Повышение эффективности обработки резаного картофеля путем совершенствования технологического процесса и основных рабочих органов вакуумной барабанной сортировки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Арсланов, Фанис Рашидович

• Арсланов, Фанис Рашидович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Арсланов, Фанис Рашидович

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Значение картофеля как продовольственной культуры.

1.2 Биологические особенности картофеля, требования к среде произрастания и их влияние на физико-химические свойства клубней в условиях Удмуртской Республики.

1.3 Основные факторы и их влияние на резаный картофель в технологии переработки.^ ^

1.4 Технология производства быстрозамороженного картофеля.

1.5 Выводы и задачи научных исследований.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ РЕЗАНОГО КАРТОФЕЛЯ И ЕГО СОРТИРОВАНИЯ К ОБОСНОВАНИЮ КОНСТРУКЦИИ И ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВАКУУМНОЙ БАРАБАННОЙ СОРТИРОВКИ.

2.1 Сублимация - как способ повышения качества готовой продукции.

2.2 Физические основы сублимации.

2.3 Кинетика процесса сушки.

2.4 Разработка конструктивно-технологической схемы сортировки

2.4.1 Анализ движения частицы и вороха по поверхности барабана

2.4.2 Обоснование конструктивных параметров вакуумной сортировки.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СОРТИРОВКИ.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.2 Методика экспериментальных исследований.

3.2.1 Объект и предмет исследований, измерительные устройства, приборы и оборудование.

3.2.2 Контроль качества.

3.2.3 Обоснование оценочного критерия оптимизации и выбор управляющих факторов.^

3.2.4 Оптимизация параметров и режимов работы вакуумной барабанной сортировки резаного картофеля

3.2.5 Проведение фото и видеосъёмки процесса работы.

3.2.6 Методика математической обработки результатов экспериментальных исследований.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ.

4.1 Контролируемые параметры и характеристики частиц, при проведении экспериментальных исследований.

4.2 Результаты и обработка экспериментальных исследований.

4.3 Результаты обработки фото и видеосъёмки.

4.4 Результаты производственных испытаний.

5 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВАКУУМНОЙ БАРАБАННОЙ СОРТИРОВКИ РЕЗАНОГО

КАРТОФЕЛЯ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности обработки резаного картофеля путем совершенствования технологического процесса и основных рабочих органов вакуумной барабанной сортировки»

В последние годы развитие сельского хозяйства отличают позитивные изменения, отрасль динамично развивается. В рамках реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» в Российской Федерации основной задачей агропромышленного комплекса является насыщение рынка продовольствием, но переход к рыночным отношениям, формирование многоукладной экономики, обуславливают необходимость и технических решений, направленных на повышение потребительских свойств и качества пищевой продукции.

Одобренная Правительством Российской Федерации «Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации» рассматривает развитие производства продуктов питания в качестве важнейшей и первоочередной меры, от которой решающим образом зависит улучшение питания и здоровья детского и взрослого населения России.

Среди продуктов питания, обладающих защитными функциями, превалирующее значение имеет плодоовощная продукция. По данным Всемирной организации здравоохранения содержание в ежедневном рационе 700.800 грамм плодов и овощей позволит сократить риск возникновения онкологических, сердечнососудистых и некоторых возрастных заболеваний почти на 50%. Но ярко выраженная сезонность сельскохозяйственного производства растительного сырья, сложность сохранения высоких биологических свойств без специального оборудования не позволяет его использовать на протяжении всего года, а качество готовой продукции во многом зависит от быстроты переработки, а это в свою очередь, обеспечивается соответствующей технологией и современным оборудованием.

Пищевая и перерабатывающая промышленность традиционно ориентирована на производство из сырья одного основного продукта, выход которого составляет 1530% от массы переработанного сырья. Остальная часть, которая содержит значительные количества ценных и питательных веществ и в данном производственном процессе не используется, переходит в так называемые отходы производства, которые часто являются вторичным сырьём для производства дополнительной продукции.

Вовлечение в сферу производства огромных ресурсов промышленных отходов равносильно расширению сырьевой базы пищевой и перерабатывающей промышленности при одновременной экономии затрат труда, а выпуск дополнительной продукции из вторичного сырья означает снижение издержек производства на единицу конечной продукции при тех же затратах на сырьё.

