CC BY
117
УДК 62-97/-98
ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ © Е.А. Воронин1
Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова, 115998, Россия, г. Москва, Стремянный переулок, 36.
Представлен проект аппарата для измельчения пищевых отходов на предприятиях общественного питания. Рассмотрена проблема утилизации пищевых отходов, выяснены их характеристики и свойства. Данный проект измельчителя отходов является возможным решением проблемы утилизации отходов больших ресторанов и развлекательных центров. Особенности конструкции позволяют обеспечить высокую производительность при небольшой потребляемой мощности. Ил. 4. Библиогр. 9 назв.
Ключевые слова: пуансонный измельчитель; проблема утилизации; пищевые отходы.
FOOD WASTE SHREDDER E.A. Voronin
Plekhanov Russian University of Economics, 36 Stremyanny per., Moscow, 115998, Russia.
The article presents a design of a food waste shredder for public catering enterprises. Having determined food waste features and properties the author discusses the problem of its disposal. This project of the food waste shredder can allow big restaurants and entertaining centers to solve the problem of food waste recycling. Food waste shredder design features ensure high performance under low power consumption. 4 figures. 9 sources.
Key words: punch shredder; recycling problem; food waste.
Экологическая проблема пищевых отходов
По данным Гринпис в России 30-40% бытового мусора приходится именно на пищевые продукты. В мире более миллиарда тонн пищевых отходов выбрасывается каждый год. Это треть всех производимых продуктов питания. Основными крупными источниками биоотходов являются пищевое производство и сельское хозяйство. Причем с более острой проблемой утилизации сталкиваются городские организации ресторанной и развлекательной сфер деятельности. Проблемы часто связаны с недостаточными возможностями канализационных систем.
Посетители ресторанов, кафе и столовых ясно заявили о том, что серьезно озабочены проблемой снижения количества пищевых отходов и готовы переплачивать за еду в тех заведениях, где применяются экологически безопасные методы утилизации пищевых отходов. В настоящий момент среди всех опрошенных стран Россия пока стоит на последнем месте по уровню озабоченности этой проблемой, но даже у нас этот показатель достиг 69%.
Все это говорит о том, как важно поднимать вопросы рационального отношения к продуктам питания. Минимизация пищевых отходов в наших домах и за их пределами станет небольшим, но существенным шагом на пути к уменьшению экологических последствий человеческой жизнедеятельности в глобальном масштабе [6].
Во всех странах мира вопрос о необходимости утилизировать бытовые городские отходы (а также пищевые) стоит очень остро. В больших городах особенно важно своевременно и эффективно утилизиро-
вать пищевые отходы и другие городские бытовые отходы.
За рубежом активно ведут разработки по комплексному использованию сырья и безотходной переработки образующихся вторичных ресурсов с применением микробиологической биотрансформации сырья, главным образом в направлении обогащения его белком, синтезируемым бактериями, дрожжами или грибами в целях получения кормов, кормовых и пищевых добавок.
В Западных странах при изготовлении пищевых продуктов используют кости рыб, стебли конопли, кожуру цитрусовых, отруби, жмых, спиртовую барду и пивную дробину, скорлупу орехов (миндаль), сахарную мелассу, чайные остатки, жмых, остатки теста и хлеба, подсырную сыворотку, шелуху какао бобов и кормовые белки из свекловичного жома. Японские фермеры получают корма и удобрения из панцирей креветок и крабов, рисовой шелухи, соевого жмыха, барды и обезжиренных бобов или остатков отжатого соевого творога «тофу».
Большое внимание за рубежом уделяется исследованиям по разработке объективных методов и приборов контроля качества сырья, полуфабрикатов и готовых пищевых продуктов, средств по контролю, управлению и регулированию проведения технологических процессов (сенсорные технологии, ультразвуковая дефектоскопия, низкотемпературная флуоресцентная спектрофотометрия и др.). Воздействие вредных факторов окружающей среды, несбалансированность современного питания (дефицит пищевых волокон, белка, витаминов, минеральных солей мик-
1Воронин Евгений Александрович, аспирант, тел.: 89055024418, e-mail: Voronin_1990@inbox.ru Voronin Evgeny, Postgraduate, tel.: 89055024418, e-mail: Voronin_1990@inbox.ru
роэлементов) обостряют потребность в специальных продуктах питания, проблему которых частично может решить рациональное использование вторичного пищевого сырья, являющегося результатом традиционных технологических процессов производства пищевой продукции.
