Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Абразивная обработка картофеля и овощей с дискретным энергоподводом. Монография
.pdf
Г. В. Алексеев, Н. А. Мосина
АБРАЗИВНАЯ ОБРАБОТКА
КАРТОФЕЛЯ И ОВОЩЕЙ
С ДИСКРЕТНЫМ
ЭНЕРГОПОДВОДОМ
Монография
2-е издание
Вузовское образование
Саратов • 2019
УДК 664
ББК 36.81
Алексеев, Г. В.
Абразивная обработка картофеля и овощей с дискретным
энергоподводом [Электронный ресурс] : монография / Г. В. Алексеев,
Н. А. Мосина. — 2-е изд. — Электрон. дан. и прогр. (7 Мб). — Саратов:
Вузовское образование, 2019. — 115 с.
ISBN 978-5-4487-0370-6
В монографии изложены инновационные подходы к переработке
сельскохозяйственного сырья, в частности, картофеля. Показана необходимость
совершенствования очистительных машин для более полного использования картофеля
путем улучшения их эксплуатационных характеристик на основе разработанных рабочих
органов импульсного действия и повышения их эффективности.
Уточнены модели кинематического воздействия клубней картофеля при их
взаимодействии между собой и рабочими абразивными органами картофелеочистительных
машин периодического действия. Разработаны рекомендации по повышению их
эффективности за счет снижения энергоемкости технологического процесса. На основе
моделей установлено, что совершенствование картофелеочистительных машин с абразивным
принципом действия, позволяющих организовать наиболее полное использование сырья,
целесообразно осуществлять путем использования определенной топологии покрытия,
обеспечивающей импульсный режим воздействия на сырье.
Экспериментально установлены зависимости эксплуатационных характеристик
очистительных машин при обработке картофеля от геометрии терочных поверхностей их
рабочих органов: угла наклона и ширины полос, а также получены зависимости между
длительностью очистки картофеля прошедшего хранение и конструктивными параметрами
рабочих органов для очистительных машин типа МОК-125.
Разработаны и апробированы практические рекомендации применения результатов
исследований по совершенствованию картофелеочистительных машин и выбора
рациональных режимов очистки исходных материалов. Выявлено направление обеспечения
стабилизации параметров терочных поверхностей рабочих органов картофелеочистительных
машин за счет изготовления их в виде эластичного элемента.
Для создания электронного издания использовано:
Приложение pdf2swf из ПО Swftools, ПО IPRbooks Reader,
разработанное на основе Adobe Air
© Алексеев Г. В., Мосина Н. А., 2013
© ООО «Вузовское образование», 2019
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ
ОЧИСТКИ КАРТОФЕЛЯ И ОВОЩЕЙ
1.1. Картофель как объект переработки в продукты питания.
1.2. Физико-механические принципы используемые для очистки картофеля
1.3. Тенденции совершенствования картофелеочистительной техники
1.4. Постановка цели и задач исследований
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕС-
СА И АППАРАТА ДЛЯ ОЧИСТКИ КАРТОФЕЛЯ И ОВОЩЕЙ
2.1. Теоретические предпосылки совершенствования абразивных рабочих
органов
2.2. Экспериментальное изучение топологии абразивных покрытий рабочих ор-
ганов картофелеочистительных машин
2.2.1. Характеристика объекта исследования
2.2.2. Экспериментальная установка и результаты предварительных испытаний
2.3. Экспериментальное изучение влияния конструктивных особенностей
рабочих органов на потребительские свойства очищенного картофеля
2.3.1. Исследование изменения содержания крахмала
2.3.2. Исследование влияния топологии абразивного покрытия на качество
поверхности очищенных клубней
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТ-
ВОВАНИЮ ИМПУЛЬСНОЙ ОЧИСТКИ КАРТОФЕЛЯ
3. 1. Рекомендации по изменению конструкции оборудования
3.2. Рекомендации по назначению режимов очистки
4. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ АБРАЗИВНЫХ АППАРАТОВ И
ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ КАРТОФЕЛЯ
4.1. Общий подход к оценке экономической эффективности совершенствования
импульсных процессов и аппаратов
4.2. Рекомендации по использованию разработанных предложений в других
областях
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. ЛИТЕРАТУРА
3
ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с «Концепцией государственной политики в области здо-
рового питания населения Российской федерации» главной задачей обществен-
ного питания является более полное удовлетворение потребностей населения в
рациональном, организованном на научной основе питания по месту работы и
учебы, повышения качества пищи и культуры обслуживания населения на ос-
нове широкого внедрения достижений научно-технического прогресса [1].
Внедрение новой техники и технологий позволяет значительно улучшить
качество выпускаемой продукции, обеспечить соблюдение рецептур блюд и из-
делий, рационально использовать продовольственные ресурсы.
Исследования, проведенные в ряде областей, показывают, что из 100%
потребляемых картофеля и овощей на долю картофеля приходится 65% [2].
