Продолжительность очистки картофеля в машине

Организация работы и правила эксплуатации картофелеочистительных машин.

Картофелечистки бывают как напольного, так и настольного исполнения, кроме того, различают картофелеочистительные машины периодического (камерные) и непрерывного действия. В зависимости от формы рабочего органа картофелеочистительные машины периодического действия подразделяют на конусные и дисковые, у картофелеочистительных машин непрерывного действия рабочие органы выполнены в виде роликов.

На предприятиях общественного питания, особенно в небольших ресторанах или кафе с полным технологическим циклом производства продукции, как правило, используют картофелечистки периодического действия. Все они различаются объемом рабочего бункера, производительностью, мощностью и размерами. Чем больше объем рабочего бункера, тем больше производительность машины. Производительность картофелеочистительных машин различна: от 90 до 600 кг/час. Время, затраченное на очистку одной загрузочной порции, в среднем занимает от 3 до 5 минут. Чаще всего машины имеют кнопочное управление.

Основными узлами машины являются: корпус, рабочая камера с абразивными сегментами, с загрузочной и разгрузочной дверцами, вращающийся конусный рабочий диск с абразивным покрытием приводного механизма, пульт управления.

Установка картофелеочистительной машины(напольной) производится в специально подготовленном месте с организованным стоком для воды, так как в процессе очистки производится слив воды из рабочей камеры вместе с мезгой. Чтобы вода не растекалась по полу всего цеха, зону для картофелечистки огораживают бортиком, препятствующим растеканию воды. Станина крепится к полу болтами.

Рабочая камера картофелеочистительной машины выполнена в виде литого цилиндрического корпуса, верхняя часть которого открыта и служит для загрузки овощей. Загрузочная воронка сверху закрывается крышкой. На боковой поверхности рабочей камеры имеется люк с разгрузочным лотком и дверцей для выгрузки овощей после очистки. В нижней части рабочей камеры имеется сливной патрубок и сборник мезги.

Рабочим органом машины служит закрепленный на вертикальном валу конусный диск, покрытый абразивной массой. Дно конусного диска имеет радиальные волны для лучшего перемещения овощей. На стенках рабочей камеры установлены съемные абразивные сегменты, которые при срабатывании легко можно заменить на новые. Привод машины состоит из электродвигателя и клиноременной передачи. Двигатель закреплен на подвижной подмоторной плите. Для предотвращения попадания воды из рабочей камеры в привод и электродвигатель установлена специальная защита. Вблизи машины устанавливается пульт управления, который состоит из автоматического выключателя и нажимного пускателя. В нижней части корпуса машины есть устройство для заземления.

Принцип действия картофелеочистительных машин периодического действия. Овощи при загрузке через воронку получают вращательное движение, падая на вращающийся конусный диск с абразивным покрытием, и под действием центробежной силы прижимаются к стенкам машины. За счет трения об абразивные поверхности происходит снятие кожуры с овощей. Время работы картофелечистки до получения необходимого результата определяется только на практике, таймеров и режимов в машинах МОК не предусмотрено. По окончании процесса очищенный картофель вынимают из бокового люка, а очистки сливаются через специальный рукав, находящийся внизу машины. Для того чтобы при сливе не забрызгать все помещение, делают отбортовку из кирпича.

Правила эксплуатации машин периодического действия. Перед началом работы производят внешний осмотр машины, заземления, санитарного состояния и после этого машину включают и проверяют работу рабочего органа на холостом ходу – он должен вращаться против часовой стрелки. Перед началом работы обращают внимание на состояние форсунок для подачи воды в рабочую камеру: они должны быть прочищены, а струи воды должны быть направлены вниз в рабочую камеру. Если машина исправна, приступают к работе на ней.

Овощи должны пройти предварительную обработку: калибровку и мытье овощей. Калибровка картофеля позволяет сократить количество отходов, так как время обработки крупных и мелких клубней различно: крупные клубни обрабатываются дольше. Пока крупные клубни очищаются, с мелких удаляется не только кожура, но и часть поверхностного слоя, богатого крахмалом и минеральными веществами. Предварительное мытье овощей способствует лучшей очистке и удлиняет срок службы машины.

