автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технологические основы и обоснование схемы и параметров средств механизаци безотходной переработки плодов дыни

?ф м среёр ¿тог*

УЗБЕКСКИЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВ А

УЗБЕКСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

ШАЙМАРДАНОВ Баггиф Пгрдаеппч

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРОВ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ БЕЗОТХОДНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОДОВ ДЫНИ

Спегоальпосгь 05.20.01 -Меялятзшя сгатьскохотайстегиуого пршпзэдстеа

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Янгоюль - 20С0

Работа выполнена в Ташкентском институте инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства (ТИИ1ШСХ)

Официальные оппонеиты:

Доктор технических наук, профессор, академик ° АН РУз ГЛУШЕНКО А-Д.

Доктор технических наук, профессор, чден-корр. АН РУз ЗАХИДОВР.А.

Доктор технических наук, профессор ИСМАНОВ М.А.

Ведущие рргеиизацнв АО «БМКБ - АГРОМАШ»

Защита диссертации состоится мартр 2000 г.

в час ва заседании специализированного совета ДК 12S.0t.0i по защите диссертаций на соискание, ученых степеней доктора и кандидата иауг при Узбекском НИИ мехаштЩш и электрификации сельского хозяйства (УзМЭИ) по адресу: 70284 ^[Ташкентская область, Янгиюльский район, п/о Гульбахор-1, УзМЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеку УзМЭИ. . Авторефератразослан 9 ^ёорЯ 2Мд

Учены» ««крпар», Д.ТМ. / А. ТУХТАКУЗИЕВ

ь гл J о 1! 1 _ /у п а ^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы, Республика Узбекистан является одним из ведущих районов по производству бахчевых культур - особенно ценнейших сортов дынь. Пищевая ценность дынь обусловлена, в первую очередь, высоким содержанием сахара, а вкусовая ценность - содержанием сахарозы. Наиболее сахаристыми считаются летние сорта с содержанием сахара 12... 19 %; раннелетние - 8,5...12 %; осенние - 9...11 %. При тгом в летннх сортах дыни содержание сахарозы составляет 60...80 %, но эт сорта для дальних перевозок практически непригодны, поэтому их употребляют а районах выращивания. „

В настоящее время в Республиках Узбекистан и Туркменистан из плодов дыни получают только сушеную мякоть. При этом все процессы выполняются вручную. Эти процессы очень трудоемкие, для получения I кг сушеной мякоти затраты составляют 1,1...1,5 чел-час.

Кожура дыни представляет собой сырье, которое может быть использовано для произеодства пектина или использоваться в качестве кормовой высокопитателыюй добавки в виде муки. Семена являются сырьем для производства растительного масла, сопоставимого по свойствам с лучшими сортами оливкового масла.

На основании изложенного определена проблема о необходимости безотходной переработки плодов дыни в местах ее выращивания, что имеет большое народнохозяйственное значение.

Исследования, составившие основу диссертационной работы, проводи-гшеь согласно плана НИР ТИИИМСХ по темам: «Разработать технологию и технические средства для переработки сельскохозяйственных продуктов и использования солнечной энергии п сельском хозяйстве», «Разработка технологий и технических средств по хранению и переработке сельскохозяйственных продуктов с использованием солнечной энергии», которые были иепо-:редственно связаны с решением научно-технических проблем по программе 3.01.08 теме 03.01.02.04.Т «Разработать технологию и технические средства переработки и сушка плодоовощных и бахчевых культур с использованием солнечной энергии», а также по заданию «Разработать и внедрить технологию безотходного использования плодоовощной продукции и картофеля по эазам хранения» согласно Постановлению ГКНТ № 223 от 06.07.1988 г.; пг программе ГКНТ № 6.5 Республики Узбекистан на 1993 г. и ближайшую пя гилетку «Разработка и освоение безотходных технологий производства пат" нейших продуктов химической и пищевой отраслей промышленности, обеспечивающих комплексное использование сырьевых ресурсов Узбекистана».

