BOYUT KÜÇÜLTME MAKİNALARI

Boyut Küçültme; katı, yarı katı, sıvı içinde yarı katı ve sıvı içinde sıvı bulunan ve karıştırılamayan parça ve parçaların daha küçük parçacıklar haline dönüştürülmesine denir. Endüstriyel işletmelerde işleme alınacak olan hammaddelerin boyutları, çeşitli amaçlar için ve çeşitli yöntemler kullanılarak birbirinden farklı boyutlara küçültülür. Sıvı içinde sıvı ve karıştırılamayan parçacıkların bölünerek küçültülmesini homojenizasyon ve emülsifikasyon sağlar. Bu iki işlem, daha çok yeme kalitesi veya gıdaların daha sonraki işlemlere uygunluğunu arttırmak için kullanılır.

Sıkıştırma; sert katıların kaba parçalara bölünmesi işlemidir. Katı veya yarı katı maddelerin boyutlarının küçültülmesi için genelde aşağıda belirtilen dört birim işlem ve kuvvet uygulanır; Sıkıştırma(ezme) Vurma Sürtme(ovalama) Kesme Sıkıştırma; sert katıların kaba parçalara bölünmesi işlemidir. Vurma; kaba parçaların yada daha yumuşak katıların orta veya daha küçük parçacıklara bölünmesi işlemidir. Sürtme;katıların çok küçük parçacıklara(toz) haline getirilmesi işlemidir. Kesme;belirli şekil ve büyüklüğe getirilmesidir

Parçaların boyutlarının küçültülmesi ile gıda endüstrisine sağladığı yararlar şöyle sıralanabilir: Maddenin tepki gösterme(kimyasal tepkime) yeteneği artar. İstenmeyen katıların mekanik yöntemler ile yapıdan ayrılması kolaylaşır. Kurutma, ısıtma veya soğutma, ekstraksiyon hızları(meyve suyunda) ve etkileri artar, çünkü yüzey alan değeri hacmine oranla artmıştır. Herhangi bir ürün için istenilen işlevsel ve işleme özelliğine sahip önceden belirlenmiş bir parçacık parçacık boyutunun dağılımı sağlanır. Benzer boyuttaki bir parçacık dağılımı ve bileşenlerin daha iyi karıştırılması sağlanır.

Boyut küçültmenin nedenleri 1. Bütün içindeki istenilen fazın elde edilmesi (şeker pancarından şekerin elde edilmesi) 2. Mamul ürünlerin elde edilmesinde uygulanması zorunlu işlem olması (baharat, un sanayi) 3. Ürünün toplam yüzey genişliği arttırılarak kurutma, soğutma, ısıtma işlemlerinin hızını arttırır. Hızın arttırılması işlem süresini kısaltır. 4. Çözünme işleminin hızı arttırılır. 5. Homojen karışımların elde edilmesi sağlanır.

Değişik boyut küçültme yöntemleri, elde edilen partiküllerin boyut dağılımına göre sınıflandırılabilir: 1. Kıymak, kesmek, dilimlemek ve küp yada başka şekillerde doğramak: a)Büyük boyuttan orta boyuta(yahnilik biftek, peynir pıhtısının kesilmesi, konserve için meyvelerin dilimlenmesi b)Orta boyuttan küçük boyutta(tuzlanmış ve tütsülenmiş domuz eti, parçalanmış yeşil fasulye ve küp şeklinde doğranmış havuç) c)Küçük boyuttan granuler boyuta (kıyılmış et, fileto edilmiş balık veya öğütülmüş fındık ve kıyılmış sebzeler). 2.İnceleği artırarak toz veya macun hale gelene kadar öğütmek (baharatlar, unlar, toz şeker, nişastalar). 3.Emülgatör kullanmak ya da homojenize etmek (mayonez, standardize edilmiş süt, esansiyel yağlar, tereyağı, dondurma ve margarin).

