CC BY
105
Проведений aHaMi3 конструкций машин для миття nModie i oeo4ie, що працюють на консервних заводах харчовог промисло-eocmi. Для миття сильно забрудненог сиро-вини розроблено нове техтчне ршення, що забезпечуе додаткову мехатчну дю на сировину i штенсивне його перемшування Ключoвi слова: машина, миття, дiя
перемшування
□-□
Проведен анализ конструкций машин для мойки плодов и овощей, работающих на консервных заводах пищевой промышленности. Для мойки сильно загрязненного сырья разработано новое техническое решение, обеспечивающее дополнительное механическое воздействие на сырье и более интенсивное его перемешивание
Ключевые слова: машина, мойка, воздействие, перемешивание
□-□
The analysis of the machine constructions is conducted for fruits and vegetables washing, which works on the canneries plants of food industr. For washing of strongly muddy raw materials is developed a new technical decision, which provids the additional mechanical affects on the raw material and its more intensive mixing
Key words: machine, washing, intensive mixing
УДК 631.361.7 (045)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ МАШИН ДЛЯ МОЙКИ ПЛОДООВОЩНОЙ ПРОДУКЦИИ
В.И. Рындяев
Кандидат технических наук, старший преподаватель* Контактный тел.: 8 (06262) 2-14-21 Е-mail: uipa2005@ukr.net
А.И. Посторонко
Кандидат технических наук, доцент, заведующий
кафедрой*
*Кафедра химической технологии неорганических
веществ
Украинская инженерно-педагогическая академия ул. Университетская, 16, г. Харьков, Украина, 61003 Контактный тел.: 8 (06262) 3-33-34 Е-mail: slavuipa@ukr.net
1. Введение
Поступающие на консервные заводы плоды и овощи тщательно моют водой от загрязнений перед переработкой. Поэтому мойка растительного сырья является одним из основных процессов перерабатывающих производств и оказывает большое влияние на качество выкупаемой продукции.
К загрязнениям относятся остатки грунта, пыль, частицы поврежденного сырья и т.д.
Целью процесса мойки является разрушение и удаление с поверхности перерабатываемой продукции загрязнений путем их измельчения и диспергирования в жидких моющих средах.
Эффективность мойки зависит от интенсивности взаимодействия плодов и овощей между собой, с моющими средствами и устройствами, а также от продолжительности мойки.
Вместе с тем, сильно загрязненное сырье, а также сырье с не гладкой поверхностью, где скапливается грязь, отмывать известными средствами затруднительно и требует предварительного отмачивания, продолжительной мойки, в том числе ручной.
Для устранения этой проблемы было целесообразно провести анализ существующих схем моечных машин и разработать эффективные технические решения.
2. Анализ существующих схем моечных машин
В настоящее время на производствах по переработке растительного сырья работают моечные машины различной конструкции. В зависимости от механических свойств перерабатываемого сырья машины для мойки принято относить к двум типам: с мягким и жестким режимами мойки [1].
К первому типу относят машины для мойки овощей и фруктов с мягкой структурой, например, помидор, слив, вишен и т.д.
Второй тип объединяет машины для мойки корнеплодов, огурцов, яблок и т.д.
Сильно загрязненные плоды и овощи моют в жестком режиме, который предусматривает механическое воздействие на сырье. Работающие на заводах моечные машины могут быть использованы для мойки относительно чистых плодов и овощей.
Известна щеточная моечная машина Т1-КУМ-3 для мойки огурцов, баклажанов, кабачков и других твердых плодов и овощей [2]. Она оборудована приводом, ванной с установленными в верхней ее части вращающимися щеточными блоками, и в нижней части - неподвижным щеточным поддоном.
Между вращающимися щеточными блоками и неподвижным щеточным поддоном устанавливается регулируемый зазор.
Однако использование приведенной машины нерационально, потому что в данной конструкции не все сырье из-за разницы своих размеров поддается мойке.
Элеваторная щеточная моечная машина КУВ также используется для жесткого режима мойки баклажанов, кабачков, корнеплодов [2]. Применение данной машины ограничено, потому что отсутствие интенсивного перемешивания сырья не позволяет реализовать ее для мойки сильно загрязненной продукции.
К этому типу машин относятся и барабанная моечная машина А9-КМ-2, которая состоит из ванн, приводных вращающихся моечных барабанов, образующая поверхность которых выполнена в виде планок, установленных с зазором [2].
Недостатком данной машины является не высокое качество мойки продукции, потому что в сырье, с не гладкой поверхностью, остается грязь.
3. Разработка новых технических решений
Одним из эффективных способов решения проблемы повышения качества мойки сильно загрязненной растительной продукции является создание конструкции моечной машины, обеспечивающей дополнительное механическое воздействие на сырье и более интенсивное его перемешивание.
В Украинской инженерно-педагогической академии велись работы по созданию конструкции моечной машины, которая позволила бы реализовать это техническое предложение.
Были проведены опытно-конструкторские работы по совершенствованию конструкции барабанной моечной машины, в основу которых положена установка на внутренней поверхности моечных барабанов наборных щеток из эластичного износостойкого материала.
Реализация такой конструкции моечной машины позволит мыть сильно загрязненное плодоовощное сырье, в том числе и с не гладкой поверхностью, где скапливается грязь.
На рис. 1 пока зана схема барабанной моечной машины для мойки плодов и овощей для перерабатывающих производств пищевой промышленности.
Машина состоит из двух ванн 1, 2, привода 3, двух моечных барабанов 4, 5, установленных на общем валу
6, загрузочного 7 и выпускного 8 лотков. Образующая поверхность барабанов 4, 5 состоит из планок 9, размещенных с зазором, на внутренней поверхности которых установлены наборные щетки 10.
