Исследование ресурсосберегающего способа нарезки хлебобулочных изделий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, кандидат технических наук Иминов, Руслан Владимирович

• Иминов, Руслан Владимирович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Иминов, Руслан Владимирович

Введение.

ГЛАВА 1. Анализ существующих принципов нарезки хлеба и машин для их осуществления.

1.1. Труднонарезаемые сорта хлеба.

1.1.1. Ассортимент труднонарезаемого ржано-пшеничного хлеба.

1.1.2. Требования к качеству ржано-пшеничного хлеба.

1.1.3. Дефекты хлеба.

1.1.4. Технико-экономическое обоснование исследования.

1.2. Анализ конструкций типовых машин для нарезки хлеба.

1.3.Существующие методы резания хлебобулочных изделий.

1.4.Виды и форма режущих инструментов.

1.5.Характер движения режущих инструментов.

Выводы.

ГЛАВА 2. Теоретические исследования и описание разработанного решения.

2.1.Описание вибрационного способа резания.

2.1.1. Технологические свойства обрабатываемых продуктов при вибрационных воздействиях (вибрационная реология).

2.1.2. Физико-механические свойства хлеба.

2.1.3. Консистенция и текстура хлеба.

2.2.Влияние вибрации на удельное усилие резания.

2.3.Механические модели широко распространенных реологических тел.

2.4.Устройство и принцип действия режущего инструмента.

2.5.Механизм виброрезания хлебобулочных изделий.

2.6.Устройство и работа опытного образца машины для нарезки хлеба

ВХР-1000.

2.7.Планирование эксперимента.

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования по повышению качества процесса виброрезания опытно-промышленной машиной и рекомендации по применению результатов.

3.1.Описание экспериментальной установки и методика проведения эксперимента.

3.2.Обработка результатов экспериментов резания хлеба.

3.2.1. Влияние вибрации на удельное усилие резания.

3.2.2. Режущий инструмент для виброрезания.

3.3.Погрешность в опытах и точность эксперимента.

ГЛАВА 4. Технико-экономическое обоснование по использованию разработанной хлеборезательной машины ВХР-1 ООО.

4.1. Расчет стоимости проектируемой хлеборезки.

4.2. Расчет себестоимости годового выпуска продукции.

4.3. Расчет энергоемкости.

4.4. Показатели эффективности.

4.5. Расчет технико-экономических показателей.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование ресурсосберегающего способа нарезки хлебобулочных изделий»

Процесс резания является одной из наиболее распространенных и ответственных технологических операций, применяемых во многих отраслях пищевой промышленности: хлебопекарной, кондитерской, консервной, овощесушильной и других. От качества выполнения этой операция во многом зависит внешний вид и выход готовой продукции. Современное состояние теории и практики резания пищевых продуктов показывает, что общая теория резания материалов органического происхождения пока еще не нашла окончательного завершения. Исследования процесса резания, в основном, заключаются в накоплении экспериментальных данных и установлении зависимостей между отдельными основными параметрами.

В настоящее время, наряду с широко распространенными рубящим и скользящим способами резания, начинает применяться вибрационное резание пищевых продуктов. Технологические процессы с использованием механических колебаний (вибраций) в современной отечественной и зарубежной практике нашли достаточно широкое распространение. Использование вибрирующих органов в машинах и аппаратах пищевой промышленности и общественного питания позволяет интенсифицировать процесс резания, сократить потери сырья, повысить качество разделяемых поверхностей и снизать усилия резания. Однако в хлебопекарной промышленности, в особенности при нарезке хлеба, вибрационный способ исследован недостаточно. Это сдерживает разработку оригинальных и высокопроизводительных машин, которые допускали бы при нарезке значительный разброс физических параметров мякиша и корки хлеба при нарезке.

Цель и задачи исследования. Цель работы состоит в исследовании ресурсосберегающего способа нарезки хлебобулочных изделий с применением вибрационного движения режущих ножей и сконструированного роторного узла подачи продукта.

