Обоснование конструктивных параметров и режим работы шнековой соковыжималки.

Основным показателем, определяющим качество работы соковыжималок, является чистота сока и степень его отжатия из продукта.

При этом основными факторами, влияющими на выход отжатого сока, являются:

- давление, при котором происходит отжатие сока;

- содержание жидкой фазы в исходном сырье в % к массе сухого вещества;

- физико-механические характеристики исходного сырья;

- показатель, характеризующий способ предварительной обработки сырья;

- продолжительность процесса прессования;

- толщина отжимаемого слоя.

Сложность процесса отжатия, разнообразие способов предварительной обработки исходного сырья (нарезка, измельчение на терках и др.) и различие его физико-механических характеристик исключают возможность составления единого уравнения для расчета необходимого давления. Однако делаются попытки составить уравнение, которое характеризовало бы процесс отжатия жидкости из различных плодов и овощей.

Чистота получающегося сока зависит главным образом от направления сжимающего усилия (давления). Направление сжимающего усилия должно совпадать с осью вращения шнека. Исходя из теории работы винтовой кинематической пары, необходимо, чтобы радиальное составляющее усилие шнека было равно нулю. Это может быть обеспечено только в том случае, если угол рабочего профиля винтовой нарезки L равен нулю . Это условие обеспечивается благодаря наличию упорного профиля витка шнека.

При расчете необходимого давления можно исходить из следующих предпосылок. В начале камеры (у загрузочного устройства) масса не испытывает сжатия. Уплотнение ее начинается постепенно с уменьшением шага винтовой нарезки или наружного диаметра шнека. С уплотнением массы увеличивается ее перетирание. Последний виток шнека постепенно увеличивает осевое давление на массу, которое воспринимается жомом. При этом вдоль камеры осевое давление в массе уменьшается за счет частичного уравновешивания его трением массы о стенки камеры. Наибольшую плотность имеет то се­чение массы, которое соприкасалось с последним витком шнека. Давление на виток шнека от прессования массы и продвижения ее вдоль камеры может быть определено по формуле

, (3.1)

где – удельное давление, необходимое для прессования массы, Па;

– коэффициент фильтрации.

– постоянная величина, характеризуемая конструктивными параметрами шнека;

– длина камеры, м.

Кроме давления, необходимого для прессования массы продвижения ее вдоль камеры, последний виток создает дополнительное давление, которое преодолевает сопротивление жидкой составной части при фильтрации ее через слой мезги и через отверстия в камере пресса. Поэтому при отжатии будут иметь место явления, свойственные процессу фильтрации, описываемому уравнением Пуазейля для течения жидкости в капиллярах

, (3.2)

где V – объем жидкости, протекающей за время , м³;

Р – потеря давления в капилляре, Па;

r – радиус капилляра, м;

п – число капилляров на единицу площади слоя материала;

F_K – площадь сечения капилляра, м²;

– вязкость жидкости, Па∙с;

l – длина капилляра, м.

На основе уравнения Пуазейля можно сделать вывод о том, что нерационально увеличивать толщину слоя, а, следовательно, и объем отжимаемой массы.