Цель работы - разработать технологические основы и обосновать :хем и параметры средств механизации безотходной переработки плодов дм-

Объект исследования: дыни и их физико*мсханические и технологические свойства; технологические процессы первичной и глубокой переработки дынь и технические средства для их осуществления; экспериментальные установки для проведения исследования.

Методика исследований, Аналитическое изучение технологических процессов переработки плодов дыма, разработка технологической основы безотходной переработки в методики расчету средств механизации выполнены с использованием методов теоретической механики (механика твердого тела, механика жидкости и газа), теории тепломассообмена, математического анализа, математического моделирования с применением ЭВМ и методологии предшествующих исследователей. Экспериментальные исследования выполнены на лабораторных установках и приборах, а также в производствен' ных условиях на опытно-промышленных образцах машин и устройств с применением статистических методов и методов математического планирования экспериментов.

Раучи?д новизна:

• разработаны технологические основы безотходной переработки плодов дыни и системный подход к ее комплектованию технологическим оборудованием по критериям затрат труда, энергозатрат и энерговооруженности труда при выполнении операций; выведены расчетно-аналитическке зависимости и разработана методология для оптимизации состава оборудования;

» разработана методология и обоснованы механико-математические модели взаимодействия плодов дыни с рабочими органами', р разработаны математические модели функционирования агрегата первичной переработки плодов дыни н выведены расчетс.о-внапитические зависимости для обоснования параметроз технических средств дня первичное и глубокой переработки;

• обоснована технико-экономическая эффективность безотходной переработки плодов дыни и предчожен метод оптимизации размещения перерабатывающих предприятий в агропромышленном комплексе; _ » технические решения но технологическим посцессам и средствам механизации защищены 10 авторскими свидетельсть-у«! и патентами.

ручная н практическая ценность 1. Внедрение результатов работы осуществлено п» мере таверакния отдельных этапов и получения полых научных данных^ служивших рстовоб для практической реализации. 2. Результаты исследований применены ведущвмихоиструкторскими бюро спрасли при разработке с участием автора конструкции агрегата первичной переработки плодов дьиш Э.Сс«даншай метод выбора основтехнологии безогход-ной перерабдгки ц ередста цехзиизаад»! позволяет обосновать сортовые характеристики «лодов дмии^ приспособленные к технической переработке. 4,С 1998 г. йз«Узплодовощзинпром»-холдинг Кампании яа* чато производство дыицого джема, разработаны рекомендации для массовой

переработки на объектах Компании. 5. Совместно с Узбекско-американским СП «Миссиссиппи» разработаны рекомендации и технические проекты для внедрения безотходные технологии переработки дыии в странах, возделывающих культуру дыни. б. Совместно с ТАС15-ТЕФАП 2 разработаны рекомендации к внедрению технологии безотходной переработки плодов дыни в странах Центральной Азии. 7. Результаты исследований технологических основ безотходной переработки плодов дыни и агрегат для первичной переработки дыкн и технические средства для глубокой переработки мякоти, семян и кожуры используются в учебном процессе в ТИИКМСХ яря подготовке инженеров-механиков по специальности «Механизация хранения и переработки сельскохозяйственных продуктов».

Апробация работы. Основные положен!» и результаты работы доложены и одобрены на научных, научно-практических и научно-производственных конференциях в ГНИИМСХ (1984.., 1999 гг.), «Проблемы повышения эффективности сельскохозяйственного производства» (г. Москва, 1985 г.), «Основные направления и опыт использования солнечной энергии в народном хозяйстве» (г. Карши, 1988 г.), «ПрсйЗдемы использования возобновляемых источников энергии в народном хозяйстве» (г. Севастополь, 1990 г.), «Использование нетрадиционных источников энергии в сельском хозяйстве» (г. Ялта, 1991 г.), «Разработка технических средств для использования возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве» (г. Алма-Ата, 1993 г.), Республиканский семинар-совещание работников перерабатывающей промышленности концерна «Узплодоовощбнипром» и РНТО пищевой промышленности (г. Самарканд, 1994 г.), Первый семинар «Проблемы и перспективы инновационного и технологического развития на базе мелкого и среднего предпринимательства» (г. Шахрнсабз, 1996 п), «Использование солнечной энергии и переработка сельскохозяйственных продуктов» (г. Ташкент, 1997 г.), Второй республиканский научный коллоквиум «Независимы/! Узбекистан - гарантия развития науки и технологий» (г. Ташкент, ГКИТ РУ, ВАК РУ, 1997 г.), научно-технический семинар (ТАСВ ЕС) по продовольственной и сельскохозяйственной политике ГАРИ (г. Ташкент, 1997 г.); на учебном семинаре ТАСкЯ-ТЕФАП 2 (г. Ташкент, 1999 г.).

