Научные основы создания ресурсосберегающих процессов и аппаратов абразивной переработки пищевого сырья

• Автор: Алексеев, Геннадий Валентинович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 387 с. : ил

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОС ТОЯНИЯ И ВОЗМОЖНОСТЕЙ РАЗРАБОТКИ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ДНЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПИЩЕВОГ О СЫРЬЯ.

1.1 .Ресурсосбережение как основа совершенствования процессов

переработки пищевого сырья.

1.2.Особенности процессов очистки сырья и конструктивно

технологические характеристики применяемых аппаратов.

ГЗ.Особенности процессов измельчения сырья и применяемых

аппаратов .

1.4.Методология анализа проблемы создания ресурсосберегающих

абразивных процессов и аппаратов для переработки пищевого сырья.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АБРАЗИВНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ И ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ

2.1. Условия, влияющие на величину площади пятна контакта.

2.2. Основные характеристики контакта гладкого и шероховатого тел
2.3. Изменение параметров площади контакта при тангенциальном перемещении тел
2.4. Исследование влияния режимов обработ ки пищевого сырья абразивными рабочими органами на параметры контакта
2.4.1. Упругие и прочностные характеристики контактирующих тел .
2.4.2. Исследование микрогеометрии контакта абразивного рабочего органа с пищевым сырьем
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА
ПИЩЕВОЕ СЫРЬЕ ПРИ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ
3.1.Особенности постановки тепловой задачи для процессов первичной
абразивной обработки пищевого сырья
3.2.Распределенне температурных нолей в процессе абразивной обработки пищевого сырья.
3.3. Практическая методика определения температуры пищевого сырья в процессе абразивной обработки.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ АБРАЗИВНЫХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ
ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ.
4.1.Разработка процесса изготовления абразивных покрыт ий для рабочих оргонов оборудования для переработки пищевого сырья.
4.1.1. Исследование возможности изготовления абразивных покрытий
на металлических подложках.
4.1.2. Исследование возможности изготовления абразивных покрытий
на неметаллических подложках.
4.1.3.Технологические средства серийного производства абразивных покрытий для ресурсосберегающих рабочих органов
4.2. Разработ ка процессов изготовления и исследование рссурсосберсгоющих
рабочих органов и аппаратов.
4.2.1 .Разработка и исследование рабочих органов аппаратов для очистки
сырья и их конструктивнотехнологические характеристики
4.2.2.Разработка и исследование рабочих органов аппаратов для измельчения сырья и их конструктивнотехнологические
характеристики
4.3. Возможности технического обслуживания и восстановления
ресурсосберегающих аппаратов по переработке пищевого сырья.
4.3.1.Исследование процессов восстановления ресурсосберегающих абразивных рабочих органов.
4.3.2.0собенности процессов технического обслуживания оборудования предприятий питания.
5.ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ
ОТХОДОВ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ
5.1. Анализ особенностей процессов и аппаратов для переработки
отходов абразивной обработки пищевого сырья
5.2. Исследование характеристик отходов вторичных ресурсов
после абразивной обработки пищевого сырья
5.2.1. Экспериментальные исследования структурномеханических свойств вторичных ресурсов
5.2.2. Уточнение характера эмпирической зависимости структурномеханических характеристик вторичного сырья
5.2.3. Рекомендации по использованию экспериментальных данных при расчете аппаратов вторичной переработки пищевого сырья
5.3. Исследование возможностей реализации продуктов утилизации
6. ВОЗМОЖНОСШ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМЫ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ АБРАЗИВНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ
6.1. Ресурсосбережение как основа оптимизации системы процессов и
аппаратов
6.1.1 .Постановка задачи и выбор целевой функции
6.1.2. Методы решения задачи оптимизации
6.1.3.Особенности поиска оптимальных решений дискретно определенной
целевой функции
6.2. Варианты практической реализации и эксплуатации процессов и аппаратов абразивного действия.
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
8. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
9. ПРИЛОЖЕНИЯ.
9.1. ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Методика определения характеристик микрогеометрии шероховатой поверхности
9.2. ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Распределение температурных нолей при абразивном воздействии на пищевое сырье
9.3. ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Методика определения содержания пишевых вещести
9.4. ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Обработка факторного эксперимента
9.5. ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Особенности серийного производства комплектующих аппаратов абразивного действия.
9.6. ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Структурномеханические характеристики вторичных ресурсов.
9.7. ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Обзор интернетрссурсов по тематике исследований .4 9.9. ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Копии документов об использовании разработок .
ВВЕДЕНИЕ