Основная тенденция развития системы упаковки продуктов питания за рубежом - это разработка экологически чистых упаковок с целью максимального снижения загрязнений окружающей среды, замена традиционных упаковок новыми видами (менее опасными упаковочными материалами), способными подвергаться повторной переработке или использованию в качестве многооборотных, создания биологически разлагаемых упаковок на основе зерна и крахмала для сигарет и пищевых продуктов, съедобные упаковки для продуктов питания [8].
Согласно ГОСТу 30772-2001 пищевые отходы -это продукты питания, утратившие полностью или частично свои первоначальные потребительские свойства в процессе их производства, переработки, употребления или хранения. Все пищевые отходы можно разделить на:
- отходы потребления - пищевые отходы населения, оставленные после еды, просроченные продукты;
- отходы производства - отходы, полученные при очистке сырья и других технологических операциях на пищевых производствах.
Утилизируют пищевые отходы разными способами, наиболее простые: компостирование, глубокая сушка или сжигание. Однако эти методы ни в одной стране пока не дали положительных результатов, как в вопросе эффективности, так и с точки зрения экономической оправданности.
При наличии возможностей городские пищевые отходы используются в качестве корма для скота. В переработанном виде они содержат ценные вещества: белки, углеводы, крахмал, каротин, витамины и многие другие. Приблизительный состав пищевых отходов следующий:
- картофель (в том числе и очистки) - 60-65%;
- овощные отходы - 10-15%;
- фруктовые отходы - 5-10%;
- мясные отходы - 2,3-2,7%;
- рыбные отходы - 1,5-2,5%;
- кости - 3,5-4%;
- хлеб - 1,5%;
- молочные продукты - 0,5%;
- яичная скорлупа - 0,5%;
- посторонние примеси - 4-12%;
- прочие отходы - 2,5%.
Пищевые отходы производства, в отличие от пищевых отходов потребления, не содержат посторонних примесей. Такие полезные вещества, как пивные дрожжи, сыворотка, солодовая дробина и ростки применяются в качестве добавок к изготовляемым кормам. Для приготовления корма отходы должны пройти тепловую обработку.
Влажность, состав и количество пищевых отходов зависит от источника образования отходов и времени года. Осенью влажность составляет около 80%. Весной влажность пищевых отходов снижается до 70%. Пищевые отходы наибольшей влажности (85-90%) образуются на предприятиях общественного питания. Качество корма для скота зависит от качества пищевых отходов, их загрязненности, содержания питательных веществ [7].
В немногих предприятиях пищевые отходы подвергаются переработке и дальнейшему использованию. Существует несомненная целесообразность и необходимость в измельчителях отходов, ориентированных на предприятия питания. С ростом экологической культуры населения потребность в измельчителях пищевых отходов будет расти. Комплексы мероприятий различного назначения и уровня по охране окружающей среды перерабатывающих отраслей промышленности с решением проблем утилизации отходов пищевых производств позволят обеспечить экологическую безопасность при учете экономической эффективности.
Нами рассмотрены основные серийно выпускаемые машины для измельчения пищевых отходов и выявлены их преимущества и недостатки. Из всех схем измельчения для измельчителя отходов можно выделить шнековую, жерновую, вальцовую, дисковую и пуансонную (рис. 1).
Недостаток жерновой схемы связан с возможными трудностями при измельчении неоднородных по размерам и составу отходов. А при применении дисковой схемы частой проблемой станет застревание мусора в рабочей камере аппарата. Шнековые и жерновые измельчители используются при измельчении на мелкую фракцию. Если тонина помола не имеет большого значения, то пуансонная и вальцовая схема - наиболее подходящие варианты.