Диссертационная работа в полном объеме доложена в 1998-1999 гг. на научных сем пиарах ТИИИМСХ, ТашГТУ, ИМиСС, а также на научно-техническом Совете УзМЭИ.

Публикации. По теме исследования опубликовано 51 научная работ г включая 10 авторских свидетельств н патентов.

Объем работы. Диссертационная работа обшим объемом 362 с. (242 с. основного текста) состоит из пведеиия, семи глав, обишх выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений, содержит 135 рис. и 76 табл. Список использованных источников включает 244 наименования, в том числе 23 на иностранных языках.

Па защиту выносятся следующие результаты исследований:

• технологические основы безотходной переработки плодов дыни с получением новых продуктов: дынный джем, натуральный дынный мед, растительное масло из семян, мука из кожуры;

• обосновзние схем и параметров технических средств для механизации безотходной переработки плодов дыни;

» технические средства для первичной и глубокой переработки плодов дыни; » аналитические зависимости для оптимизации состава технологическое оборудования и обоснования параметров средств механизации первично!* - и глубокой переработки плодов дыни;

• результаты экспериментально-производственных исследований и технико-экономических обоснований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ро введении представлена общая характеристика работы,

В цервой удаве «Состояние вопросу безотходной переработки гоюдог дыни» рассмотрены вопросы: проблемы получения и увеличения продукта! переработки плодов дыни; народные технологии переработки дыни; способы сушки плодов дыни; технологии производства натурального дынного джеш и концентрированного сока («мзда»); исследования по разработке безотход ной переработки плодовдыни.

Выполнен анализ технологических приемов переработки плодов дыни рассмотрены технологии производства вяленой дыни с использованием солнечной сушки, а также гелиосушильных установок.

Установлено, что при безотходной переработке с 1 тонны плодов дыда можно, получить; дынный джем - 155.., 165 кг или концентрированный данный сок («мед») - 65,..70 кг или вяленая (сушеная) дыня - 70,..! /5 КГ, pcvîn-тельное масло-2,5...3,0 кг;белковая мука из кожуры-20...23 кг.

Безотходная технология переработки плодов дыни выполняется согласно схеме (рис. ! ). Самым трудоемким процессом в технологии безотходной переработки является первичная переработка плодов, которая вшочаат: очистку кожуры с поверхности плодов; огделгние семян с плацентами; раз-резчние мякоти на дольки. На выполнение этого процесса при ручной подготовке дыни к последующей переработке затрачивается 7... 12 минут, что ограничивает возможности применения технологии из-за необходимости привлечения большого числа рабочих для выполнения этих операций.

При средних площадях, используемых для выращивания дыня в хозяйствах, 30...70 га и минимальной урожайности - 200 ц/га объем работ составляет более 600 т. Чтобы переработать такое количество плодов необходимо привлекать большое число работников, à если учесть, что период созревания летних и осенних сортов дыни составляет всего 45...50 дней, то ежедневный объем работ (сменная выработка) должны составлять более 12 т/смену. Пере-

работка такого количества сырья является весьма сложной задачей. Поэтому дл* создания и внедрения безотходной технологии переработки необходима механизация первичной переработки.

