Учебное пособие 1900

го потребления не требующих тепловой обработки и внедрение его в производство.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: разработка рабочего проекта аппарата; изготовление аппарата полупромышленного образца; разработка методики исследования режимов сброса давления для продукции сельскохозяйственного производства; проведение исследований; анализ и выбор оптимальных режимов работы аппарата.

На данный момент разработан эскизный проект аппарата циклического действия для обработки продуктов методом сброса давления. Принципиальное отличие представляемого аппарата в инверсии. В рабочую камеру аппарата подается перегретый пар при давлении и температуре обеспечивающей протекание процесса взрыва. Влага, находящаяся в зерне, не испаряется из него, а нагревается до температуры соответствующей давлению пара и при разгерметизации камеры взрывает зерно.

На экспериментальном образце аппарата проведены исследования процесса получения взорванных зерен методом сброса давления. Рабочее давление пара в камере изменялось в диапазоне 0,15

– 1,2 МПа. Сброс давления осуществлялся в окружающую среду при атмосферном давлении. Температура перегретого пара изменялась от 423 до 523 К.

С целью анализа качества взорванных зерен проведены исследования по содержанию белков, жиров, крахмала и витаминов В1 и В2. Исследования проведены в научно-исследовательской лаборатории ВГТА. В результате исследований установлено, что в продукте практически не изменяется содержание питательных веществ, сохраняется витаминный состав. Это объясняется малой продолжительностью нагрева зерна и сброса давления. Сброс давления пара вызывает бурное вскипание влаги внутри продукта, которая, превращаясь в пар, не захватывает микроэлементы, практически полностью остающиеся во взорванных зернах. Использование перегретого пара обеспечивает высокое качество в виду того, что не происходит окисления продукта в процессе нагревания, так как пар не содержит свободного кислорода.

Таким образом, реализация данного проекта является весьма актуальной, полезной с точки зрения повышения качества питания населения и экономически перспективной.

91

УДК 630.245

РАЗРАБОТКА ВИБРОУДАРНОГО МЕХАНИЗМА УДАЛЕНИЯ ПНЕЙ

Батищев С.Н.

Воронежская государственная лесотехническая академия

E-mail: Batishchev-vglta@mail.ru

При проведении лесовосстановления на вырубках используется технология понижения пней до уровня почвы. В настоящее время для реализации этой технологии применяют серийные машины для понижения пней, в частности, машины МУП-4. Принцип ее действия основан на двух составляющих: срубание древесины, когда зубья барабана входят в древесину поочередно через некоторый интервал времени, а также резание древесины, когда вошедший зуб движется в пне, срезая слой древесины. Проведенная оценка работы машины для удаления пней показывает, что ее производительность можно увеличить, сделав упор в основном на рубящий принцип. Для этого необходимо изменить конструкцию рабочего органа, включив в его конструкцию элементы, запасающие больше кинетической энергии при вращении от вала отбора мощности и отдающие энергию в кратковременные моменты встречи рубящего органа с пнем.

Такой рабочий орган - виброударный механизм, состоящий из виброударных блоков, расположенных на одной оси. На каждом блоке шарнирно закреплено по три рубящих органа. В каждом рубящем органе находится направляющая полость, в которой двигается шар-ударник.

Для определения оптимальных конструктивных и эксплуатационных параметров виброударного рабочего органа была разработана математическая модель механизма. Моделирование виброударного рабочего органа в целом основано на методах классической динамики.

Несмотря на кажущуюся простоту, разработанный виброударный рабочий орган обеспечивает многоэтапный рубящий эффект. Первый этап соответствует удару лезвия рубящего органа о древесину. Всплеск силы при этом наибольший, так как производится быстрая остановка тела значительной массы. На этапе II наблюдается всплеск силы от шара-ударника. Всплеск тем больше, чем больше масса шара-ударника. На этапе III остановившийся в

92

древесине рубящий орган испытывает удар со стороны упорного бойка, догоняющего рубящий орган при вращении ротора. При этом удар передается древесине, что также вызывает всплеск силы. Наконец, на IV этапе, сила начинает непрерывно расти из-за того, что приводной вал передает усилие на пень уже непосредственно, без выраженного участия качающихся масс. Взаимодействие виброударного рабочего органа практически полностью прекращается после того, как отрубается щепа; при этом рубящий орган сходит с пня.

УДК 637.5.02

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ

Шаров А.В., Шахов С.В.

Воронежская государственная технологическая академия

E-mail: sharov_alexei@mail.ru

Вмясной отрасли при производстве колбасных изделий и полуфабрикатов широко применяются операции резания, которые существенным образом оказывают влияние как на качество полуфабриката так и готового продукта.

