CC BY
26
Бг - критерий Фруда
с П 2 4р
Рг =--------
9
(10)
АР - гидравлическое сопротивление классификатора, Па; р - плотность среды, кг/м ; п, ю - частота вращения и угловая скорость ротора, об/с; р - диаметр зоны сепарации, м; т - коэффициент динамиче-
2
ской вязкости среды, Па-с; g- ускорение свободного падения, м/с ; V-объемный расход воздуха, м /с; Ь - ширина зазора между дисками (высота лопаток), м; г - коэффициент сжатия сечения.
В результате математической обработки экспериментальных данных были построены зависимости между критериями Эйлера и Рейнольдса (рис. 5), Эйлера и Фруда (рис. 6) при различных технологических параметрах (V, м3/с: 1 - 0,006; 2 - 0,008; 3 - 0,01).
При о бработке экспериментальных данных получена зависимость (4) в явном виде
Ей = 0,03 Яе2Яё'0 Бг'01.
ВЫВОДЫ
(11)
1. Метод центробежной классификации позволяет качественно разделять пищевые порошковые материа-
лы, такие как пищевая добавка «допинат», с максимальным размером фракции 50 мкм.
2. С увеличением частоты вращения ротора значение граничного размера зерна уменьшается, а КПД классификатора падает, но составляет не менее 80%.
3. С увеличением числа лопаток ротора уменьшается эквивалентный диаметр канала и повышается КПД аппарата, но возрастает его гидравлическое сопротивление.
4. Полученные критериальные уравнения для описания энергетических затрат в процессе центробежной классификации применимы для расчета промышленных установок любой производительности и различной конструкции лопастного ротора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мизонов В.ЕУшаков С .Г. Аэродинамическая классификация порошков. - М.: Химия, 1989.
2. Шуляк В.А., Киркор М.А. Анализ дисперсного состава порошков, разделяемых в центробежном классификаторе // Мате -риалы IV Междунар. науч.-техн. конф. «Техника и технология пище -вых производств». - Могилев: Могилев. гос. ун-т продовольствия, 2003. - С. 300-301.
Кафедра прикладной механики
Поступила 21.06.04 г.
663.95 + 663.8:615.322
РЕЗАНИЕ ТРАВЯНЫХ МА ТЕРИАЛОВ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ ЧАЙНЫХ И ЛЕ ЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ НАПИТКОВ
В.Н. ИВАНЕЦ, Н.Г. ЧЕРТИЛИН
Кемеровский технологический институт пищевой пром ышленности
Совершенствование технологии и аппаратурного оформления для переработки различных видов растительного сырья, используемого при производстве комбинированных продуктов питания, является актуальным.
Цель исследования - разработка новой конструкции агрегата для измельчения травяного растительного сырья. Необходимо было решить две задачи: провести анализ современного состояния технологического процесса переработки травяного растительного сырья и результатов исследований его прочностных характеристик, экспериментально исследовать зависимость энергозатрат процесса от влажности измельчаемого сырья.
Для интенсификации процесса переработки в целом предлагается проводить стадию измельчения в два этапа. Причем предварительное измельчение осуществлять до проведения стадии сушки, а окончательное -после нее. Интенсификация заключается в том, что предварительное измельчение травяных материалов позволяет увеличить поверхность тепломассообмена и тем самым скорость процесса сушки сырья. Последнее
приводит к сокращению удельных энергозатрат и необходимых производственных площадей.
Резание - наиболее целесообразный способ измельчения травяного растительного сырья. Основными характеристиками, определяющими резание пищевых материалов, служат силовые параметры (удельная работа, удельное и условное сопротивления и др.), оптимальные скорости резания и подачи, качество обработки поверхности, влияние свойств материала на стойкость режущего инструмента и др. Эти характеристики проявляются по-разному в зависимости от физико-механических свойств материала.
