НАЗНАЧЕНИЕ ОЧИСТИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Очистительное оборудование предназначено для удаления с продуктов поверхностного слоя (кожуры с овощей и фруктов, чешуи с рыбы) с малой пищевой ценностью.

На предприятиях общественного питания используются машины для очистки овощей от кожуры (поскольку на предприятиях питания очистке подвергается в основном картофель, то машины для очистки овощей условно называются картофелечистками, хотя на них можно очищать и другие корнеклубнеплоды) и приспособления для очистки рыбы от чешуи – рыбочистки. Очистка и разделка океанической и некоторой части улова морской рыбы производится непосредственно на рыбодобывающих предприятиях – судах рыболовного флота. Пресноводная и часть морской рыбы обрабатывается на предприятиях потребителях рыбы – столовых, кафе ресторанах приспособлениями, рабочий орган которых имеет спиральные зубья, типа цилиндрической фрезы. Конструктивное устройство этих приспособлений, имеющих марку РО-1М1 и МС17-40, изучить самостоятельно, по учебнику [1], выяснив при этом назначение конической части скребка и прямого глубокого паза на его торце.

5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ОВОЩЕЙ

Способы очистки овощей можно классифицировать по виду обработки, как указано на рисунке 5.1.

Способы очистки

Рис. 5.1. Классификация способов очистки овощей.

Кроме того, по принципу действия машины можно разделить на машины периодического и машины непрерывного действия, резко различающиеся по своей конструкции и принципу действия. Машины периодического действия так же разделяются на машины с дисковым плоским рабочим органом и машины с коническим рабочим органом. Кроме того, имеются машины с рабочим органом в виде вогнутой чаши с плавным переходом от днища к наклонной поверхности, находящиеся в эксплуатации на предприятиях Украины

5.3. СУЩНОСТЬ СПОСОБОВ ОЧИСТКИ

Термический способ распространен на предприятиях-поставщиках овощных полуфабрикатов, при обработке на универсальных поточных линиях производства полуфабрикатов (обработка картофеля, моркови, свеклы, лука и др.)

Разновидность термического способа – огневой способ представляет собой обжиг кожуры клубней в течение нескольких секунд или некоторого числа десятков секунд в роторной керамической двухярусной печи при температуре 1200-1300°С открытым пламенем газовых горелок. Скорость вращения ротора и, следовательно, времени пребывания продукта в пламени, регулируется вариатором скорости, имеющимся в схеме привода. Толщина обугленного и проваренного поверхностного слоя овощей не превышает 0,5-1,5 мм. Для дальнейшей обработки продукт поступает на пиллер, конструкция которого рассмотрена выше. Рабочие органы пиллера имеют покрытие при обработке картофеля – резина и капроновые щетки, при обработке лука – только обрезиненные ролики. Привод машины состоит из электродвигателя, клиноременного вариатора скорости, червячного редуктора и жесткой муфты. Выходной вал червячного редуктора расположен вертикально. Ярусы имеют вогнутую форму и вырез через 3/4 оборота, посредством которого обрабатываемые овощи перегружаются на нижний ярус и оттуда, таким же образом, на лоток выгрузки из машины.

При паровом способе очистки овощи, находящиеся в барабане очистки, подвергаются воздействию острого пара при давлении 0,4-1,1 мПа (4-11атм) с температурой около 150°С. Внутри барабана находится шнек, периодически вращающийся для удаления обработанной порции картофеля. Время пребывания картофеля в барабане регулируется. Разгрузка и загрузка картофеля происходит через специальные турникеты, представляющие собой шлюзовые камеры с затворами, предупреждающими потери пара, находящегося под давлением. В момент выгрузки продукта из камеры, в его поверхностном слое происходит резкое снижение давления, влага под поверхностью слоя превращается в пар, разрывающий кожуру. Для дальнейшей обработки продукт направляется в пиллер.

В предприятиях пищевой промышленности находит применение бланширователь 19М, предназначенный для очистки от кожицы корнеплодов. Он представляет собой наклонно расположенный полый цилиндрический барабан, внутри которого вращается с частотой 10-27 об/мин шнек, перемещающий снизу наверх перерабатываемый продукт. Предварительно вымытое сырье наклонным скребковым транспортером подается к приемному патрубку питателя (шлюзовому затвору), находящимся над нижним концом шнека, и порциями поступает внутрь цилиндрического корпуса. При перемещении вверх при помощи шнека, продукт подлежит обработке паром, и интенсивно перемешивается, при этом происходит прогрев и размягчение поверхностного слоя на глубину до 2 мм. Далее продукт выгружается через верхнюю шлюзовую камеру, по лотку направляется в моечно-очистительную машину, расположенную рядом с бланширователем. Производительность установки достигает 6000 кг/час, расход пара – 800 кг/час, расход воды – 2000 кг/час.

