Karıştırma ve Karışımlama Makinaları

1. Karıştırma ve Karışımlama Makinaları • Karıştırma ve karışımlama işlemleri birbirinden farklı işlemlerdir. • Karıştırma (agitating), kap içindeki bir fazın içerden ya da dışardan bir etki ile dairesel hareketi şeklinde tanımlanabilir. • Tereyağı üretiminde kullanılan döner tip yayıkların sütü çalkalaması, silo tanklarda duran süt, şeker şurubu ve yemeklik yağ gibi ürünlerin homojenliğinin bozulmaması için sürekli karıştırılması gibi.

2. Karışımlama • Karışımlama (mixing veya bleding) ise, çoğu kez karıştırma birim işleminden hemen sonra yapılan, iki ya da daha çok fazın içerden bir etki ile hareket ettirilerek birbirleri içinde dağılması, bir başka deyişle heterojen yapının bozulması ve tekdüze bir karışım elde edilmesidir. • Eritme (krem) peyniri, dondurma, çukulata miksleri ve fırıncılık (ekmek, bisküvi, peksimet, kraker vb.) ürünleri ile ilgili hamurların hazırlanması gibi.

3. Karışımlamada kullanılan terimler • Karışımlama işlemi için yabancı dillerde farklı terimler ile tanımlanmaktadır. • Örneğin, iki fazın boyutlarının küçültülerek karıştırılması (blending, kneading, milling), • ürünün dispers hale getirilmesi (dispersing) ve • çalkalama (shaking) • Şekerin çay içinde kaşıkla karıştırılarak (stirring) eritilmesi gibi

4. Gıda endüstrisinde ürünlerin karıştırılması ve karışımlanmasının amaçları • Birbirine karışmayan iki sıvı ya da yarı-sıvı fazı birbiri içinde dağıtmak (sıvı-sıvı emülsiyonu ya da suspansiyonu), • Birbirine karışabilen sıvı ya da yarı-sıvı fazları karışımlamak, • Katı ya da yarı katı fazların sıvı ya da yarı-sıvı fazlar içinde düzenli dağılımını sağlamak (sıvı-katı süspansiyonu), • Sıvı faz içine gaz fazının dağılımını sağlamak, • Sıvı faz ile onu çevreleyen kabın çeperi arasında ısı aktarımı sağlamak (ısıl iletim, ısıl taşınım).

5. Tanklar • Genelde tank veya tekne olarak tanımlanan ve karışımın ya da karışımlama işleminin içinde gerçekleştirildiği kaplar yerine göre işlem tankı, silo tank, mayalama teknesi, mikser kazanı gibi çeşitli adlar alırlar. • Yatay ya da düşey eksenli olabilen tanklar, 5 -100.000 litre hacminde sıvı ürün silo tanklarına kadar çeşitli büyüklükte yapılırlar. • Kap, sabit ya da hareketli, yatay ya da düşey eksenli, işlemin özelliğine göre tepesi atmosfere açık ya da kapalı, tek ya da çift ceketli yalıtımlı ya da yalıtımsız genellikle paslanmaz çelik malzemeden yapılmış olabilir

6. Şekil 4.56. Çeşitli kapasitelerde balans tankları

7. Tank aksesuarları • Genellikle tepeden veya yandan giriş yapan ve bir elektrik motoru ile tahrik edilen şafta (mile) bağlı “karıştırıcı” (pervane, palet, turbin vs) ile ürünün hareketi sağlanır. • Tanka ayrıca, amaca göre sıcak su, buhar, soğuk su giriş ve çıkış boğazları, vanalar, sıcaklık ve vakum ölçerler ile gözetleme camı gibi elemanlar bağlanır.

8. Şekil 4.57 (a) Yalıtımlı ve paletli karıştırıcılı silo tank, (b) Çift cidarlı soğutmalı veya ısıtmalı tank (c) İçinde sıyırıcı tip karıştırıcılı buhar ceketli özel işlem tankı.

9. Karıştırıcılar • Karıştırıcılar sıvı üründe oluşturdukları akıma göre ikiye ayrılırlar. Karıştırıcı şaftına paralel akım oluşturanlara “üst akım karıştırıcılar”, karıştırıcı şaftına teğetsel ya da yarıçap yönünde sıvı akımı oluşturanlara ise “merkezkaç akım karıştırıcılar” denir. • Karıştırıcılar pervaneler, çarklar ve türbin karıştırıcılar olarak üçe ayrılır.