Boyut küçültme ilkelerine genel bakış: Boyut küçültme işleminin jenerik (geniş kapsamlı)terimi “ufalama’’ dır.Ancak, uygulamada katı parçaların boyutlarının küçültülmesinde “kırma” ve “öğütme“ yarı katı sıvı içinde sıvı içinde sıvı ve karıştırılamayan parçaların bölünmesi söz konusu olduğunda “sıkıştırma” ve “kesme” terimleri daha çok kullanılır.Buna göre ,küçültme birim işlemi üç alt sınıf içinde incelenebilir. 1.Katı parçaların boyutlarının küçültülmesi 2.Yarı katı parçaların boyutlarının küçültülmesi 3.Sıvı içinde yarı katı ,sıvı ve karıştırılamayan parçaların boyutlarının küçültülmesi

Katı Parçalarda Boyut Küçültme Kırma makineleri ve öğütücüler(değirmenler) bilinen en temel ufalayıcı makineleridir.Boyut küçültme işleminde enerji verimliliği, İşlem sonucu elde edilen yüzey alanı büyüklüğü ile ölçülür. İşlem sırasında kullanılan kırıcı ya da öğütücünün ideal bir kırıcı veya öğütücüden farkı, ürün beslemesinin tek düze olmasına karşın elde edilen parçacıklarda tek düzelik olmayışındandır.

Boyut küçülten makinelerin yaptığı işi öğrenmenin en bilinen yöntemi, ideal ile gerçek arasını kıyaslamak ve aradaki farkı bulmaktır. Ancak, bu farkı tamamen ölçme olanağı yoktur. Kaldı ki boyut küçültme konusundaki teorik bilgiler bugün için yeterli değildir ve elde edilen yeni bilgiler de ancak bu bilgilere dayanmaktadır. Öğütülmüş parçaların şekillerine mikroskopla bakıldığında düz yüzeyli ancak keskin kenarlı ve köşeli oldukları görülür.Yüzey sayısı çeşitlidir ve 4 ile 7 arasında değişir. Parçacıkların eni, boyu ve kalınlığı birbirine eşit boyutta veya parçacık iğnemsi yapıda olabilir. Eni, boyu ve kalınlığı birbirine eşit olan parçacıklar, küresel parçacıklar olarak kabul edilirler ve büyüklük belirtilmesinde “çap” değeri kullanılır.

Bir kırma veya öğütme makinasında genellikle aşağıda belirtilen özellikler aranır: Kapasite yüksekliği Ürünün birim kg’ı için gerekli olan güç girdisinin düşük olması Üründeki parçacık büyüklüklerinin tek düze veya büyüklük dağılımının istenileni verebilen düzeyde olması.

Boyut Küçültme Makinaları 1) Kırıcılar 2) Götürücüler 3) İnce Öğütücüler 4) Kesme Makinaları

Bilyalı Değirmenler (Ball Mills): Bu sistemler, 2.5-15 cm çapındaki çelik bilyalar ile yarıya kadar doldurulmuş, yavaş dönen yatay bir paslanmaz çelik silindir gövdeden oluşmuştur. Düşük hızlarda veya küçük bilyalar kullanıldığında kesme kuvvetleri ağırlık kazanır. Daha büyük bilyalarda veya daha yüksek hızlarda, vurma kuvvetleri önemli olmaya başlar. Genellikle gıda boyaları gibi ince partiküllü ve toz halindeki ürünlerin üretiminde kullanılırlar.

Çekiçli Değirmenler(Hammer Mills): Bu tip değirmenlerde sertleştirilmiş paslanmaz çelikten yapılmış kırıcı plakalardan oluşan yatay silindirik bir boşluk bulunmaktadır. Bu boşluk içine yüksek hızlı bir rotor uzunlukları boyunca sallanan çekiçlerle entegre edilerek yerleştirilmiştir. Çekiçli değirmenler daha çok baharat ve şeker gibi kristal yapıdaki veya lifli gıdalarda yaygın olarak kullanılırlar.

Valsli Değirmenler(Disc Mills): İnce öğütme için kesme kuvvetlerinin, kaba öğütme için kesme ve vurma kuvvetlerinin yer aldığı çok değişik tipte valsli öğütücü sistemler mevcuttur. Bunlar tek valsli öğütücüler, çift valsli öğütücüler, iğneli ve valsli öğütücüler olmak üzere kendi aralarında sınıflandırılırlar. Tek valsli öğütücülerde, gıda sabit bir alan ve yüksek hızda dönen bir vals arasındaki, ayarlanabilir bir aralıktan geçer. Çift valsli öğütücüde, daha yüksek bir kesme kuvveti üretmek için iki vals birbirine ters yönde döner, sonuncusu ise ilave vurma ve kesme kuvveti yaratarak öğütmenin etkinliğini arttırmaktadır.