Научно-технический прогресс в перерабатывающей промышленности связан с непрерывным повышением уровня механизации, увеличением единичной мощности машин и агрегатов и внедрения нового оборудования в технологических линиях. Возрастает тенденция к комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, происходит значительное расширение парка оборудования заводов по переработке плодоовощной продукции.

Важнейшими направлениями развития отрасли является расширение производства, улучшение качества и ассортимента изделий, повышение общего технического уровня производства, его механизация и автоматизация которые проводятся на базе внедрения высокопроизводительного оборудования, подготовки и внутризаводского транспортирования сырья, его дозирования, непрерывного изготовления полуфабрикатов, хранения и транспортирования готовой продукции. Все это оборудование располагается последовательно по технологическому процессу. Связанные между собой транспортирующими механизмами и управляемые с помощью средств автоматизации технологические машины образуют производственные поточные линии.

В настоящее время актуальной проблемой является внедрение более совершенных способов и технологий по переработке картофеля, которые позволяют не только увеличить производительность труда, улучшить качество вырабатываемой продукции, но и значительно повысить эффективность производства за счёт сокращения длительности процесса и соответствующих затрат.

Однако многие технологические процессы при переработке картофеля протекают при атмосферном давлении, то есть при непосредственном контакте продукта с кислородом, находящемся в воздухе, высокой температурой (термическое бланширование, подсушка), контактом с водой (мойка, промывка), с металлом (рабочие органы машин, аппараты, транспортеры).

Все вышеперечисленные факторы влияют на качество конечного продукта. Происходит распад витаминов и сложных химических веществ, в результате появляются новые, более простые по составу вещества, обладающие неприятным вкусом и запахом.

Поэтому была поставлена задача снижения неблагоприятных факторов, путем сокращения продолжительности контакта (объединение технологических процессов) или исключения их из технологического процесса с заменой на более прогрессивные, позволяющие прекратить или замедлить деятельность микроорганизмов, а также разрушить ферментную систему и предотвратить нежелательные изменения продуктов. При этом необходимо учитывать и энергозатраты.

Актуальность отмеченной проблемы с её недостаточной практической изученностью предопределило выбор темы диссертационного исследования.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО ИжГСХА по заданию министерства сельского хозяйства и продовольствия Удмуртской Республики "Механизация возделывания, послеуборочной обработки, хранения и переработки картофеля" (№ гос. регистрации 01.20.03 02046).

Цель и задачи исследований. Целью исследования является совершенствование технологического процесса и повышение эффективности сортирования резаного картофеля в разряжённой среде.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи: разработать усовершенствованную технологию, обеспечивающую повышение качества конечного продукта при производстве быстрозамороженных картофелепродуктов;

- разработать и исследовать основные рабочие органы вакуумной барабанной сортировки; выявить и оптимизировать параметры, удовлетворяющие технологическим требованиям при минимальных энергозатратах.

Объект исследования. Районированные сорта картофеля в Удмуртии и вакуумная барабанная сортировка для калибровки частиц резаного полуфабриката в разряжённой среде.

Предмет исследований. Аналитические и графические зависимости, характеризующие процесс разделения частиц вороха резаного картофеля в вакууме.

Теоретической и методической основой диссертационного исследования послужили труды ведущих ученых-инженеров, научно-исследовательских учреждений и специалистов-практиков по исследуемой проблеме. В процессе решения задач применялись аналитический, графический и расчетно-конструктивный методы, а также методики по определению экономических показателей эффективности работы.

Информационную базу исследования составляют статистические данные по России и Удмуртской Республике, материалы научных конференций, научно-техническая литература, отечественные и зарубежные технологии и оборудование по производству картофелепродуктов, а так же материалы периодической печати и научных изданий.

Научная новизна исследования, выносимая на защиту, заключается: в предложении схемы технологического процесса с разработанной информационной моделью производства быстрозамороженного картофеля; в исследовании влияния разряжения на изменение свойств и химического состава резаного картофеля; в моделировании процессов и полученных зависимостях, расширяющих и уточняющих знания о процессе сортирования в вакууме;

- в математической модели рабочего процесса сортировальной машины, позволяющей определить рациональные конструктивно-технологические параметры.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. На основании проведенных теоретических и лабораторных исследований разработана, изготовлена и опробована машина, сортирующая ворох частиц картофеля в вакууме после нарезки клубней, обеспечивающая качество сортирования, удовлетворяющее технологическим требованиям. Получены аналитические выражения для расчета и проектирования рабочих органов машины.