Производство I масля, белковой^ муки, пкщсг: добавок

Плоды дыни

для технической переработки + ----

Первичям перер«6о«с» - , очнстха от кожуры, вьделеяйе семян к аа дольки

Кожура

Сушка

Упаковка

М я к

о т ь

СУика для получения муки

Производство цукатов кли пектина

Измельчение

4 *

Протирка Прессование, фильтрование

*

Вакуум-увариваиие

Пооидло, джем

Натуральный данный _мед_

3-

Мед для варки варенья, повидла, компотов из других видав фруктов.

Использование в качестве заменителя сахара

Рис. I. Схема технологии беютходпоП переработки плодотдыпп .

На основании анализа систем переработки плодово-ягодного сырья и бахчевых культур разработана рабочая гипотеза - безотходная переработка плодов дыня реализуется на основании анализа, механико-математического моделирования процессов, разработки технических средств и обосновании параметров оборудования для первичной и глубокой переработки, а также путем составления динамической модели функционирования технологического оборудования в составе линии.

На основании выполненного обзора известных способов безотходной переработки продуктов сельскохозяйственного производства нами определена цель и поставлены задачи исследования:

1. Изучить'физико-механические и технологические свойства плодов дыни как объекта технической переработки: обосновать сортовой состав для технической переработки; разработать математические модели пзакмолспст-вия рабочих органов с элементами плодов.

2. Разработать методику анализа системы машин для технолоши бемг-ходной переработки плодов дыни: составить расчетно-аналитическиг зтш-

сымости для обоснования состава технологической линии; обосновать критерии оптимизации; определить пути повышения эффективности использования технологического оборудования в составе технологической линии; разработать метод оптимальной комплектации технических средств.

3. Разработать средства метризации для первичной и глубокой переработки плодов дыни: составить компоновочную схему агрегата первичной переработки; составить математические модели перемещения плодов в процессе срезания кожуры, выделения семян с плацентой, разрезания мякоти на дольки и обосновать оптимальные режимы процесса первичной переработки; составить математические модели процессов: отделения семян от плаценты, подготовки кожуры к сушке; гомогенизации мякоти плодов и обосновать параметры технологического оборудования.

4. Разработать методику оптимизации параметров линии безотходной переработки плодов дыни по технико-экономическим и энергетическим показателям.

5. Разработать рекомендации к внедрению технологии безотходной переработки плодов дыни на объектах агропромышленного комплекса Республики Узбекистан.

Во второй главе «Физико-механические свойства плодов дыни» рас= смотрены основные характеристики плодов, используемых в качестве сыры для технической переработки. На основании анализа сортового состава дынь Выращиваемых в Республике Узбекистан, определены сорта, которые могуэ быть использованы для безотходной переработки: Ак-Урук, Ич-Кизил, Кок-Тинни и Гуляби. Эти сорта летних и осенних сроков созревания. Для лих характерны высокие вкусовые качества: аромат, содержание сахара - 13..Л9 % Еще один важный признак * это наличие сухих плацент, что позволит легче удалять их при механизированном способе обработки.

Для проведения исследований физико-механических свойств плодог дыни разработана методика их экспериментального исследования. При разработке метода оценки была выдвинута гипотеза о том, что фнзихо-механические свойства плодов, как материала для механической обработки описываются уравнениями, характерными дл. упруго-вязкого материала.

В теле плода дыни (рис. 2л) выделяются три характерных зоны: I зоне (примерно 80 % толщины) - зона незначительной прочности (мякоть); II зощ - зона увеличения прочности слоя мякоти (подкорковый слой); III зона - зон; достаточно высокой прочности - корковый слой. При этом понятие «несъедобная часть мякоти плода» На графике выражена III зоной. Очевидно, чте эта зона является граничной толщиной срезаемого слоя кожуры.

Опыты по статическому внедрению клина с углом заточки при вершине 15"1 н щвд на глубину мякоти, подкоркового слоя к коркового слоя показали, что сопротивление довольно велика ^значительно отличается в зависимости от зоны внедрения клина. На рис. 2.6 представлена зависимость, ото-

Сражающая значение усилия статического внедрения от толщины слоя в продольном сечении дыни.

