CC BY
12
УДК 621.867.52.001.4
Поперечний А.М., д-р техн. наук, проф. © Боровков С.О. ([email protected])
Донецький нацюнальний утеерситет економти i торг1ел1 ¡мет Михайла Туган - Бараноеського
ДОСЛ1ДЖЕННЯ В1БРОТРАНСПОРТУВАННЯ СУБПРОДУКТ1В ТА РОЗРОБЛЕННЯ ВШРАЦШНО1 МИЙНО1 МАШИНИ
Наведено результати аналтичних i експериментальних до^джень еiбрацiйного транспортуеання субпродуктiе. На осноеi цих до^джень запропоноеана конструкщя мийног машини для м'ясних продуктiе з "м 'яким" режимом миття.
Ключовi слова: еiбрацiя, транспортуеання, миття, субпродукти, амплтуда, частота, забруднення, машина.
За останш десятирiччя в багатьох галузях харчово! промисловост все бшьше застосовуються вiбрацiйнi методи штенсифжаци технолопчних процеЫв. Ряд технологiчних процесiв здiйснюються на вiбрацiйних конвеерах, на яких матерiал рухаеться за допомогою пiдкидання. При цьому транспортування матерiалу вiдбуваеться його рухом по вантажонесучому органу за рахунок використання сил шерци матерiалу i сил тертя по поверхш вантажонесучого органу. Експериментальними дослiдженнями [1] встановлеш основнi фiзичнi закономiрностi процеЫв вiбротранспортування рiзноманiтних вантажiв, в основному масових -вугшля, пiска, руди, глини, тощо. Вiдносно вiбротранспортування продукив м'ясопереробного виробництва таких дослiджень не проводилось. Для лшвщацп ще! прогалини необхiдне проведення аналiтичних i експериментальних дослщжень вiбротраспортування м'ясопродуктiв (зокрема субпродукив) з метою !х застосування в технолопчному обладнаннi пiдприемств м'ясно! промисловоси, наприклад для здiйснення процесiв миття сировини.
Миття субпродукив у м'ясопереробнiй промисловоси, яке обумовлюеться !хньою рiзноманiтнiстю i ступенем забрудненостi, здiйснюеться в техшчно недосконалих апаратах. Для цього використовуються закритi та вiдкритi барабани або чани з проточною водою [2]. У них миття вщбуваеться при жорсткому режимi та значнш втрат води. У той же час кожний з видiв субпродуктiв (селезшка, печiнка, нирки, сердце, язик та ш.) потребуе пiдбору вiдповiдних м'яких режимiв впливу на них та конструктивних ршень при виборi ращональних робочих органiв машин для миття.
Оскшьки вiбрацiйний спосiб миття забезпечуе широк можливостi для штенсифжаци процесу порiвняно з iншими (механiчним, гiдравлiчним, пневматичним, ультразвуковим), запропонована унiверсальна вiбрацiйна машина для миття субпродуктiв.
© Поперечний А.М., Боровков С.О., 2009
87
Математичним моделюванням вiбрацiйного транспортування субпродукив в струменевш вiбрацiйнiй мийнш машинi одержано формулу для визначення швидкост вiбротранспортування [3]:
V = 0,78Ас cos(a + ¡)/cosa, (1)
де А- амплггуда вiбрацiй, м; w- колова частота вiбрацiй,1/с; а- кут нахилу вiбролотка до горизонту; ¡- кут напрямку коливань.
Визначеш також максимальнi кути напрямку коливань та кути нахилу робочих оргашв^бролотюв) машини до горизонту залежно вiд виду продукту, що обробляеться.
Установка для проведення експериментальних дослiджень [4] являе собою прямолшшний одномасний вiбрацiйний конвеер оперто! конструкци з кривошипно-шатунним (ексцентриковим) приводом, який мае пружну ланку. Робочий орган довжиною 1,0м виконано у виглядi лотка, який встановлений на плоских ресорах, жорстко закршлених в опорнш плитi. Ексцентриковий вiбратор обладнано подвiйним ексцентриком з шктьма фiксованими значеннями амплiтуди. Частота коливань регулювалась за рахунок змши напруги, що подавалась на електричний привщ.
Основними умовами, якi визначають рух тiла, е кут нахилу лотка i напрям вiбрацil, швидккть i прискорення лотка, а також коефщент тертя ковзання мiж тшом та лотком.
Проведенi експериментальнi дослщження з виявлення основних залежностей швидкост вiбротранспортування субпродуктiв при прямолiнiйних гармоншних коливаннях вiбролотка вiд таких параметрiв режиму роботи вiбромашини, як ампл^да i частота коливань, а також кута нахилу до горизонту. В експериментах параметри змшювалися в такому дiапазонi: частота с - вщ 60 до 200 рад/с, ампл^уда коливань А - вщ 0,5 до 3 мм, прискорення коливань Ас2 - вщ 2 до 120 м/с2. Кут напрямку коливань був постшним i рiвним ¡ =30°, кут нахилу робочо! поверхш лотка до горизонту змшювався в межах вщ 0° до 30°.