Результаты исследований использованы при модернизации линии по переработке картофеля в ЗАО «Можгинский консервный завод УДМУРТПОТРЕБСОЮЗА», г. Можга, Удмуртской Республики.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены научно-практических конференциях: профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГОУ ВПО Ижевской ГСХА

2002-2006 гг.); «Высшему агроинженерному образованию в Удмуртии - 50 лет», Ижевск, 2005; конференции посвященной 50-летию д.т.н., профессора В.В. Касаткина; 57 научно-практической «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе» г. Кострома, 2006 г. (почётная грамота за лучший доклад), обсуждены и одобрены специалистами ЗАО «Можгинский консервный завод УДМУРТПОТРЕБСОЮЗА».

Защищаемые положения:

- теоретическое обоснование конструктивных и технологических параметров вакуумной барабанной сортировки;

- конструкция и принцип работы машины для сортировки резаного картофеля;

- анализ движения частицы и вороха по рабочей поверхности;

- результаты экспериментальных исследований;

- технико-экономическое обоснование целесообразности использования вакуумной барабанной сортировки при производстве картофелепродуктов.

Публикации. Соискатель имеет 7 публикаций, в которых изложено основное содержание диссертации.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения и общих выводов, списка использованной литературы из 166 наименований. Работа содержит 153 страницы, 46 рисунков, 10 таблиц и 11 приложений.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Арсланов, Фанис Рашидович

Выводы и предложения:

1. Эффективность сортирования соответствует технологическим требованиям ГУ 9166-18504782324-00, ТУ 10.03.757-89.

2. Потемнение отсортированных стандартных частиц в сходовой фракции отсутствует.

3. Требуется заменить вакуумный насос на водокольцевой.

Рекомендуется для внедрения в технологическую линию производства луфабрикатов картофеля и овощей производительностью до 0.5 т/ч

Главный инженер ЗАО «Можгинский консервный завод. УДМУРТПОТРЕБСОЮЗА»

Представители ФГОУ ВПО

ИжГСХА к.т.н., профессор к.т.н., доцент аспирант

Дата 10.10.2006г.

С.П. Чувашов Л.Я.Лебедев А. В. Храмешин Ф.Р. Арсланов

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Арсланов, Фанис Рашидович, 2007 год

1. Абрамзон Б.С. Использование морковного сиропа при приготовлении кондитерских изделий: Научно-технический реферативный сборник М., 1981.-ВЫП.9.-С. 1-3.

2. Артурова В.П. Загрязнение территории Красноярского края техногенными радионуклидами В.П. Артурова, С В Качин, Т.И. Коваленко, Т.И. Чирков Тяжёлые металлы и радионуклиды в окружающей среде: Материалы международной научно-практической конференции. Семипалатинск, 2000. 181 -182.

3. Багаева А.В. Обогащение сахаристых кондитерских изделий лекарственными травами/ А.В. Багаева, И.Ю. Резниченко Пища. Экология. Качество. Новосибирск. 2003.- 249-251.

4. Байдзайтене З.Ю. Биологическая и биохимическая характеристика брусники: автореф. дисс. канд. техн. наук.- Вильнюс, 1975. 23с.

5. Бакулина О.Н. Комплексная переработка овощей и фруктов в ингридиенты для современных пищевых технологий Нищевая промышленность. 2005. JS25.- 32-33.

6. Батурин А.К. Питание населения России в 1989-1993 гг Вопросы питания. -1994. №3. 4-8.

7. Богданова Г.А. Брусника в лесах Сибири/ Г.А. Багданова, Ю.М. Муратов. Новосибирск: Наука Сиб. отд., 1978. 117с.

8. Биологически активные добавки к пище. Полная энциклопедия. Сост. Н.А. Натарова. СПб.: ВЕСТБ, 2001. -3 84с.

9. Блажий А. Фенольные соединения растительного происхождения А. Блажий, Л. Шулый. М.: Мир, 1977. 239с. Ю.Блейз А. Энциклопедия орехов и диких ягод. М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2000.-336С.

10. Воробьёва И.С. Витаминно-минеральный обогатитель для производства кондитерских изделий И.С. Воробьёва, О.В. Кошелева Л.Н. Шатнюк// Витаминно-минеральный обогатитель для производства кондитерских изделий: тезисы докладов Международного симпозиума. Кемерово, 2002, З00-301.

