptate unor anumite scopuri tehnologice cum ar fi: deflegmatoare, care utilizează doi agenţi de transfer de căldură care preiau căldura de la vaporii care se condensează. Ca şi condensatoare realizează transfer de căldură între două etape: condensare şi răcire.

Schimbătorul Votator se utilizează pentru preîncălzirea lichidelor la anumite temperaturi şi menţinerea la aceste temperaturi un anumit timp. De exemplu: solubilizarea unor componenţi.

1. Circulaţia agentului de schimb de căldură2.Circulaţia produsului3. Palete răzătoare

19

IV.Utilaje pentru uscare

Operaţia de uscare este utilizată în biotehnologii pentru conservarea unor produse solide sau lichide, la un conţinut redus de umiditate pentru a nu fi atacate de microorganisme.

Îndepărtarea se poate face prin două procedee:- prin vaporizarea apei la suprafaţa produsului;- prin antrenare cu aer sau gaze de ardere.În funcţie de modul realizării transmiterii căldurii, uscătoarele pot funcţiona prin conducţie,

convecţie în aer cald sau gaze de ardere sau prin radiaţie.Uscătoarele care lucrează prin conducţie prezintă avantajul unui consum redus de energie şi

dezavantajul unei productivităţi reduse. Produsul uscat prin conducţie este inferior calitativ celui obţinut prin uscarea prin convecţie. Datorită cerinţelor calitative impuse produselor uscate, cele mai utilizate uscătoare sunt cele care funcţionează prin convecţie. Astfel ele pot folosi ca agenţi de uscare, aer cald, gaze de ardere sau amestecuri de aer cald şi gaze de ardere. Exemplu: uscător cu tăvi, uscător cu benzi suprapuse, uscător cu celule verticale, uscător cu discuri rotative, uscător turn, uscător cu strat fluidizat.

Uscătorul cu raze infraroşii funcţionează prin transmiterea căldurii prin radiaţie.

IV.1. Uscătorul cu valţuri

Este utilizat pentru uscarea produselor fluide cu vâscozitate ridicată. Este format din unul sau mai multe valţuri 1, alimentat în interior cu abur saturat. Valţul este montat pe un ax gol 2, care serveşte atât ca ax de antrenare cât şi drept conductă de alimentare cu aburi. El se sprijină pe cuva 3 prin intermediul a două lagăre, rulmenţi. Antrenarea axului se realizează cu un electromotor. Prin rotirea valţului, produsul se aşează într-un strat subţire pe suprafaţa lui, iar când valţul iese în afara cuvei, produsul este supus uscării intense prin conducţie, datorită aburului saturat din interiorul valţului. Ca urmare se formează pe valţ o crustă de produs uscat, care atunci când ajunge în dreptul şnecului de evacuare 5 , este răzuită cu ajutorul unui cuţit 7. În timpul uscării, vaporii de apă produşi sunt refulaţi în afara uscătorului. Pentru mărirea productivităţii, se montează două valţuri care se rotesc în sens opus.

1. Valţ2. Ax gol3. Cuvă4. Ax agitator5. Melc transportor6. Cuvă de prealimentare7. Cuţit de răzuire8. Canal9. Racord evacuare

20

IV.2. Uscătorul cu tăvi

Se foloseşte la uscarea legumelor şi fructelor. Este construit sub forma unei încăperi, în care sunt aşezate tăvile pe ghidaje în straturi suprapuse. La început, tăvile se introduc toate o dată, după un interval de timp cu ajutorul unui dispozitiv, tava de jos se scoate (căldura se transmite de jos în sus), produsul fiind uscat iar apoi toate tăvile se coboară cu câte un pas. Procedeul se repetă până la scoaterea tăvilor.

IV.3. Uscător cu benzi suprapuse

Există mai multe tipuri constructive, în funcţie de ceea ce urmează a fi uscat (paste făinoase, legume, fructe, plante, etc). Pentru uscarea fructelor şi legumelor, se foloseşte uscătorul cu următoarele componente: benzi suprapuse 1, bandă transportoare pentru alimente 2, bandă transportoare de evacuare 3, radiatoare aflate sub fiecare bandă, care încălzesc aerul vehiculat cu ajutorul unor ventilatoare 4, întorcătoare care schimbă poziţia bucăţilor de produs pe bandă, pentru ca uscarea să se realizeze uniform 5, carcasă care închide tot ansamblul de benzi 6, coşul prin care se evacuează umiditatea eliberată din produs 7.

