CC BY
148
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.171: 635.61
МЕХАНИЗАЦИЯ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОДОВ БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР
MECHANIZATIONS PRIMARY CONVERSION FRUIT MELLONS
М.Н. Шапров, кандидат технических наук, профессор, декан факультета механизации сельского хозяйства
Д.В. Сёмин, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры « Сел ьскохозяйственные машины »
М. А. Садовников, студент факультета Механизации сельского хозяйства
ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
M.N. Shaprov, D.V. Semin, M.A. Sadovnikov
Volgograd state agricultural academy
В отрасли переработки овощебахчевой продукции сложилась остро назревшая проблема замены ручного труда средствами механизации при первичной переработке плодов бахчевых культур с целью получения семян и очищенной мякоти. Исследование состояния вопроса позволило на основании существующих способов разработать технологическую линию по первичной переработке плодов бахчевых культур.
In branches of the conversion to mellon product formed sharply urgent problem of the change the manual labour facility to mechanizations under primary conversion fruit mellons to achieve and cleaned to pulps. The Study of the condition of the question has allowed on the grounds of existing ways to develop the technological line on primary conversion fruit mellons.
Ключевые слова: плоды бахчевых, кора, семена, очистка плодов, резка плодов.
В южных регионах России, особенно в степных районах Поволжья, бахчеводство является одной из самых рентабельных отраслей сельского хозяйства.
Бахчевые культуры в сельском хозяйстве находят широкое и разностороннее применение. Продукция этих культур (арбуз, дыня, тыква) может употребляться как в натуральном виде, так и в виде продуктов переработки.
Если арбуз и дыня, как правило, используются только в натуральном виде, то тыква позволяет расширить сферу применения за счет более длительного срока хранения.
Для переработки бахчевые культур необходимо создать безотходную технологию, так как все части плода могут быть использованы. Семена перерабатывают в масло, из них вырабатывают лекарственные препараты и красители. Очищенная мякоть плодов бахчевых культур может широко использоваться для получения концентрата сока, джемов, повидла, цукатов, производства сублимированного порошка в виде добавок в различные кулинарные изделия, детского питания, пюре, каши, паст и т.д. Кору используют в изготовлении пектина (рис. 1).
Различают три основных направления первичной переработки плодов: на
технические цели, на семенной материал и комплексная переработка. Переработка плодов па технические цели и получение семенного материала приводят к большим потерям мякоти и сока, так как они утилизируются как отходы производства, поэтому необходимо применять технологию комплексной переработки плодов. Цель данной технологии - не только получение семян высокого качества, но и сохранение мякоти для дальнейшего использования в перерабатывающей промышленности.
Рис. 1. Основные направления в переработке плодов тыквы
Комплексная переработка плодов подразделяется на ряд операций (мойка плодов, очистка от коры, выделение семян, разделение на фракции), но наиболее сложной и трудоемкой операцией из этого ряда является выделение семян из плодов. Её результаты не только влияют на ход технологического процесса, но нередко обуславливают ту или иную технологию дальнейшей обработки полученных семян. Например, загрязненность семян частицами мелкой корки и мякоти приводит к необходимости дополнительной протирки сырых семян, а затем очистки и сортировки сухих. Известно, что в плодах тыквенных культур содержится всего 0,8-2 % семян от общей массы, поэтому в процессе их получения необходимо перерабатывать большой объем плодов семенников, характеризующихся, как правило, высокой механической прочностью (тыква, кабачки и т.п.).
Вследствие этого на процесс выделения семян из плодов также приходится и основная доля энергетических затрат при переработке плодов.
Хозяйства, специализирующиеся на бахчеводстве, используют для выполнения этой операции широкий ряд машин и рабочих органов.
Самую крупную и распространенную группу составляют выделители с отделяющими аппаратами ударного воздействия, основанные на принципе полного измельчения плодов, с разделением вороха на виброрешетном грохоте.
