автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Процесс двухступенчатого дробления винограда с промежуточным отбором сусла и его аппаратурное оформление

л a г,*,-i ОДШ205Й ТШШШПСМЙ Ш-ЙШУГ ßflpon ШГ*93ГН!10Ш ¡меш Ц.В.ЛО!!ОНОСОРЛ

Ih правах ç^torsea

¡ешашш юшя гшшогач

ш 631.363.233:063.2

ирсцщ; дтиушттого дротшяя пающвд с

ПРОНеЬгТО*й?П GTEOFOi? С/СЯА И ИХ) ШИРАШ1?ОЕ.

OSOEiïEKHE

Спзцйвйыюсть - 05.18.12 - ярсцссси, facszi и агрзгата тлг.зпэД ирзилзкизшсга

ДВТОРЕЙЕРАТ

/утсссргмри та ссиси?л"'о ученой csonc:?! клндздата гдитэеггк ïioyi:

Одосса - I2C0

, ;7 / s г,

Работе. клкшгана в Грузинское ордона Трудового Красного

Еиашшг еельокохослй-твгшюи институте.

Ндучшо р^ко£адителы:

заслуаеншй деятель паук»; ГСС?, доктор сельскохозяйственных иг.уг.«

профессор|ЛАШИ ¿.Д.

кандидат технических лдук, профессор ЮЕСАВД111Ш1Ш С,С.

С:;д ;цяь«ше оплоненга:

Взд^е.зл оргыкэац;:«:

доктор технических профессор Н.В.Остапчук

кавдида? технических наук, В.Д.ЕЬе,яьяиоз>

Научно-производственное аграрно-зр кызлйшоо объединение Клоуны (ССР Г.элдогл)

Загний состоится юэОг. а

чао о

на оасодашк спз^юлизироваиного совета Д 066.35.01 цр; Одесском технодогачзскси института пищевой проыызленносте ¡шок: Ц.В.Ло;юносова (270033, г.Одесса, ул.Сьордлоьа, 112).

С диссертацией иогно ознахшитъся в библиотеке Одесского технологического института шцоеой проиыаленности ш. Ц.ВЛсио-иосока. а ' "

в <Г в ¡У

Авгор^зрат разослан

19«) г.

Учений сокрзтарь специализированного совета, кандидат технически наук, доцент

г.;.'. •{ сшд« шъшгштад глтш

Актуальность работы. Перестройка з продопольстг-енном мзп:но-|сеиг.1! подразумевает пнедренке ногой техники и технологии изрэ--рйотю! кшограда, обеспечиваацей с три ¡у полезной продукцией, югещэй высокие гкусовыэ я яечебше свойства - вксокохачестсгн-ш:е шит, натуральные синоградше соки0 бега«есе тшограднкй мед I? восточнее сладости - чурчхелы» "лелануш", "ткбиллс квер:!™ и др. Пр прстах од*«како£ис условиях яаиас-^ЕО гшодумцш ¿13 ¿¡«¡игр;™ да определяется начальным технодоптеекга процессом перзработки -дроблением. Улучсеняо капестиа слнс^атерлэлоз является осногноЯ оздачей, которая монет бктъ ропзиг иртен сопер^Енствотт яон» строгкцяи дробил ыя« устроКстп дял г.га»града.

Отпеченное прэдопредоллао к:тд">лЫ!С5?ь ас?г» пселедоггияй» посияцснной процессу дпу/.ступс-глагото ¿•гзбпп'глл глкоггяда п ¿зрснципогашо» решп'в с лркгг.угкгг-г.*» а'сйр-с:»

Цель таботп н пяраул псслт^"""^. яггястся

обоснование прегшущестса способа а ^-ор.Сох™! сбодедоюшл и иолопш двухступенчатого дро&лаия сжаг^гда с прочгяутог.'п?! отбором сусла на ступенях дроблсшп, обоеполелгпггх уволкчешо захода сусла при улучшении его тогсзатЕа. Для достижения цолл необходимо рзц-1ть ряд ззаилосвязангах и ссгтггообусловлсгапз: задач:

обосновать и гыбрать показатели грзлуяопотрлчсскоП неоднородности внногрдноЯ ГЛССМ 3 сстсстес1шсм состоянии и устанопмь степень неоднородности по оскоснояу покасатетго;