Valsli değirmenler yaygın olarak buğday öğütmek için kullanılırlar Valsli değirmenler yaygın olarak buğday öğütmek için kullanılırlar.iki ya da daha çok sayıda paslanmaz çelik vals birbirine doğru döner ve gıda parçalarını valsler arasındaki boşlukdan dışarı atar.Burada kullanılan ana kuvvet valsler arasında bırakılan boşluğun yarattığı sıkıştırmadır ancak eğer valsler değişik hızlarda dönerlerse gıdaya ilave kesme kuvvetleri de etki eder.Vals aralığı değiştirilerek işlenen gıdaya özgün özellik geliştirmek üzere istenilen şekilde ayarlanabilir.

özellikle çok ince öğütme işlemlerin bu tür değirmenlerde yapılır özellikle çok ince öğütme işlemlerin bu tür değirmenlerde yapılır. Sürtme ve ezme kuvvetlerini uygulayan değirmenlerin rolü vardır. 3 çeşittir. Tek valsli değirmen, sabit bir yüzey ve dönen bir diskten oluşur. Besleme iki yüzey arasındaki boşlukta daha küçük parçalara ayrılır. İki valsli değirmen, ekseni etrafında dönen iki adet vals bulunur. Valsler ters yönlerde hareket ederler, böylece daha çok ezme yapılır. Pürüzlü olmasının sebebi ürünü tutabilmeyi sağlamaktadır. Taşlı değirmen, en eski değirmenlerdir. Buğdaydan un elde edilmesinde kullanılır. İki taş üst üste sabit olup arada ürün öğütülür.

Boyut küçültmede kullanılan valsler iki çeşittir: Gıda endüstrisinde ince öğütmenin en yoğun uygulandığı alan ekmekçilik ürünleri endüstrisi, önde gelen hammadde buğday, pirinç ve mısır en yaygın kullanılan ince öğütücüler ise “valsli değirmenler” yada ülkemizdeki tanımıyla “un ve irmik fabrikaları” dır. Boyut küçültmede kullanılan valsler iki çeşittir: Kırma Valsleri Öğütme Valsleri(liso) Kırma valsleri dişli, öğütme valsleri dişsiz, düz valslerdir. Bir tesiste genelde, vals sayısına göre %40 oranında kırma valsi %60 oranında “liso” valsi bulunur.

Değirmenlerde iyi ve uygun bir öğütme yapılabilmesi aşağıda belirtilen koşulların sağlanmasıyla yakından ilişkilidir. Ürün uygun büyüklükteki parça yada parçacıklardan oluşmalıdır. Besleme tek düze bir hız ile yapılmalıdır. İstenilen küçüklüğe indirgenen parçacıklar en kısa süre içinde değirmeni terk etmelidir. Daha iri olan parçacıklar istenilen büyüklüğü indirgeninceye kadar içerde kalmalıdır. Değirmenin içinde oluşan sıcaklık artışı, sıcağa duyarlı ürünler söz konusu olduğunda giderilebilmelidir

Bütün bu koşulların sağlanabilmesi için değirmenlerde yerine göre ısıtıcı ve soğutucu düzenler, seperatörler, pompalar, üfürücüler, motorlar ve beslenme düzenleri gibi çeşitli üniteler bulunur. Önemli olan bir başka nokta, bu ünitelerin tümünün birbirleriyle uyumlu çalışıyor olmasıdır. Yukarıda sözü edilen değirmenler üç değişik konumda işlem görürler: 1. Değirmen içine tek bir geçişten serbest akış, 2. Değirmenden çıkışın bir elek ile sınırladığı sistemler. Burada gıda parçacıkları elekten geçecek boyuta düşene kadar değirmen içinde tutulur, 3. Yeterli boyut küçültmesi sağlanana kadar, bütün materyalin yada iri parçacıklarının değirmende tekrar devredildiği sistemler.