ГЛАВА 2
МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
УСТАНОВКИ
2.1. Объект и предметы исследований
Объектом исследований диссертационной работы являлся процесс тонкодисперсного
измельчения томатов и сладкого перца на мясорубках.
Предметами исследований были стандартные и модернизированные режущие и
транспортирующие рабочие органы мясорубки. В качестве режущих рабочих органов
использовались стандартные и экспериментальные ножевые решетки, геометрические
параметры которых представлены в табл. 2.1, а также специально разработанная
ножевая решетка с комбинированными отверстиями, имеющими коническую входную
часть с максимальным входным диаметром dmax=4,5мм и минимальным выходным
диаметром цилиндрической формы dmin=2мм (рис.2.1.). Данная ножевая решетка была
разработана на основании аналитических исследований по оптимизации процесса
измельчения семян томатных овощей (форм. 3.10, 3.11) и экспериментальных
исследований фракционного состава томатов и сладкого перца (рис. 3.1… 3.4).
Таблица 2.1
Геометрические параметры ножевых решеток.
Наименование геометрического параметра
Толщина решетки, мм
1 мм
2 мм
3 мм
4 мм
5 мм
Диаметр отверстий, мм
1, 2, 3
1,2,3
1,2,3
1,2,3
1,2,3,4,5,9
Коэффициент использования площади решетки, Кр
0,26…0,28
Ножевые решетки были изготовлены с максимально возможным использованием их
площади под отверстия, а также с учетом требуемой степени измельчения и
прочности. Согласно ГОСТ 7411-79 коэффициент использования площади решеток
рассчитывали по следующей формуле:
Кр=Котв/Кобщ (2.1.)
где: Кр- коэффициент использования площади решетки;
Котв- суммарная площадь отверстий решетки, м2;
Кобщ – общая площадь решетки, м2.
Рис. 2.1. Экспериментальная ножевая решетка
с комбинированными отверстиями.
Предметом исследования также являлись стандартный (рис. 2.2) и
модернизированный ножи (рис. 2.3). Стандартный нож представляет собой
крестовину, имеющую 4 луча с радиальными лезвиями с двумя режущими
плоскостями.
Рис. 2.2. Стандартный нож.
Модернизированный нож представляет собой крестовину, имеющую 4 луча с
одновременно тупыми 135є и острыми 30° режущими кромками лезвий, выполненных в
виде нагнетающих лопастей (рис. 2.4). Использование модернизированного ножа
обусловлено тем, что он позволяет создать дополнительное давление нагнетаемого
продукта между ножом и решеткой, а также максимально увеличить коэффициент
использования площади отверстий ножевых решеток, так как лезвия ножа,
выполненные в виде лопастей, не перекрывают собой отверстия решетки в местах их
контакта с опорными гранями лезвий ножа.
В качестве транспортирующих рабочих органов использовали стандартный (рис. 2.5)
и экспериментальный шнек (рис.2.6) со вставкой-гильзой (рис. 2.7) [42].
Стандартный шнек имеет 4 витка с постепенно уменьшающимся шагом в сторону
разгрузки. Угол подъема последнего витка равен 7є.
Модернизированный шнек имеет 5 витков с постоянным шагом и углом подъема
винтовой линии в=8°. Использование данного шнека со вставкой-гильзой позволяет
уменьшить противоток продукта в зону его загрузки, создает дополнительное
давление в зоне резанья за счет минимального зазора между шнеком и внутренней
поверхностью рабочей камеры, а также за счет постоянного угла подъема винтовой
линии.
Рис. 2.3. Модернизированный нож. Рис. 2.4. Сечение лезвия модерни-
зированного ножа.
Рис. 2.5. Стандартный шнек.
Вставка-гильза представляет собой пустотелый цилиндр, имеющий загрузочное
отверстие. Внутренний диаметр вставки-гильзы (рис.2.7) соответствует внешнему
диаметру шнека (рис.2.6), а внешний ее диаметр соответствует внутреннему
диаметру выступов рабочей камеры.
Рис. 2.6. Экспериментальный шнек с постоянным углом
подъема винтовой линии 8є.
Рис. 2.7. Вставка-гильза.
Предметом исследования данной диссертационной работы также являлся процесс
центрифугирования, характеризирующий скорость процесса разделения твердой и
жидкой фракции измельченных томатов и сладкого перца, который использовали для
оптимизации процесса их тонкодисперсного измельчения.
Предметом исследований были томаты сорта „Сливка” и сладкий перец сорта
„Болгарский 79” технической и биологической степени зрелости [32…34, 44,45].
Предметом исследования являлась камедь гуары (получаемая путем экстракции из
эндосперма семян дерева Guamopsis tetragonolobus семейства Leguminosae),
которая была использована в качестве гелеобразователя (на основе свободной
влаги продукта), выполняющего функцию смазывающего материала между внутренними
поверхностями отверстий ножевых решеток и частицами твердой фракций томатов и
сладкого перца и позволяющего уменьшить сопротивление ножевой решетки.
2.2 Методики и экспериментальные установки для оптимизации процессов
тонкодисперсного измельчения томатов и сладкого перца
Целью методик являлось выявление влияния конструктивных и эксплуатационных
параметров мясорубок, а также структурно-механических свойств исходного сырья
на скорость процесса тонкодисперсного измельчения томатов и сладкого перца. С
этой целью нами была разработана общая схема исследований, представлена на рис.
2. 8.
Одним из наиболее важных конструктивных параметров мясорубок, влияющих на
скорость процесса измельчения и определяющий показатели качества получаемого
продукта (степень его дисперсности), является форма и размеры отверстий ножевых
решеток.
Поэтому нами были проведены исследования по определению влияния ножевых решеток
с отверстиями цилиндрической формы различных размеро