1. Benzi 2. Transportor3. Transportor de evacuare4. Radiatoare5. Întorcătoare6. Carcasă7. Coş

IV.4. Uscătorul cu celule verticale

Este folosit pentru uscarea malţului necesar fabricării berii. Este sub forma unei încăperi 1, cu înălţime mare, împărţită în cinci nivele. La nivelul I se află sistemul de încălzire 3. La nivelele II, III şi IV se află uscătorul propriu-zis format din celulele 4, despărţite între ele prin pereţii 5, confecţionaţi din tablă perforată; fiecare celulă are la baza inferioară câte două deschideri: una, 6 care comunică cu spaţiul de aer rece şi cealaltă 7, care comunică cu spaţiul de aer cald ce vine

21

prin canalul de aer cald 8. acesta face legătura la toate nivelele în camera de încălzire 2. Deschiderile servesc pentru dozarea amestecurilor de aer cald necesar uscării. Celulele 4 pentru produs, sunt despărţite între ele prin canale de aer compartimentate pe nivele, cu ajutorul unor clapete.

Acestea se folosesc pentru dirijarea aerului spre celulele cu produs, astfel că de fiecare dată aerul să traverseze stratul de produs din două sensuri. Produsul granular se alimentează prin nivelul superior V, lăsând să se umple toate celulele. Cu ajutorul şuberilor (clapete), malţul este coborât de la un nivel la altul, completând nivelele libere cu malţ verde. Când malţul a ajuns la procentul de umiditate stabilit, este eliminat din uscător.

1. Încăpere2. Cameră de încălzire3. Sistem de încălzire4. Celule5. Pereţi6,7. Deschideri8. Canal vertical

IV.5. Uscătorul rotativ

Realizează uscarea continuă a produselor solide, de dimensiuni mici (seminţe). Este construit dintr-un tambur cilindric 1, din tablă de oţel, închis la capete şi sprijinit cu înclinaţie mică prin intermediul badajelor 2 pe rolele 3.

Tamburul este pus în mişcare de rotaţie, prin intermediul coroanei dinţate 4 şi a pinionului 5 de către electromotorul 6.

La extremităţi, se fixează în capacul de sub conducta de alimentare 7, ce primeşte produs de uscat din pâlnia 8, iar în capacul de jos, racordul 9 ce evacuează produsul uscat pe banda transportoare 10.

Pentru a realiza deplasarea produsului spre capătul de evacuare şi pentru a împrăştia produsul în curentul de gaze calde şi aer, pe partea interioră a tamburului se fixează nervurile elicoidale 11. Uscarea se realizează cu gaze calde din camera de ardere 12, sau cu amestec de gaze calde şi aer, circulaţia fiind asigurată de ventilatorul 13.

Gazele încărcate cu umiditate din uscător, sunt aspirate de ventilatorul 14 şi refulate în atmosferă.

22

1. Tambur cilindric2. Bandaje3. Role4. Coroană dinţată5. Pinion6. Electromotor7.Conductă de alimentare8. Pâlnie9. Racord evacuare 10. Bandă transportoare11. Nervuri elicoidale12. Cameră de ardere13. Ventilator14.Ventilator de aspiraţie

IV.6. Uscătorul turn

Realizează uscarea produsului lichid prin pulverizarea fină într-un curent de aer foarte cald (lapte praf ); dimensiunile mici ale particulelor de produse, permit o evacuare instantanee a apei, fapt ce nu produce creşterea exagerată a temperaturii produsului.

Uscarea de realizează în turnul de uscare 1, alimentat cu produs prin conducta 2, la sistemul de pulverizare 3, care asigură dispersarea fină a fluidului în masa agentului termic.

Produsul uscat este colectat după uscare la baza turnului, cu ajutorul unui agitator mecanic în conducta 5 ce leagă turnul de ciclonul 6.

Din ciclon, produsul este descărcat prin ecluza 7, în transportorul 8, iar aerul este aspirat de ventilatorul 9 şi evacuat în atmosferă.

Sistemul de încălzire a aerului 10 necesar pentru uscare, poate funcţiona cu aburi, electric sau cu gaze de ardere, cu sau fără amestec de aer.

Circulaţia agentului de uscare şi a produsului în uscător, se realizează în echicurent, în contracurent sau mixt. Deoarece particulele separate din aerul cald utilizat la uscare, acestea sunt trecute printr-un curent de aer rece, fie direct în turnul de uscare, după uscare sau în timpul transportului.