Ценность картофеля, как продукта питания, подтверждает медико-
биологический анализ, свидетельствующий о том, что картофельный белок по
качеству эквивалентен белку молока, яиц и говядины и превосходит белки
хлебных злаков, сои и бобов [3]. В частности, благодаря указанным обстоятель-
ствам, Продовольственной программой было предусмотрено увеличение сред-
негодового валового сбора картофеля и доведение его до 90 – 92 млн. тонн уже
к 1990 году.
Вместе с тем, себестоимость одного килограмма картофелепродуктов, по-
требляемых в общественном питании, составляет 28,4 копейки против 24 копе-
ек в пищевой промышленности [5]. Это обуславливает необходимость совер-
шенствования технологических средств переработки картофеля для обществен-
ного питания, что предусмотрено созданием новых моделей оборудования для
торговли и общественного питания.
Учитывая также то, что в ведущих капиталистических странах объем реа-
лизации картофеля в переработанном виде достигает 30% (ФРГ и Канада), а в
России – 5 % [6], и отсутствие обобщающих публикаций, анализирующих воз-
4
можность применения современных отечественных и зарубежных разработок
по переработке картофеля в условиях индустриализации общественного пита-
ния, тема настоящей диссертационной работы является актуальной.
Решение затронутых вопросов невозможно без проведения исследований
по созданию новых процессов и аппаратов для переработки пищевого сырья.
Этим исследованиям, затрагивающим проблемы как фундаментального, так и
прикладного характера посвящены работы значительного числа отечественных
и зарубежных специалистов. Задачи фундаментального характера рассмотрены
в трудах Галина Л.А.[57,58], Горячевой И.Г.[67,68], Демкина Н.Б.[76-78], До-
бычина М.Н. [67,107], Джонсона К.[79], Гребера Г.[70]. Прикладные исследо-
вания по созданию новых технологий и оборудования для пищевых произ-
водств освещены в работах Ильина М.И.[89,90], Кретова И.Т.[192], Маслова
А.М.[116], Мачихина Ю.А.[118,187], Мачихина С.А.[118,119,187,], Панфилова
В.А.[5,147], Стабникова В.Н.[162], Алексеева Г.В. [5,15].
На сегодняшний день очевидно несоответствие между рыночными тен-
денциями потребления продуктов питания, в предварительно обработанных
промышленными методами до степени полуфабрикатов видах, и эксплуатацией
в пищевой промышленности высокоресурсоемких технологий и аппаратов для
переработки целого ряда продуктов питания, особенно на стадиях первичной
обработки. Необходимо системное рассмотрение вопросов ресурсосбережения
при первичной обработке пищевого сырья и, в первую очередь картофеля и
овощей, с учетом достижений фундаментальных и прикладных исследований.
Большая работа по совершенствованию оборудования для переработки
картофеля проводилась и проводится ВНИИторгмашем (Москва), НПО по про-
дуктам питания из картофеля (Минск) и ОКБ Торгмаш (Киев).
За рубежом наиболее интенсивно работы по созданию нового картофеле-
перерабатывающего оборудования проводятся во Франции, США, ФРГ, Вели-
кобритании и Финляндии фирмами Hobart, Dito-Sama, Tit, Hackman, Peelmaster.
5
Основными направлениями совершенствования картофелеочистительной
техники являются снижение количества отходов, интенсификация очистки и
увеличение надежности рабочих органов.
Основной целью диссертационной работы является разработка и иссле-
дование рабочих органов картофелеочистительных машин с абразивным прин-
ципом действия, обеспечивающих снижение количества отходов, повышение
производительности и надежности работы машин за сет импульсного воздейст-
вия на сырье.
Для достижения поставленной цели при выполнении диссертационной
работы необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ особенностей картофелеочистительных машин, как объ-
екта ресурсосбережения.
2. Исследовать возможности совершенствования рабочих органов картофе-
леочистительных машин с абразивным принципом действия.
3. Осуществить разработку рабочих органов картофелеочистительных ма-
шин, обеспечивающих необходимые эксплуатационные требования посредст-
вом импульсного воздействия.
4. Проанализировать опыт использования разработанных рабочих органов
картофелеочистительных машин в опытно-производственных условиях и
сформулировать рекомендации по их дальнейшему совершенствованию.
Научная новизна работы состоит в выявлении возможности и создании
математического аппарата корректирования модельных представлений о про-
цессе абразивной очистки картофеля путем учета импульсных воздействий,
возникающих в процессе взаимодействия очищаемого картофеля и рабочих ор-
ганов для машин периодического действия.
Практическая значимость работы состоит в разработке:
- технологических рекомендаций по выбору материалов для изготов-
ления рабочих органов картофелеочистительных машин;
6
- конструкций новых рабочих органов для картофелеочистительных
машин импульсного периодического действия;
- технологических схем изготовления рабочих органов картофелеочи-
стительных машин методом гальваностегии.
Опробование результатов диссертационной работы осуществлена на
экспериментальной базе ОАО»ГИПРОМЯСОМОЛАГРОПРОМ».
Работа выполнена на кафедре Процессы и аппараты пищевых произ-
водств СПбГУНиПТ в обеспечение работ Перечня критических технологий РФ,
утвержденных Президентом России в 2006 году.