уточнить моторику онрэдолб!"1л стслскл дроблайл (сглтля) гл-иоградной грозди и установить се г.еякчяну для рлзаячках сортоп гннограда;

показать нецелесообразность пр:п;енсгпш однсступентатця (обглг-мяс) галкових дробилок, пргшгаетвупцгис хшшленяп потенцпвлыга технологических созтгностей рээлишек сортов кшогрэда;

разработать конструкция экспериментальной двухступенчатой дробилки-стскателя по лупро; подлетай раг'зероп я оксперггюнтально исследовать процесс дробления с пронежутошяп отборе!.! сусла на ступенях дробления;

установить реэш процесса двухступенчатого дробления для проккпленной ывшины, ее основные эксплуатационное показатели и ошдагмуч годовуп экономическую сффективиость от ео внедрения и народноо хозяйство;

уточнять методику определения плотности сжатой меяду палками

таган щг. кщч^тя обобщенной фощуяз сроаооод-ясл!- -нос?;; горгаадггйлыш: якршас валкорах дробилок;

рг-з работать и ьнедрггь в лрокзводстео констрргвдэ образца дсужстуиэнтагой дробилки-стекателя для винограда лрокалашцк раглэроЕ.

(Х1тз::тм кссдедовлннй. Объектами исследования являлись: по парзой части программы - десять осковншс проыыЕшеьшх сортоц и:-ногрзда Грузил (Риацггелн, Чацург, Ццзано» Саперави, Г с ¡т/л п не, Тасквэра, Яино черный, Алиготе, Цкцка, Цоликоур*) и по второй - экспершенталъшй образец двухступенчатой дробилки-сгсттеля в волупрсметленных размерах, и -¡тановленный в шнодеяьнз кг-гздр кшоградарзтва Грузинского сельскохозяйственного ингтняутй, дву^-езупанчагая дробилка-стекателъ для винограда в прешллешцн раз~ парех, установленная на опытно-производственной консервной аасо-дз Грузинского сельскохозяйственного института к сорта винограда. -Ркацители ы Чинури

Научная новизна. Установлено, что высокая гранулоиотрпческал неоднородность виноградной массы в естественной состоянии обус-л о плена геопетршескнын размерами и формой гроздей, яяотностьв, иваеиянцейся по сортам, и зонам грозда. Установлено, что этот показатель при валковой дроблении оказывает больсаэ влияние на выход и качество сусла-саыотека, чей другие признаки грозди. С увелкчв1иеы рабочего зазора такое влияние ослабеш&т. Для оценаи степени гранулометрической неоднородности предложено понятие коэффициента неоднородности и уточнено его значение для десяти ироьалдленных сортов винограда Грузии. Предложен критерий оценки степени дробления винограда, включающий в себя характеристику плотности грозди, и на. отой основе создан и исследован процесс постепенно щадящего дробления винограда с промежуточный отделением сусла-самотека Сре:шм интенсивности) в вида двухкратного дробления и подтверждено преимущество ступенчатого дробления с промежуточным отбором сусла перед одноступенчатый (обычшм) дроблением винограда.

Практическая ценность. Создан экспериментальный образец двухступенчатой дробилки-стекателя в полупромышленных размерах и ои-спершонтально подтвержден- преимущество двухступенчатого дробло-1ия с промежуточным отбором сусла перед одноступенчатым (об"чнъы) как ю технологическим, так и оксплуатационно-эконоиическим подавателям. Установлено наличие взаимосвязи ые^У удельным выходон и качеством различных фракций сусла и частотой вращения дробиль-

nux валков. Подтверждена гипотеза з гАеявалковеч робочоч пространство одновременно опореиинцим поток и противоток сусла» скосл-пцт коррективы в суцествуищуп методику аналитического определения плотности сжатой виноградной масса и прокззодительностч дробилки в целом.

¡!а основе стих исследований. разработано техническое ладанно на проектирование двухступенчатой четирехвалковой дробилки~стека~ толя для винограда РЗ-ВДР/I ТЗ с прсиепутошшм отбором сусла (а.с. 1100100), изготовлен в металла олытнуй образец про!.ягапенн:с: шемероп, установлен на учобно-пронэводстпснном консервном завол.а Груз.СХИ и проведено предварительное техтно-гэхнологотосяоп исследование.