На рисунку 1 представлена залежшсть швидкост V вiбротранспортування печiнки при горизонтальнш установцi вiбролотка (о=0°) i кут напрямку коливань 30° вщ частоти с при рiзних ампл^удах А коливань вiбролотка. Комплекснi змши швидкост транспортування субпродуктiв вiд частоти й ампл^уди коливань робочого органа представлен на рисунку 2.
Аналiзуючи наведенi на графiках залежностi, бачимо, що чим бшьша амплiтуда коливань А, тим при бшьш низьких частотах досягаються екстремальнi (максимальнi) значення швидкост транспортування V. Можна вщзначити, що швидкiсть транспортування залежить як вщ амплiтуди, так i вщ частоти коливань i на дшянщ до екстремального значення швидкостi ця залежшсть прямопропорцшна. Вiзуальнi спостереження характеру вiброперемiщення показують, що при ампл^удах 0,5 i 1 мм здшснюеться тiльки безвiдривний режим вiбротранспортування, при цьому зi збiльшенням частоти коливань вщбуваеться повiльне , але бшьш рiвномiрне зростання V.
88
60 80 _ 100 120 140 160 180 200 Рисунок 1 - Залежшсть швидкост транспортування печшки в1д частоти прямолшшних гармон1йннх коливань при рпних ампл1тудах А: 1 - 0,5 мм; 2 - 1 мм; 3 - 1,5 мм; 4 - 2 мм; 5 - 2,5 мм; 6 - 3 мм
Рисунок 2 - Комплексш змши швидкосл транспортування субпродукпв ввд частоти й амплпуди коливань робочого органа
При бшьш високих ампл^удах спостер^аеться вщривний режим вiбротранспортування i при цьому збшьшення частоти коливань спричиняе
89
бшьш штенсивне зростання швидкостг Ч^ко! границ переходу вiбротранспортування вiд безвiдривного до вiдривного режиму нами не спостер^алося. Зростання швидкост вiбротранспортування вiдбуваeться тiльки до визначеного значення частоти (для рiзних ампл^уд рiзного; на графiку показано пунктирною лшею). Подальше збiльшення частоти приводить до незначного падшня швидкостi. При цьому спостер^аеться нестiйкiсть процесу транспортування; незначш змiни частоти й ампл^уди викликають то зменшення, то збшьшення V (кривi 5 i 6 на рисунку 1).
Вивчення особливостей мехашзму миття [5] показуе, що процес видалення шару забруднень може бути роздшений на кiлька стадш. На першiй стади вiдбуваеться утворення трщин грязево! плiвки, на другш - розрив суцiльностi плiвки на фрагменти, а на третш - розриви фрагмента, ям утворилися, i !х вiднесення з поверхнi виробу, що очищуеться, з потоком рщини.
Миття у вiбрацiйному полi супроводжуеться значним прискоренням процеЫв розчинення плiвки забруднення, що обумовлено iмпульсним впливом рiдини на плiвку i дiею перемiнних тискiв на межi "рщина - тверде тшо". При цьому створюються високi вiбрацiйнi прискорення, що сприяють вiдриву часток забруднень, слабко зв'язаних з поверхнею продукту, що очищуеться, а також збшьшенню дифузи миючо! рiдини в пори i трiщини, що утворюються на поверхш плiвки забруднень при спiвударяннi продукту з вiбрацiйним робочим органом. Останне у свою чергу приводить до збшьшення поверхш контакту шару забруднень з рщиною.
Принципова схема запропоновано! конструкци вiбрацiйноl мийно! машини зображена на рисунку 3, на рисунку 4 - И робочий орган, а на рисунку 5- схема вiбротранспортування продукту.
Машина для миття субпродукта мктить станину 1, на якш за допомогою пружних елемента 2 закршлена робоча камера 3 iз завантажувальним бункером 4 i патрубком 5 для зливу вщпрацьовано! води. Пружнi елементи 2 виконаш у виглядi плоских ресор. На робочш камерi закрiплений вiбропривод 6, у якосп якого можна використати, наприклад, мотор-вiбратор ексцентрикового типу з регульованою збурюючою силою. Пщ робочою камерою 3 на станиш 1 установлений вщстшник 7 i насос 8. Мийна машина обладнана трубопроводами 9 з душовими(струминними) пристроями 10 для тдведення до робочо! камери чисто! води й трубопроводами 11 з душовими пристроями 12 для тдведення води з вщстшника 7. У камерi 3 за допомогою шаршрних опор 16 закршлеш короби 13. У нижнш частинi кожного короба 13 е патрубок 14 для зливу води з короба. Верхш робочi поверхш 15 коробiв 13 виконаш перфорованими. Кожен короб 13 установлений у робочш камерi на осях 16 i може повертатися у вертикальнш площит Фжсащя коробiв у необхiдному положеннi здшснюеться за допомогою затискних гвинтiв. Патрубки останшх за рухом продукту коробiв з'еднанi за допомогою гнучких шланпв 17 з вiдстiйником.