1. Turnul de uscare2. Conductă3.Sistem de pulverizare4. Agitator mecanic5. Conductă6. Ciclon7. Ecluză8. Transportor9. Ventilator10.Sistem de încălzire a aerului

23

IV.7. Uscătorul cu strat fluidizat

Realizează fie o post uscare după uscarea prin pulverizare, fie uscarea în întregime pentru uscarea produselor granulare.

Uscarea se realizează într-un curent de aer cald, ce străbate produsul granular sau sub formă de pulbere, aşezat sub forma unui strat sau pat, pe un grătar 1 cu orificii mici, pus în mişcare de vibraţie cu dispozitivul 2.

Grătarul se montează într-o carcasă 3, astfel încât să formeze două spaţii, unul pentru aer cald, celălalt pentru produs. Aerul se aduce prin racordul 4, trece prin orificii şi străbate stratul de produs alimentat prin racordul 5.

Pe măsură ce se usucă, produsul devine tot mai uşor, astfel că unele particule vor fi antrenate de aer şi scoase prin racordul 6, pe când particulele mai grele vor fi deplasate pe grătarul vibrator şi evacuate prin racordul 7. Particulele fine sunt recuperate cu ajutorul

cicloanelor.

1. Grătar2. Dispozitiv3. Cameră4,5,6,7. Racord8. Motor9. Consolă10. Guri de vizitare11. Guri de curăţire12. Placă suport13. Amortizoare de vibraţie

IV.8. Uscătorul cu raze infraroşii

Se foloeşte pentru uscarea produselor vegetale ca: spnac, ceapă, morcovi, fructe, etc, tăiate în felii foarte subţiri.

Uscătorul este de fapt o bandă transportoare, deasupra căreia se află sistemul de iradiere compus din becuri electrice cu filament de wolfram, radianţii metalici sau ceramici, încălziţi cu aburi sau gaze.

24

V. Utilaje şi instalaţii pentru sterilizarea mediilor de biosinteză (cultură)

Mediile de biosinteză/ de cultură sunt constituite din suporturi nutritive sterilizante care permit dezvoltarea şi studiul unui microorganism în afara nuşei ecologice naturale. Compoziţia mediului are o importanţă deosebită asupra reproductivităţii şi eficienţei tehnologice respective:

Clasificare:1. După consistenţă:- lichide;- semisolide;- solide.2. După compoziţie:- naturale, care conţin elemente naturale de origine animală/ vegetală;- sintetice, care conţin doar compuşi cu stare chimică cunoscută, care pot fi dozaţi.3. După tipul respirator al microorganismelor cultivate:- medii pentru microorganisme anaerobe;- medii pentru microorganisme aerobe.4. După destinaţia finală:- pentru cultura inocul;- pentru cultura de regim numite şi medii de fermentare.Cele mai utilizate medii sunt cele naturale care au la bază subproduse agroalimentare: şrotul

de floarea-soarelui, şrot de soia, făină de porumb, tărâţe de grâu, zerul, melasa. Avantajul acestora este că sunt ieftine, dar prezintă dezavantajul variabilităţii compoziţiei.

Mediile sintetice sunt perfect reproductibile la scară industrială dar sunt mai scumpe.Un mediu de cultură trebuei să conţină:- o sursă de carbon (glucide: glucoza, amidonul, lactoza, zaharoza);- o sursă de azot (organică, aminoacizi: P/ anorganică: NH , sulfat de amoniu);- o sursă de fosfor (acidul fosforic, diferite săruri ale acestuia,de amoniu, Mg din sulfatul de

Mg, Fe din clorura ferică).- microelemente: Mn, Ni;- factori de creştere: aminoacizi, vitamine , coenzime, proteine;

compoziţia mediului pentru un microorganism se stabileşte în laborator în funcţie de scopul urmărit: fie dezvoltarea de microorganisme, fie produsul final.

Utilizajele pentru sterilizare se folosesc pentru reducerea încărcăturii microbiene a mediilor de cultură, înaintea operaţiilor de fermentare, pentru conservarea unor produse de biosinteză.

Clasificarea utilajelor pentru sterilizat:1. După regimul de funcţionare:- cu funcţionare discontinuă;- cu funcţionare continuă.2. După modul în care se prezintă materialul de sterilizat:- pentru sterilizarea materialelor în vrac;- pentru sterilizarea materialelor ambalate.Agentul termic utilizat: abur, aer cald, încălzire directă la flacără.O instalaţie de sterilizare trebuie să asigure încălzirea materialului la temperatura de

sterilizare, menţinerea lui la aceea temperatură şi răcirea până la temperatura optimă.