В соответствии с указанной целью поставлены следующие задачи:

- провести анализ существующих способов и конструкций машин для нарезки хлебобулочных изделий;

- теоретически обосновать и предложить наиболее эффективные способы нарезки хлеба, выявить преимущества вибрационного способа резания;

- разработать математическую модель процесса виброрезания труднонарезаемых сортов хлеба;

- создать экспериментальную установку;

- экспериментально установить основные закономерности и силы, действующие на нож при вибрационном способе резания хлеба;

- разработать безопасный и эффективный узел подачи и нарезки хлеба, выбрать форму и характер движения режущих инструментов;

- разработать методику оценки сравнительных характеристик машин для нарезки хлеба;

- разработать технические условия на хлеборезательную , машину вибрационного типа повышенной эффективности, существенно изменяющую скорость и качество нарезки хлебобулочного изделия.

Научная новизна.

- Теоретически обоснован способ вибрационной нарезки хлеба и экспериментально подтверждена эффективность разработанной машины.

- Установлены закономерности воздействия сил на нож при вибрационном резании.

- Разработан оригинальный узел подачи хлеба на вибрирующий нож.

- Определены критерии оценки технических требований применительно к машине для нарезки хлеба.

Практическая значимость.

- На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований изготовлена опытно-промышленная машина для нарезки хлеба с вибрационным приводом, которая была внедрена на Брянском военном заводе №111.

- Разработана методика, позволяющая определить эффективность экспериментальной машины для нарезки хлеба.

- Результаты работы использованы в учебном процессе подготовки студентов СПбГУНиПТ по специальности «Машины и оборудование пищевых производств» и слушателей Военной академии тыла и транспорта по специальности «Техническое обеспечение продовольственной службы», а также по направлению «Бытовые машины и приборы».

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий (Санкт-Петербург, 2008-2011 гг.), на научной конференции «Организация питания военнослужащих через предприятия общественного питания» Вольского высшего военного училища тыла 2007г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 работ, в т.ч.

З в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование использования оригинальных узлов подачи и принципа нарезки хлеба для проектируемых хлеборезок;

- математическая модель процесса вибрационной нарезки хлеба;

- экспериментально выведенные критерии оценки основных характеристик вибрационных машин для нарезки хлеба.

Достоверность и обоснованность основных положений и выводов исследования достигнута за счёт системности рассмотрения всех вопросов предмета исследования, достаточно полного учёта многократно проверенных на практике данных. При проведении эксперимента использованы современные методы исследования физических свойств пищевых продуктов и снятия показаний приборов для определения характеристик экспериментального образца, проведена статистическая обработка результатов, что свидетельствует о достоверности выводов, представленных в диссертации. С помощью метода дисперсионного анализа многофакторного эксперимента определена статистическая зависимость усилия резания хлеба от таких факторов, как частота, амплитуда и угол наклона при движении ножей.

С использованием интегрального показателя качества нарезки доказана конкурентоспособность вибрационной хлеборезательной машины, особенно для нарезки хлеба с добавками солода, меда, изюма и других вязких ингредиентов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, основных выводов, списка литературных источников и приложений. Диссертация представлена пояснительной запиской на 134 страницах машинописного текста, включая 6 таблиц, 25 рисунков, 6 приложений, 82 наименований использованной литературы.

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты пищевых производств», Иминов, Руслан Владимирович

Выводы:

1. Выполнен анализ существующих способов и конструкций хлеборезательных машин, который показал необходимость разработки принципиально нового узла подачи и нарезки хлеба вибрационным способом;

2. На основании экспериментальных исследований процесса нарезки хлеба, в особенности труднонарезаемых сортов, обоснован и предложен рациональный и эффективный диапазон частот при вибрационном способе нарезки хлеба.

3. Разработана адекватная математическая модель процесса виброрезания труднонарезаемых сортов хлеба.

4. Изготовлена и внедрена в производство экспериментальная опытно-промышленная установка на Брянском Военном заводе №111.

5. Установлены основные закономерности процесса виброрезания и силы, действующие на нож при вибрационном способе резания, и представленные в виде графиков и зависимостей.

6. Разработан безопасный и эффективный роторный узел подачи для нарезки хлеба вибрационным способом, повышена удельная производительность хлеборезки на 270%, ее безопасность, экономичность в работе и обслуживании. На основе анализа усилий, приложенных к режущему инструменту, экспериментально определено, что рациональным углом наклона ножевой решетки к изделию является 50-60°, амплитуда Арац =0,5-1,5мм и частота движения ножей со = 20-35Гц.

7. Предложена методика оценки сравнительных характеристик машин для нарезки хлеба.