Дана предварительная оценка перспективы я с польз о naïf л получаемых фракций сусла. Уточнена методика теоретического определения производительности галкоша дробило:: для гиногрпда. Пояснен слзудаемуй годовой сконогдатеский оффэкт от анедрепя в катодноэ хозяйство одной новой дробчлкч-стекателя.

Апробация .работы. Результаты ясслелойзниЛ обсу?дй<??сь на m:}epetrc|jirac холодах ученых сакаэяааскях рз&цублик; на рзспу&л-.tiUiCKHx iajtiHO~TCSH!tn«c:«!x конференциях} m асесопз?-ллс гпуяич'х конференциях "олодух уиетэс :: астра? itod npt Г£узк:ки:оу гл^чю--леследовательском япсгдттзо issiasofl про?г»гг»лс»ц«ос?и :i научно-::с-с,тедозатольс:<ом ;дасгиг/»э сздогодстеа, ^нпогрздарстгл л ггхтръ» я годах5 на еиюдгзкгас.; зг'-одр s.tar:-;i!~

ггдения и переработки гшограда о^ул Трдгдогого îhn-

:*еш сельскохозяйственного кистаиут э 1С 23 ггду,

i'îifeUSiïïJl» г«гзрг\лгс1 дчес2?г~г"о:ц:зЛ "с .'ras }îo 21 початго* р.бо? :i Э аэторекгк

Структура я.оЗтрм тбот». Дчссорпигш coam? "здгшя, четырех глав, -вводов» списка литературу л лрклопазгя. Положена н-i 265 стршедах кзпшопмсного зекста, содоряит 26 табл"лц и 19 рисунков.

1!а затату взносятся:

- результетн теоргтнчесгак н оке пар:;: ;егтальн!;~ псследовшпй процесса двухступенчатого дробления Еяногрзда с промекуточныл отбором сусла на ступеням дробления;

- уточненная методика теоретического определения производительности горизонтальных пар)ых валковых дробилок длл винограда.

РАБОТЫ

Во ёоодзшйг сбосноеака актуальность разрабатигаецой теш исследований.

В 1-Й глаее изложены результаты определения свойств винограда, как сырья для дробления, рассмотрены основные вопросы современной теории шмельченмя различных материалов, вальцов&ния пластических масс и проанализированы ¡¿атеиатичзские связи для определения осноз-нш; конструктивных параметров дробильных валкое н производительности. Проанализированы ыатериалы по исследованию процесса дробления. Излосано понятие о коэффициенте плотности грозди, йюсмотрены основные варианты дробилок нового поколения и излояена суть ступенчатого дробления винограда в дифференцированном рениые.

Разработан рабочий план предстоящих исследований и на его основе сфорцулироваш основная цель и задачи диссертационной работы.

Ео 2-й глава приведено теоретическое обоснование двухступенчатого дробления винограда. Изловена програыш и методика исследований. Дано ошешиа разработанной наш двухступенчатой дробиякл--стекатзля и принципа ее действия. Наложены программа и план ах-спершенталъньге теоретических исследований и методика обработки результатов исследований.

В 3-й главе ирлонены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса двухступенчатого дробления винограда с промеяутошшм отбором сусла и корректировка методики теоретического определения производительности валковых дробилок. Рас-сиотрзни гранулоыотр1ческая неоднородность виноградной шссы в естественной состоянии и степень неоднородности десяти проышлен-ных сортов Еинограда Грузии, влияние плотности целой грозди и ее частей на удельннй выход и качество сусла-самотека при рааплчнш. иешгалковых рабочих зазорах, степень дробления различных сортов винограда и оценка работы одноступенчатых валковых дробилок по этому показателю, приведено обоснование технологического преимущества двухступенчатого дробления винограда парод одноступенчатый, влияние скорости вращения валков двухступенчатой дробилки на производительность, суммарный выход и качество сусла, рза.^ работа двухступенчатой дробилки, обеспечиваний повышение выхода сусла, различные рекомендации по г шользор-чаю отдельных фракций сусла; приведены результаты исследований двухступенчатого дроблени'-ско. стной киносъемкой, уточнена методика теоретического опреде- -дения плотности сжатой между валкаии виноградной кассы и произвол-

тельности дробилки в целом, приведены расчеты по усовершенствованной методике с применением 2ВМ.