Химическая очистка овощей широко распространена в США, Германии, Франции и других развитых странах. На Украине применяется в предприятиях пищевой промышленности машина Б4-МХ для химической очистки плодов айвы и персиков. Она представляет собой щелочную и моечную ванны, внутри которых на роликах вращаются полые, открытые с торцов, цилиндрические барабаны.

К внутренней поверхности барабана, вращающегося в щелочной ванне, крепится ленточный шнек, которым перемещается продукт к устройству перегрузки плодов в барабан, заполненный проточной водой. Частота вращения барабана в щелочной ванне регулируется в пределах 1,5-23,8 об/мин, что соответствует времени пребывания плодов в этом барабане от 318 до 20,4 секунд. Продолжительность пребывания продукта в ванне мойки 11,3-0,7 мин.

Привод вращения барабана осуществляется от электродвигателя клиноременным вариатором через червячный редуктор и цепную передачу. Имеются в ваннах насосы для подачи щелочи и воды, в щелочной ванне имеется теплообменник для нагрева раствора, в моечной – душевое устройство для ополаскивания плодов. Раствор нагревается паром до 100°С под давлением 0,15 МПа. Расход пара составляет 300 кг/час. Расход воды до 10000 кг/час. Производительность машины колеблется в пределах 2000-4000 кг/час.

За рубежом применяется щелочной способ очистки картофеля. При этом картофель нагревается в воде до 50°С, затем обрабатывается 20-% раствором каустической соды, нагретом до кипящего состояния, при этом размягчается поверхностный слой. Затем следует обработка на пиллере с последующей нейтрализацией лимонной или уксусной кислотой. Некоторое распространение имеет кислотный способ, при котором обработка происходит в концентрированном растворе соляной кислоты с последующей нейтрализацией содовым раствором. Способ требует точного дозирования нейтрализующих средств. Способ весьма эффективен – толщина снятого слоя не более 1 мм. Некоторое применение находит комбинированный щелочно-паровой способ. Вначале обработка производится 12-% раствором каустической соды, нагретой до температуры 75-80°С в течение 10 мин, затем острый пар под давлением 0,5-0,6 МПа в течение 1 мин.

Наибольшее распространение имеют механические способы очистки овощей.

Очистка резанием может осуществляться при ручной обработке и при механизированной. При ручной обработке применяются специальные скребки, осуществляющие удаление слоя толщиной не более 1 мм. За рубежом имеет некоторое распространение очистка картофеля, форма клубней которых близка к прямоугольному параллелепипеду. Вначале производится калибровка, затем обрезка с шести сторон, последующее измельчение на брусочки для гарнирного картофеля, жареного во фритюре. Отрезанная кожура собирается и направляется на производство крахмала или на корм скоту на животноводческих фермах.

Ударный способ или иссечением поверхностного слоя клубней картофеля посредством гибких нитей, разработан в Новосибирском кооперативном институте. Конструктивное устройство установки включает цилиндрический корпус, выполненный в виде полого барабана, расположенного наклонно к горизонту, внутри барабана вращается вал с закрепленными на нем гибкими нитями, представляющими отрезки капроновой лески. Диаметр барабана около 300 мм, длина около 1000 мм, диаметр вала – 25 мм, частота его вращения 1000 об/мин. Машина непрерывного действия. В процессе работы клубни непрерывно перекатываются поперек барабана, из-за наклона к горизонту осуществляют продольное перемещение. Нити непрерывно ударяются о поверхность клубня, рассекают ее. Посредством поступающей по трубопроводу воды срезанные частицы кожуры смываются в отходы и удаляются в канализацию. Угол наклона к горизонту до 10°. При приведенных размерах производительность составляет до 300 кг/час.

Экструзионный способ очистки картофеля разработан во ВНИИПК (г. Минск, Белоруссия).

Машина представляет собой корпус, внутри которого вращаются два параллельно расположенных одинакового диаметра около 200 мм пустотелых барабана, имеющих перфорированную отверстиями диаметром 2 мм поверхность. Между поверхностями барабанов имеется зазор величиною около 0,15-0,25 мм. Сверху барабанов установлен загрузочный бункер. Картофель предварительно тщательно промывается с применением щеточных устройств, разрезается на ломтики толщиною 10 мм, варится до готовности. Резка картофеля на ломтики необходима для получения примерно однородной структуры после варки продукта. Ломтики картофеля загружаются в бункер, попадают между вращающимися поверхностями барабанов, втягиваются в зазор, мякоть их выжимается внутрь барабанов через отверстия перфорированной поверхности. Кожура клубней остается на поверхности барабанов и при дальнейшем вращении счищается с поверхности специальными скребками, расположенными ниже зазора. Счищенные остатки кожуры попадают в тару для кожуры. Очищенная мякоть продукта поступает из барабанов в тару для готового продукта, расположенную под нижним обрезом поверхности барабанов. Отверстия на поверхности барабанов расположены в шахматном порядке с шагом расположения около 4 мм. Барабаны могут располагаться не только снаружи, но и внутри друг друга, при этом диаметр внешнего барабана составляет около 250 мм, внутреннего – не более 80 мм, зазор между их поверхностями остается в прежних пределах. Такая схема приводит к уменьшению габаритных размеров, но несколько усложняет конструкцию установки.

