УДК 633. 853. 78

                                         Оспанов А.Т. Атыханов А.Қ. Окейұлы Н.

 

Казахский национальный аграрный университет

 

 Выбор оптимальных параметров машины для измельчения плодоовощного сырья

 

Аннотация. В настоящее время перед перерабатывающей промышленностью нашей республики стоит ряд актуальных проблем, разрешение которых позволит поднять конкурентоспособность отечественных продуктов переработки плодоовощного сырья, что имеет особую значимость в преддверье вступления Казахстана в ВТО. А именно: повышение коэффициента использования продукции, снижение энергоемкости технологического процесса переработки плодов и расширение ассортимента номенклатуры продуктов переработки с повышенной пищевой и биологической ценностью.     

 

Ключевые слова: измельчающей машины, плодов яблоневых, измельчитель, (яблок, груш и.т) , ножы.

 

В южных и юго-восточных регионах Казахстана производится самая разнообразная продукция  плодоовощного сырья.

Малые и средние фермерские и крестьянские хозяйства юго-востока Казахстана производят более 290 тысяч тонн плодов, ягод, винограда ежегодно. Причем валовый сбор указанных продуктов имеет тенденцию устойчивого роста. К сожалению, значительная часть урожая погибает  из-за невозможности оперативной переработки.

Для сушки плодов, для закладки их на хранение, а также для консервирования в чистом виде плоды необходимо предварительно измельчать.     

Вместе с тем технология резки, реализуемая с использованием   применяемых измельчителей, несовершенна и требует доработки. В частности имеются нижеследующие  недостатки, ограничивающие ее рентабельность  и конкурентоспособность получаемого продукта:

-резка плодоягодного и овощного сырья (яблок, груш, баклажан и др.) осуществляется вручную, что ограничивает рентабельность  технологии и  конкурентоспособность получаемого продукта на рынке.

-загрузка измельченного и подготовленного к сушке сырья на решетку  и ее перемешивание  на ней осуществляется вручную, что является трудоемкой и неудобной операцией.

Анализ характеристик измельчителей плодов и универсальных машин, применяемых для их приготовления к сушке, показывает, что выпускаемые промышленностью машины имеют низкие качественные и эксплуатационные показатели, высокую энергоемкость выполняемого процесса, металлоемки. Обоснованию конструктивно-технологической схемы машины и исследованию процесса измельчения плодов яблоневых культур и плодоовощного сырья посвящена эта работа.

Целью исследования является усовершенствование существующей технологии измельчения плодоягодного и овощного сырья, повышение эффективности процесса резки и получения конкурентоспособной продукции,  а также рентабельности измельчителей за счет частичной механизации процесса резки сырья и расширение области использования измельчителей, совершенствование резания плодов с обоснованием параметров измельчителя.

            Основные задачи исследования: Исследование трудоемкости процесса резки плодоягодного и овощного сырья в используемой технологии; Разработка устройства и исследование процесса резки исходного сырья;  Изучение технологического процесса измельчения и подготовки  плодов и ягод, обоснование параметров и режимов измельчителя.

Теоретические исследования опирались на законы   и   методы   математики,   физики   и   механики. Постановка  экспериментальных исследований и испытаний проводились в соответствии с действующими ГОСТами и разработанными методиками.

На основе литературных источников и результатов патентных поисков рассмотрен процесс измельчения сырья, дан анализ существующих способов, конструкций измельчителей сельскохозяйственных продуктов, приведена их классификация, дан анализ применения ударно-центробежных измельчителей в промышленности, дан обзор исследований измельчения сырья резанием и ударно-отражательным действием.

Приведен анализ измельчите­лей плодов, на основе которого предложена клас­сификация машин для их измельчения. Намечено перспектив­ное направление совершенствования барабанных измельчите­лей.

Учеными получены ценные рекомендации по совершенствованию этого оборудования и технологии резания применительно к кон­струкции каждой машины.

Однако измельчение плодов требует изучения и дальнейшего совершенствования с учетом физико-механических свойств материала, проявляющихся при его взаимодействии с рабочими органами и ограждающими частями измельчителя.

Поэтому исследованиями было намечено решить следующие задачи:

       -      разработать модель подготовки плодов к солнечной сушке;

-   выполнить теоретические исследования измельчения машиной с использованием режущих рабо­чих органов для определения ее конструктивно-режимных параметров;

-   провести экспериментальные исследования резания плодов для обоснования его параметров с изучением физико-механических свойств яблоневых культур;

-   изготовить опытный образец измельчителя барабанного типа, испытать его в производственных условиях и дать оценку эффективности его использования.

Рассматриваются модели технических систем, описывающие процессы, происходящие при подготовке плодов для сушки. Рассмотрим модель, обусловленную воздействием как внешней среды, так и внутренних процессов, происходящих в системе. На рис. 1 приведена модель функционирования измельчителя плодов. В упрощенном виде процесс его функционирования включает в себя три взаимосвязанных блока: загрузка измельчителя (ПЗ); измельчение (ПИ) и выпуск измельченного продукта (ПВ). В модели измельчителя внешние и внутренние воздействия характеризуют следующие вектор-функции: Хпз – условия (средства) загрузки; Yпз – влияние параметров загрузки на измельчение и выпуск готового продукта; Хпи – влияние параметров измельчителя на процесс измельчения, влияние параметров измельчаемого материала на процесс измельчения; Yпи – влияние параметров измельчения на выпуск готового продукта; Хпв – параметры измельчителя и свойства измельченного продукта; Yпв – влияние параметров выпуска на энергоемкость процесса измельчения.