8. Разработаны технические условия на хлеборезательную машину вибрационного типа ВХР-1000.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Иминов, Руслан Владимирович, 2012 год

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Изд.4-е. М., Машиностроение, 1973.

3. Асейнов С.А., Декин К.Д. Машины для вибрационного резания и разрушения. В сб.: Вибрационные машины в рыбной промышленности. М., Пищевая промышленность, 1974, с.98-102.

4. Асташев В.К. Влияние ультразвуковых колебаний резца на процесс

5. Ауэрман Л.М. Технология хлебопекарного производства: СПб.: Профессия, 2003. - 436 с.

6. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства: учебник / Ауэрман Л.Я. Изд.9-е перераб. и доп.; под общ.ред.Пучковой Л.И. - СПб: Профессия, 2002. - 416 е.: ил.

7. Баранов Ю.В., Сахвадзе Г.Ж, Столяров В.В. Некоторые особенности эффекта Иоффе в наноструктурных материалах.\\ ВНТР -2009-№2, С. 7-18

8. Баренблатт Г.И. О конечности напряжений на краю произвольной трещины. Известия АН СССР, Сер.ПММ, 1962, т.26, Г2.

9. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980. -263 с.

10. Воскресенский С.А. Исследование безопиловочного вибрационного резания древесины. И., НИС, 1961.

11. Вибрация в технике/Под ред. Фролова К. В. и др. М.: Машиностроение, 1981. - 322 с.

12. Вышелесский А.Н., Каргина Г.А. Теоретические исследования вибрационной резки пищевых продуктов. Реферативная информация.

13. Машиностроение для предприятий общественного питания. Ы., ЩШТЭИлегпищемаш, 1973, J5 10, с.7-9.

14. Вышелесский А.П., Былинская H.A. Какие нужны хлеборезки. -Общественное питание, 1974, ШТ, с.59-60.

15. Вышелесский A.II., Былинская H.A. Как оценить качество нарезки хлеба. Общественное питание, 1975, 137, с.54-5о.

16. Гончаревич И.Ф., Фролов К.В. Теория вибрационной техники и технологии. М.: Наука, 1981. - 320 с.

17. Горбатов A.B., Маслов A.M., Мачехин Ю.А. и др. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов: М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. -296с.

18. Горбатов В.Ы., Рудь А.Н., Рудь В.М. Восстановление ножей волчков наплавкой рабочих поверхностей. Мясная индустрия СССР, 1977) Я2, с.37-38.

19. Гордон Л.И., Корнюшко Т.А., Лагенбах И.И. и др. Расчет и конструирование торгово-технологического оборудования: Л.: Машиностроение, 1985. -335 е., ил.

20. Горячева А.Ф. Сохранение свежести хлеба / Горячева А.Ф., Кузьминский P.B. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 240 с.

21. Гуськов К.П. и др. Реология пищевых масс: М.: Пищевая промышленность, 1970. - 208с.

22. Даурский А.П., Мачихин Ю.А. резание пищевых материалов. М., Пищевая промышленность, I960, 239 с.

23. Дунаев П.Ф., Лелнков О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для машиностроительных специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1985.-416с.: ил.

24. Евдокимов A.A. Борьба с вибрацией. Методические рекомендации к САРС и дипломному проектированию по курсу "Охрана труда". СПбГАХПТ 1992г.

25. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов. Пер. с яп. Киев, Наукова думка, 1978, 352 с.

26. Елхин В.Д., Журин A.A., Проничкин Л.В., Богачев М.К. Оборудование предприятий общественного питания / М., Экономика, 1987г.

27. Ершов П.С. Сборник рецептур на хлеб и хлебобулочные изделия: -СПб.: «ПРОФИ-ИНФОРМ», 2004. 192 с.

28. Ивашов В. И., Пелеев А.П., Мизерецкий П.И., Чишкова Т.В., Далатонов Ю.Н. Исследование процесса виброрезания мяса и мясопродуктов и создание опытного образца установки. М., МТ1МШ, 1972.

29. Ивашов В.И., Юрков С.Г., Кулишев Б.В., Кубыренко Б.К. Вибрационное резание трубчатых костей. Мясная индустрия СССР, 1977, КЗ, с.24-25.

30. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении. М.: Машиностроение, 1990г.

31. Иминов Р.В., Антуфьев В.Т. Теоретические исследования по созданию роторных хлеборезательных машин вибрационного типа «Известия СПбГУНиПТ» №4, 2005г.