Возле выходного отверстия барабанов 4, 5 закреплены перекидные ковши 11, 12.
При работе машины барабаны 4, 5 частично погружены в ванны 1, 2, наполненные водой. Привод 3 машины через общий вал 6 обеспечивает вращательное движение барабанов 4, 5. Плодовоовощное сырье
через загрузочный лоток 7 попадает в барабан 4, затем перекидным ковшом 11 передается в барабан 5, откуда вымытое сырье перекидным ковшом 12 направляется в выпускной лоток 8.
Рис. 1. Схема барабанной моечной машины
Процесс мойки продукции происходит при вращении барабанов 4, 5, при этом сырье силой трения увлекается в сторону вращения барабанов, поднимается на некоторую высоту, а затем сползает по их внутренней поверхности, скатывается и падает в воду.
Качественная мойка плодов и овощей достигается за счет их трения между собой и наборными щетками 10, а также благодаря более высокому углу их подъема и падения в воду при интенсивном перемешивании.
Грязь с продукции через щели между планками 9 попадает в ванны 1, 2, оседает на дне и выводится в канализацию.
Высота подъема моющегося сырья и характер его движения зависят от угловой скорости барабана и коэффициента трения моющегося сырья по внутренней поверхности барабана машины.
Рассмотрим характер движения единичного моющегося тела весом G во вращающемся гладком барабане радиусом R (рис. 2).
Рис. 2. Схема одиничного моющегося тела во вращающемся гладком барабане
Находясь в точке А на тело будут действовать сила тяжести
G = т • g
(1)
где т - масса тела g - ускорение свободного падения и центробежная сила
Рц = m • ю2 • R
(2)
где ю - угловая скорость барабана Вес моющегося тела G разложим на две составляющие:
радиальную
N = G • cos а и касательную Т = G • sin а
(3)
(4)
где а - угол подъема моющегося тела. Центробежная сила Рц и радиальная составляющая силы тяжести N определяют силу трения между моющимися телами и внутренней поверхностью барабана
FTp = (Рц + N) • f
(5)
где f - коэффициент трения моющегося тела по внутренней поверхности барабана
Подставляя в формулу (5) значения Рц из (2) и N из(3)получим:
FTp = (m • ю2 • R + G • cos а ) • f
(6)
Из рис. 2 видно, что если сила трения FXp больше касательной Т, то тело будет подниматься вместе с барабанном вверх. При условии FXp < Т, тело будет сползать или скатываться вниз. В случае, когда FXp = Т тело находиться в равновесии и пользуясь формулами (4) и (6) можно написать: 2
sina = f
--R + cosa
g
(7)
Из этого уравнения получим соответствующую угловую скорость барабана:
sin a- f ■ cos a
ю Tr--g ;
(8)
Полученная зависимость связывает угловую скорость с радиусом барабана, углом подъема моющегося тела и коэффициентом трения моющегося тела по внутренней поверхности барабана.
Зададимся радиусом барабана R = 0,8 м и коэффициентом трения моющегося тела по внутренней (гладкой) поверхности барабана f = 0,54 [1].
Тогда зависимость 8 будет иметь вид:
sin a-0,56 ■ cos a (9)
При увеличении коэффициента трения моющегося тела по внутренней (снабженной щетками) поверхности барабана, например, на 20%, т.е. f2 = 0,65, зависимость 8 примет вид:
ю2 = 4,27,/sin a - 0,67 ■ cos a (10)
Рассмотрим, как будет изменяться угол подъема моющегося тела а, соответствующий равным угловым
скоростям барабана, полученным из уравнений 9 и 10 (рис. 3).
На графике видно, что при значении коэффициента трения f2 величина угла подъема тела а возрастает. Особенно это выражено в интервале угловых скоростей барабана ю = 0,5...2,6с-1, используемых в практической деятельности [3].
5,5 1.0 1.5 г,с 3,0 3.5 4.0 ц)
Рис. 3. Зависимость угла подъема моющегося тела от угловой скорости барабана
1 — при коэффициенте трения ^ = 0,54
2 — при коэффициенте трения f2 = 0,65
Таким образом, увеличение коэффициента трения моющегося тела по внутренней поверхности барабана при одной и той же угловой скорости барабана позволяет поднимать сырье на большую высоту, обеспечивая более интенсивное его перемешивание, и как следствие, повышает эффективность мойки.
Эти результаты будут использованы при разработке новых конструкций машин для мойки плодоовощной продукции.
4. Выводы
Существующие моечные машины могут быть использованы для мойки относительно чистых плодов и овощей.
Совершенствование конструкций моечных машин, путем применения дополнительного механического воздействия на сырье, позволяет повысить эффективность мойки продукции.
Конструктивной особенностью предложенной схемы моечной машины является обеспечение более интенсивного перемешивания сырья без увеличения угловой скорости вращения барабана.
Литература
Дацишин О.В., Ткачук А.1., Чубов Д.С. та шшт Машини та обладнання переробних виробництв. - К.: Вища освь та, 2005. - 159 с.
Дацишин О.В., Гвоздев О.В., Ялпачик Ф.Ю. та шшь Мехашзащя переробки i збер^ання плодоовочево! про-дукцй. - К.: Позначка, 2003. - 288 с. Мирончик В.Г., Орлов Л.О., Укра!нець А.1. та шшт Роз-рахунки обладнання тдприемств переробно! i харчово! промисловостт - Вшниця: Нова книга, 2004. - 282 с.