Загружать картофель и овощи в рабочую камеру следует только после пуска машины и при подаче в камеру воды, картофель должен быть откалиброванным и промытым. Немытые овощи загрязняют продукт и приводят к быстрому износу абразивных сегментов камеры. Вес загружаемого картофеля должен соответствовать весу, рекомендуемому инструкцией, оптимальной величиной 2/3 объема рабочей камеры машины.

При перегрузке машины ухудшается качество очистки, ускоряется износ электродвигателя и клиновидных ремней. Значительный недогруз машины приводит к нарушению внешнего слоя клубней, значительно увеличиваются отходы и расход электроэнергии.

Продолжительность очистки зависит от сорта и качества картофеля, а также от состояния абразивного покрытия вращающегося конуса и стенок рабочей камеры машины. В среднем очистка длится 2-5 мин. Поверхность не менее 95% клубней должна быть очищена от кожуры, за исключением глазков и других глубоких впадин, а поверхность остальных 5% клубней – не менее чем на 4/5. При переработке высококачественного сырья (чистый, крупный картофель с диаметром клубней не менее 6 см) применяют углубленную очистку за счет увеличения продолжительности машинной обработки. При этом 80% клубней получаются полностью очищенными.

После окончания очистки, не выключая электродвигатель, открывают дверцу и овощи выбрасываются в подставленную тару. Затем загружают следующую порцию картофеля. После окончания работы машину промывают на холостом ходу, а корпус протирают чистой тканью. Заклинившиеся клубни извлекают только после остановки машины специльным крючком. Во время работы машины категорически запрещается опускать руки в рабочую камеру, так как это приведет к травме. К работе на машине допускаются лица, закрепленные за данной машиной и сдавшие экзамен по ТБ и БТ.

В картофелечистках периодического действия импортного производства дно машины и боковые стены покрыты абразивным материалом карборунд. Это является их основным отличием от отечественных машин. Абразивный материал выполнен из мелких частиц, как правило, минеральных, которые связаны между собой эпоксидной смолой. Кроме того, они отличаются более привлекательным дизайном.

Картофелечистки Electrolux (Италия) производят как в напольном, так в настольном исполнении, из нержавеющей стали или с анодированной поверхностью. Внутренняя поверхность покрыта абразивным материалом. Загрузочный бункер, в зависимости от модели, вмещает 10, 15 или 25 кг. Картофелечистки настольного исполнения устанавливаются на специальные подставки.

Напольные картофелеочистительные машины итальянского производителя PASQUINI имеют единовременную загрузку от 10 до 15 кг. Корпус машин выполнен из нержавеющей стали, абразивный материал рабочего бункера нанесен на металлическую основу, ножи изготовлены из алюминия.

Картофелечистки итальянского производителя FIMAR выпускаются как в напольном, так и в настольном исполнении, имеют производительность от 100 до 600 кг/час. Картофелечистки имеют форму цилиндра, на дне которого находится пластиковый круг, покрытый водостойкой наждачкой. На самом круге и внутри емкости имеются специальные пластиковые ступени, которые при вращении диска вынуждают клубни подпрыгивать и переворачиваться. Сменные диски к данной картофелеочистительной машине также могут оснащаться сменными дисками, предназначенными для очистки мидий или лука.

Принцип работы картофелеочистительных машин Fimar: сверху загружают картофель, закрывают прозрачной крышкой, позволяющей оценить степень очистки, заливают воду, включают таймер, после завершения процесса очистки выгружают из бокового отверстия обработанный картофель. Время работы таймера определяют практическим путем. Картофелечистки напольного исполнения являются стационарными, поэтому на месте установки этого оборудования осуществляется подвод воды, канализации и электроэнергии. Напольные машины используют в крупных столовых и ресторанах с числом посадочных мест от 50. Также данное оборудование, но уже с большой производительностью, может применяться при массовом производстве чипсов, картофеля фри и др. на предприятиях-заготовочных.

Принцип действия и правила эксплуатации картофелеочистительных машин непрерывного действия.

