Наукові основи ресурсозберігаючого розподілу овочефруктової суспензії на перфорованій поверхні

використання

Швидкісний режим Структура

потоку Складність конструкції

Інерційна з нерухомим барабаном (рис. 1а) + + + Має великі

потенційні

можливості

Машина з барабанами, що обертаються планетарно + + - Занадто складна

Інверсійна із скребками, які розташовано зовні барабана (рис. 1в) + - + Багато втрат

корисних

речовин з

відходами

Інверсійна із скребками, розташованими всередині барабана (рис. 1г) - - +

Машина з плоским ситом - - + Неперспективна

Валкова машина (рис. 1б) - - - Непридатна

 

У випадку, коли конструкція машини забезпечує швидкісний розподіл суспензії та структура потоку наближається до схеми ідеального витискування, в таблиці стоїть знак “+”, у протилежних випадках – знак ““. У графі “складність конструкції” знак “” проставлено у тих випадках, коли конструкція ускладнена необхідністю додаткових пристроїв для завантаження сировини або вивантаження відходів, має складну кінематичну схему, яка, повинна забезпечувати планетарний рух барабанів, потребує багатьох перфорованих барабанів, тощо.

Річний економічний ефект від упровадження двох фракційної протиральної машини К3-КИЗ становить 8727 карбованців за цінами 1988 року, протиральної машини Р3-КИН – 5800 карбованців за цінами 1990 року.

 

 

Розроблено наукові основи розподілу овочефруктової суспензії на перфорованій поверхні в умовах транзитного руху суспензії й очищення поверхні билами. Запропоновано й підтверджено експериментально аналітичні моделі, які описують систему явищ, що відбуваються в довкіллі отвору перфорації, робочої зони й машини в цілому.

Запропоновано класифікацію процесу розподілу суспензії на перфорованій поверхні відповідно до швидкості транзитного руху суспензії та структури потоку в робочій зоні, яка дозволяє якісно оцінювати конструкцію й режими роботи обладнання для розподілу суспензії.

Виявлено умови, необхідні для розподілу овочефруктової суспензії на перфорованій поверхні. Транзитна швидкість суспензії має перевищувати граничну величину. Для томатної суспензії гранична швидкість становить 5, 7 м/с, яблуневої суспензії й абрикосового напівфабрикату – 11, 3 м/с. Для розподілу яблуневої суспензії й абрикосового напівфабрикату необхідно очищувати перфоровану поверхню билами, які працюють у режимі ущільнення зазору частками баластових тканин.

Установлено вплив структури потоку суспензії у робочій зоні машини на показники процесу й механізм розподілу. Наближення структури до схеми ідеального витискування дозволяє суттєво зменшити втрати поживних речовин із відходами і збільшити продуктивність протиральної машини. При цьому в потоці суспензії можливо виділити стадії переважного відокремлення дисперсійного середовища й тканин, що запасають поживні речовини. Доля напівфабрикату, що відділяється на стадії відокремлення дисперсійного середовища, залежить від виду суспензії і становить (40... 63) %, на стадії відокремлення тканин, що запасають – (34... 56) %.

Описано теоретично й підтверджено експериментально механізм закупорювання отворів перфорації, коли пробка утворюється на бічній поверхні отвору і періодично змивається струменем, що витікає. Механізм спостерігається на стадії відокремлення дисперсійного середовища, коли явищами закупорювання отворів можна зневажати, при цьому коефіцієнт відкриття отвору становить (0, 6... 0, 9).

Розроблено нову аналітичну модель розподілу концентрованої суспензії згідно якої витрати напівфабрикату визначаються явищами закупорювання й очищення отвору. Витратною характеристикою цієї моделі є товщина шару напівфабрикату, яка відокремлюється внаслідок проходження била над отвором. Модель протирання описує розподіл овочефруктової суспензії на стадії відокремлення тканин, що запасають поживні речовини. Товщина шару, що відокремлюється на початку цієї стадії становить (0, 8... 4, 0) мм і зменшується по мірі відокремлення напівфабрикату.

Розвинуто теорію руху продукту в нерухомому перфорованому барабані інерційної протиральної машини. Запропоновано і підтверджено експериментально рівняння, яке описує тиск продукту, що обертається в нерухомому барабані. Одержано залежності для описання форми поперечного перерізу, що приймає під дією сил інерції і реакцій робочих органів рідкий, пластичний продукт а також відходи. Виведено систему диференційних рівнянь, які описують аксіальний сталий рух продукту перед билами протиральної машини.

Виявлено умови, необхідні для запобігання руйнування фруктових кісточок під час розподілу суспензії у машині. Нормальна складова швидкості кісточок при зіткненні з робочими органами машини не повинна перевершувати 12, 5 м/с для сливових кісточок, 22 м/с для абрикосових, 20 м/с для вишневих. Била машини мають бути встановлені перпендикулярно до перфорованої поверхні.

Науково обґрунтовано, що для розподілу овочефруктової суспензії доцільно використовувати інерційну протиральну машину, яка містить нерухомий перфорований барабан і суцільні плоскі била, що змонтовано на вал перпендикулярно до поверхні барабана. Зі сторони завантажувального патрубка на валі монтують диск або додатковий барабан, призначений для плавного введення сировини в перфорований барабан. У випадку протирання суспензії кісточкових культур на виході з барабана слід установити фрикційний гаситель швидкості відходів (а. с. № 1119650 (1984), № 1340720 (1987), патент України №5733 (1994)).

Параметри процесу розподілу овочефруктової суспензії на перфорованій поверхні доцільно вибирати з урахуванням суми витрат, пов’язаних з утратами корисних речовин із відходами, витратами енергії на обертання бил, інвестиціями у придбання машини. Розроблено алгоритм для розрахунку питомих витрат. Одержано аналітичні вирази для оцінки швидкості бил і завантаження машини, при яких витрати мінімальні. Оптимальна колова швидкість удосконалених протиральних машин знаходиться у межах (14... 18) м/с.

Результати досліджень використано у фінішері Р3-КИЗ, протиральній машині Р3-КИН. Для потреб малих підприємств розроблено універсальну малогабаритну машину Ш24-КПМ. Питома продуктивність перфорованої поверхні при розподілі суспензії