Глава 4 посвящена промышленной реализации результатов иссяэ-дования процесса дробления винограда в дифференцированном регкмэ с промежуточным отбором сусла-самотека. Дана схема конструкции промышленного образца двухступенчатой 'дробилкн-стокатсля РЗ-1!'1В/1 и лршцип ее работы, технико-экономические показатели 8-той дапниы и расчет саидаекого годового экономического аффекта от внедрения мапмны Ю-ДДВ/1 в производство.

0СЙСВ1Ш РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Для определения степени гранулометргаэской неоднородности виноградной массы в естественном состоя!:»!* введен поеффвдек? неоднородности

где ЗСя- максимальное содержание а кшогрзднсй кзссс грэяд<э!) г. одинаковыми характерными прюнакам::, % (по счету).

Превалирующее влияние на выход<п качество еугяо. имое? тто^ф— фицнент плотности, представлявший собой коиплсксггй учитывавший якнейша и обгемннэ характер'.сткгл грогдч.

Установлено, что коэффициент плотности грогх" кгусизетсй по сортам винограда, о пределам сорта я по зон«: гр-гп.

Предложена угнетенная формула для олрздсдюс:п иез^&щггапга плотности

где /п - поправочный коэффициент, определяема с!!спсрс.:ен?оды:о (для десяти промышленных сортов винограда. Грузии е 1,032); ■в - длина грозди; с1 - диаметр условной оггругносга а средней поперечном сечении грозди; К - коэффициент, зависшей от количества рассматриваемых частей грозди (для целой.грозди К в I, для половины К ■ 2 и т.д.).

Подтверждено, что с увеличением коэффициента плотности грозди удельный выход-сусла-самотека увеличивается, а качество проявляет тенденцию к ухудшении при любых ыежвалковых зазорах, хотя с увеличением последних такое влияние снижается. Уточнена формула

О Ко

к определены ее значения для десяти проыьшленних сорхос винограда Грузи»;. Установлено, что отот показатель колеблется в шроких пределах Спр» & = З-ЯО им) 1 » 5,3+23,7 к разница ыемду сортами достигает (при «Г= 5 -) 33$. Причем, с увеличении» зазора эта разница уменьшается. Все ото подтверждает, что при одноступенчатой дроблении винограда на создаются условия для полного выявле--шя различными сортами виногтяда своих технологических возможностей. Очевидно, что полностью устранить вредное влияние гранулометрической неоднородности винограда на начальной стадии переработки новсало'лно, однако снизить ее возможно осуществлением ступенчатого дробления в дифференцированном режиме, т.е. на первой ступени ~

легкое дробление (ыежвалко-вый рабочий зазор 9-10 мм) и на второй - с повышенной интенсивностью (зазор 4-5 мы).

Нами создан первый образец двухступенчатой четырох-валковой дробилки-стекателя ДДС-4.8 и проведены соответствующие исследования (рис.1).

Установлено,что с увеличением частоты вращения валков в пределах Ш-80 мин""* производительность увеличивается до определенного предела, а затем начинает снижаться. При атом, наблюдается увеличение полноты дробления ягод (рас.2) и суммарного выхода сусла (рис.3). Причем, выход первых двух фракций первоначально увеличивается (до 70 мин"*), а затем интенсивность увеличения чихода (рис.З) снижается. Подытоженные результаты этой серии опытов приведены в таблице I. Установлено,что содержание взвесей в наиболее нежных фракциях сусла (% - возрастает с увеличением частоты вращения валков,а в третьей фракции соот._.зтственно,снижает-

ся, что следует объяснить повышением силового воздействия на винг • град и различными фильтрационными возможностями мезги на ступенях

Рнс.1. Схема двухступенчатой

дробилки-стекателя с промежуточным отбором сусла.

'cCcr

95(50 90|17

8&

80*12

75 70

И

1 1

- j

--- у I

/

\ i л

1

1

/

t - — —

/ 1 •Jk г

-

1

-I

" 62 68 Рис.2. Зависимость производительности дрооилю! (11) и полноты дробления ягод (чг) от частоты врщенчя ноСТЬ валков (л-) (Ркацители, Чинури)

дробления,сохраняя,при этом.ой-еяй баланс содержания зэвесей «г аенамонлш (таблица 2).