10. Pervaneler • Üst akım oluşturan ve düşük viskoziteli ürünler için kullanılan yüksek devirli karıştırıcılardır. • Dönen pervane sıvı içinde bir heliks oluşturur. Pervanenin bir tam devri sonunda, sıvı, pervane kanatlarının eğimine bağlı olarak uzunlamasına belirli bir uzaklığa iletilmektedir. Bu uzaklığın pervane çapına oranına “pervanenin atış uzaklığı” denir.

11. Şekil 4.58. Şekil 4.58 (a) Kare atışlı standart üç kanatlı, (b) Özel iki kanatlı, (c) Özel üç kanatlı kapalı

12. Çarklar • Çarklar iki ya da çok bıçaklı (paletli), bağlı oldukları şafta dikey konumlandırılmış, orta viskoziteli sıvılar için kullanılan karıştırıcılardır. • Çift ceketli ısı aktarımlı işlem tanklarında, ısıya karşı hassas ürünlerin iç cidara yapışarak esmerleşmesini önlemek amacıyla sıyırmalı bıçaklı karıştırıcılar kullanılır.

13. Şekil 4.59 Çarklı karıştırıcılar a) Düz çarklı, b) Atışlı çarklı, c) Çapalı çarklı

14. Türbinler • Tank eksenindeki bir şafta bağlı çok sayıda bıçak ya da kanatçıktan oluşan karıştırıcılardır. • Kanatçıklar düz, eğri, açık, yarı açık ya da örtülü olabilirler. • Güçlü akımlar oluşturan türbinler geniş bir viskozite alanı içinde etkilidirler (Şekil 4.60) • Türbinli karıştırıcıda, sıvının kanatçıkları çevrelediği bölgede yüksek kargaşalı ve sürtünmesi fazla olan hızlı bir akım oluşmaktadır. Asıl sıvı akımı yarıçap yönündedir.

15. Şekil 4.60 Türbinli karıştırıcılar (a) Açık düzgün bıçaklı, (b) Kanatlı diskli, (c) Kıvrık bıçaklı, (d) Kıvrık bıçaklı difüzörlü

16. Karıştırıcılı Tanklarda Akım Tipleri • Karıştırıcılı bir tanktaki akım tipi, karıştırıcının tipine, sıvı ürünün özelliklerine, tankın, karıştırıcının ve engellerin boyutlarına göre değişir. • Karıştırıcı şaft tank eksenine yerleştirilmiş ise sıvı yüzeyinde girdap oluşturur. • Girdap, bazı durumlarda istenmeyen bir olaydır. Örneğin çikolata ve dondurma miksinde fındık parçaları varsa, parçalar merkezkaç kuvveti ile dışa doğru atılır, oradan aşağı inerek tankın merkezinde toplanırlar.

17. Şekil 4.61 Girdap oluşumunun şematik görünümü

18. Girdap olayını önlemenin yolları • Küçük tanklarda karıştırıcı, tankın merkezi dışına yerleştirilebilir. • Büyük tanklarda karıştırıcı, tankın yan tarafından giriş yapar. • Dikey ve merkezi karıştırıcılı olan tankların çevresel iç yüzeyinde dikey engeller (dalgakıran) koyulabilir.

19. Şekil 4.62 (a) Şaft merkez hattı dışında, (b) Yandan girişli şaft, (c) Merkez şaftlı dalgakıranlı tank

20. Çekme Tüpleri • Karıştırıcılarda akım yönü ve hızının kontrolü istendiğinde çekme tüpleri kullanılır • Tüpler pervaneli karıştırıcılarda pervanenin etrafına, türbinli olanlarda karıştırıcının üzerine yerleştirilir. • Belli emülsiyonların hazırlanmasında kullanılır

22. Dolaşım (sirkülasyon) Hızı • Karıştırıcı tarafından birim zamanda yeri değiştirilen sıvı hacmine karıştırıcının “karıştırma kapasitesi” ya da “dolaşım hızı” denir.

23. Döner Kaplı Karıştırıcılar • Bir elektrik motoru ile tahrik edilen karıştırıcı, kap merkezine yerleştirilmiş bir şaftın ucundaki çok sayıda bıçakçık veya parmakçıktan oluşmuştur. • Karıştırıcı çalışırken kap, karıştırıcının ters yönünde dönmektedir.