11. Вехов В.Н. Культурные растения СССР/В.П. Вехов, П.А.Губанов. М.: Мысль, 1978.-126с. П.Вигоров Л.И. Дикорастущие ягоды и плоды как источник БАВ. Киров, 1972.-269с.

12. Газин М.Ю. Свекольный сок сублимационной сушки в качестве натурального пищевого красителя Пищевая промышленность. 1998. -Xo6.-C.24.

13. Гаппаров М.М. Проблема ликвидации дефицита микронутриентов у населения России Вопросы питания. 1999.- JV22.- 34-35

14. Гвоздик И.А. Приготовление фруктовых желейных изделий И.А. Гвоздик, М.И. Рытова Хлебопекарная и кондитерская промышленность. -1982. №8.- 19-21.

15. Гекон А.Н. Фруктовое сырье будущее кондитерской промышленности Хлебопекарная и кондитерская промышленность.1982.- 1 С З 5

16. Глебова Е.И. Ягодный сад Е.И. Лениздат.-1990.- 58с.

17. Голденко Г.Б. Новые добавки для кондитерских изделий Пищевая промышленность. 1996. №6.- 23.

18. Голубев В.Н. Пектин: химия, технология, применение В.Н. Голубев, П.П. Шелухина. М.: 1995.- 388 с.

19. Голуб О.В. Характеристика и оценка потребительских свойств Глебова, В.В. Даньков. Л.: дикорастущего растительного сырья и продуктов его переработки Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. Кемерово, 2004.-192с.

20. Гореньков Э.С. Пищевая и биологическая ценность фруктовых соков, особенности производства Вопросы питания. -2000. №2. 27-29.

21. Горячева Г.Н. Традиции и перспективы Г.Н. Горячева Г.К. Викторова Кондитерское производство. 2003. №2. ЗЗ.

22. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов: санитарно эпидемиологические правила и нормы: СанПиН 2.3.2.1078-01.-Новосибирск: 2002.-210С.

23. Гореньков Э.С. Пищевая и биологическая ценность фруктовых и овощных соков, особенности технологии производства Вопросы питания. -1999.- >Го2.- 45-46. ЗО.Гриффит В. Витамины, минералы и пищевые добавки. Справочник Пер. с англ. Ткаченко К. М.: 2002. 126с.

24. Груздева А.Е., Гришатова Н.В. Способ производства сушёных припасов из плодово-ягодного сырья: Пат2168900 Россия, МПК А23 В7/02, №99119925/13.

25. Герасимова И.В. Сырьё и материалы кондитерского производства. М.: Агропромиздат, 1991. 207с.

26. Губина М.Д. Дикорастущие плоды и ягоды Дикорастущие ягоды, грибы, папоротники Сибири. Новосибирск, 199L- 18-44

27. Губина М.Д. Биохимическая характеристика плодов некоторых видов дикорастущих ягодных кустарников Западной Сибири /М.Д. Губина, Б.А. Скуковский, Т.К. Федотова Растительные ресурсы. 1974.-Т.13.Вып.4.- 679-685. Зб.Джаруллаев Д.С. Технология переработки плодов и ягод при производстве соков. Махачкала: Даг. кн. изд-во, 1998. 151с.

28. Доценко В.А. Овощи и плоды в питании. Д., 1988. -287с.

29. Драгиль А.И. Технология кондитерских изделий А.И. Драгиль, И.С. Лурье. М.: Де Ли принт, 2001. 483 с.

30. Драгиль А.И. Основы кондитерского производства А.И. Драгиль, Г.А. Маршалкин.- М.: Колос, 1999. 447с. 4О.Драчёва Л.В. Биологически активные добавки в пищевых продуктах нового поколения /Л.В. Драчёва, А.А. промышленность. 1996. №6. 36-37.

31. Дудкин М.С. Новые продукты питания М.С. Дудкин, Л.Ф. Кудряшова. Пищевая Щелкунов.-М.: МАИК «Наука», 1998.- 64с.

32. Дунаевский Г.А. Овощи и фрукты в питании здорового и больного человека/ Г.А. Дунаевский, Я. Попик.-Киев, 1990. 160с.

33. Евменова Л.А. Исследование в области минерального состава сырья кондитерского производства и пути повышения пищевой ценности кондитерских изделий: Автореф. дисс. ...канд. техн. наук.- М., 1963. 22с.

34. Егорова Ю.Е. Синтетические и пищевые красители Пищевая промышленность. 2000. 6.- 82-84.

