Міністерство аграрної політики України

Вінницький національний аграрний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

Для виконання лабораторних робіт з дисципліни

«МАШИНИ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ПРОДУКЦІЇ»

для студентів напряму підготовки

0919 – Механізація та електрифікація сільського господарства спеціальності 6.091902 – Механізація сільського господарства

денної та заочної форми навчання

Лабораторна робота №1 обладнання для миття сировини

Вінниця

2010

Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт з дисципліни «Машини та обладнання для переробки сільськогосподарської продукції» для студентів напряму підготовки 0919 – Механізація та електрифікація сільського господарства спеціальності 6.091902 – Механізація сільського господарства денної та заочної форми навчання. / Укладачі: В. М. Бандура, Л.В.Фіалковська, І.М. Берник. – Вінниця: ВНАУ, 2010. – с.

Укладачі: к.т.н., доцент кафедри «Процеси та обладнання переробних і харчових виробництв ім. професора П.С. Берника» В. М. Бандура; к.т.н., доцент кафедри «Процеси та обладнання переробних і харчових виробництв ім. професора П.С. Берника» Л. В. Фіалковська; старший викладач кафедри «Процеси та обладнання переробних і харчових виробництв ім. професора П.С. Берника» І.М. Берник.

Відповідальний за випуск І.П. Паламарчук, д. т. н., професор ВНАУ

Рецензенти: д.т.н., професор ВНАУ М.Ф. Друкований;

д.т.н., професор Вінницького національного технічного університету

І. О. Сивак

Рекомендовано до друку:

- на засіданні методичної комісії факультету механізації сільського господарства ВНАУ протокол № 1 від “ “ 2010 р.

- рішенням навчально-методичної комісії Вінницького національного аграрного університету протокол № від “ “ 2010 р.

ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ МИТТЯ СИРОВИНИ

Миття та очищення сировини і тари визначають якість кінцевого продукту і в значній мірі впливають на потужність виробництва, а часто визначають і економічні прибутки підприємства. Режими, та обладнан­ня для миття сировини залежать від виду сировини, величини і виду забруднень, потужності виробничих потоків та кількості і характеру сто­ронніх домішок. Часто процес миття сировини виконується не на одній машині, а на спеціальній технологічній лінії, куди включається обладнан­ня для відмочування, перетирання і ополіскування. Харчова сировина, як правило, забруднена залишками ґрунту, пилу, має домішки рослинного та мінерального характеру. Характер поверхні сировини буває досить складний, особливо у коренеплодів (буряків, картоплі, топінамбуру). Для миття сировини використовується чиста чи оборотна вода, і тільки на кінце­вих операціях використовується чиста вода з антисептиками, якщо при подальшій обробці сировини можливі небезпечні мікробіологічні процеси.

Забруднення на поверхні тари бувають досить складні і складаються з рідкої і твердої фаз (жири, частки попереднього продукту, осади і та ін.).

Склад забруднень обумовлює їх різні механічні властивості та сили зчеп­лення з поверхнею, хоч поверхня тари не буває складною.

Для миття тари використовуються такі миючі засоби: аніоно- і катіо­ноактивні, амфолітні і неіоногенні. Миючий розчин повинен забезпечити змочування поверхонь і диспергування забруднень (набухання, пептизація і подрібнення білкових речовин, омилювання жирів).

Змочування поверхонь залежить від поверхневого натягу миючого розчину і міжфазового натягу між рідиною і твердим тілом. Найбільш ефективне змочування і миття забезпечується при мінімальному по­верхневому натязі миючого розчину. Для досягнення цього використо­вують два методи - тепловий і з добавками поверхнево активних речо­вин (ПАР).

Залежно від виду забруднень до складу миючого розчину входять різні речовини: такі, що емульгують жири і омилюють жирні кислоти - їдкий луг; пептизують білки і знижують жорсткість води - тринатрійфосфат та ін.; запобігають корозії металів - рідке скло і ПАР. Кількість кожного компоненту визначається видом і особливістю поверхні, що відмивається.

Якість відмитих поверхонь визначається по відсутності слідів заб­руднень, миючих засобів та по кількості мікроорганізмів на них.

В теперішній мас для миття харчової рослинної сировини, тари і са­нітарної обробки обладнання використовуються мийні машини різних типів і конструкцій (рис. 2.1). їх можна класифікувати: залежно від ха­рактеру процесу (безперервно і періодично діючі); від виду оброблю­ваних об'єктів (для миття сировини і тари); від способу дії мийного середовища (відмочні, струменеві, відмочно-струменеві, шприцеві, відмочно-шприцеві) і за іншими ознаками. Але цю класифікацію не можна вважати закінченою тому, що час від часу з'являються нові і нові машини для підготовки сировини і тари.