24. Boyut Küçültme Makinaları • “Küçültme” terimi katı, yarı katı, sıvı içinde yarı katı ve sıvı içinde sıvı bulunan ve karıştırılamayan parça ve parçaların daha küçük parça ve/veya parçacıklar haline dönüştürülmesi işlemlerini tanımlamakta kullanılır.

25. Katı veya yarı katı maddelerin boyutlarının küçültülmesi amacıyla uygulanan işlemler • Sıkıştırma (ezme) • Vurma • Sürtme (ovalama) • Kesme

26. Parçaların boyutlarının küçültülmesi ile gıda endüstrisine sağladığı yararlar • Maddenin kimyasal tepkime yeteneği artar. • Kurutma, ısıtma veya soğutma, ekstraksiyon hızları ve etkileri artar. • Herhangi bir ürün için önceden belirlenmiş parçacık boyutunun dağılımı sağlanır (baharatlar, mısır nişastası). • Benzer boyuttaki bir parçacık dağılımı ve bileşenlerin daha iyi karıştırılması sağlanır (kuru çorba, kek karışımları). • Emülsiyon süspansiyon stabilitesi sağlanır

27. Boyut küçültme işlemi • Katı parçaların boyutlarının küçültülmesi • Yarı katı parçaların boyutlarının küçültülmesi • Sıvı içindeki yarı katı, sıvı ve karıştırılamayan parçaların boyutlarının küçültülmesi Şeklinde gerçekleştirilebilir.

28. Boyut küçültme makinaları • kırıcılar, • öğütücüler, • ince öğütücüler ve • kesme makinaları olmak üzere genelde dört ana grup altında toplanabilir

29. Bilyalı Değirmenler (Ball Mills) • Gıda endüstrisinin genellikle tahıllarla uğraşan işletmelerin konusunu oluşturan ince öğütücüler, ürünü toz haline getiren makina ve düzenlerdir. • Gıda boyaları gibi ince partiküllü ve toz halindeki ürünlerin üretiminde kullanılırlar.

30. Çekiçli Değirmenler (Hammer Mills) • Çekiçli değirmenler daha çok baharat ve şeker gibi kristal yapıdaki veya lifli gıdalarda yaygın olarak kullanılırlar.

31. Valsli Değirmenler (Disc Mills) • Valsli değirmenler yaygın olarak buğday öğütmek için kullanılırlar. • İki ya da daha çok sayıda paslanmaz çelik valsbirbirine doğru döner ve gıda parçacıklarını valsler arasındaki boşluktan 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 istenen şekilde ayarlanabilir.

32. Boyut küçültmede kullanılan valsler • Kırma valsleri • Öğütme valsleri Kırma valsleri dişli, öğütme valsleri dişsiz, düz valslerdir.

33. 1,4,6,8-elevatör 2-Tohum temzileme ve ön ayırma 3-Toz siklonu 5- Triyör

34. Evrika

35. Öğütme işlemi • Öğütme işlemi, un ya da irmik üretimi esas alınarak buğdayın, bir seri ve aralıkları giderek küçülen vals ve elek sistemlerinden geçirilmesi ile gerçekleşir. • Buğday ilk aşamalarda kırma valslerinden geçirilir. Önce danenin kabuk tabakası kırılır, protein ve nişastadan oluşan endosperm parçalanır ve embriyo ayrılır. • İkinci ve üçüncü kırımlarda endosperm parçaları küçülürken daha plastik bir yapıya sahip olan embriyo ezilir (yassılaşır) ve kepeği oluşturan kabuk parçacıkları (pulcuklar) giderek ufalanır.

36. Yarı katı gıdaların boyutlarını küçültmek için • Yarı katı gıdaların (et, meyve,sebze) Sıkıştırma, kesme, parçalama ya da yırtma işlemlerinden birisi ile ufalayan makina veya ekipmanlara “Kesme Makinaları” denir. Kesme makina ve ekipmanları dört gruba ayrılır. • pul (flake) haline getiren dilimleme makinaları • Küp yapanlar, • Şerit (shreding) yapanlar ve • Pulp yapan makinalar.

37. Dilim ve Pul Haline Getiren (Flaking) Makinalar • Elma gibi bazı sert meyveler için de değişik tipte kesiciler kullanılır. • Balık, fındık ve etlerin pul (flake) haline getirilmesinde kullanılan ekipmanlar • Peynir dilimleri, salam dilimleri yapanlar

38. Küp Yapan (Dicing) Makinalar Sebze, meyve ve etler, küp şekli verilmek üzere önce dilimlenirler, daha sonra da döner bıçaklar ile şerit haline getirilirler.

