Технология и линия для отжима яблочного сока тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Пустовалов, Дмитрий Викторович

• Пустовалов, Дмитрий Викторович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пустовалов, Дмитрий Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЯБЛОЧНОГО СОКА

1.1 Виды связи воды в плодах

1.2 Методы и технологии получения соков

1.3 Классификация и конструкции прессового оборудования для 14 отжима соков

1.4 Описание процесса отжима на ленточных прессах

1.5 Факторы, влияющие на количественный выход сока, и методы 33 интенсификации процесса прессования

Постановка проблемы. Цели и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ

2.1 Методы описания процесса отжима жидкости из дисперсных 40 материалов

2.2 Имитационное моделирование процесса отжима

2.3 Определение влияния основных факторов прессования на вы- 64 ход сока

3. ПРОГРАММА И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО 75 ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Программа и задачи экспериментальных исследований

3.2 Оборудование и приборы, используемые при проведении экс- 77 перимента

3.3 Методика математического планирования и анализа экспери- 85 мента

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ

4.1 Влияние дополнительного измельчения яблочной мезги на вы- 90 ход сока

4.2 Определение фильтрационных и компрессионных характрестик яблочной мезги

4.3 Идентификация имитационной модели процесса отжима яб- 97 лочной мезги

4.4 Определение выхода сока по влажности мезги

4.5 Моделирование процесса отжима после дополнительного из- 103 мельчения яблочной мезги

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА. ЭКО- 115 НОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

5.1 Результаты производственного эксперимента

5.2 Экономическая эффективность применения метода дополни- 116 тельного измельчения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология и линия для отжима яблочного сока»

Актуальность. Важнейшим условием поддержания здоровья, высокой работоспособности и выносливости человека является полноценное питание, обеспечивающее регулярное снабжение организма всеми необходимыми витаминами и минеральными веществами. В связи с этим следует отметить роль фруктовых и овощных соков. Современная технология переработки фруктового, овощного и ягодного сырья дает возможность сохранять в соках самое ценное, что есть в растении - витамины, сахара, органические кислоты, эфирные масла и минеральные соли. Все соки богаты ценными для организма солями калия, обладают освежающим, бодрящим и тонизирующим действием [107-109, 127]. Поэтому производство и потребление соков во всем мире не уменьшается, а увеличивается. А развитие и применение современных высокомеханизированных и автоматизированных линий производства натуральных и концентрированных соков создает возможности для концентрации производства на крупных предприятиях, обеспечивающих быструю переработку больших масс плодов при минимальных трудовых затратах. Это позволяет снизить себестоимость и, следовательно, делает соки более доступными для покупателя.

Себестоимость производства соков во многом зависит от цен на сырье (фруктов и овощей). Поэтому целью любой технологии извлечения соков является получение максимально возможного выхода сока. По яблокам большинство технологий достигло 80.85% выхода. Но это не является пределом. Задачей развития технологий является обеспечение стабильного 90.92% выхода сока.

Анализ литературных данных показывает, что наиболее распространенным способом извлечения соков является прессование, причем современные технологии используют, как правило, ленточные прессы. Развитие и производство за рубежом ленточных прессов практически привело к вытеснению из данной сферы шнековых, которые являлись основным видом пресса, применяемым в нашей стране. Сейчас большая часть оборудования, используемая на заводах, является оборудованием иностранного производства. Однако, несмотря на достоинства ленточных прессов, высокой производительности и малого энергопотребления, их конструкции пока не могут обеспечивать стабильно высокий выход сока.

Большинство механических методов (перемешивание, изменение прессующей плоскости, вибрация), которые могут обеспечить интенсификацию процесса отжима, либо требует многократного использования (перемешивание, изменение прессующей плоскости), либо приводят к ухудшению качества полученного сока (вибрация). Поэтому требуется разработка новых методов, позволяющих увеличить выход сока на данных прессах.

Цель работы. Повышение эффективности отжима яблочного сока на ленточных прессах с помощью дополнительного измельчения мезги во время прессования.

Объект исследования. Технологический процесс отжима яблочного сока на ленточных прессах.

Научная новизна. Составлена модель и проведено численное моделирование процесса прессования с учетом основных параметров отжима: давления, скорости роста давления, высоты слоя мезги и времени прессования. Получены математические модели для определения выхода сока и производительности пресса после применения дополнительной обработки и выхода основной части сока. Разработаны зависимости для выбора оптимальных параметров прессования в соответствии с необходимой степенью отжима яблочной мезги после предварительного отделения основной части сока и дополнительного измельчения мезги.

Практическая ценность работы. Обосновано использование различных типов ленточных прессов при отжиме соков на разных стадиях прессования. Предложен и экспериментально исследован метод дополнительного измельчения яблочной мезги после отделения основной части сока. Разработана технология, позволяющая повысить выход сока на прессовом оборудовании, существующего на предприятиях. Технология испытана на заводе ОАО «Кочетовский соки и концентраты» Мичуринского района Тамбовской области.