25

V.1. Instalaţii de sterilizare în vrac

În funcţie de modul de încălzire pot fi:- cu încălzire indirectă;- cu încălzire directă;- cu încălzire mixtă.Aceste instalaţii se aplică produselor lichide sau sub formă de suspensii. Au în componenţa

lor schimbătoare de căldură cu manta, cu serpentine şi cu plăci.

V.1.1. Instalaţii de sterilizare cu schimbător de căldură cu manta şi şnec

Această instalaţie este folosită pentru sterilizarea plămezilor obţinute din făinuri de cereale, care prezintă tendinţa de sedimentare. Este alcătuită din două subansamble:

- unul superior, care cuprinde buncărul de alimentare şi sterilizatorul;- unul inferior care cuprinde vasul de menţinere şi răcitorul.

Făina este plămădită cu apa în plămada (cu ≈30 % umiditate). Sterilizarea se face în sterilizatorul cu manta şi şnec 3 la temperatura de 140 C. Menţinerea la această temperatură se face în vasul de menţinere 4, după care urmează o a 2-a diluare cu apă sterilizată în dozatoare 7, unde se aduce plămada la 60% umiditate, realizându-se şi o primă răcire. Răcire a se continuă în răcitorul cu manta şi şnec 6 până la 40 C, când se poate face inocularea.

Procesul se exrimă prin:- A – timpul de încălzire până la temperatura de sterilizare;- B – timpul de menţinere la temperatura de sterilizare;- C – timpul de răcire până la temperatura optimă;

DESEN

V.1.2. Instalaţia (cu încălzire directă) de sterilizare cu acţiune directă

În acest caz, sterilizarea se realizează prin amestecul materialului supus sterilizăriicu agentul termic (abur).

Avantaj: un transfer de căldură mai rapid de la agentul termic care condensează în masa produsului, având ca urmare diluarea mediului cu condensatorul.

Exemplu: sterilizatoruul pentru mustul de malţ pentru obţinerea culturilor starter în industria berii.

26

DESEN

Sterilizarea se face cu abur p = 3-5bar, temperatura de sterilizare 115-120 C iar timpul de menţinere 2 ore, răcirea se face cu apă cu temperatuara de 1 C, temperatura finală a mustului este 7 C. Atât introducerea mustului cât şi evacuarea lui se face pe la partea inferioară prin intermediul ventilului cu trei căi 3, deci aparatul are o funcţionare discontinuă.

V.1.3. Instalaţia de sterilizare cu încălzire directă şi răcire indirectă

DESENSe foloseşte pentru sterilizarea melasei în vederea obţinerii acidului citric.Melasa este sterilizată cu aburul direct in coloana 1, care este formată din doi cilindrii

coaxiali. În cilindrul interior prevăzut cu perforaţii este adus aburul care se amestecă cu melasa în spaţiul dintre cei doi cilindrii. Temperatura de sterilizare este 120 C, iar timpul de încălzire 5-6 secunde. Menţinerea (20-30 minute) se face în vasul 3, după care urmează răcirea până la 4 C în vederea inoculării.

V.2. Instalaţii de sterilizare cu încălzire şi răcire directă

DESEN

În injector 1 are loc amestecarea aburului cu mediul până la 140 C. În serpentina de menţinere 2 e astfel alimentată încât aburul să parcurgă în 10-15 secunde la presiunea de 5 bar. Aburul amestecat cu mediul se evaporă. Se aplică unde nu este voie să diluăm mediul de cultură.

Încălzirea mediului de cultură se face instantaneu în injector 1, în care se alimentează abur la presiunea de 5 bar şi temperatura de 140 C. Menţinerea la această temperatură este de aproximativ 20 secunde şi se realizeză în serpentina de menţinere 2, după care urmează răcirea prin detentă în vasul de detentă 3, care se pune în legătură cu o sursă de vid. Răcirea sub vid se impune pentru a readuce produsul la conţinutul de substanţă uscată iniţială prin îndepărtarea excesului de umiditate datorită condensării aburilor.

V.3. Instalaţii de sterilizare cu acţiune mixtă

Aceste instalaţii au în componenţa lor atât sisteme pentru încălzire directă (injector, serpentină, vas de detentă), cât şi un sistem de încălzire indirectă (schimbător de căldură cu plăci), valorificându-se avantajele celor două tipuri de instalaţii:

- prin intermediul schimbătoarelor de căldură cu plăci se pot realiza economii de energie prin recuperarea căldurii;

- prin încălzirea directă se reduce timpul de procesare.