39. Pulp Yapan Makinalar (Pulpers) • Meyve ve sebze suyu ekstraksiyonunda (sıkıp çıkarma), yemeklik yağ üretiminde, püre ve et imalatında ön işlemlerde kullanılırlar. • Silindirik yatay bir gövde içinde yine yatay konumlandırılmış yüksek devirle dönen bir şaftın üzerine, uçları sertleştirilmiş çelikten yapılmış bıçaklar yerleştirilmiştir. • Her bıçağın karşısında gövde üzerinde birer bıçak yastığı konulmuştur. Bıçak uçları ile bıçak yastıkları arasındaki boşluk, ürünün istenilen boyuta indirgenmesi amacı ile ayarlanabilir. Ürün, dönen bıçaklar tarafından yüzlerce kez kesilerek ufalanır ve silindirik elekten aşağıya geçer.

40. Şekil 4.69 Döner bıçaklı bir pulperin kesit görünümü

41. Presler yapılarına ve çalışma ilkelerine göre • Kesikli çalışan presler • Dik sepetli presler • Yatık gövdeli presler • Paketli presler • 2. Sürekli çalışan presler • Vidalı presler • Bant presler

42. Kesikli Çalışan Presler • Preslenecek hammadde partiler halinde beslenir. Preslemeden sonra kalan “posa” boşaltılır ve yerine yeni bir parti konur. Daha çok meyve suyu, zeytin yağı üretiminde kullanılan kesikli çalışan presler çok çeşitlidir. • Kesikli çalışan presler içinde en eski ve ilkel olanı dik sepetli prestir. • Yatık gövdeli preslerde pres gövdesi, delikli paslanmaz çelikten yapılmış ve yatay olarak konumlandırılmıştır (Şekil 4.70).

43. Şekil 4.70. Willmes ABC presinin şematik çalışma ilkesi 1) Pres tabanı, 2) Basınç tablası, 3) Pres gövdesi, 4) Süzme ve karıştırma sicimleri

44. Paketli presler her türlü meyvenin preslenmesine uygundur ve yaygın olarak kullanılır. • Mayşe (püre haline getirilmiş meyve),zeytinler vb sentetik malzemeden bezler içerisinde, bohçalar halinde ve her bohça arasına birer kafes konularak ve üst üste yerleştirilerek, bir paket halinde hidrolik yöntemle sıkıştırılır. • Pres bezleri su emmeyen sentetik malzemeden yapılır (koku ve tadı etkilemeyen malzemeler tercih edilir) • Basınç kademeli olarak artırılır 25 dak. Da presleme tamamlanır

45. Sürekli Çalışan Presler • Sürekli çalışan presler vidalı ve bantlı preslerdir. • Vidalı presler genelde yatık delikli bir silindir ile gövde içinde döner hareketli sonsuz bir vidadan oluşur. • Hammadde delikli gövde ile bu vida arasında sıkışarak preslenir. • Ayçiçeği, pamuk gibi yağlı tohumların ön preslemesi vidalı presle, ikinci presleme ise bir filtre pres ile yapılır (Şekil 4.72).

46. Şekil 4.72. Vidalı presin kesit görünümü 1) Pres gövdesi 2) Posa çıkış boğazıhidrolik kapağı, 3) Ham ürün girişi, 10) Su-ham yağ ön çıkışı, 11) Su-ham yağ çıkış boğazı

47. Vidalı presler • Vidalı preslerde vida adımı giderek daraldığından başlangıçtaki düşük basınç giderek yükselir. • Böylece pres basıncı presleme silindiri boyunca yükselir. • Preslenmiş olan posa ya da küspe, ayarlı basınç değerini aştığında, kapak açılır ve dışarı atılır

48. Bant presler • Bant preslerde ilke, mayşenin iki bant arasına sıkıştırılmasıdır. • Şekil 3.26’da görüldüğü gibi iki bant arasındaki aralık mayşenin girişinden itibaren azalmakta ve mayşe giderek artan bir basınçla karşı karşıya kalmaktadır.

49. Şekil 3.26. Bant pres

50. Preslemede işlemini etkileyen faktörler • Preslenen maddenin yapısı • pres basıncı • alınan suyun ya da ham yağın viskozitesi • pres kekinin kalınlığı • Presleme sıcaklığı