Сортирования штучного сельскохозяйственного сырья

Рассматриваемое в данном разделе оборудование определяет разделение плодов и овощей на партии приблизительно одинакового гранулометрического состава, что позволяет при дальнейшей обработке обеспечить равномерное и качественное протекание последующих стадий обработки пищевого сырья.

Инспекция - удаление загнивших и поврежденных плодов и овощей, а также посторонних примесей и предметов.

Калибрование - разделение продукта на группы с приблизительно одинаковыми размерами по форме и массе.

Сортирование - разделение продукта на группы приблизительно одинакового качества и степени зрелости.

В основу инспекции, калибрования и сортирования штучного сельскохозяйственного сырья положено различие его технологических свойств. Так, при созревании зеленого горошка, кукурузы, арбузов и т.д. меняется их плотность. Это свойство и используется при сортировке в гидравлических классификаторах. При сортировании и калибровании семенных смесей учитывают различие в коэффициентах трения, упругости.

Одновременно с сортированием проводят инспекцию сырья, при которой удаляют дефектные экземпляры (загнившие, поврежденные, битые, заплесневелые, сильно загрязненные), посторонние примеси и предметы, а также вырезают поврежденные участки.

К рассортированным овощам, картофелю и плодам можно применять определенные режимы тепловой и механической обработки с учетом их размеров и степени зрелости. Это позволяет избежать развариваемости сырья при бланшировании, повышенных отходов при механической очистке сырья разного размера, например на доочистке картофеля, корнеплодов, лука.

Факторы, перечисление выше, определяют классификацию оборудования на инспекционные, калибровочные и сортировочные машины. Выбор конкретного типа машины зависит от сортируемого сырья и технологической задачи.

Калибрование плодов и овощей осуществляется на калибровочных устройствах различных типов. Принцип работы многих калибровочных машин основан на перемещении калибруемого продукта вдоль щели переменного сечения, причем конструктивные решения этой идеи весьма разнообразны. Самый простой путь - когда продукт медленно продвигается по наклонному колеблющему ситу с отверстиями переменного сечения. Несколько видоизменив это решение, т.е. выполнив из сетки переменного сечения цилиндрический барабан и сообщив ему вращательное движение, придем к барабанной калибровочной машине.

Другой путь - стационарная щель переменного сечения; продукт перемещается вдоль нее. В машинах, реализующих эту идею, щель создается работающим в паре рабочими органами и зависит от их относительного положения. Различаются эти машины видом калибровочного устройства.

Существующие калиброватели по конструкции калибровочных устройств разделяются на следующие типы: барабанные, ленточные, шнековые, вибрационные, дисковые, валиковые, тросовые, весовые и комбинированные.

Тросовое калибровочное устройство (рис. 3.22) состоит из двух движущихся непараллельно расходящихся тросов. Продукт выпадает на транспортер при условии s > d. Тросовая калибровочная машина имеет шесть пар тросов. Сверху показано положение плода, когда он лежит на движущихся тросах, расстояние между центрами которых меньше размера плода. Когда расстояние между тросами превышает диаметр плода, плод падает в сборник.

Шнековое калибрующее устройство(рис. 3.23) состоит из вращающихся в противоположные стороны двух шнеков, имеющих постоянный шаг и уменьшающийся диаметр. Щель в форме набора сферических поверхностей возрастающего радиуса обеспечивает ориентирование продукта шаровидной формы.

Ступенчатое калибровочное устройство (рис. 3.24) состоит из двух вращающихся в противоположных направлениях валиков. Для обеспечения поступательного движения калибруемого продукта валики можно наклонить на угол до 15°. Комплект, состоящий из пяти пар ступенчатых или шнековых валиков разных размеров, обеспечивает калибровку плодов и овощей, различных по форме и величине.

Конусное калибровочное устройство (рис. 3.25) состоит из двух вращающихся навстречу друг другу гладких конических валиков. Калибрующий эффект обеспечивается двумя коническими валиками, расстояние между которыми постоянно увеличивается.

Последовательная установка калибровочных устройств позволяет калибровать по двум размерам: не только по толщине, но и по длине, что требуется при калибровке огурцов.

Рис. 3.22. Тросовое калибровочное устройство	Рис. 3.23. Шнековое калибровочное устройство
Рис. 3.24. Ступенчатое калибровочное устройство	Рис. 3.25. Конусное калибровочное устройство

В валико-ленточных калибровочных устройствах (рис. 3.26) отверстие образуется между параллельно смонтированным вращающимся ступенчатым валиком и наклонно смонтированным ленточным транспортером. Оно состоит из вращающегося вокруг оси ступенчатого валика и расположенного к нему под углом 35° ленточного транспортера.