Однако, по мере развития семявыделительной техники, все большее предпочтение отдается выделителям с сепаратором роторного типа. Такие выделители обладают более высокими технико-экономическими показателями, так как технологический процесс данных машин заключается в отделении семян от измельченной массы в результате просеивания её через решетчатую поверхность вращающегося сепаратора.
Более эффективны выделители семян транспортерного типа с истирающими рабочими органами.
Данная технологическая схема позволяет выделять семена из более крупных кусков плодов. За счет этого улучшается процесс отделения семян, так как сепарирующие органы не перегружаются мелкой фракцией.
Однако, при современном уровне развития с.-х. техники, рассмотренные конструктивно-технологические решения выделителей семян не обеспечивают эффективной и качественной работы. Высокие потери семян, их травмирование, нерациональное использование сырья ограничивают применение данных выделителей для технологии комплексной переработки плодов.
С нашей точки зрения наиболее полно данной технологии соответствует выделитель семян, принцип действия которого заключается в вымывании семян из плодов бахчевых культур, предварительно разрезанных па половинки.
Этот принцип действия дает нам возможность отказаться от предварительного измельчения плодов и сепарации получаемого вороха. Это приводит к снижению энергозатрат, уменьшению повреждаемости семян и к увеличению производительности, а также к сохранению ценной мякоти для дальнейшей переработки.
В качестве рабочего органа в выделителе используется струя воды, выходящая из насадки под давлением. Такой рабочий орган позволяет снизить до минимума травмирование семян при сохранении высокой полноты отделения.
Применение машины позволяет выделить семена без ударных воздействий и повреждений из плодов тыквы любой формы и размеров. Мякоть плода сохраняется для дальнейшей переработки на продовольственные цели или корм сельскохозяйственным животным.
В настоящий момент технология удаления наружного покрова с плодов бахчевых культур с целью получения очищенной мякоти основана на применении ручного труда, а существующие конструктивно-технологические решения машин по очистке плодов от коры не обеспечивают при переработке бахчевых эффективной и качественной работы: высокой полноты очистки и маленьких потерь съедобной мякоти. Кроме того, во всех известных машинах для удаления коры качество выполнения технологического процесса зависит от индекса формы плодов.
В предлагаемых машинах для удаления коры с плодов бахчевых культур наиболее часто используется в качестве рабочего органа абразивный инструмент, позволяющий получить сравнительно хорошее качество очистки, но при этом очень высокие потери мякоти (до 50 %). Этот метод известен как «глубокая очистка» плодов и относится по способу воздействия на него как истирающий. Эти машины отличаются обязательным применением душирующих устройств в качестве вспомогательного рабочего органа и наличием в мякоти фрагментов абразива, что недопустимо по технологическим требованиям. Известны также машины, оснащённые режущими рабочими органами: щелевидный нож или пакеты фрез. Но ввиду сложности процесса резания, очистка от коры этим способом осложняется большим разнообразием форм и размеров плодов тыквы, что приводит к низкой полноте очистки и высоким потерям съедобной мякоти. Для решения этих проблем была разработана машина для удаления коры с плодов тыквы, оснащённая очистительным аппаратом щёточного типа.
Высоких показателей качества, удовлетворяющих техническим условиям, предъявляемым к процессу, мы смогли добиться за счёт применения щёточных барабанов с гибкими щёточными элементами. Также устранена предварительная калибровка плодов и зависимость от индекса формы путём применения конусообразного поворотного барабана и направляющих пазов для перемещения по ним щёточных барабанов соответственно.
По результатам проведённых испытаний машина позволила получить максимальную полноту очистки в пределах 96-98 % и уменьшить потери съедобной мякоти до 3-5 % в зависимости от сорта плодов тыквы.
Эти разработки позволили сотрудникам лаборатории «Механизация бахчеводства» Волгоградской ГСХА обосновать рациональную технологию и разработать технические средства для механизации процессов выделения семян и удаления коры с плодов бахчевых культур.