а)
б)
в)
г)
д)
Рис. 1. Схемы измельчения для измельчителя отходов: а - шнековая; б - жерновая; в - вальцовая; г - дисковая;
д- пуансонная
Преимуществом пуансонных механизмов является то, что в нем отсутствуют подвижные ножи с острыми лезвиями, что уменьшает вероятность несчастных случаев. Пуансонный измельчитель имеет небольшие габариты и массу, достаточно высокую производительность, а потребляемая им мощность мала. Он прост в применении и имеет простую конструкцию. Поэтому разработан проект пуансонного измельчителя.
Измельчитель отходов предназначен для предприятия питания на 400 посадочных мест с производительностью 200 кг/час. Его мощность составила 250 Вт. Габаритные размеры - 600 мм х 600 мм х 1270 мм.
Описание разработанной машины
Разработанный измельчитель представляет собой
модульный аппарат, который может функционировать как автономно, так и в составе технологической линии для получения биомассы. Аппарат служит для простой и быстрой переработки сырых пищевых отходов в производственных помещениях предприятий общественного питания.
Разработанный пуансонный измельчитель устроен следующим образом (рис. 2-4). Измельчитель встроен в стол 2. Корпус 4 представляет собой пустотелую призму с патрубком для отходов. Снизу установлена съемная ножевая решетка 3. Внутри рабочей камеры помещается шток 24. К нижнему торцу штока крепится пуансон 25, благодаря которому мусор проталкивается через ножевую решетку.
Рис. 4. Пуансонный измельчитель в разрезе (фронтальный вид)
Шток совершает возвратно-поступательное движение, которое передается ему следующим образом: двигатель 29 заставляет вращаться червяк 11. От него через червячное колесо 12 движение передается водилу 7. Ось водила установлена в пазу рамки-кулисы 10, которая имеет ролики 15, перемещающиеся в пазу корпуса и крышки червячной передачи 5 и 6. Двигатель 29 закрыт кожухом 18.
При вращении водила его ось совершает движение по окружности, а связанная с ней рамка-кулиса -возвратно-поступательное движение; при этом за один оборот коленчатого вала шток совершит один двойной ход. Отходы засыпаются в загрузочный бункер, а измельченные частицы высыпаются из выходного отверстия в специальную емкость.
Таким образом, проблема пищевых отходов является актуальной и требует тщательной проработки и
комплексного решения. Одним из перспективных вариантов решений является переработка пищевых отходов в измельчителе. В данном проекте измельчитель отходов реализован на основании одной из проверенных кинематических схем. Его расчетные технические характеристики делают возможным его применение в больших предприятиях питания и ресторанных комплексах. Измельченные пищевые отходы могут проходить после измельчения дальнейшую переработку в зависимости от последующего использования.
Население разных стран мира уже готово платить больше на тех предприятиях питания, которые не загрязняют окружающую среду. С ростом экологической культуры населения потребность в измельчителе отходов будет расти.
1. Ботов М.И., Елхина В.Д. Механическое оборудование предприятий общественного питания в трех частях: механическое оборудование. М. ИЦ «Академия», 2010 г.
2. О нормативах образования пищевых отходов Письмо Министерства экологии и природных ресурсов Республики Татарстан от 17 января 2003 г. N 165/09
3. Рекомендации по определению норм накопления твердых бытовых отходов для городов РСФСР. М., АКХ, 1982. Утверждены заместителем министра жилищно-коммунального хозяйства РСФСР Изамовым А.П. 9 марта 1982 г.
4. Елхина В.Д. Методическое указание и задания к выполне-
Библиографический список
нию расчетов по дисциплине «Технологическое оборудование предприятий общественного питания». Раздел «Механическое оборудование». Ч II.
5. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1.
6. http://www.unNeverfoodsolutions.ru/our-semces/your-kitchen/work-smart/wise-up-on-waste/wise-up-on-waste-c
7. Новикова И. Туалеты, компосты, утилизация отходов.
8. Лаврова Ю.А. Экологические проблемы на пищевых производствах: реферат. Владивосток: ДГАЭУ, 2002. 18 с.
9. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. Л.: Машиностроение, 1978 г.