Значительный вклад в развитие теории измельчения мясного сырья внесли такие ученые как И.А. Тиме, В.П. Горячкин, А.И. Пелеев, А.В. Горбатов, А.Н. Даурский, А.М. Искандарян, В.Д. Косой, Ю.А.Мачихин, А.Н. Познышев, М.П. Семенов и многие другие.

Внастоящее время мясорезательные машины отечественного производства сильно уступают аналогам зарубежных производителей по показателям качества измельченного сырья. Поэтому разработка мясорежущих машин является перспективным направлением

всоздании оборудования для мясоперерабатывающей отрасли и должна проводиться на основании детальных исследований процесса резания, лабораторных и производственных испытаний конструкций и режимов работы их рабочих органов.

Целью является исследование процесса измельчения мясного сырья в волчках, разработка ножевых головок и их элементов для его осуществления.

Всоответствии с поставленной целью решаться следующие за-

дачи:

93

-экспериментальное исследование основных показателей, оказывающих влияние на качество фарша и готовой продукции;

-исследование и оценка основных факторов, оказывающих наибольшее влияние на процесс измельчения мясного сырья;

-статистическое определение оптимальных режимов работы экспериментальной установки, позволяющее варьировать в широком диапазоне входными конструктивными параметрами установки;

-разработка математической модели процесса измельчения мясного сырья;

-разработка ножевых головок и их элементов для интенсификации процесса измельчения мясного сырья и процесса жиловки;

-разработка математической модели движения частицы в процессе жиловки.

В настоящее время известно устройство для измельчения продуктов, содержащее установленный в корпус подающий шнек и режущий механизм в виде многолезвийных ножей, закрепленных на шнеке, и чередующихся с ними решеток в эластичной втулке с возможностью радиального смещения, соединенных через охватывающую их жесткую втулку с вибровозбудителем. [А С. №719587, В 02 С 1/06. Бюл. №22, опубл. 15.06.90].

Известная конструкция имеет ряд существенных недостатков:

-наличие сминания и перетирания продукта;

-отсутствие элемента скольжения при резании из-за малых амплитуд колебаний решеток;

-использование дополнительного привода для вибратора. Также известно устройство для измельчения мяса, содержащее корпус с подающим шнеком и режущим механизмом, выполненным в виде укрепленных на шнеке многолезвийных ножей, установленных в корпусе, и чередующихся с ними решеток, поджатых посредством трубчатой насадки, при этом в корпусе установлены две диаметрально разнесенные шпонки, промежуточная и выходная решетки выполнены с меньшим наружным диаметром, чем приемная, и центральным отверстием овальной формы. Она размещена с возможностью вращения вместе со шнеком цилиндрическая вставка, эксцентрично насаженная и закрепленная на хвостовике шнека, все три решетки имеют по два шпоночных паза.

Известная конструкция имеет ряд существенных недостатков:

-отсутствие, возможности регулировки амплитуды колеба-

94

ний решетки;

-постоянное попадание продукта в зазор между гранью решетки и внутренней поверхностью корпуса, и как следствие заедание механизма;

-нестабильность работы;

-необходимость частой прочистки режущей головки;

-сложность изготовления элементов механизма, в особенности внутреннюю овальную поверхность корпуса.

Технической задачей является увеличение времени работы устройства между чисткой, упрощение изготовления механизма и реализация возможности регулировки амплитуды колебаний решетки, снижение энергетических затрат и вибрации, повышения качества измельчаемого продукта и надежности работы устройства путем замены между трущимися поверхностями трения скольжения на трение качения.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измельчения пищевого сырья, содержащем корпус с внутренним отверстием, снабженное подающим шнеком и режущим механизмом, выполненном в виде укрепленных на шнеке многолезвийных ножей, установленных в корпусе, и чередующихся с ними измельчающих решеток с отверстиями, установленных с возможностью возвратно-поступательного движения, при этом отверстия выход-

ной измельчающей решетки выполнены под углом резания 60..80

кплоскости ее возвратно-поступательного движения (рис. 1.).