Машина КНН-600М предназначена для очистки картофеля за счет трения его об абразивные поверхности рабочих валиков, стенок и перегородок, при интенсивной подаче воды. Используется она на фабриках — заготовочных, крупных предприятиях общественного питания и в поточных линиях. Состоит из рабочей камеры, установленной на раму, привода, очистительных валиков, электродвигателя, клиноременной передачи и душевого устройства. Рабочая камера разделена перегородками на четыре секции. В перегородках имеются окна с выдвижными заслонками. В верхней части каждого отделения смонтирован душ, к которому подводится вода. На торцевых стенках машины установлены загрузочный и разгрузочный лотки.

Рабочими органами машины служат очистительные валики, которые состоят из стальных стержней и насаженных на них абразивных роликов, имеющих форму усеченного конуса и образующих волнистую поверхность.

Поверхность рабочей камеры и перегородки между отделениями покрыты абразивными пластинами. Движение от электродвигателя к валикам осуществляется через клиноременную и зубчатую передачи. Время обработки картофеля в машине регулируется рукояткой червячного механизма, которая служит также для наклона корпуса машины. Скорость выхода очищенных овощей можно регулировать изменением ширины окон в перегородках и высоты подъема заслонки в разгрузочном окне.

Принцип действия машины непрерывного действия. Картофель, непрерывно засыпаемый в загрузочный бункер, попадает в первую секцию на быстровращающиеся абразивные валы. Вращаясь, клубни картофеля очищаются от кожуры абразивными роликами и обмываются струями воды. В процессе очистки картофель под действием вновь поступающих клубней продвигается вдоль валов к окну в перегородке, через которое попадает во вторую секцию, где совершают тот же путь, но в противоположную сторону (по ширине машины). Пройдя все четыре секции, очищенные клубни через разгрузочное окно выгружаются из машины.

Правила эксплуатации машин непрерывного действия. Перед началом работы на картофелеочистительной машине проверяют исправность отдельных узлов и машины в целом, а также состояние электропроводки и заземления. Загружают машину только после ее пуска и подачи воды в секции. При загрузке рабочей камеры следят за тем, чтобы в нее не попадали камни, куски земли и другие предметы. При возникновении чрезмерного шума, стука или каких-либо других неисправностей машину немедленно выключают и устанавливают причину неисправностей.

Техника безопасности при работе на картофелеочистительной машине:

1. Производят внешний осмотр:

· достаточность освещения рабочей зоны;

· отсутствие свисающих и оголенных концов электропроводки;

Дата добавления: 2015-04-15 ; просмотров: 515 ; Нарушение авторских прав

Источник

Теоретическое определение времени очистки картофеля в машинах мок (3)

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ОЧИСТКИ

КАРТОФЕЛЯ В МАШИНАХ МОК (3)

Аннотация. Исследован вопрос определения времени, требуемого для очистки клубней картофеля от наружного покрова, производимого механическим способом в машинах МОК. Определены факторы, влияющие на продолжительность процесса очистки очищающими поверхностями (абразивными) и разработаны формулы, которые позволяют вести вычисления по расчетному диаметру клубня, как среднему арифметическому от диаметров всех клубней в порции. Установлено, что можно использовать этот параметр для вычисления времени очистки клубней. Показано, что время очистки связано с силой прижатия клубней к абразивной поверхности и зависит от площади пятна контакта клубня в момент прижатия, от частоты вращения рабочего органа и других параметров. Показана возможность варьирования в вычислительном процессе этого времени для осуществления более качественной очистки клубней в зависимости от состояния их поверхностного слоя и его влияния на производительность и мощность процесса очистки.

Ключевые слова: картофелеочистительная машина, рабочая камера, абразивная чаша, клубень картофеля, время очистки, производительность, мощность.

Статья посвящена исследованию принципов расчета времени очистки картофеля, совершаемой механическим способом на картофелеочистительной машине типа МОК периодического действия. Очистка наружного покрова клубней картофеля в машине производится устройством, приведенным на рис. 1, [1], содержащим рабочую камеру и расположенную в ней конусообразную чашу. Внутренние стенки камеры и поверхность чаши, представляют собой очищающие поверхности. Камера может быть выполнена в виде стального цилиндра с отверстиями, пробитыми на его поверхности, или в виде барабана с нанесенным на его внутреннюю поверхность абразивным составом, рис. 1, а.

