Исследование работы машины для очистки картофеля

Технологическая задача: очистка клубней от кожуры.

Цель работы: оценить технический уровень картофелеочистительной машины и дать предложения по развитию ее конструкции для повышения эффективности процесса очистки клубней картофеля от кожуры.

Протокол исследований.

Расчетная часть Действительная производительность (кг/с) картофелеочистительной машины периодического действия.

=2,11/180 = 0,0117,.

где m масса единовременно загружаемой порции продукта, кг; tо — продолжительность обработки продукта, с.

Теоретическая производительность картофелеочистительной машины (кг/с).

=0,0072*650*0,65/180=0,0169,.

очистка картофель машина.

где V — геометрический объём рабочей камеры, м; н насыпная масса продукта, н = 650 кг/м3; коэффициент заполнения рабочей камеры, = 0,60…0,65.

Действительный коэффициент заполнения камеры.

=2,11/4,68 = 0,45.

где mпр — предельная масса порции продукта, кг; mпр = Vн.=0,0072*650=4,68.

По полученным размерам рабочей камеры уточняем объём камеры для обработки продукта.

=72*(3,14*100*100/4) = 0,785.

Сравните действительную и теоретическую производительность картофелечистки. В случае несовпадения сделайте выводы о возможных причинах.

Относительное количество отходов продукта (%).

= (2,11−1,017)/2,11*100 = 51,8.

где m1 — масса порции продукта после очистки, кг.

Количество воды, расходуемой на 1 кг очищенного продукта (кг/кг), можно определить по формуле.

= (1,093-(2,11−1,017))/1,017 = 0.

где m2 — суммарная масса воды и отходов, кг.

Определяем действительную чистоту вращения рабочего органа.

n = inдв=4*1250=5000.

где i — передаточное отношение ременной передачи, i = dш1/dш2=40/10=4,.

где dш1, dш2 — соответственно диаметр ведущего и ведомого шкивов ременной передачи, мм.

Теоретическая мощность (Вт), которую необходимо сообщить от электродвигателя приводному валу картофелеочистительной машины,.

=(385+434,24)/0,125=6559,52.

где N1 — мощность, необходимая на преодоление силы трения клубней о рабочий орган и стенку камеры; N2-мощность, необходимая для подъема клубней; зммеханический к.п.д. машины.

Мощность N1 (Вт), затрачиваемая на преодоление сил трения клубней о рабочий орган и стенку камеры,.

=(3,14*5000)/30*2,11*9,8*1,2*0,33*0,9*0,1=385,7.

где n — частота вращения рабочего органа, мин-1; f — коэффициент трения клубней об абразивную поверхность рабочего органа и стенку камеры (f=0,8…1,2); rтр — радиус приложения суммарной силы трения, м (для дисковых картофелеочиститсльных машин rтр = 0,33D); цm — коэффициент, учитывающий, что во время вращения часть клубней находится в подброшенном состоянии (для дисковых картофеле-очистительных машин цm = 0,8…0,9).

Для дисковых картофелеочистительных машин мощность N2 (Вт), необходимая для подъема клубней,.

=2,11*9,8*0,72*(5000/60)*5*0,7 = 434,24.

где Н* - высота подброса клубней, м (принимается равной полезной высоте рабочей камеры Н* = Н); z — число волн на очистительном диске, шт, z = 5; Кскоэффициент проскальзывания клубня относительно диска (Кс = 0,4…0,7);

Принимаем механический КПД = 0,7, определяем мощность электродвигателя Полезная мощность (Вт) электродвигателя привода машины.

= 608−532=76.

где Nобщ — мощность электродвигателя при работе машины под нагрузкой, Вт Nобщ = IрUпит=1,6*380=608.

где Ip — ток, потребляемый установкой в процессе очистки, А; Uпит — напряжение питающей сети, В, Uпит = 380 В; Nхх — мощность электродвигателя при работе машины на холостом ходу, Вт. Nхх = IхUпит, 1,4*380 = 532, где Iх — ток, потребляемый установкой в режиме холостого хода, А.

Удельный расход энергии (Вт * с/кг) на процесс очистки.

=(76*180/2,11)*6483,4.

где to — время, затраченное на обработку продукта, с;

Механический к.п.д. машины зм определяется отношением полезной мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивлений обрабатываемого продукта, к мощности электродвигателя, находящегося под нагрузкой,.

=76/608=0,125.

Усовершенствование картофелечистки. Чистку картофеля можно проводить термическим, химическим и механическими способами. При использовании термического и химического способов для окончательного отделения кожуры применяют все же механический способ (чаще всего доочистку осуществляют щеточным и резиновыми поверхностями, реже — абразивными).

Термический способ очистки может быть огневым и паровым.

При огневом способе очистки клубни в термоагрегатах подвергают в течение нескольких секунд (3−15) обжигу при температуре 1200−1300°С.