Абразивный способ очистки овощей находит широкое применение в предприятиях общественного питания. Сущность способа – истирание кожуры об острые углы граней абразивных зерен, расположенных в связующем веществе. В процессе очистки снимается микростружка с кожуры. Удаляется водой проточной, поступающей из специального вентильного патрубка, расположенного внутри камеры машины. Клубни картофеля прижимаются к рабочим органам силами тяжести или центробежными, в зависимости от принципа действия машины.

Гидроабразивный способ очистки разработан на кафедре оборудования ДонГУЭТ. Очистка корнеплодов осуществляется абразивными частицами, перемещаемыми потоком воды. Очищаются выпуклые и вогнутые поверхности. Происходит уменьшение в 2 раза отходов, применяется оборотная вода. Разработана регенерация воды (отделение мезги и грязи).

Достоинства и недостатки способов рассмотрим по их последовательности.

Термический способ имеет громоздкое оборудование, малую величину отходов (до 10 %), но очищенный картофель не подлежит сульфитации, его необходимо немедленно переработать.

Химический способ имеет несколько менее громоздкое оборудование, самый малый процент отходов (5-8 %), очень сложна нейтрализация применяемых при очистке веществ.

Механический способ:

1) резанием – отход до 20 %, наличие ручного труда, сложность механизации;

2) ударный – компактен, отход продукта до 10 %, имеет малую стойкость нитей;

3) экструзионный – только на пюре или гранулы вареный картофель, малый процент отходов (до 8 %);

4) абразивный – имеет простое по конструкции и эксплуатации оборудование, величина отходов велика (до 30%).

5) гидроабразивный – более сложное по конструкции оборудование, но меньшую величину отходов, чем абразивный способ.

Несмотря на большую величину отходов, получаемых при очистке картофеля, наибольшее распространение в предприятиях общественного питания имеет абразивный способ.

5.4. КАРТОФЕЛЕЧИСТКИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

В эксплуатации находятся машины типа МОК-125, МОК-250, МОК-400, МОК-1200, Нагема и сменный механизм УММ-5. Машины типа МОК (рис. 5.2) имеют конусный рабочий диск, механизм УММ – плоский рабочий диск.

Машина МОК-250 состоит из корпуса, в котором располагаются рабочая камера, вращающийся абразивный конусный диск, привод, загрузочное отверстие с крышкой. Рабочая камера выполнена в виде литого цилиндрического корпуса. Внутренние поверхности рабочей камеры покрыты абразивными, съемными сегментами. Терочный диск имеет металлическое основание и абразивную вставку, крепящуюся к диску центральным резьбовым соединением, расположенным на валу, вращающем диск.

Рис. 5.2. Схема камеры картофелечистки типа МОК.

1 – разгрузочное отверстие; 2 – рабочая камера; 3 – вентиль; 4 – сливное отверстие для отходов.

Для лучшего перемешивания и подбрасывания клубней днище абразивной вставки имеет три волнообразных выступа, расположенные радиально. С наружной стороны диска имеется две лопасти, служащие для удаления из рабочей камеры мезги и воды. Внутри камеры, в верхней ее части, расположен штуцер подачи воды для смывания отходов очистки. Приводное устройство состоит из электродвигателя и клиноременной передачи. Электродвигатель закреплен на подвижной плите, необходимой для натяжения ремней передачи. Рабочий вал уплотнен армированными манжетами.

Машины МОК–125 и МОК-400 имеют аналогичное устройство, отличаются некоторыми данными технических параметров (производительность, размеры, мощность двигателя и др.).