С увелкче1ием частоты сращения валков содержание фенолышз: соединений и титруемой кислотности во всех фракциях сусла возрастает,очевидно, по той яе прташе.

Анализом оксперименталыих данных и на основе теоретического определения спорости вращения вось милопастных дробильных валков,для практического применения рекомендованы сравнительно низкие частота вращения - 60-62 мин"1. При таком ре-чке работы: производитель-7,22-8,06 кг/с (при длине валка 600 шл) и сухарный выход сусла 45,67 дал/т ( «. 7,63 дал/т. £,«7,34 дал/т и Чъ"30,5 дал/т).

Сравнительные показатели раз-

личных дробильных машин (таблиц«

3 и 4) свидетельствуют о преимуществе двухступенчатого дробления синег рада с промежуточным отбором сусла перед сплошным дробление«, в основном, в части возможности раздольного получения различных по качеству фракций сусла непосредственно в процессе дробления.

Экономический оффект от одной новой промышленной иашны только за счет Сояьеого (на 5дал/т'' выхода качественного сусла и (по сравнение с одноступенчатой дробилкой) ыоает достигнуть 29560 рублей.

Второе направление работы -это корректировка методики теоретического определения плотности эаяатой между валками виноградной нассы и производительности вал-

d 2 е!

Yi

—

К

.___ Ч, У,)

62 66 Рис.3.

70 74 78/U,niifi

Зависимость удельного вк -ода разлиадых фракций сусла (<£х) от частоты вращения валков (ft.) (Ркацители,Чинури).

Зависимость производительности П, полноты дробления винограда и выхода фракции сусла от частоты вращения валхов

Дробильные валки кг/с % (по массе) Еыход фракций сусла & , дал/1000 кг

25,мм М 5: -I в,,мин £,мм ММ 72 Чс % Ъ

зов 300 8 62 67 71 76 31 9 4 3,845 4 351 5,271 5,54 5 42 90,0 95,0 93,0 93|3 99,5 45,67 44,15 42 67 43 02 42,77 7,33 7 II /79 7,03 5,92 7,34 7,05 8,41 7 II 7,17 30,50 29 99 26,47 23,83 29,63 15,7 14,6 16,20 14,14 13.09

Таблица 2

Показатели качества фракций сусла в зависимости от частоты

вращения валков

Частота вращения валков, мин-* ■9к

% и « к о 0> т о (XI Фенольные соединения , г/дм3. Титруемая кислотность, г/дм v к о <р со п « 1 Я «=с о "к X и «0 £ « « X X в> ш <5! X ю и § л к е« а о Й>° В.1 Й н й « \ и К о си С) еэ са Фенольные .соединения, г/д*г и § д а е* о> и ло Р.Х н н 3 о Е-« Ь! 5 ь. о а> и .5? са Фенольные соединения, г/дм Титруемая кислотность, г/дм3 с. к О о о ГС са 1» за о 3 • х Б; Д 5 К X о о Г X и к «Э> |=С Титруемая кислотность, г/дм

62 67 71 76 31 24,0 29,2 29,2 26,7 34 5 0,26 0,27 0,27 0,29 0,29 6,0 7,3 9 5 3,9 9,6 23,3 31,7 32 а 35,1 34,6 0,24 0,25 0 24 0,34 0.32 7,7 а,1 7 6 9 6 10,3 53,3 55 9 51 6 49,1 46,7 0,37 0 39 0,40 0,4? 0^ 3,1 3,5 3,9 10,0 11,0 26,1 30.4 30,9 31 9 34.5 0,25 0,26 0 26 0,27 0,31 6,3 7,6 3 6 9 3 [0,0 47,9 47,8 42,6 43,6 43,1 0,33 0,32 0 31 0 37 0,39 7,7 3.3 8 3 9.4 10,7

_______ ___иуикьщлвимои

(Б2-ЕД2Г-20) и двухступенчатых (ДЦ-3.3 и ДДС-4.3) валковых дробилок

лаолица л

Дробильные валки производительность по винограду П, кг/с Полнота дробления яго$ Фракции сусла Удельный выход сусла % , дал/т