90
Рисунок 4 - Робочий орган мийноУ машини
91
Рисунок 5 - Схема в^бротранспортування продукту у мийнш машин
Машина для миття субпродукт1в працюе в такий спос1б.
Шсля включення в1бропривода 6 робоча камера 3 з коробами 13 починае виконувати на пружних елементах 2 змушеш коливання у вертикальнш площиш. 1з завантажувального бункера з висувним шибером надходить на обробку продукт, що пщлягае мийц1 (наприклад, м'ясш субпродукти, к1стки). Внасл1док спрямованих коливальних рух1в, що створюються в1броприводом 6 разом 1з пружними елементами 2 у вигляд1 плоских ресор, продукт просуваеться вперед (здшснюеться в1бротранспортування в режим1 з п1дкиданням) , пересипаючись 1з одного короба 13 на шшш. П1д час руху частки продукту штенсивно труться одна об шшу, об перфорован1 верхн1 робоч1 поверхн1 короб1в 1 ст1нки робочоТ камери, при цьому вони зрошуються водою. По трубопроводу 9 у струменш пристрот 10 подаеться чиста вода, що шсля обробки продукту (остаточного ополюкування) через гнучк1 шланги 17 надходить у вщстшник 7, звщки за допомогою насоса 8 подаеться в струменш пристрот 12, що перебувають над першими по ходу продукту коробами. Вiдвtltyyz води з робочот камери в канал1защю або на очищення вщ домшок зд1йснюеться через патрубок 5.
При переходi продукту з одного короба на шший вiдбуваеться його переорiентацiя, що особливо важливо, наприклад, при митл кiсток.
Тривалiсть перебування продукту в машиш регулюеться змшою параметрiв вiбрацiт привода 6, а також змшою кута нахилу коробiв до горизонту. Чим бшьше позитивний кут нахилу короба 13 до горизонту, тим менша швидкiсть вiбротранспортування продукту по ньому. Змшюючи кути нахилу коробiв 13, можна одержати рiзнi швидкостi вiбротранспортування по довжинi робочот камери. При поворот всiх коробiв у крайне нижне положення утвориться похиле у бж руху продукту сущльне перфороване полотно.
92
Конструкщя легко переналагоджуеться й дозволяе змшювати час обробки субпродуктв залежно вiд 1хнього виду й ступеня забруднення, при цьому скорочуеться витрата води й електроенерги.
Висновки.
Виявленi основнi залежностi швидкост вiбротранспортування м'ясних субпродуктiв вiд частоти, ампл^уди i прискорення вiбрацil робочого органа. Доказана принципова можливкть вiбротранспортування субпродуктiв, визначенi його рацiональнi режими. На основi дослiджень запропонована конструкщя струминно! вiбрацiйноl мийно! машини для м'ясних продуктв з "м'яким" режимом миття.
Перспективами подальших дослiджень у цьому напряму е розширення дослщжень вiбротранспортування шшо! м'ясно! сировини з метою 1х використання при конструюванш машин i апаратiв харчових виробництв.
Л1тература
1. Спиваковский А.О. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства/ А.О. Спиваковский, И.Ф. Гончаревич //М.: Машиностроение. -1972.-328с.
2. Ивашов В.И. Технологическое оборудования предприятий мясной промышленности. Часть I. Оборудование для убоя и первичной обработки.- М.: Колос, 2001.- 552с.
3. Поперечний А.М. Визначення параметрiв роботи вiбрацiйноl машини для миття субпродуктв.- Донецьк: Вкник ДонДУЕТ №1(17)'.2003.- с. 144150.
4. Поперечний А.М. Дослщження вiбротранспортування тiстових заготовок та розробка вiбрацiйноl тютоокруглюючо! машини// Обладнання та технологи харчових виробництв: Темат.зб. наук. пр. - Вип.4. - Донецьк: ДонДУЕТ.-2000. - с.92-96.
5. Поперечний А.М. К оценке адгезионной связи загрязнений с продуктами // Вiсник Харькiвського державного технiчного унiверситету сшьського господарства "Сучасш напрямки технологи та мехашзаци процесiв переробних i харчових виробництв". - Вип.22. - Харьюв, 2003. - с.99 - 105.
Summary
Poperechny Anatoly, Borovkov Sergey THE EXPLORATION OF BYPRODUCTS TRANSPORTATION AND DEVELOPING OF VIBRATION WASHING MACHINE
There are given results of analytical and experimental investigations of vibration transportation of byproducts. On basis of this investigations has been proposed the construction of washing machine for meat byproducts with "soft" way of washing.
Стаття надшшла до редакцИ 9.04.2009
93