35. Обоснование резательной подачи проводили в на основании производительности производства мащины технологической линии быстрозамороженных картофелепродуктов. Обоснование максимальной угловой скорости вращения рабочей поверхности проводили на основании того, что скорость должна быть меньше критической, то есть столбики под действием нентробежной силы не должны увлекаться в круговое движение, но в то же время они должны находиться некоторое время в полёте (водопадный режим36. Погонцева Э.И. Реологические свойства желейных масс/ Э.И. Погонцева, Л.И, Карнаушенко Хлебопекарная промышленность. -1981. JV23. -С.41-42.

37. Покровский В.И. Политика здорового питания. Федеральный и региональный уровни /В.И. Покровский, Г.А. Романенко, В.А. Княжев, П.Ф. Герасименко, Г.Г. Онищенко, В.А. Тутельян, В.М. Позняковский. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. -344с.

38. Полухин Н.А. Новые способы получения пищевых модифицированных красителей из растительного сырья России Н.А. Полухин, В.П. Болотов 2006. -Хо8.- 24-25.

39. Полуфабрикаты лекарственных трав в производстве кондитерских изделий Под ред. Б.А. Фальковича. Воронеж, 2001. 112с. 12О.Рейман А.И. Высоко рослая голубика /А.И. Рейман, К.А. Плишка. М.: Колос, 1984.-64с.

40. Резниченко И.Ю. Сахаристые кондитерские изделия Хранение и переработка сельхозсырья. функционального назначения: состояние рынка, методологические

41. Расчетное значение критерия Кохрена Gp сравниваем с табличным втабл, для степени свободы числителя fi=r-l=2 и знаменателя f2=N=15 при выбранном уровне значимости а=0,05, получим Отабл-0,3346 [71]. Видим, что втаблСр следовательно гипотеза об однородности дисперсии воспроизводимости опытов принимается. Отсюда дисперсия воспроизводимости Sy=l,69, тогда ошибка эксперимента Sy=l,

42. Расчет коэффициентов регрессии модели осуществляется с использованием программы "Statgraphics Plus", данные расчёта приведены в приложении И. 121

43. Цапалова И.Э. Экспертиза дикорастущих плодов, ягод и травянистых растений И.Э. Цапалова, М.Д. Губина, О.В. Голуб, В.М. Позняковский. Новосибирск: Изд-во Новосиб. Ун-та, 2004.

44. Цуркова К.Е. Пищевая ценность кондитерских изделий и их роль в питании Пищевая промышленность. 1998.- №9.- 12-13.

45. Цыганова Т.Б. Пищевые красители для кондитерских изделий. СПб.: ГИОРД, 2003.-139с.

46. Чекой А.П. Фруктовое сырьё будущее кондитерской промышленности Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1982.-№1.-С.З-5. ПО.Шапиро Д.К. Дикорастущие плоды и ягоды Д.К. Шапиро, В.А.Михайловская. Минск: Ураджай, 1988. 128с.

47. Шатнюк Л.Н. Премиксы обогатители для кондитерских изделий Л.Н. Шатнюк, А.В. Юдина, Т.А. Селиванчикова Пищевые ингредиенты, сырьё и добавки. 2002.- №2. 26-28.

48. Шишкина П.С. Совершенствование способов быстрого замораживания ягод в системе холодильной цепи поле-потребитель/ Н.С. Шишкина, М.Л. Лежнева, О.В. Карастоянова, М.В. Заозёрский Производство и реализация замороженных и быстрозамороженных продуктов. -1999. Мб. -С.22-23.

49. Ширко Т.е. Биохимия и качество плодов Т.С. Ширко, И.В. Ярошевич.- Минск: Паука и техника, 1991. 295с.

50. Шишкина Е.Е. Паучно-практические основы получения продуктов профилактического назначения из плодов и ягод /Проблемы стабилизации и развития с/х производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке: тезисы докладов Международной научно- практической конференции. Новосибирск, 1999.-С. 168-169.

51. Школа передового опыта: новое сырьё для кондитерских изделий Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1981. -Х23,- 44.

52. Следовательно, уравнение регрессии (4.2) с вероятностью 95 можно считать адекватным реальному процессу. С помощью программы "Statgraphics Plus" получены графические между f{n;a), изображения поверхности откликов, изображающие зависимость критерием оптимизации и двумя независимыми переменными Y Анализ поверхностей откликов представленных, на рисунке 4.20, удобно проводить с помощью линий равного выхода (изолиний), которые представлены на рисунке 4.