При этом кожура обугливается и происходит проваривание поверхностного слоя клубней на глубину 0,6−1,5 мм. После обжига клубни очищаются в моечно-очистительной машине (пиллере) с помощью вращающихся щеточных и резиновых валиков.

При паровом способе очистки клубни в паровых агрегатах подвергаются воздействию острого водяного пара повышенного давления (0,4−1,1 Мпа) и температуры в течение 1−2 мин, далее сбрасывают давление до атмосферного (или в самой рабочей камере, или при разгрузке). В результате резкого снижения давления влага в слое под кожурой мгновенно закипает и превращается в пар, который отслаивает и разрывает кожуру клубней. Из-за повышенной температуры пара небольшой поверхностный слой клубней проваривается. Окончательная очистка осуществляется в моечно-очистительной машине (пиллере).

При химическом способе очистки клубни подвергают обработке раствором щелочи с последующей очисткой механическим способом и нейтрализацией остатков щелочи кислотой (уксусной или лимонной).

Химический и паровой способы можно объединить в щелочно-паровой способ очистки. При этом способе очистки используют и химический, и паровой агрегаты: вначале клубни обрабатываются 12%-ным раствором каустичской соды при температуре 75−80°С в течение 10 мин, а затем острым паром при давлении 0,5−0,6 Мпа в течение 1 мин — далее осуществляется доочистка в моечно-очистительной машине.

При механическом способе очистки наружный покров сдирается с овощей шероховатыми рабочими поверхностями во время относительного их перемещения (проскальзывания). При этом клубень должен прижиматься к шероховатой поверхности с определенным усилием, чтобы частички этой поверхности углубились в клубень, а при дальнейшем его движении произошло микросрезание. Очистка механическим способом всегда сопровождается интенсивным воздействием воды.

Места залегания глазков, участки с вогнутой поверхностью, механически и биологически поврежденные клубни дочищают вручную. Дочистка клубней вручную — процесс чрезвычайно трудоемкий с большим процентом отходов.

Для исключения ручного способа дочистки за рубежом используют специально выведенные сорта столового картофеля с клубнями правильной формы и поверхностно залегающими глазками. Картофель таких сортов предварительно сортируют (отделяют крупные и мелкие клубни), поврежденные клубни отбраковывают и используют затем для технических целей (получение крахмала и т. д.).

Кроме того, широко известен способ глубокой механической очистки, при котором удаляется значительный поверхностный слой клубня (до 15 мм), а иногда из середины клубня вырезается параллелепипед или куб. Средняя часть клубня поступает для дальнейшей переработки на предприятие питания, а поверхностный слой используется в технических целях. Однако при глубоком способе очистки клубней отходы возрастают до 50−60%, а главное — удаляется поверхностный, наиболее ценный с точки зрения питательности, слой клубня.

На предприятиях общественного питания применяют в основном механический способ очистки овощей, что объясняется отсутствием оборудования небольшой производительности и невысокой сложности для осуществления термического и химического способов очистки. Кроме того, только при механическом способе очистки отходы могут быть использованы для производства крахмала.

Однако, оптимальным способом очистки, с точки зрения сохранения питательных веществ пи минимальных отходах, считается паровой способ.

При очистке овощей к конечному продукту предъявляют следующие требования: полностью очищенным считают клубень, у которого кожура сохраняется в углублениях, а на остальное поверхности клубня имеется не более трех участков с кожурой, наибольший размер которых от 1 до 3 мм.

В последнее время отечественная промышленность и ряд зарубежных фирм выпускают в основном дисковые картофелеочистительные машины. Они имеют рабочий орган в виде металлического вращающегося диска, верхняя поверхность которое имеет волнообразную форму и выполнена их шероховатых (чаще абразивных) материалов. Иногда на поверхности имеются от двух до четырех волн, высота которых увеличивается от центра диска к его краям. Иногда волны выполняют отдельно из металла или другого материала и устанавливают на диск.

Некоторые картофелеочистительные машины периодического действия отечественного и зарубежного производства, например, МОК-150 и другие имеют рабочие органы в виде вогнутой чаши с плавным переходом от горизонтальной поверхности к наклонной.

Принципиальная схема картофелеочстительной машины МОК-150.

1-Воронка; 2-Рабочая камера; 3-Сетка; 4-Уплотнение дверцы; 5-Люк разгрузочный; 6-Диск; 7-Манжета; 8-Вал; 9-Ремень клиновой (Z (0)-670Вн ГОСТ 1284.1−89); 10-Шкив ведомый;11-Винт; 12-Шланг сливной; 13-Кожух; 14-Электродвигатель; 15-Болт натяжения ремня;16-Шкив ведущий; 17-Корпус; 18-Подшипники (ГОСТ 8882−75 180 205, 180 206); 19-Втулка прижимная; 20-Крышка; 21-Ниппель; 22-Чаша абразивная; 23-Кнопка «Пуск» ;24-Кнопка «Стоп» (красная); 25-Пульт управления; 26-Планка; 27-Чаша; 28-Станина; 29-Обечайка; 30-Патрубок для слива; 31-Индикатор; 32-Прокладка.