В валиковых калибровочных устройствах (рис. 3.27) отверстие образуется между двумя параллельно смонтированными вращающимися ступенчатыми валиками.

Ленточные калибровачные устройства (рис. 3.28) представляют собой последовательно смонтированные под наклоном ленточные транспортеры с отверстиями разных диаметров.

Продукт, попадая на ленте транспортера в отверстия своего диаметра, разделяется на 3 группы. Вместо ленты могут использоваться вибрационные полотна или одно полотно, разделенное по ширине на зоны с различными отверстиями.

Валико-ленточные машины получили наибольшее распространение в пищевой промышленности. Они применяются для калибровки шарообразных плодов, таких, как яблоки, сливы, абрикосы, персики, томаты и лук. Благодаря наклону ленты плоды в один ряд скатываются в зазор между валиком и переносятся лентой транспортера вдоль зазора, который расширяется из-за ступенчатости валика. По мере расширения зазора продукт выпадает в один из отсеков, на которые разделен перегородками стол.

Рис. 3.26. Валико-ленточное калибровочное устройство	Рис. 3.27. Валиковое калибровочное устройство

Вибрационные калибровочные устройства(рис. 3.29) применяются для калибровки картофеля и других твердых плодов.

Барабанные калибровочные машины (рис. 3.30) представляют собой вращающиеся барабаны с отверстиями на поверхности. Ось барабанов может быть наклонена к горизонтали, а внутри приварена винтов ая направляющая для более равномерного распределения продукта по сетчатому цилиндру. Поверхность разделена на зоны с отверстиями возрастающих размеров, имеющих различную форму: круглую, овальную. Плод попадает в отверстия барабана и падает в сборный лоток, а затем отводится на дальнейшую переработку. Более крупные плоды попадают на следующий барабан и т.д.

Барабанные калибровочные машины предназначены для разделения овощей и плодов, в основном имеющих твердую консистенцию, например картофеля на несколько размеров.

Разновидностью барабанных калибровочных машин являются параллельно смонтированные вращающиеся перфорированные барабаны 3, между которыми имеется плоская наклонная поверхность 2. Плод попадает в отверстия барабана и падает в сборный лоток 1 внутри барабана, а затем отводится на дальнейшую переработку. Более крупные плоды попадают на следующий барабан и т. д. Сетчатые барабаны медленно поворачиваются с частотой не более 1…2 с^-1.

Однако барабанные калибровочные машины нельзя применять для плодов, имеющих мягкую и нежную консистенцию (вишен, слив, помидоров и т. п.), из-за больших повреждений продукта.

Дисковые калибровочные устройства (рис. 3.31) состоят из вращающегося корпусного диска 2 и продолговатых ребер 3 и 4, расположенных над диском так, что образуют отверстия диаметром d₁, d₂ и d₃. Размеры отверстий могут регулироваться изменением положения ребер над поверхностью диска.

Плод 1, попадая на поверхность диска гравитационно и под действием центробежной силы, образующейся при вращении диска, выталкивается в отверстия между ребром и поверхностью диска.

Рис. 3.29. Вибрационное калибровочное устройство	Рис. 3.30. Схема барабанного калибровочного устройства
Рис. 3.31. Дисковое калибровочное устройство	Рис. 3.32 Схема весового калибровочного устройства со стационарными весовыми механизмами

В весовых калибровочных машинах калибрующее устройство состоит из приемной чаши и весового механизма.

В зависимости от принципа действия весового устройства весовые калибровочные машины подразделяются на два типа.

В машинах первого типа (рис. 3.32) чаша 6 крепится шарнирно к двухцепному транспортеру 4. Вдоль транспортера стационарно установлены весовые устройства в виде двухцепного рычага с грузом 2 на одном конце и ножом 1 - на другом. При движении опорный палец 3 чаши 6 скользит по направляющей 5. В разрывах направляющей 5 помещены ножи 1 весового устройства. Если момент силы, создаваемый чашей с плодом, превысит момент груза, нож вместе с пальцем опускается, чаша опрокидывается, плод выпадает в приемник.

В машинах второго типа (рис. 3.33) весы и чаша объединены в один подвижный узел, выполненный в виде рычага коромысла. Груз неподвижной направляющей перемещается по рычагу, создавая переменный уравновешивающий момент, и при достижении определенного соотношения чаша опрокидывается, плод выпадает в лоток. Вдоль неподвижной направляющей установлены лотки для откалиброванного продукта. Угол, под которым располагается направляющая, определяется из расчета a=arktg a/L, где L зависит от количества фракций, на которые нужно разделить плоды.