 Вектор-функции Хпз, Хпи, Хпв могут быть представлены в виде

Х пз = Х {Х1з , Х 2з , Х 3з , Х 4з};

{ } Х пи = Х Х1и , Х 2и , Х3и , Х 4и , Х5и , Х 6и , Х 7и , Х8и ;                 (1)

{ } Х пв = Х Х1в , Х 2в , Х 3в ,

 

Рисунок 1 - Модель работы измельчителя:

ПЗ – загрузка измельчителя; ПИ – измельчение;

ПВ – выпуск измельченного продукта

Х1з – производительность загружающих устройств; Х2з – размеры загружаемых корней; Х3з – высота слоя загружаемых плодов; Х4з – физико-механические и другие свойства загружаемых корней; Х1и, Х2и, Х3и, Х4и, Х5и, Х6и, Х7и, Х8и – конструктивные и технологические параметры барабана измельчителя (угол заточки ножей, угол резания, ширина стружки, скорость резания, толщина стружки, диаметр барабана, кривизна и шероховатость поверхности); Х1в, Х2в, Х3в – показатели конфигурации выпускной части измельчителя.

Таким образом, рассматривая функционирование измельчителя плодов, выявляем факторы, влияющие на этот процесс и возможность оценки значимости каждого из них.

Рассмотрены особенности технологического процесса измельчения плодов в машинах, отличающихся по типу измельчающего механизма, по виду подпора материала при его измельчении, по конструкции измельчающего органа с получением продукта определенного качества.

 

 

Рисунок 2 – Схема предлагаемого измельчителя плодов:

1-спиральный корпус; 2- пружина; 3-  виброемкость; 4- стойка;

5- пружина; 6,7- вибростойки; 8- привод вибростоек;9- колеса вибросетки и виброполотна для семян и остаточного сока; 10- рама; 11- виброполотно для семян и остаточного сока;12- привод диска;13 - вибросетка для измельченных плодов; 14- диск;15- режущии нож; 16-валик регулирующий толщину стружки; 17- транспортер;

Учитывая недостатки конструктивных схем измельчителей, применяющихся при измельчении плодов, предложена конструкция машины (рис. 2), имеющая измельчающий механизм барабанного типа, спиральный корпус, огибающий барабан, обеспечивающий одновременную работу 2-3 ножей и уменьшающий непроизводительное движение неизмельченной части плодов. Измельчитель работает следующим образом: подлежащие измельчению плоды подаются транспортером 17 по направлению к виброемкость 3, попадают в рабочую камеру между ножами барабана и спиральной поверхностью корпуса 1. Режущие ножи 15 дисков 14  делят стружку на дольки, срезая ее с измельчаемого материала, и перемещают клин неизмельченной части, обуславливая тем самым непрерывное ее продвижение до момента полного измельчения. Толщина стружки задается радиальным перемещением валиков 16. Частицы измельченного продукта выбрасываются вниз.

Выводы.

Исходя из литературного обзора теоретических основ процесса измельчения плодоовощного сырья, приходим к следующим выводам:

- качество измельчения является одним из основных показателей оценки, имеющих решающее значение при выборе типа и конструкции измельчителя;

- каждый способ измельчения в отдельности выгоден только при разрушении определенной группы материалов, в зависимости от физико-механических свойств разрушаемого материала;

- многообразие машин, применяемых для измельчения плодоовощного сырья, свидетельствует о том, что до настоящего времени все еще продолжается поиск наиболее рационального типа измельчающей машины, которая наряду с высокой технологической эффективностью обеспечила бы большую производительность и меньший расход энергии в сравнении с существующими;

- измельчители плодоовощного сырья, работающие по принципу резания, практически по всем показателям превосходят измельчители других типов;

- в измельчителях, работающих по принципу резания, продукт не нагревается, как в других измельчителях, что значительно снижает энергоемкость;

На основе практического опыта и анализа литературных источников измельчению плодоовощного сырья  разработана модель подготовки плодов к сушке. Анализ рассмотренных схем позволил предложить измельчитель со спиральным корпусом, огибающим барабаном, при реализации, которой производительность измельчителя может быть повышена.

                                       Литература:

1. Новиков Г.И. Исследование процесса резания корнеплодов. Труды ВИМ.том 16.-М 1952.

2. Куйго Х.Х. Исследование процесса резания и конструктивных параметров рабочего органа машин для измельчения корнеплодов в животноводстве. Автореф.диссерт.канд.техн.наук.-Каунас,1965

             Кілт сөздер: құрылғылар, алма, алма тектес жемістілер, ұсақтағыштар, пышақтар.

             Keywords: grinding machine, apple fruit, chopper, knives (apples, pears i.t)

 

                       А.Т. Оспанов, А.К.Атыханов, Н.Окейұлы.

                     Алма тектес жемістілерді турау машиналарын жасау

       Бұл мақалада жемістілерді кесу машинасын жасау қарастырылған                            

 

.                     A.Т. Оspanov,  A. K. Atykhanov,  N. Okeiulу.

               Development of milling machines for cutting fruit apple

 

This article are  shots  working out of the apple fruits cutting chopper In this article are reviewed by the study of cutting fruits.