Інтенсифікація процесу миття можлива за рахунок використання більш ефективних миючих розчинів, інтенсифікації руху мийних розчинів біля брудних поверхонь. Вона виконується різними способами: турбулізацією розчину повітряним барботуванням, механічним перемішуванням мий­них розчинів або сировини, використанням щіток для відмивання повер­хонь; приведенням мийного розчину або сировини в коливальний рух за допомогою динамічних вібраторів.

До мийних машин пред'являються наступні вимоги: висока ступінь відмивання об'єктів, мінімальне псування і подрібнення сировини; мінімальні потреби води і електроенергії, простота обслуговування і ре­монту, надійність в експлуатації.

Очищенням харчової сировини називається процес видалення не­їстівних частин (кісточки, плодоніжки) або малоцінних у харчовому відно­шенні (шкурки) частин овочів і плодів.

Відомі наступні методи очищення харчової сировини від шкірних по­кровів: термічний, механічний, хімічний і комбінований. Вибір методів очищення залежить від сировини, яка надходить на обробку, а також виду готової продукції.

Розрахунок стрічкової машини для миття овочів та плодів

Миття рослинної сировини проводять зануренням у воду, якщо ця сиро­вина важча за воду (відмочка), ополіскуванням струменями води, викорис­танням щіткових пристроїв, активним перемішуванням, а також перетиран­ням. У більшості машин використовують комбінацію цих методів миття.

Із багатьох мийних машин найбільше розповсюдження отримали ло­патеві, стрічкові, барабанні, щіткові, комбіновані, вібраційні та інші. Вибір конструкції мийної машини визначається структурно-механічними і міцнісними властивостями рослинної сировини, а також характером та кількістю забруднення на її поверхні. [16] Для кожного виду сировини потрібен свій спосіб і режим миття.

Уніфікована мийна машина (рис. 2.2) призначена для миття різних овочів і плодів як з м'якою, так і з твердою структурою. Вона складається з ванни (1), роликового конвеєра (2), душового (струминного) пристрою (3) і приводу (4). На каркасі ванни змонтовані всі вузли мийної машини.

При роботі машини плоди подаються у мийний простір ванни безпе­рервно. Для інтенсифікації миття плоди активно перемішуються за допо­могою стиснутого повітря, що підводиться від нагнітача. Вимиті плоди із мийного простору переміщаються нахиленим транспортером, у верхній частині якого вони ополіскуються водою із струминного пристрою (3).

Вивантаження продукту проводиться через лоток, що регулюється по висоті. Величина шару продукту, що надходить на транспортне по­лотно, регулюється заслінкою. Вода, що надходить у ванну через стру­минний пристрій, видаляється через зливну щілину. Чистка ванни прово­диться через грязьовий люк та бокові вікна.

Основні розрахункові залежності

Продуктивність Q, кг/с уніфікованих мийних машин визначається про­дуктивністю робочого транспортера:

Q=b∙ h_c ∙ _c ∙ p_c ∙v_c, (2.1)

де b - ширина робочої частини транспортера, м (визначається ши­риною інспекційного транспортера, яка складає 0,6-0,9 м);

h_с - висота шару сировини, м (табл.2.1);

- коефіцієнт використання транспортера (_с=0,6-0,7);

р_с - насипна густина сировини, кг/м³ (табл.2.1);

v - швидкість транспортера, м/с.

Час відмокання сировини τ, с визначається корисним об'ємом ванни W_n, м³:

τ =

Насипна густина плодів і овочів

Сировина	Висота шару сировини hCl, м	Насипна густина рс, кг/м3
Кабачки	0,14	450-500
Перець	0,08	200-300
Баклажани	0,16	330-430
Помідори	0,06	580-630
Цибуля	0,05	490-520
Яблука	0,07	430-579
Груші	0,06	450-610
Сливи	0,03	530-680
Морква	0,05	560-590

Корисний об'єм ванни W визначається площею дзеркала води у ванні F_з, м². При звичайній призматичній формі ванни:

W =

де Н - глибина найбільш зануреної частини і несучої частини транс­портера (H = (0,5-5-0,7 м).

Площа дзеркала води у ванні машини F , м²:

F₃=A ∙ B,

де А- довжина дзеркала води у ванні, м;

В - відстань між боковими стінками ванни, м (В= b+0,1).