Рис.1. Схема рабочего органа и рабочей камеры машины типа МОК

а – схема: 1 – конусообразная абразивная чаша; 2 – цилиндрическая камера; 3-крышка-отбойник; б – силы, действующие на клубень: Ө – угол конуса, G – вес клубня, GN и G0 – проекции силы веса на образующую конуса и на нормаль к ней, С – центробежная сила, С0 и СN – проекции центробежной силы, N –сила реакции, Т – сила трения клубня о поверхность

Острые заусенцы пробитых отверстий или острые грани микрочастиц абразива необходимы для сдирания наружного покрова с поверхности клубней.

Принцип работы машины МОК состоит в следующем: включается электродвигатель, конусообразная чаша разгоняется до рабочей скорости, в камеру подается проточная вода; машина загружается порцией картофеля. Клубни во время работы машины освобождаются от наружного покрова, который удаляется через кольцевой зазор между чашей и камерой. Клубни после полной очистки выгружаются, двигатель выключается, и камера готова к загрузке новой порции. Недостатком такого способа является то, что при разном размере клубней неизбежны потери продукта: поверхности мелких клубней за одно и то же время очистки стираются больше, чем поверхности крупных. Требуется анализ работы машин для повышения качества очищенного продукта и определения времени очистки при минимальной потере продукта. С другой стороны, на качество очистки влияет первоначальное состояние наружного покрова клубней, так как опытом установлено, что при длительном хранении картофеля увеличивается и время очистки из-за дряблости покрова. Таким образом, время очистки является одним из основных параметров. Наиболее подробно процесс очистки картофеля в машинах МОК описан в [1], там же дано примерное время процесса: очистка клубней колеблется от 160 до 200 секунд, время загрузки составляет 5-10 с и время выгрузки равно 5-6 с.

Теоретический расчет времени, необходимого для очистки картофеля от наружного покрова механическим способом, представляет сложную задачу. Так, в работе [2] даны вычисления частоты вращения чаши по расчетному диаметру клубня с применением формул, содержащих фактор времени, но продолжительность времени, как таковое, не рассчитывается. В работах [3] и [4] сделан расчет загрузки машины картофелем увеличенной порции, использующим в формулах параметры времени и частоты вращения чаши. В [5] показан путь повышения эффективности процесса очистки за счет использования резервных возможностей машины, но и в этих случаях время не рассчитывается.

Цель работы – определить параметры и разработать формулы для расчета времени очистки картофеля машиной МОК.

Теория. Расчетные формулы

Предварительно время на очистку клубней можно определить по известной объемной производительности машины (м3/ч) и объему порции картофеля в камере машины (м3). Если разделить производительность на объем порции, то получим число загрузок за расчетное время; а разделив расчетное время (ч) на число загрузок, определим время процесса, необходимое на очистку порции картофеля. Однако этот расчет недостоверен и требует уточнения.

Для определения более точного времени очистки картофеля процесс расчета предлагается таким: рассчитываем число клубней в камере (представляя их как шары одного диаметра), находим площадь соприкосновения одного клубня с абразивной поверхностью (пятно контакта) и определяем число таких контактов на одном клубне, а затем и на всех клубнях в порции. Далее рассчитываем частоту вращения чаши и количество оборотов, которое потребуется для очистки всех пятен на всех клубнях в камере; после этого находим центробежную силу, с которой клубни контактируют с абразивной поверхностью. Задаём глубину врезания микрочастиц в поверхность клубня и приравниваем силу врезания микрочастиц в клубни центробежной силе, находим площадь среза (пятна контакта) при данной глубине вреза микрочастиц. При несогласованности этих величин изменяем частоту вращения, корректируя тем самым силу врезания, площадь и частоту вращения чаши. И окончательно определяем по новой частоте вращения время, за которое можно очистить все клубни в порции.

Предложенная схема расчета основана на понятии «расчетного диаметра» клубня д, являющегося средним арифметическим от диаметров всех клубней в порции. Рассматривая клубни как шары одного размера, идеализируем процесс очистки, чем и упрощаем разработку формул. Материал шаров соответствует веществу клубня картофеля, плотность которого св, [6]. Эту плотность будем отличать от насыпной плотности картофеля сн. Степень некруглости клубней в расчетах учтём введением соответствующих коэффициентов. Исходным параметром будет являться производительность машины Q.