Апробация работы выполнялась при изложении основных положений и
результатов в 2008 г. в Казани на IХ Международной конференции молодых
ученых “Пищевые технологии и биотехнологии”, на III Международной научно-технической конференции “Инновационные технологии и оборудование для
пищевой промышленности” в 2009 г. в Воронеже, а также на ежегодных научно-технических конференциях аспирантов и преподавателей СПбГУНиПТ в
2006-2009 г.г. Отдельные результаты работы опубликованы в отчетах по НИР,
выполненных по госбюджетной и хоздоговорной тематике.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в
8 печатных трудах, в том числе 3 статьях из Перечня ВАК РФ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения,
списка литературы из 136 наименований и приложений, выполнена на 132
страницах машинописного текста и содержит 46 иллюстраций и 30 таблиц.
7
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ОЧИСТКИ КАРТОФЕЛЯ И ОВОЩЕЙ
1.1. Картофель как объект переработки в продукты питания.
Картофель – одна из наиболее популярных овощных культур, возделы-
ваемых как в Европе, так и в Америке. Привезенный из-за океана английскими
моряками в 16 веке, он постепенно распространился в Ирландии, Германии,
Франции и Испании. В России картофель был известен как дикорастущее растение с 13 века (предположительно клубни попали к нам с Камчатки), но лишь
при Петре из Европы были завезены его культурные сорта. Несмотря на первоначальное нежелание крестьян возделывать эту огородную культуру, уже к 19
веку картофель по праву называли «вторым хлебом». В настоящее время картофель широко возделывается во многих странах мира. Эта тенденция, по
оценкам специалистов, будет развиваться и далее. На начало 2000-ных годов
уборочные площади картофеля в мире составили около 18 млн. га, а его производство достигло 284 млн. т..
Основное производство картофеля сосредоточено в европейских странах.
Здесь занято этой культурой 65% мировых посевных площадей и получают
72% валового сбора. По имеющимся данным, производство картофеля в странах Европы находится на следующем уровне.
8
Страны
Площадь посева, тыс. га
Сбор картофеля, тыс. т.
1994 г.
2005 г.
1994 г.
2005 г.
2006 г.
Россия
5800
6400
65500
73000
77000
Великобритания
179,0
179,0
6300
6350
6900
Дания
101,8
108,6
4340
4690
4720
Германия
219,4
219,3
7270
7690
8700
Бельгия
39,9
40,0
1595
1600
1590
Италия
111,5
109,8
2024
2160
2500
Швеция
30,4
30,0
935
920
940
Канада
121,2
125,0
2720
2970
3010
Франция
205,0
210,0
6124
6840
6500
Таблица 1.1.
Площади и сбор картофеля в некоторых странах
В связи с тем, что в настоящее время определилась четкая специализация
потребления картофеля по товарно-хозяйственным направлениям, общий мировой валовой сбор картофеля распределяется следующим образом:
52% картофеля идет на питание человека;
34% картофеля используется на кормовые цели;
10% картофеля расходуется на семенной материал;
4% картофеля применяется при производстве крахмала и спирта.
Картофель, идущий на питание человека, может потребляться как в необ-
работанном виде, так и в виде картофелепродуктов, полученных путем промышленной переработки. В США их доля достигла 48,2% и продолжает неуклонно расти. Указанная тенденция обусловлена целым рядом биологических и
экономических достоинств картофелепродуктов.
Вырабатываемый в настоящее время в России и за рубежом ассортимент
картофелепродуктов можно условно разделить на следующие группы:
9
Быстрозамороженные – гарнирный картофель, палочки, биточки и
котлеты картофельные, вареники с картофелем, клецки.
Сушеные – сухое картофельное пюре в виде крупки, хлопьев, по-
рошка, крекеры картофельные (полуфабрикат).
Обжаренные – хрустящий картофель, чипсы, палочки.
Концентраты для приготовления картофельных лепешек, оладий,
клецек.
В местах выращивания картофеля целесообразно производить сушеные
продукты, а в местах потребления - быстрозамороженные и обжаренные.
Возможно и другое деление: с высоким содержанием воды, во фритюре и
сушеные.
К группе продуктов с высоким содержанием воды относится стерилизо-
ванный вареный картофель и предварительно очищенный сырой картофель.
Наряду с ними вырабатывают быстрозамороженные продукты, например быстрозамороженный, предварительно сваренный и жареный картофель.
Для получения продуктов с высоким содержанием воды из них удаляют
незначительное количество влаги. Сложным является производство стерилизованного, предварительно сваренного картофеля в стеклянных и жестяных банках или в упаковке из пленочного материала. Качество этого картофеля должно
быть таким же, как и свежесваренного. В процессе производства картофель
подвергается длительному воздействию температуры 120-130 С, что может повлиять на качество некоторых компонентов картофеля.
Под названием продукты во фритюре понимают продукты, приготовленные в растительном масле или животном жире: картофель-фри, чипсы, картофельные палочки, закуски из картофеля.
При их получении вода частично выпаривается, причем количество выпариваемой влаги зависит от вида продукта. Для приготовления предварительно обжаренного картофеля во фритюре удаляется только 20% воды, содержа-
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]