Вкорпусе установлены две диаметрально разнесенные шпонки, промежуточная и выходная решетки выполнены с центральным отверстием овальной формы, в котором размещена с возможностью вращения вместе со шнеком цилиндрическая вставка, эксцентрично насаженная и закрепленная на хвостовике шнека, а весь механизм зафиксирован прижимной гайкой новым является то, что внутреннее отверстие корпуса выполнено цилиндрическим и ступенчато изменяется в месте установки последнего ножа, при этом измельчающие решетки имеют больший диаметр, чем ножи и приемная решетка, причем вплотную к ступени примыкает сборное торцевое уплотнение, выполненное из антифрикционного материала, состоящее из корпуса с отверстиями, имеющего на стороне крепления к корпусу измельчающего устройства цилиндрические выступы, и крышки, имеющей со стороны движения выходной измельчающей решетки прямоугольные выступы, выполняющие роль

95

шпонки, а на торце прижимной гайки размещено второе сборное гаечное уплотнение, по конфигурации совпадающие с первым, за исключением отсутствия прямоугольных выступов, и между торцевым и гаечным уплотнением, располагаются промежуточные уплотнения, имеющие подпружиненные шарики с двух сторон, входящие в отверстия корпуса торцевого уплотнения.

Технической результат заключается в увеличении времени работы устройства между чисткой, упрощении изготовления механизма и реализации возможности регулировки амплитуды колебаний решетки, снижении энергетических затрат и вибрации, повышении качества измельчаемого продукта и надежности работы устройства путем замены между трущимися поверхностями трения скольжения на трение качения.

Рис. 1. Процесс измельчения

Рис. 2. Устройство для измельчения пищевого сырья.

1-корпус; 2-шнек; 3-многолезвийные ножи; 4-выходная решетка; 5-промежуточная решетка; 6-цилиндрическая вставка; 7- цилиндрическая вставка; 8-прижимная гайка; 9-торцевое уплотнение; 10 и 11 уплотнения из антифрикционного материала

Устройство работает следующим образом:

Сырье поступает в корпус 1 устройства и при вращении подающего шнека 2 подается в режущий механизм, где за счет его вдавливания в отверстия решеток 4, 5 и резания вдавленных кусоч-

96

ков ножами 3 происходит измельчение сырья. Одновременно выходная и промежуточная измельчающие решетки 4, 5, имеющие больший по сравнению с приемной и промежуточной решеткой диаметр, совершают беспрепятственное, благодаря подпружиненным шарикам, возвратно-поступательное движение в плоскости прямоугольных выступов 18, выполняющих роль направляющей шпонки, за счет установленной в центральном отверстии решетки, эксцентрично насаженной и закрепленной на вращающемся хвостовике шнека 2 цилиндрической вставки 6. В результате возврат- но-поступательного движения решетки 5 возникает скользящее резание совместно с ножами 3, после чего измельченное мясо выгружается.

Литература

1.Андрющенко А.Г. Исследование эксплуатационных и конструктивных параметров волчков малой производительности с целью их совершенствования: Автореф. дис. канд. техн. наук. - М., 1979. -

28 с.

2.Даурский А.Н., Мачихин Ю.А. Резание пищевых материалов. - М.: Пищевая пром-сть, 1980. - 240 с.

3.Журавская Н.К., Алехина Л.Т., Отряшникова Л.М. Исследование и контроль качества мяса и мясопродуктов. – М.: Агропром-

издат, 1985. - 296 с.

4.Лебедев И.Н. Исследование вибрационного резания пищевых продуктов с целью интенсификации процесса и улучшения его качества: Автореф. дис. канд. техн. наук., -Киев, 1981. - 22 с.

5.Чижикова Т.В. Машины для измельчения мяса и мясных продуктов. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. - 302 с.

УДК 637.1.02:637.12.04/.07

РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АДАПТОГЕННЫХ МОЛОЧНО-РАСТИТЕЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Дорохин С.В., Горбатова А.В.

Воронежская государственная технологическая академия

E-mail:c-lavr@yandex.ru

Уровень и качество питания основных групп населения в на-

97

шей стране в последние десять лет резко снизились. Общая питательность среднесуточного рациона людей уменьшилась в 1,5 раза, достигнув 2000…2300 килокалорий. Особенно низким стало потребление белковых продуктов. Ежегодный дефицит белка в России сейчас превышает 2,5 млн. тонн. Общая потребность страны в пищевом белке, по данным специалистов, оценивается почти в 53 млн. тонн. Ее удовлетворение осуществляется за счет использования белков растительного и животного происхождения, примерно до 50 % каждого. Животные белки биологически наиболее ценны, однако, их производство очень высокозатратно.

Одной из актуальных задач в настоящее время является создание на основе сырья растительного и животного происхождения сбалансированных поликомпонентных смесей функционального назначения с повышенной биологической ценностью. Важным направлением развития современной пищевой технологии является разработка новых продуктов питания сбалансированного состава, снижение себестоимости выпускаемой продукции за счет использования широко распространенного сырья и экономичных конструкций. Создание технологий, позволяющих перерабатывать сырье и получать продукт с наиболее полным сохранением качественных показателей, – путь успешного, конкурентоспособного развития любого предприятия пищевой промышленности.