Приведем формулы, необходимые для процесса расчета.

Объем порции картофеля Vп, загружаемой в камеру, рассчитываем по геометрическому объему камеры Vк в соответствии с величиной коэффициента загрузки ц:

(1)

Масса порции картофеля m в камере определяется по объему порции и насыпной плотности картофеля сн:

(2)

Соотношение между всеми членами формул (1) и (2) представлено так:

или (3)

Расчетный диаметр клубня д находим по формуле, приведенной в [2]:

(4)

Ориентировочное время очистки рассчитываем по формуле:

(5)

Объём одного клубня vкл и его массу m1кл определяем по формулам:

, . (6)

Число клубней Z1 в одном кубическом метре вычисляем через отношение насыпной плотности картофельной массы сн в одном кубическом метре, к массе одного картофельного клубня m1кл, выражаемое формулой:

(7)

Число клубней в камере машины zкл находим по формуле:

(8)

Площадь внутренней поверхности камеры вычисляем геометрически (рис. 1, а) при и :

(9)

где D – диаметр камеры, м; Hц – высота цилиндрической части камеры; – поправка на диаметр клубня для свободного движения клубней в камере, [2].

Число клубней z2, способных покрыть всю поверхность камеры одновременно, считая, что проекция диаметрального сечения клубня на стенку, соответствует величине sкл, находим так:

, (10)

. (11)

Число z2 сравниваем с числом zкл клубней, покрывающим стенку.

Площадь поверхности клубня как шара sш составляет величину:

(12)

Радиус пятна контакта r и площадь пятна s, которое образуется при срезании части клубня (в момент контакта с абразивом) на глубину вреза, равную величине h, вычисляем по геометрическим формулам:

, (13)

Число пятен контакта ж, способных покрыть всю поверхность клубня, равно:

(14)

Частота вращения чаши nч и её угловая скорость щч определяется по расчетному диаметру клубня д, с учетом трех коэффициентов: минимального коэффициента скольжения клубней по стенкам камеры Ксmin, коэффициента трения f клубней о стенку и коэффициента интенсификации процесса очистки из-за некруглости клубней Kщ:

; (15)

Угловая скорость щпр и частота вращения массы клубней nпр вокруг оси камеры определяются по формулам, содержащим коэффициент скольжения Кcmin, который показывает минимальное отставание массы клубней от вращения чаши:

, . (16)

Время t, за которое вся масса клубней повернется на 1 оборот вокруг оси камеры и при котором на всех клубнях образуется по одному пятну от соприкосновения с абразивом, равно:

. (17)

Чистое время, за которое все клубни порции очистят свою поверхность (то есть получат пятна числом ), есть время, соответствующее величине:

. (18)

Сила прижатия клубня к стенке определяется центробежной силой инерции одного клубня, вращающегося вокруг оси камеры; её находим по угловой скорости вращения щпр клубня массой m1кл. И эту силу необходимо увеличить на коэффициент Kг, зависимый от глубины вреза микрочастиц абразива в клубень. Эти силы выражаются следующими формулами:

, . (19)

При дальнейших расчетах возникает проблема: если сила прижатия будет недостаточна для срезания пятна, то для её увеличения следует повысить частоту вращения чаши по формулам (15), или же увеличить значение коэффициента трения f (который косвенно и определяет силу срезания). Однако при увеличении частоты вращения число контактов за расчетное время станет больше и, чтобы не срезать лишних слоев с клубня, следует уменьшить время очистки до новой величины tн, применив формулу (17).

Мощность, которая затрачивается на процесс очистки, рассчитываем по работе А, производимой силами вреза микрочастиц во все клубни zкл на пути, равном суммарной длине диаметров всех пятен () за время Точ. Если полная длина пути составит величину , то работа сил и мощность определяются формулами:

, , (20)

где — сила врезания во все клубни порции.