Кількість повітря і необхідний напір, під яким він повинен подаватися в барботер, визначається розмірами дзеркала води у ванні і глибиною занурення отворів виходу повітря із барботера. Практикою експлуатації мийних машин установлена наступна норма: 1,5 м³ повітря у хвилину на 1 м² площі дзеркала води, тобто:

Нагнітач повітря для мийної машини вибирають по витратах повітря W_n і необхідному тиску Р_п. Оскільки довжину повітропроводу до барбо­тера і швидкість повітря в повітропроводі можна не враховувати, то тоді Р_п,Па:

де ρ_п - густина повітря, кг/м³ (ρ = 0,00129 кг/м³,);

v_n - швидкість повітря в повітропроводі, м/с (v_n рекомендується не більше 10 м/с);

х - коефіцієнт місцевого опору (в розрахунку = 0,30-0,45);

р_р— густина води, кг/м³ (р_в=1000 кг/м³,);

h_p- глибина занурення в воду отворів барботера, м (h_p =Н_м+0,1);

g - прискорення вільного падіння, м/с².

Потужність двигуна для приводу нагнітача повітря N_n, кВт,

де W_n - витрати повітря, м³/с;

Р_п - необхідний тиск, Па (Р=0,15-0,2 МПа);

η_п- ККД нагнітача (η=0,6+0,8).

Потужність, необхідну для приводу відцентрового насосу, що подає рідину до струминних пристроїв N, кВт визначають за формулою, ана­логічною формулі (2.7):

де Q_p - витрати рідини, м³/с;

Р - тиск рідини біля насоса, Па; Рp = 0,2-0,3 МПа;

𝜼_n - ККД насоса (𝜼_n=0,70-0,85).

Витрати рідини Qp , м³/с:

де µ - коефіцієнт витрати (для циліндричної насадки µ=0,82; для конічної, що сходиться µ=0,48, вид насадки вибирають само­стійно);

d - діаметр отворів барботера, м (вибирають рівним 0,75; 1,25; 1,50 мм в залежності від виду перероблюваної сировини, менше значення вибирають для дрібних плодів і овочів);

п - кількість однакових отворів барботера (в розрахунку

прий­маємо п =50-60);

Р_и - напір рідини біля вихідних отворів, Па, в розрахунку прийма­ють Р = 0,2...0,3 МПа);

р_р - густина миючої рідини, кг/м³ (р_р = 1000 кг/м³).

Напір рідини біля насоса:

де Р_п - втрати напору від місцевих і шляхових опорів, Па.

Втрати напору:

де υ_р - швидкість рідини в трубопроводі , м/с (рекомендується не більше 2 м/с);

ξ- коефіцієнт місцевого опору (вибирається за довідником, в розрахунку приймається ξ =0,85);

λ_р- коефіцієнт опору тертя по довжині трубопроводу;

l_т - довжина трубопроводу, м;

d_m - діаметр трубопроводу, м.

Коефіцієнт опору тертя по довжині трубопроводу визначається за наступними формулами:

при

при

Re - число Рейнольдса

µ_р- кінематична в'язкість миючої рідини

(µ_р =l,01 -10⁶ м²/с)

Потужність N_тр,кВт, для приводу основного транспортера:

де А - зусилля транспортера, Н;

υ_ш- швидкість транспортера, м/с;

ή- ККД передаточних механізмів (ή=0,61.. .0,78).

Тягове зусилля визначають методом обходу по контуру з врахуван­ням максимального завантаження. Орієнтовно тягове зусилля

А_т, Н-м, можна визначити за формулою:

А_т=(0,125qL+50+0,125qL)g,

де q - маса корисного навантаження на 1 м транспортера, кг

(q=8...12 кг);

q - маса 1 м транспортера без навантаження, кг (q =4,4...5,1 кг);

L_ч- довжина навантаженої частини транспортера, м (L=0,65 L);

L - довжина транспортера, м;

g=9,81 м/с² - прискорення вільного падіння.

Приклад розрахунку

Приклад. Розрахувати уніфіковану мийну машину, якщо задано: швидкість транспортеру v =0,14 м/с, довжина дзеркала води у ванні А=1,94 м; діаметр трубопроводу d_m=0,38 м; довжина трубопроводу l=8 м; довжина транспортеру L=3,8 м і вид оброблюваної сировини - морква.

Розв'язання: Визначаємо продуктивність уніфікованої машини за про­дуктивністю робочого транспортера:

Q=b∙ h_c ∙ _c ∙ p_c ∙v_c, = 0,7 ∙ 0,05 ∙0,6 ∙ 570 ∙ 0,141 = 1,69 кг/с

Площа дзеркала води у ванні машини:

F=A*В=1,94-0,8=1,55 м².

Корисний об'єм ванни при призматичній формі:

Кількість повітря визначається розмірами дзеркала води у ванні:

Необхідний напір визначається глибиною занурення отворів баробо-тера, а тиск визначається за формулою:

Потужність двигуна для приводу нагнітача повітря визначається за формулою:

Витрата рідини для барботера визначається за формулою:

Потужність двигуна для приводу відцентрового насоса визначається за аналогічною формулою, як і для повітря:

Потужність двигуна для приводу основного транспортера:

Зусилля транспортера орієнтовно визначається за формулою