32. Иминов Р.В., Антуфьев В.Т. Теоретические исследования по созданию роторных хлеборезательных машин вибрационного типа. — Межвузовский сборник научных трудов. СПбГУНиПТ, 2006.- с.58-59.

33. Иминов Р.В., Громцев С.А. Роторная вибрационная машина для нарезки хлебобулочных изделий.// Хлебопродукты. 2008. № 4, стр. 48.

34. Иминов Р.В., Громцев С.А., Антуфьев В.Т. Разработка ресурсосберегающей технологии и машин для нарезки хлебобулочных изделий. «Известия СПбГУНиПТ» №3,2008г.

35. Иминов Р.В., Антуфьев В.Т, Громцев С.А. Экспериментальные исследования нарезки хлебобулочных изделий в роторной вибрационной машине. «Известия СПбГУНиПТ» №4, 2008г.

36. Иминов Р.В., Арет В.А., Антуфьев В.Т. Исследование ресурсосберегающего процесса нарезки хлеба. Электронный ресурс. Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств» -Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2012,- №1.-март 2012г.

37. Иминов Р.В. Моделирование процесса нарезки хлеба. Электронный ресурс. Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств» Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2012. - №1. -март 2012г.

38. Иовнович JI.C., Корнильев И.Б. Исследование реологических свойств сдобного теста для мучных кондитерских изделий. Меж.сб.науч.труд статья СПб., 1981. 155с.

39. КаргинаГ.А. Исследование вибрационных электромагнитных машин для резки пищевых продуктов в предприятиях общественного питания и разработка методики их расчета. Автореф.дисс.канд.техн.наук, М., 1975.

40. Киселев, Е.С. Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля Текст.: Учебное пособие / Е.С. Киселев. Ульяновск: УлГТУ, 2003. 186 е.

41. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. -Минск: БГУ, 1982.

42. Кретов И.Т., Остриков А.Н., Кравченко В.М. Технологической оборудование предприятий пищеконцентратной промышленности: Воронеж: Издательство Воронежского университета, 1996. - 448 с.

43. Лисовенко А.Т. Технологическое оборудование хлебозаводов и пути его совершенствования: М.: Легкая промышленность, 1982. - 323с.

44. Маркова Н.В., Грановский Ю.З. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., Наука, 1976, 279 с.

45. Мачехин С.А., Акопян В.Б., Антипов С.Т. Машины и оборудование пищевой и перерабатывающей промышленности: М.: Машиностроение, 2003. -736с.

46. Мачехин Ю.А., Мачехин С.А. Инженерная реология пищевых материалов: М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.-216с.

47. Мачехин Ю.А., Мачехин С.А. Инженерная реология пищевых материалов: М.: Легкая промышленность, 1981. - 153с.

48. Мачехин Ю.А., Мачехин С.А., Гуськов К.П., Лунин Л.Н. Реология пищевых масс: М.: Пищевая промышленность, 1970. - 208с.

49. Муратова Е.И., Зюзина О.В. Физико-механические свойства сырья и готовой продукции: Учебное пособие.- Тамбов. Тамб.гос.техн. ун-т, Тамбов, 2000. 92с.

50. Панин А.Д. Исследование физико-механических характеристик плодоовощного сырья с целью уточнения расчета резательных машин. Автореф. дисс.канд.техн.наук, Одесса, 1971.

51. Павлов A.B. Сборник рецептур мучных кондитерских и хлебобулочных изделий: СПб: «ПРОФИ-ИНФОРМ», 2004.-296 с.

52. Полтев М.К. Охрана труда в машиностроении. М.: "Высшая школа", 1980г.

53. Применение ультразвука в промышленности (Под ред. А.И. Маркова). М., Машиностроение, 1975, 240 с.

54. Пучкова Л.И. Лабораторный практикум по технологии хлебопекарного производства: учебное пособие для вузов / Л.И. Пучкова. Изд 4-е., перераб.и доп. - СПб. : ГИОРД, 2004. - 259 с.

55. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. — М.: Энергоатомиздат. 1986. — 424 с.

56. Процессы и аппараты рыбообрабатывающих производств / Под ред. Стефановской Н. В. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 136 с.

57. Семенов М.П., Лебедев К.П., Яковлев A.M. Некоторые вопросы вибрационного резания пищевых продуктов. В сб.: Проблемы совершенствования торгово-технологического оборудования. Донецк, Т974, с.44-47.