Принцип действия МОК-150: при включении электродвигателя вращение через клиноременную передачу передается вертикальному рабочему валу, а от него — рабочему органу. Клубни, поступающие в рабочую камеру, увлекаются в движение рабочим органом и по действием центробежной силы перемещаются от центра к стенке. При этом между клубнем и абразивной поверхностью рабочего органа возникает сила трения, направленная в противоположную сторону от относительного движения. В результате этого клубень закручивается вокруг своей оси, проскальзывает и кожица сдирается микрозубцами абразива. Одновременно клубни поворачиваются, перекатываются, что обеспечивает касание различных участков поверхностей клубней и шероховатых поверхностей рабочего органа и стенок. При соприкосновении клубней с наклонной частью рабочего органа — волной, последняя сообщает им толчок, и клубень летит вверх. На освободившееся место поступают следующие клубни.

С чашей в виде усеченного конуса выпускается картофелеочистительная машина К7-МОК-125.

В этой машине стенки покрыты абразивными сегментами. Для изменения направления полета клубней и их торможения на стенке рабочей камеры выполнен выступ, в крышке загрузочного устройства предусмотрен отбойник.

У картофелеочистительных машин непрерывного действия рабочие органы выполнены в виде роликов.

Принципиальная схема картофелеочистительной машины непрерывного действия:

1 — загрузочное окно; 2 — электродвигатель; 3 — клиноременная передача; 4 — цилиндрическая передача; 5 — коллектор для подачи воды; 6 — перегородка; 7 — заслонка; 8 — секция рабочей камеры; 9 — разгрузочный лоток; 10 — поворотная заслонка; 11 — валик; 12 — сетка; 13 — регулировочный механизм; 14 — сливной патрубок; 15 — крахмалоотстойник; 16 — рама; 17 — ванна; 18 — абразивные ролики.

Картофелечистка непрерывного действия КНА-600М.

1 — окно выгрузки; 2 — абразивные валки, 3 — каркас машины с ванной, 4 — бункер загрузки картофеля Клубни картофеля, вращаясь вокруг собственной оси, поднимаются по 20 ролликовым валикам секции, наталкиваются на перегородку и падают обратно во впадину секции. Совершая такое движение, клубни передвигаются вдоль валиков к окну, так как поджимаются вновь поступающим картофелем. Пройдя к окну, клубни попадают во вторую секцию, где совершают такой же путь в противоположную по ширине машины сторону. Пройдя через все 4 секции, клубни подходят к разгрузочному окну и по лотку выходят из машины. Продвигаясь к машине, клубни непрерывно трутся об абразивные ролики и отмываются водой из душа, благодаря чему кожура с клубней сдирается и смывается.

Еще у картофелеочистительной машины рабочие органы могут быть роликовые щеточные и винтовые:

На нижней стороне рабочих органов картофелечисток переодического действия расположены вертикальные лопасти для удаления отходов. Для сдиранния кожицы клубней поверхности рабочих органов картофелечисток вместо абразивного материала могут быть выполнены из специального обработанного металла или пластмассы.

В качестве рабочих поверхностей в очистительном оборудовании применя. т абразивные материалы, выполненные на бакелитовой, магнезиальной и других основах, шероховатые металлические или ластмассовые, лезвийные, щеточные (гибкая нить), резиновые, винтовые нарезки.

Известно изобретение Максимова В. Н., в соответствии с патентом RU № 95 100 720 jn 27.08.1996 г. «Машина для очистки корнеклубнеплодов от кожуры В.Н. Максимова», которое относится к области машиностроения пищевой промышленности, а именно к машинам для очистки картофеля и других корнеплодов от кожуры.

Машина для очистки включает в себя загрузочный бункер с дозатором и очистную камеру. В очистной камере расположены скатная решетка и рабочий орган.

Рабочий орган изготовлен в виде наклонно установленных под выходным участком дозатора подающего и выполненного, из группы механизмов возвратно-поступательного перемещения планок, в желобах очистных транспортеров. Транспортеры установлены один под другим в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях с уменьшающимся зазором между рабочими поверхностями по ходу движения корнеклубнеплодов, и привод.

Также вызывает интерес «Способ очистки растительного сырья» изобретателя Квасенкова О. И., в соответствии с патентом RU № 2 077 238 от 20.04.1997 г.

Принцип способа заключается в том, что для очистки растительнгого сырья от кожицы поток жидкой двуокиси углерода подают к сырью через сверхзвуковое сопло с образованием на выходе газовой фазы, используемой в качестве носителя, и твердой фазы, используемой в качестве абразивных тел.