Весовые калиброватели обеспечивают высокую производительность и универсальность разделения сырья на партии.

Весовые калибровочные устройства пригодны для калибровки плодов любой геометрической формы: плоской, округлой, шарообразной и удлиненной. Кроме того, их производительность теоретически не ограничена.

Инспекционное оборудование.Инспекцию проводят иногда на столах, а в большинстве случаев выполняют вручную на полотне ленточных или роликовых транспортеров, по которым движется сырье в один слой, так как при многослойной загрузке верхние плоды закрывают нижние и их трудно осмотреть. Работники располагаются с обеих сторон транспортера через каждые 0,8…1,2 м, отбирают негодные экземпляры и сбрасывают их в специальные сборники (карманы) для отходов. Доброкачественное сырье остается на ленте транспортера и после ополаскивания из душа передается на дальнейшую переработку.

Нормальные условия работы обеспечиваются при скорости движения ленты 0,08…0,10 м/с, равномерной загрузке ленты сырьем в один слой и хорошей освещенности помещения. При большой скорости движения ленты транспортера трудно контролировать качество сырья и правильно сортировать его.

Универсальная калибровочная машина (рис. 3.34) со сменными рабочими органами предназначена для калибровки почти всех видов плодов и овощей.

Машина состоит из станины 1, загрузочного устройства 5, калибровочной головки 2, сборников 8 для вывода продукта из машины и привода 6. Привод включает в себя электродвигатель, червячный редуктор и цепные передачи, вращающие ступенчатые валики или шнеки.

В калибровочной головке расположено пять пар ступенчатых валиков 7, вращающихся навстречу друг другу. Продукт поступает в пять потоков, что значительно повышает производительность машины.

Комплект, состоящий из ступенчатых и шнековых валиков разных размеров, калибрует плоды и овощи, различающиеся по форме и размеру. Подача продукта в калибровочную головку осуществляется вращающимися сбрасывателями 3, установленными над пятью наклонами ленточными транспортерами 4. В зависимости от формы продукта ступенчатые валики можно наклонить на угол до 18°, обеспечивая при этом поступательное движение продукта.

Из калибровочной головки плоды выпадают в сборники 8. По мере заполнения сборников плоды одного размера ленточным транспортером 9 направляют на дальнейшую переработку.

Техническая характеристика: производительность - 1000…1400 кг/ч; частота вращения: ступенчатых валиков - 38 мин ^-1, шнековых - 55 мин^-1; мощность электродвигателя -1кВт.

Расчет производительности и энергозатрат. Производительность шнековых калибрователей П (кг/с)

где: φ - коэффициент заполнения; F - площадь поперечного сечения слоя продукта в машине, м²; V - скорость движения продукта, м/с; ρ - плотность калибруемого продукта, кг/м³.

Производительность валикового калибрователя П (кг/с)

где: V - скорость движения транспортера, м/с; φ - коэффициент использования производительности транспортера (φ=0,6…0,65); g - средняя масса плода, кг; Z - число ручьев транспортера (пар тросов), шт.; d - средний диаметр плода, м.

Мощность электродвигателя N (кВт) калибрователей

где: М - коэффициент, зависящий от нагрузки транспортера; h_М - КПД передаточного механизма; К₂ - коэффициент зависящий от ширины транспортера; g - ускорение свободного падения, g=9,81м/c²; L - длина транспортера, м; H - высота подъема, м; К₂ - коэффициент, зависящий от длины транспортера.

Контрольные вопросы.

1. Что называется процессом калибрования?

2. Что называется процессом сортирования?

3. В чем заключается отличие процессов калибрования и сортирования?

4. Какие основные принципы заложены в основу калибрования плодов и овощей?

5. Какова классификация калибровочных машин?

6. Каково устройство оборудования рассмотренного в данном разделе?

7. Каков принцип действия оборудования рассмотренного в данном разделе?

8. Что следует учитывать при выборе типа калибровочной машины для конкретного вида сырья?

9. От каких факторов зависит мощность привода калибровочных машин?

10. Какие факторы влияют на производительность калибровочных машин?

11. Каковы основные направления повышения эффективности работы калибровочных машин?

12. Каковы достоинства и недостатки оборудования рассмотренного в данном разделе?

13. В чем заключается инспекция плодов и овощей?