Характеристики некоторых очистительных машин приведены в таблице 1. Таблица 1. Технические характери стики Италия ХаЬ РН Финляндия Наскшап Прима Великобр. Производит. Кдиновр. Мощность ЭЛ. ДВИГКВТ 0. Основные исследования но повышению эффективности работы оборудования описанного типа сводятся обычно к расчетам геометрии рабочей камеры и рабочих органов, а также режимов перемещения сырья относительно этих элементов конструкции 0,5,8,3. В специальной литературе краю и чески отсутствуют сведения о рассмотрении физикомеханических процессов в зоне контакта сырья с шероховатой рабочей поверхностью. ТаКОГО оборудования . Представим подвергающийся очистке клубень картофеля в очистительной машине типа КНА0 в виде шара, опирающегося на два расположенные на некотором расстоянии друг от друга ролика, причем на шар действует сила Р, в соответствии с изображенной на рисунке 1. Положим также, что взаимодействующие тела картофель и абразивные ролики характеризуются некоторыми механическими характерист иками Еи Цз,Ц1 и деформируются под действием силы Рс образованием некоторой площадки контакта, характеризующейся линейным размером а. Обозначив радиусы ролика и клубня гк, соответственно, а расстояние между осями роликов 2г0Л для условия срезания части клубня с кожурой можно записать
2ь. Рис. О. ПРггУсОрггю 1 I. Е, 1Е2 1. Если далее в записанных соотношениях перейти к предельному случаю и заменить знак неравенства на знак равенства, то последнее из полученных равенств позволяет получить уравнение, из которого можно найти величину размера а. Определение величины а дает возможность провести анализ эффективности работы очистительной машины в зависимости от конструктивных параметров машины, свойств перерабатываемого сырья и условий контакта очищаемых клубней с рабочим органом. Р 4со5рг2ггк3гкЦ Более детальный анализ в связи со сложной взаимосвязью участвующих в процессе конструктивных и технологических параметров можно провести с применением численного анализа. Результаты такого анализа для величины Т0ГЯМ в предположении соблюдения нормативных условий эксплуатации постоянстве отношения Ли с начальными данными характерными для машины КНА0, приведен на рисунке 1. У и их изнашивании уменьшении гД При этом для изношенных и забитых мезгой валков практически отсутствует разница по качеству очищаемого сырья диаметру очищаемых клубней. Результаты проведенного анализа свидетельствуют о важности учета при разработке конструкции машины процессов происходящих в зоне контакга рабочий оран сырье и дают возможность связать конструктивные параметры оборудования с технологическими режимами его работы. Ркдо. Г1. Рис . Аналогичные выкладки можно провести и для очистительных машин периодического действия. Рассмотрим условия движения, например, клубня картофеля внутри очисти тельной машины под действием центробежной силы, сил картофеля внутри очистительной машины иод действием центробежной силы, сил инерции, тяжести и трения рис. Рис. Сырье попадая на такое покрытие иод действием инерционных сил приводится по отношению к терочной поверхности в относительное движение. При соприкосновении с этой поверхностью возникает сила трения, направленная в сторону, противоположную инерционной силе. Режущие грани отдельных зерен внедряются в тело клубня, сдирают с него часть кожуры и одновременно закручивают. Величина закручивания, изменение скорости и направления движения клубня в результате описанного взаимодействия зависят от характера контакта соседних клубней, геометрии рабочего органа и характеристик абразивного покрытия. При движении клубня в камере очистительной машины из плоской части диска он под действием центробежной силы отбрасывается на коническую часть. Находясь на конической части чаши, клубень за счет составляющей центробежной силы устремляется на цилиндрическую стенку. Далее, благодаря инерционным силам, он по спиральной траектории поднимается вверх. Клубни поднимаются спирально на всю высоту рабочей камеры, обкатываются по отбойнику крышки, теряют свою скорость и падают вниз на коническую чашу. Далее процесс повторяется.