I На защиту выносятся;

• обоснование применения для отжима сока комбинации из различных типов ленточных прессов;

• обоснование применения дополнительного измельчения мезги при переходе от одной конструкции пресса к другой во время отжима яблочного сока;

• результаты теоретического исследования процесса отжима яблочного сока;

• результаты экспериментальных исследований процесса отжима после дополнительного измельчения мезги;

• технология, повышающая эффективность отжима прессового оборудования, используемого на предприятиях.

Апробация работы. Основные результаты были доложены и одобрены на Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Аграрная наука в начале XXI века» г. Воронеж, ВГАУ, 2001г., на XXII Российской школе по проблемам науки и технологий, г. Миасс, 2003г., на научной конференции «Инженерное обеспечение АПК» МичГАУ, 2003г.

Публикации. Материалы диссертации отражены в 6 печатных работах и одном описании к предполагаемому изобретению.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения, содержит 127 страниц основного текста, 20 таблиц, 40 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Пустовалов, Дмитрий Викторович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретическое исследование процесса отжима показало, что для получения высокой степени отжима достаточно использовать давление прессования до 1,5 МПа. Более высокое давление практически не увеличивает выход сока.

2. Нагружение мезги должно проходить постепенно: вначале под небольшим давлением в течение 30.60 сек. в зависимости от толщины слоя требуется извлекать основную часть сока, а затем обеспечивать необходимый выход сока под высоким постоянным давлением.

3. Уменьшение толщины мезги позволяет увеличивать степень отжима при постоянных значениях остальных параметров прессования, но уменьшает производительность пресса.

4. Дополнительное измельчение мезги интенсифицирует процесс прессования, но обработку требуется производить только после извлечения не менее 50% сока. Излишне мелкое дробление перед прессованием уменьшает конечный результат. Предлагаемый метод позволяет получать большее количество сока, чем при применении разрыхления, кроме тех случаев, когда предварительно яблочную мезгу обрабатывают ферментами.

5. Дополнительное измельчение можно проводить при использовании комбинации из различных типов прессов при переходе от одной конструкции к другой (от валково-ленточной к конструкции с прессующими транспортерами).

6. Разработанная технология отжима сока с применением дополнительного измельчения на оборудовании существующего на предприятии включает следующие операции: отжим сока из мезги, сбор и дополнительное измельчение полученной массы, повторный отжим на том же прессе. Во время повторного прессования подача мезги в пресс прекращается. Процесс повторяется периодически.

7. При экспериментальном исследовании процесса отжима после отделения большей части сока и проведения дополнительного измельчения установлено, что получение максимального объема сока достигается при кратковременном прессовании с высотой слоя 2-г2,5см. Однако при этом степень отжима остается невысокой (от 65% до 72%). Для отжима 75% сока и выше необходимо чтобы высота слоя мезги не превышала 1,5 см.

8. Определение экономической эффективности на примере завода ОАО «Кочетовские соки и концентраты» показало, что при использовании разработанной технологии на основе существующих на предприятии прессов себестоимость извлечения сока можно снизить с 1,96 руб. за 1 кг сока до 1,89 руб., а при введении дополнительного дожимного пресса с прессующими транспортерами до 1,77 руб.

9. Установлено, что модернизация технологической линии с введением дополнительного дожимного пресса является экономически более целесообразной, т.к. при этом приведенные затраты на извлечение сока составят 1,79 руб., а при использовании технологии на основе существующих на предприятии прессов 1,89 руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пустовалов, Дмитрий Викторович, 2004 год

1. Аверьянов К.Г., Ревзин В.Я. Резервы увеличения коэффициента использования плодово-ягодного сырья и улучшения качества соков. Вопросы товароведения и технологии пищевых продуктов. Изд-во «Высшая школа», Минск, 1973, стр. 125-132.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1971. - 282 с.

3. Азаров Б.М. Формование давлением изделий пищевой промышленности. (Реологические основы параметров и режимов): Автореф. дис.д-ра техн.наук. М., 1972. - 53 с.

4. Азаров Б.М., Назаров Н.И. Реология пищевых масс. М., 1970.- 70с.

5. Аношин И.М. Теоретические основы массообменных процессов пищевых производств. М.: Пищевая пром-сть, 1970. - 376 с.

6. Аношин И.М. Физические процессы виноделия М.: Пищ. пром-сть, 1976. - 375с.

7. Ашмарин И.П., Васильев H.H., Амбросов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирования экспериментов. 2-е изд. испр. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1975. - 78с.

8. Бабенко А.Е. Статистические характеристики основных параметров яблок. Сб.науч.тр./ Всесоюз. науч.-исслед. ин-т с.-х. машиностроения. -М.,1972, вып.71, стр. 242-246.

9. Берман Г.К., Клаповский Ю.В. К теории процесса формирования конфетных масс на валковых прессах. Хлебопекарная и кондитерская пром-сть, вып. 17, стр. 34-37.

10. Бледнов Ю.Г. Исследование структурно-механических свойств и процесса резания сахарной свеклы: Дис. . канд. техн. наук. Краснодар, 1971. -182с.

11. Боровиков В. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. СПб.: Питер, 2001. - 656с.12.