Машина МОК-1200 предназначена для работы в поточных линиях производства полуфабрикатов и состоит из следующих основных частей: собственно картофелечистки, загрузочного устройства и шкафа управления. Бункер загрузочного устройства выполнен в виде ковша, подвешенного на шарнире к сварному каркасу. Дно бункера имеет кронштейн, связывающий его с противовесом, управляющим путевым выключателем привода загрузочного питателя. Противовес имеет регулировочную площадку для установки различного набора гирь, определяющих массу порции картофеля для обработки, загружаемого в бункер. В бункере установлен шибер, приводимый в движение приводом, состоящим из электродвигателя, клиноременной и винтовой передач. Собственно картофелечистка состоит из корпуса, в котором размещены рабочая камера, привод машины, крышка и разгрузочный люк с винтовым приводом. Привод вращения диска машины состоит из электродвигателя, встроенного цилиндрического зубчатого редуктора. Привод разгрузочного люка состоит из электродвигателя, поликлиноременной передачи и винтового устройства. Корпус машины сверху закрыт крышкой с двумя шторками, предупреждающими разбрызгивание воды и выброс клубней в процессе очистки. При загрузке картофеля шторки под действием грузов открываются и затем пружинами возвращаются в исходное положение. Выгрузка очищенного картофеля происходит через люк, крышка которого имеет резиновую прокладку. Подача воды в камеру осуществляется при помощи штуцера, находящегося внутри камеры, в верхней ее части. Во время разгрузки очищенного картофеля подача воды в камеру автоматически прекращается. На панели управления расположены: тумблер выбора режимов работы, кнопки «Пуск» и «Стоп», три реле времени, управляющие длительностью режимов «Загрузка», «Очистка», «Выгрузка». Принцип действия машины аналогичен рассмотренному выше, но подача продукта на обработку и выгрузка его происходят без участия оператора.

Рис. 5.3. Сменный механизм УММ-5 (кинематическая схема):

1 – абразивное покрытие; 2 – диск рабочего инструмента; 3 – входной вал; 4 – коническое зубчатое колесо редуктора; 5 – приводной вал.

Рабочая камера не имеет абразивного покрытия на стенках, терочный диск - плоский, абразивный, имеет три радиальных выступа в виде постепенно поднимающегося к периферии гребня волнообразного поперечного сечения. Производительность механизма составляет не менее 50 кг/час.

Машина «Нагема» импортная, немецкого производства. Конструкция и принцип работы аналогичны выше рассмотренным, но имеются некоторые отличия. Так терочный диск плоский, абразивный имеет три волнообразных выступа, стенки камеры покрыты так же абразивными сегментами, приводной механизм состоит из встроенного цилиндрического зубчатого редуктора, передающего вращение от электродвигателя. Производительность машины около 300 кг/час.

5.5. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Производительность для машин периодического действия определяется по формуле

Q = 3600M/T_ц , кг/час,

где М – масса порции обрабатываемого картофеля, единовременно загружаемая в камеру для обработки, кг;

Т_ц - время цикла обработки, с.

Т_ц = t₁ +t₂ +t_{3 ,} c,

где t₁ – время загрузки порции продукта, 10-15 с;

t₂ - время собственно очистки продукта, 60-150 с в зависимости от сезона обработки, состояния абразивной поверхности;

t₃ - время выгрузки порции продукта, 10-15 с.

М =V_k

где - насыпная плотность продукта, 650-750 кг/м³, (не путать с удельной плотностью, равной для картофеля 1050-1150 кг/м³ );

V_к - объем камеры, занимаемый продуктом, м³.

Объем камеры, занимаемый продуктом, можно выразить как

V_k =V₁ – V₂ – V₃, м³,

где V₁ - объем цилиндрической рабочей камеры с плоским дном, м³;

V₂ - объем конуса, образуемого в процессе движения картофеля в рабочей камере, м³;

V₃ - объем конического кольца, образуемого конической частью конусного терочного диска, м³.

Полный объем камеры равен

V₁ = R² H = R³

где R – радиус камеры, м;

H –высота камеры, м.

Объем конической впадины, образуемой продуктом при его вращении в камере, равен

V₂ = R³ / 3.

По теореме Гюйгенса – Паппа

V₃ = 2 r_c F_kk

где r_c - радиус центра массы фигуры, образующей поперечное сечение кольца (треугольник), м;

F_kk- площадь поперечного сечения конического кольца, м²

r_c = R -

F_kk =

V₃ = 16 R³/81

Объем камеры, занимаемый продуктом, можно представить как

Vк = 0,57

Коэффициент использования объема камеры 0,57. В машинах с плоским диском = 0,67. В реальных условиях =0,55 0,6.

Масса загружаемой порции продукта может быть определена при средних значениях входящих переменных величин по упрощенной формуле

М = 1450 R³ , кг.

5.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДА КАРТОФЕЛЕЧИСТКИ

Мощность N электродвигателя привода картофелечистки определяется по формуле

N = (N₁ + N₂ + N₃)/1000 , кВт ;

где N_i – cоставляющие мощности, потребные при движении клубня по различным этапам пути, Вт;

- к.п.д. механических передач привода.