58. Сницарь А.И., Лимонов Г.Е., Мамедов И.К. Новая технология переработки кости с использованием вибрации. Мясная индустрия СССР, 1978, В5, с.21-23.

59. Соколов В.И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств: Учебник для втузов по специальности «Машины и аппараты пищевых производств».- М.: Машиностроение, 1983.-447 е., ил.

60. Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные и волновые транспортирующие машины. М.: Наука, 1983. - 288 с.

61. Сборник технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий / М.: Прейскурантиздат, 1989. - 494 с.

62. Справочник механика предприятий общественного питания/Под ред. Некрутмана C.B., КирпичниковаВ.П., ЛеенсонаГ.Х. М., Экономика, 1983.

63. Устройство для ультразвуковой резки хлеба. Пат. В 38I7I4I (США), авт. изобр. С.Г. Симонетти. Опубл. в БИ 18.06.74 г.

64. Фатыхов Ю.А. Мехатроника в рыборазделочном оборудовании: Монография / Ю.А. Фатыхов, О.В. Агеев. Калининград: ФГОУ ВПО «КГТУ», 2008.

65. Фатыхов Ю.А., Агеев О.В., Шлемин A.B. Устройство для резки рыбного филе: полож.решение о выдаче пат.на изобрет.РФ по заявке № 2007119058/13 от 22.05.2007, МПК А22 С25/18.; заявитель Калининградский гос.техн. ун-т.

66. Черевко А.И., Попов JI.H. Торгово-технологическое оборудование. М., Экономика, 1988.

67. Харламов C.B. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств: Учебник для втузов по специальности «Машины и аппараты пищевых производств».- JL: Агропромиздат. Ленинградское отделение, 1991.-256с.

68. Хартман К. Децкий 3., Шефер В. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М., Мир, 1977, 552 с.

69. Хромеенков В.М. Оборудование хлебопекарного производства: М.: ИРПО; ПрофОбрИздат, 2002. - 320с.

70. Хромеенков В.М. /Тульский Н.В. Машины для резки хлеба и хлебобулочных изделий в СССР и за рубежом. М., ЩПЖЭИпищепром, 1976, 28с.

71. Цыганова Т.Б. Справочное пособие по контролю за качеством хлебобулочных и макаронных изделий / Т.Б. Цыганова, И.В. Матвеева. Офиц. изд. Государственной хлебной инспекции при правительстве РФ. - М.: Росгосхлебинспекция, 1999. - 111 с.

72. Шнейдерович P.M. Прочность при статическом и повторностатическом нагружении. М., Машиностроение, 1968.

73. Щербенко В.В. Регулирование технологических процессов производства хлеба и повышение его качества: М.: Пищевая промышленность, 1976. 234с.

74. Юрков С.Г., Кулишев Б.В. Импульсное резание мясо-костного сырья. Мясная индустрия СССР, 1976, J39, с.35-39.

75. Armarego Е.А., Brown R.H. The machining of metals. Engle-wood cliffs, Prentice-Hall, 1969, EC.

76. Astashev V.K., Babitsky V.I. Ultrasonic Processes and Machines. Dynamics, Control, Applications. Berlin: Springer. 2007. -330 p.p

77. Astashev, V. K. Ultrasonic cutting as a nonlinear (vibro-impact) process/ V.K. Astashev, V.l. Babitsky // Ultrasonics. 1998. Vol. 36, № 1-5. - P. 89-96.

78. Babitsky, V. I. Autoresonant control of ultrasonically assisted cutting / V. I. Babitsky, A.N. Kalashnikov, F.V. Molodtsov // Mechatronics. 2004. -Vol. 14, № l.-P. 91-114.

79. Babitsky, V. I. Ultrasonically assisted turning of aviation materials: simulations and experimental study/ V. I. Babitsky, A.V. Mitrofanov, V.V. Silberschmidt // Ultrasonics. 2004. Vol. 42, № 1-9. - P. 81-86.

80. Bucur, V. Acoustics of Wood/ V. Bucur. Berlin: SpringerVerlag Berlin Heidelberg, 2006

81. Jasper R.P., Blanshard J.M, V. A simple instrument for the measurement of the dynamic elastic prperties of foodstuffs. "J.Texture stud.", 1973, V.4, N2, p.269-277.