Одна из характеристик процесса резания - удельное усилие резания - представляет собой многофакторную функцию. К этим факторам относятся: геометрические параметры режущего инструмента (угол заточки лезвия, толщина ножа, радиус скругления режущей кромки инструмента), режимные параметры (угол и скорость резания, влажность измельчаемого материала), физико-механические свойства измельчаемого материала (например, предел прочности). Для изучения зависимости удельного усилия резания от углов заточки лезвия ножа и резания нами была спроектирована и изготовлена экспериментальная установка. Кроме того, была исследована зависимость величины разрушающих напряжений от диаметра стеблей расте-
1 2
Г\ /
/
60
55
50
45
Рис. 1
4U
35
гча
17,5
17
16,5
16
15.5
15
34,5
14
13,5
Н/мм
W, X
Рис. 2
ний В результате предварительных исследований установлено [1], что рациональными параметрами режущего инструмента являются углы заточки лезвия ножа 35-45 град, резания (скольжения) 25-30 град, при которых удельное усилие резания Руд принимает минимальные значения.
Зависимость величины разрушающих напряжений от диаметра образца растительного сырья во многом определяется влажностью материала, так как с возрастанием последней их значения уменьшаются. Нами исследовано влияние влажности на удельное усилие резания (энергозатраты) при осуществлении процесса предварительного измельчения.
В качестве исследуемых материалов использовали травы зверобой продырявленный и душицу обыкновенную, широко распространенные в Сибирском регионе. Удельное усилие резания определяли при углах резания 30 град и заточки лезвия ножа 40 град (заточка односторонняя), найденных согласно [1]. Было выявлено, что удельное усилие резания практически не зависит от диаметра стебля и определяется главным образом влажностью материала. Зависимости Руд от влажности стеблей зверобоя и душицы представлены соответственно на рис. 1 и 2 (кривые: 1 - экспериментальная, 2 - теоретическая).
Полученные результаты показывают, что в случае измельчения зверобоя зависимость Руд от влажности материала имеет два выраженных минимума при W 55-60 и 35-40%. Такой влажности зверобой достигает соответственно после 10-15 и 60-70 ч естественной сушки. Несмотря на то, что при W 35-40% удельное усилие резания примерно на 15% меньше, чем при W 55-60%, более рациональной является продолжительность сушки в течение 10-15 ч, поскольку в этом случае необходимо значительно меньше производственных площадей для переработки одного и того же количества исходного сырья. Аналогичные выводы можно сделать и при измельчении душицы, для которой рациональное значение влажности составляет 40-50%, что достигается в течение 22-28 ч естественной сушки.
Экспериментальные данные были обработаны с помощью графической программы Advanced Grapher с целью выведения аналитических зависимостей W=f (t) и Руд = j (W). В результате были получены выражения вида
У (х) — А0 + AlX + A2х +... + Anхn,
где А 0 А1, А2, А3,., Ап - константы уравнения, зависящие от вида сырья (представлены в таблице).
Таблица
Кон-
Значения констант зависимостей
станта РудШ = j(W(x)) W(Y) = f (t (х))
Зверобой Душица Зве робой Душица
А0 -11398,828 997 -5091,5455556 63,7909152 60,1032653
А1 1482,328366 561,1696525 -0,4327045 1,2917751
А2 -79,1466079 -24,431543 2,16202 ■ 10-4 -0,6129197
Коэффициенты корреляции для полученных аналитических выражений близки к Я2 — 1. Эти зависимости могут быть использованы для расчета измельчителей различных видов растительного сырья с целью минимизации энергозатрат.