Мощность процесса очистки можно определить по альтернативной формуле, указанной в [2], в которой она рассчитывается в зависимости от массы порции m и частоты вращения nпр этой массы и которая имеет вид:

, (21)

где А2 – постоянный коэффициент, характеризующий сумму работ на трение и на подъем клубней, а также учитывающий насыпную плотность продукта и степень заполнения камеры. (Расчет по этой формуле даст возможность решить задачу дискретного энергоподвода к машине, [7]).

Производительность машины Qн (новая) рассчитывается по массе клубней m, очищенных за время Tоч в соответствии с общепринятой формулой:

. (22)

Если заменить параметр m в формуле (21) на его значение , полученное из формулы (22), и сделать соответствующие преобразования, то получим формулу для расчета производительности, зависимую от времени очистки:

. (23)

Особенность формулы (23) в том, что она согласовывает входящие в нее параметры друг с другом таким образом, что изменение одного из них приводит к соответствующему изменению других. Например, если заменить время очистки на любое новое Тн, (зависимое от состояния наружного покрова клубней), то есть приравнять в формуле (23) Точ = Тн, то при заданных и неизменяемых значениях параметров Nн и Qн частота вращения также должна быть изменена. Но в то же время, если при расчете формулы (23) частоту вращения nпр сохранить без изменения, то в результате расчета изменится величина производительности. Аналогичным образом можно выбирать нужную частоту вращения nм. И тогда можно при проектировании машины применять любые (необходимые) двигатели, подставляя в формулу (23) их мощности. Такое согласование формул возможно из-за свойства взаимообратного соответствия (ВОбС), [8], при котором аргумент Nн обеспечивает согласованное изменение значений переменных Qн, nпр и Точ(t).

Результаты и обсуждение

Разработанные формулы позволяют рассчитать время, требуемое на очистку картофеля, приняв в качестве основного фактора «расчетный диаметр» клубня. Он дает возможность разработать и другие формулы расчета конструктивно-технологических параметров, необходимых для проектирования машин. Другая особенность предложенного расчетного процесса состоит в наличии в нем формул, обладающих свойством ВОбС, которое предполагает варьирование числовых значений одних параметров при целенаправленном изменении других. Например, в формуле (17), обладающей этим свойством, можно рассчитывать параметры n и t, используя аргумент «единица», то есть относительно неё можно вычислять значение одного параметра при известном значении другого, а, при обратном преобразовании формулы, делать это наоборот. А в формуле (23) можно вычислять значения переменных Qн, nпр и t при заданном значении аргумента N, целенаправленно изменяя значения одних из них при вычислении других. Кроме этого, приведенные формулы создают основу для дальнейшего исследования времени очистки картофеля, если потребуется варьировать глубину врезания микрочастиц абразива в клубень при очистке дряблой поверхности.

Разработаны формулы для определения времени очистки порции картофеля по расчетному диаметру клубня. Представление клубней в виде шаров одного размера позволило разработать формулы идеализированного процесса расчета и установить соотношения, существующие между частотой вращения чаши, глубиной и силой вреза в клубень микрочастиц, а также между размерами пятна контакта и их числа на клубне. В конечном счете, представлены формулы, посредством которых можно рассчитывать конструктивно-технологические параметры механической структуры картофелечистки еще на стадии проектирования, и выбирать лучшие эксплуатационные характеристики. Введение в расчет параметра «время очистки» как аргумента даёт возможность варьировать значения мощности и производительности машины для выбора наилучшего варианта её работы, включая степень дряблости наружного покрова клубней после длительного хранения.

3., Увеличение загрузки картофелечистки МОК за счет доиспользования мощности её электродвигателя // Материалы 3-й международной конференции «Инновационные разработки молодых ученых – развитию агропромышленного комплекса» Сб. научных трудов ГНУ СНИИЖК, Ставрополь. 2014 – том 2 вып.7.

4. Выявление резервных возможностей картофелеочистительной машины МОК-300 для повышения её производительности // Материалы всероссийской научно-технической конференции / Наука. Промышленность. Оборона., 2004.

5. Выявление резервных возможностей машин, перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию / Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. № 6, 2005. – С.79-82.

7. Совершенствование процесса и аппарата с дискретным энергоподводом для очистки картофеля. / Автреф. дисс. канд. техн. наук. СПб, 2011.

Источник