Целью работы является создание инновационной перспективной технологии и оборудования для получения молочнорастительных концентратов, обладающих повышенной усвояемостью и биологической ценностью, сбалансированным минеральным составом, с антимутагенной направленностью, которые обеспечат человека полным комплексом питательных веществ, витаминов, микро- и макроэлементов.

Ставятся следующие задачи:

-разработка ресурсосберегающей технологии для производства адаптогенных молочно-растительных концентратов с программированными свойствами;

-проектирование функциональных продуктов питания с программируемыми свойствами;

-исследование кинетики процесса получения молочнорастительных концентратов;

-определение рациональных технологических режимов, позволяющих достичь оптимального соотношения удельной произво-

98

дительности и качества молочно-растительных концентратов; оценка энергетической эффективности технологии;

-создание математических моделей течения вязкого молочнорастительного пюре по вертикальной обогреваемой стенке вакуумкамеры;

-разработка технических условий на полученные виды молоч- но-растительных и технологических инструкций к ним;

-разработка конструкций выпарных аппаратов для производства молочно-растительных концентратов нового поколения.

На основании патентного исследования были выявлены перспективные направления в развитии оборудования: конструирования вакуум-аппаратов и в разработке технологии получения мо- лочно-растительных концентратов.

Была разработана технология, которая состоит из двух основных этапов:

-процесс экстрагирования зернобобовых культур молочным сырьем

-инновационный процесс концентрирования смеси, состоящей из молочного, зернового и фруктового сырья.

Экстрагирование из белоксодержащего сырья осуществлялось следующим образом: измельченную чечевицу (диаметр частиц 0,3...0,5 мм) заливали ½ от общего объема экстрагента (пахта) при температуре 30...35 °С и оставляли на 0,5 часа, затем заливали оставшуюся пахту и оставляли еще на 2 часа. В результате анализа экстракта было получено, что общее содержание белка увеличилось вдвое: с 2,8 % до 4,8 %.

Процесс концентрирования проходит в две стадии. На первой стадии процесса концентрирования предварительно нагретое исходное пюре до t = 65...70 °С распыливается с помощью струйной форсунки в вакуум-камере, в которой с помощью вакуум-насоса поддерживается разряжение 4…7 кПа. В результате резкого перепада температуры и давления происходит мелкодиспергированное распыление продукта, сопровождающееся мгновенным испарением влаги, содержащейся в пюре в перегретом состоянии. На второй стадии процесса выпаривания капельки пюре достигают вертикальной стенки вакуум-камеры и оседают на ней, образуя пленку продукта, постепенно двигающуюся вниз по обогреваемой вертикальной стенке (температура стенки 40...55 °С) под действием сил тяжести.

99

С целью исследования антимутагенных факторов, а также определения биологической ценности было проведено исследование аминокислотного состава молочно-растительного концентрата.

Для определения характера и механизма испарения влаги из продукта были получены зависимости изменения массы испаренной из молочно-растительной смеси (пахта 45 %, груша 33 %, айва 10 %, облепиха 10 %) влаги от величины разряжения в вакуумкамере при различных режимах обработки.

Анализ полученных зависимостей позволил подобрать наиболее рациональный режим концентрирования, обеспечивающий протекание процесса выпаривания при мягких температурных режимах, исключающих разложение термолабильных веществ пюре. Высокое качество концентрата сочетается с максимальной безопасностью. С учетом поставленных задач была разработана рецептура на молочно-фруктовую смесь. Полученные, по экспериментальным данным, кинетические зависимости позволили выявить рациональные режимы для данной молочно-фруктовой смеси.

Разработанная установка позволяет произвести поэтапную переработку исходного сырья и получить концентрат с заданным химическим составом и высокими органолептическими показателями. Полученный продукт может быть использован как в качестве полуфабриката (начинки), используемого предприятиями пищевой промышленности, так и в качестве продукта детского питания.

УДК 664

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕЛКОВЫХ ТЕКСТУРАТОВ

Татаренков Е.А.

Воронежская государственная технологическая академия

E-mail: evgenij-tatarenkov@yandex.ru

Уровень и качество питания основных групп населения в нашей стране в последние десять лет существенно снизились. Исходя из мирового и отечественного опыта, наиболее эффективный и экономически доступный путь улучшения обеспечения населения качественными продуктами питания является дополнительное обогащение продуктов массового потребления до уровня, соответствующего здоровому образу жизни человека.

100