Для осуществления процесса предварительного измельчения свежего травяного растительного сырья нами разработан агрегат [2], схема которого представлена на рис. 3. Он состоит из загрузочного бункера 1, рабочей камеры 7, неподвижной щеки (плиты) 4, электромеханического привода 5, подвижной щеки (ножевой решетки) 3, станины 2 и подшипниковых узлов 6. Подвижная щека (рис. 4) включает горизонтальные 1 и вертикальные 2 ножи, рамную конструкцию 5, ось 4 и подшипниковые узлы 3. В неподвижной щеке прорезаны щели для прохода ножей подвижной щеки. Прин-
Рис. 3
Рис. 4
цип работы агрегата следующий. Сырье засыпается в загрузочный бункер, откуда при помощи дозатора поступает в рабочую камеру. Здесь материал последовательно проходит три ее участка, постепенно измельчаясь, и достигнув заданного размера (/тах — 5 см) просыпается через выходное отверстие рабочей камеры. Размер выходной фракции материала можно регулировать перемещением подвижной щеки и удалением или добавлением ножей. Подвижная щека установлена на оси в подшипниковых узлах и совершает возвратно-поступательные движения при помощи кривошипно-шатунного механизма. Горизонтальные ножи имеют пластинчатую, а вертикальные - зубчатую формы, что необходимо для обеспечения скользящего резания. Применение скользящего резания снижает выделение сока из измельчаемого материала и способствует тем самым сохранению в нем витаминов и питательных веществ. Ножи имеют одностороннюю заточку для обес-
печения заданных условий резания. Режущие кромки ножей и края щелей в неподвижной щеке образуют противорежущие элементы. Ножи закреплены при помощи болтовых соединений, позволяющих проводить их быструю замену и санитарную обработку. Возможность регулирования размера выходной фракции позволяет использовать данный агрегат и для окончательного измельчения. Для этого необходимо, чтобы рабочие органы (неподвижная плита и ножевая решетка) были перенастроены на получение фракции размером 2-5 мм. Для отделения готового продукта от пере-измельченного материала рекомендуется использовать циклоны.
ВЫВОДЫ
1. Применение предварительного измельчения по -зволяет интенсифицировать процесс сушки, так как при этом увеличивается поверхность тепломассообмена, его скорость, сокращаются удельные энергозатраты и необходимые производственные площади.
2. На основе данных о прочностных характеристиках травяного растительного сырья при его резании разработана новая конструкция измельчителя для переработки травяного растительного сырья.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иванец В.Н., Романенко Ю.В., Чертилин Н.Г., Шах -рай С.В. Переработка растительного сырья, используемого для при -готовления чая и лечебных настоев // Хранение и переработка сель-хозсырья. - 2002. - № 12.
2. Пат. 2231386 РФ. Аппарат для предварительного из -мельчения травяного растительного сырья / В.Н. Иванец, Ю.В. Ро -маненко, Н.Г. Чертилин, С.В. Шахрай. - БИПМ. - 2004. - № 18.
Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
Поступила 28.12.04 г.
668.032.66.067
СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДМЫЛЬНЫХЩЕЛОКОВ
С.П. ДОЦЕНКО, Л.В. БОРОВСКАЯ, Ю.Г. ВЕЛИКОДНАЯ,
А.Н. ВАСИЛЕНКО
Кубанский государственный технологический университет
Введение системы сертификации по экологическим требованиям на базе серии стандартов ИСО 14000 - новый, прогрессивный шаг в развитии системы охраны окружающей среды. Как показал российский эксперимент по внедрению системы, это выгодный, эффективный механизм, направленный на переход на качественно новый уровень развития. Использование таких средств, как сооружения для очистки сточных вод, специальные фильтры, мусоросжигательные печи и т. п., может снижать уровень загрязнений и других воздействий результатов жизненного цикла продукции.
В результате производственной деятельности мыловаренных заводов в водоемы с подмыльными щелоками попадают белки, жиры, масла и красители, низко- и высокомолекулярные мыла и содопродукты. Содержание жировых примесей в виде мыл в под-мыльных щелоках доходит до 2% при содержании содопродуктов в пределах 10%, что дает рН раствора до 12 единиц.
Наличие этих примесей создает трудности для очистки сточных вод в системе горводоканала. Поэтому удаление их на территории мыловаренного завода (локальная схема очистки) наиболее экономически оправдано.