машины Диаметр ъ) ии Длина А*, ш Межвалковые зазоры о , мм Частота врацения^. гъ ,кин

В2-БД2Г-20 317 750' 5 63 7,733 35,3 721 40,7

- 3.8 306 750 7/5 72 9,611 95,4 Т21 43,2

ДЦС- 4.8 303 300 9/4 62 3,845 92,8 %\ Чь чч 7,33 7 34 30 50 1£ 17 45 6 7

Качество су (Б2-ВД2Г-2С

:ла и виноматериалов, ) и двухступенчатых

и одноступенчатой Таблица 4

дробильных малинах (виноград-Чинури)

-арка машины

гсз ¡о

II о к а з а т ели

г

сусло

о .ес сЗ ь.

i

и щ к

о»

р 5

ос?

i -

I 0) к

Л О ЯП Ч О X 2 о «ч x о

^ "Л к ь

Азот,мг/д!г

к о

о

с; с:

3 о

качества

и н о

3

I 3л о о чой

О ЕСЯ

X о г <ц 3 ■ :-> х хз

i

я i

ш а еСХ -<и а е-о

яс 3 а

в^ч.

к = ь и

Дзот, мг/дм3

ш

ю о

i

о

си 3

в

ч о

го и

i

о

с5

i а ег л x

он сз ч о

«оач =Тт ч з

Б2-ДЦ2Г-20

гг

£5,1

8,3

330

320

23,2

313

23,2

296

ДД-3.6

г?

26,4

3,26

55.0

8.5

340

305

26,4

305

26,7

3,14

1^99

1,96

ДД-4.6

Чл 19,2 9«. 1в 6 Зэ 113 4

Щ

24,0

23 3 56 8 26 I 47,9

7,6 8 2 9 3 7 9 9 2

240 234 370 250 330

196 294 203 243 237

16,3 23 3 26 5 19 9 24,3

213 220 320 219

236

26,6 27,3 30 4 26,9 29,2

126 161 210 143 133

21,5 21,9 25,0 21 7 23 9

3,31 3,53 3 91 3,42 3,75

1,С5 1,33 I 93 1,73 I 39

новой дробкякя щолсл, готарц ©спсюк-агток на гик гегс о фазировании в меавалиоЕОХ' рабочем кроеграютаз двух основных потоков сусла - оперегакцзго и противотока. СцрзБгдвявасть гипотезы подтвергдсда визуальна* анализом кадров сзюроатаой киносъемки процесса.

На оенаоашш подтверждения впаеизло^енной гипотезы, корректировки шрашпра и введения козффицяег.та > учитывающего форму грэзди, уточзгака форцула теоретического определения плотности, эагагой ыеяду взлкам» ътоградной 1асса (таблица б),

Р ^ ^ 654 е~г] »Vм3)

(4)

где 94' - средняя meca грозди, кг; ^'с - свободное сусло, образующееся в иэддагсосзц цростраиггоэ» %Р/1000 кг; jt - плотность сусля, icrAia{ -В - сродная дкзга грэзд;),, м; - максималь-

ная сирина грозда» К{ § - игякиааькЛ рабочий зазор, и; V -

коэффициент» yvimssaesjsfi борцу грозди; w

число Непара. Таблица 5

Результаты расчета пикаямяи ссатой виноградной гдссу no различной методике

Г » Í :: I --------»..... 4 j Б ' В 7 0 о

NA L. "-ч г <4 По биаисиой формуле 2729 2275 £011 1843 1728 1642

Со откорректк- рованной формуле 2627 1356 1201 II0I 1032 281

Производительность виноградных валковьк дробилок олределя-ли по формуле

0 = % ^^Д^КаН5, кг/с , (5)

гд© Л- - дяииа салноа, к; <)- диаметр валка, ы; 5 - меквалко-вый рабочий зазор, и; А - частота вращения валков в минуту; ^Р • коэффициент, учитывающий неравномерность подачи винограда в дробилку { *Р = 0,6); К^ - коэффициент, учитывающий снгерекаюций поток сусла; К*.- коэффициент, учитывающий рабочий профиль валка.

Как показывают результаты машинных расчетов (таблица 6),