27

DESEN

Melasa este diluată 1 la 1 şi preîncălzită la 55 C, după care este introdusă în zona I a schimbătorului cu plăcişi încălzită la 75 C cu ajutorul melasei sterilizate. Cu această temperatură este introdusă în injector, unde este adusă aproape instantaneu la 140 C, menţinându-se această temperatură 5-6 secunde în serpentină, după care urmează răcirea prin detentă până la 95 C şi îndepărtarea excesului de apă. Melasa sterilizată şi parţial răcită (95 C) este răcită în continuare în schimbătorul de căldură cu plăci până la 60 C.

V.4. Instalaţii şi utilaje pentru sterilizarea produselor ambalate

Prezintă avantaje, dar şi dezavantaje faţă de sterilizarea în vrac. Avantaje: înlăturarea riscului post-contaminării în cazul sterilizării în vrac fiind necesară o

ambalare aseptică în recipiente sterile.Dezavantaje: ambalajele sunt caracterizate de un slab transfer de căldură de la agentul

termic la produs, deoarece intervine şi transferul de căldură prin conducţie, prin peretele ambalajului, acesta având ca urmare creşterea duratei de sterilizare şi a necesarului de agent termic şi de răcire, creşterea timpului de terilizare şi în special a timpului de încălzire şi a timpului de răcire, este condiţionată şi de alţi doi factori:

1. Saltul termic, în cazul recipientelor de sticlă trebuie să fie de un anumit număr de grade pe minut pentru a impiedca deteriorarea/ spargerea recipientelor.

2. Creşterea volumul materialului şi a aerului din recipent duc la creşterea presiunii interioare, mărind riscul pierderii etanşeităţii şi spargerii ambalajelor.

Sterilizarea se poate face cu apă caldă, abur/ gaze de ardere. În funcţie de regimul de lucru, se impart în:- instalaţii cu funcţionare discontinuă;- instalaţii cu funcţionare continuă.

V.4.1. Instalaţii cu funcţionare discontinuă

Se numesc autoclave iar procesul: autoclavare/ apertizare (Nicholas Apert). La rândul lor se impart în:

- verticale;- orizontale.

28

Cele verticale prezintă avantajul că ocupă un spaţiu mai mic, alimentarea făcându-se pe la partea superioară. Cele orizontale necesită mai mult spaţiu pentru deschiderea capacului şi alimentare cu coşurile de produs, dar prezintă avantajul că aceste coşuri pot căpăta o mişcare de rotaţie, prin care se relizează îmbunătăţirea transferului termic şi reducerea timpului de sterilizare şi pot fi prevăzute cu un economizor (rezervor pentru preîncălzirea iniţială a apei, pentru stocarea apei uzate şi refularea ei în altă şarjă).

Autoclava verticală

DESEN

Autoclava este un vas subpresiune, construit din tablă grosă de oţel, prevăzut cu un fund sferic, sudat la corpul cilindrului şi un capac rabatabil. La partea inferioară se găseşte un barbotor, care poate avea diferite forme (inelar, sub formă de stea, sub formă de T), prin care se aduce aburul şi aerul. Eanşarea capacului se face cu ajutorul unor garnituri speciale (azbest, bumbac) şi a buloanelor de strângere 10. Coşurile în număr de 1-4, sunt fixate pe trei suporţi de sprijin 3 şi între coşuri se pun distanţiere care au formă cilindrică, sunt confectionate din tablă perforată cu orificii de minim 25 mm, iar distanţele dintre orificii de maxim 2,5x diametrul. Diametrul coşurilor este cu circa 80 mm mai mic decât al diametrului autoclavei, pentru o bună circulaţie al fluidelor.

Se închide capacul, se introduce apă conducta perforată 12 de alimentare, până la nivelul preaplinului 9. După care se începe încălzirea cu abur introdus prin barbotorul 7 până la 110 C. La acestă temperatură se începe şi introducerea aerului.

După terminarea timpului de menţinere la această temperatură de sterilizare, se opreşte admisia aburului şi se deschid ventilele de preaplin şi de alimentare cu apă rece. Suprapresiunea de 2 bar se menţine până la 100 C după care se reduce prin intermediul ventilului de aerisire 14. Se continuă alimentarea cu apă rece până la temperatura dorită, surplusul eliminându-se prin preaplinul 9.

Autoclava orizontală

Sunt mai răspândite decât cele verticale din punct de vedere constructiv. Există mai multe variante:

- autoclave statice cu sau fără economizor;- autoclave cu coşurile în mişcare (rotoclave), cu sau fără economizor, iar mişcarea

coşurilor poate fi într-o singură direcţie sau în două direcţii (mişcare pendulară).Economizorul este un vas subpresiune, deasupra autoclavei în care se preîncălzeşte apa

înainte de sterilizare.

DESEN

Rotoclava are formă cilindrică, prevăzută la un capăt cu un fund fix, iar la celălalt capăt cu un capac montat pe balamalele care se închid şi se etanşează cu ajutorul roţii de strângere 3. În interiorul rotoclavei, se găseşte dipozitivul de rotire pus în mişcare de un electromotor, prin intermediul unor roţi dinţate sau a unor curele de transmisie.

Coşurile pentru recipiente au formă cubică şi se introduc pe două şine de ghidaj, fixate în dispozitivul de rotire. Rotoclava este prevăzută cu racorduri pentru alimentare cu apă rece, caldă,

29

abur şi aer şi un racord pentru golirea apei uzate. Deasupra rotoclavei, este montat economizorul, care este un vas cilindric orizontal, prevăzut în interior cu un barbotor pentru încălţirea apei.

Funcţionare: se introduc coşurile cu produs şi apa caldă din economizor. Dacă este prima şarjă, apa este încălzită cu abur prin barbotare, iar la sfârşit este stocată şi recuperată din economizor.

Funcţionarea decurge ca la autoclavă, după scurgerea timpului de sterilizare, se scoate apa caldă şi se introduce în economizor şi se face răcirea cu apă rece.

Se foloseşte pentru sterilizarea produselor vâscoase, solide, sau amestecuri de lichide şi solide.

V.4.2. Sterilizarea continuă a produselor ambalate

Se impart în: instalaţii tip tunel şi instalaţii hidrostatice.

Instalaţii tip tunel

În principiu sunt construite dintr-o carcasă în formă de tunel, împărţită în mai multe zone (sectoare termice) în care recipientele se deplasează de la un capăt la altul cu ajutorul unui sistem de transport pe unul sau mai multe nivele.

Se caracterizează prin funcţionarea la presiune atmosferică. Din această cauză temperatura maximă de lucru este de 100 C, încălzirea se face cu apă (funcţionează ca pasteurizator).

Sterilizarea la produse se realizează cu aciditate ridicată, iar agentul termic utilizat este apa caldă.

Numărul sectoarelor termice este de 2-8, în funcţie de temperatura iniţială a produselor, temperatura de sterilizare sau pasteurizare şi de natura ambalajului. Primele sectoare urmăresc aducerea produsului de la temperatura iniţială la cea de pasteurizare (pH=4,5) sau sterilizare (pH<4,5) şi pot fi în număr de 1-3 sau pot lipsi dacă umplerea s-a făcut la o temperatură apropiată de temperatura de sterilizare.

Este construit din patru turnuri verticale: unul pentru încălzire, al doilea pentru sterilizare, al treilea pentru prerăcire şi al patrulea pentru răcire şi uscare.

Coloana de încălzire este dublă, ramura ascendentă are doar rol de alimentare, iar ramura descendentă realizeză încălzirea cu apă şi menţinerea presiunii din turnul de sterilizare, prin coloana de lichid. Presiunea şi temperatura cresc treptat, pe măsură ce produsul coboară.

Sterilizarea se face cu abur în al doilea turn (P =1 atm, t = 121-127 C). Turnul de sterilizare are patru ramuri, vitaza lanţului reglându-se din 3 în funcţie de formula de sterilizare.

Răcirea se realizează în două turnuri, într-o ramură a primei coloane se află coloana hidrostatică, care asigură şi scăderea treptată a temperaturii şi presiunii. În următoarele două ramuri, răcirea se realizează prin stropire, iar cea de-a patra este întrebuiţată pentru uscarea ambalajelor.

Alimentarea cu ambalaje se realizează prin partea inferioară a coloanei de încălzire, evacuarea ambalajelor sterilizate se face la baza coloanei de uscare, evitându-se complet amestecarea produselor sterilizate cu cele nesterilizate.

30

În afară de instalaţiile descrise la care sterilizarea se realizează cu apă sau abur, există o serie de instalaţii, cu funcţionare continuă, care realizează sterilizare cu aer cald, gaze de ardere, cu flacără directă, cu radiaţii, cu infraroşii, şi cu microunde.

31