150

X $100 I

! ю

'1 а 3

я 1 2

1

йг»

/О 20 30 40 Толщина мякоти 9, ик

1 >

№

1 *

50

о Кок-Тиинн • А«атс 4 Ич-Кияет а Ак-Урук

О 5 19 13 20 13 Толщина коры и подкоркового слоя 8, мм

Рис. 2: а - диаграмма «нагрузка-деформация» для определения твердости мякоти с кожурой со сторепм семенной полости: ! - Ак-Урук; 2 - Ич-Ктил? 3 - Аесате; 6 - усилие статического врезания клина с углом заточки 15 ° в тело лыня

Последующий анализ свойств материала - кожура, мякоть с кожурой и мякоть дыни показали, что принятая модель позволяет качественно описать процесс взаимодействия рабочих органов с материалом.

Для количественной оценки физи-ко-механнческих свойств плодов дыни проведено экспериментальное исследование. При экспериментальном исследовании выполнено статическое и динамическое врезание лезвий ножей различных профилей в тело дыни.

Для оценки влияния сил, действующих при врезании клина в тело плода, составлена расчетная схема (рис. 3). При составлении математической модели процесса врезания клина в материал поставлена задача, определить влияние особенностей врезания на значение критической силы резания, которая является сложной функцией, зависящей от ряда факторов, характеризующих процесс.

В результате анализа совокупности явлений выведена аналитически зависимость для определения критической силы резания:

где 8 - толщина лезвия ножа; <тр - разрушающее контактное напряжение: / -коэффициент трення лезвия о материал; - глубина смятого слоя материа-

ла; И - глубина внедрения клина в материал; Е- модуль упругости материала; ¡а - коэффициент Пуассона; а - угол заточки лезвия.

Как показал эксперимент, величина критической силы резания кроме указанных параметров зависит от скорости резания V и от толщины срезаемого слоя материала так как кожура дыни и слои мякоти, приближенные к кожуре, имеют значительные различия в свойствах.

Анализ данных экспериментов показал, что процесс внедрения ножа в Подкорковый слой продолжается в течение г = о,04...0,05 с, что соответствует заглубдению лезвия на ДЛ = 0,02...0,04 лш. В дальнейшем происходит разрушение мякоти и начинается процесс резания. При статическом резании (скорость внедрения ножа не превышала 0,} м/с) внедрение ножа в мякоть подкоркового слоя до нач^т ла резания составляла дЛ » о,2..Д4.«.м,что на порядок выше.

Как показала дальнейшая серия, опытов значение критического усилия резания зависит от толщины лезвия ножа <У, скорости резания у и глубины резания 5 (рис. 4). В результате обработки опытных данных, получены уравнения, определяющие величину критической силы резания на 10 им Длины прямолинейного ножа (для сорта Ак-Урук, для других сортов

аналойные зависимости):

= 0,0397 у^2'^1'51, н. (2)

Значена? сш!ы сопротивления резанию через г = о,15...0,18 с стабилизируется. Для его численного определении мы получили расчетные зависимости в виде (ддя сортз Ак-Урук)

Рис.). Схеьщ сил, дойсифоци* ври врезании клина

(3)

Величины сил резаная при использовании ножа криволинейного про-фндя, эквиднста1Гшого поверхности срезаемого слоя, составляют 65...70 % от значений, полученных при использовании прямолинейного ножа.

1а" Го" и» Ц" О « » 0 ■Ч К р..

/

/

г

0.1 0,1 М .4 в

Врш* г, с

к

М ы ол - Вреняг,«

0,4 а,$

Рис. 4. Сопротивление движению ножа ярп регопкя в подкорковом слое мжепти дыни лезвием толшниой 5- мм ллИноП I ■ 10 ми со скоростыо (*) »•« 0,1 м/с, (б) г »0,5 м/с (глубипа резаная 8 ■» Я мм. сорт Дк-Урук)

В третьей главе «Создание технологической основы средств механизации переработки плодов дыни» проанализированы характеристики хозяйств Республики Узбекистан, выращивающих дыни. На основании анализа предложены расчетно-аналнтиЧеские зависимости для определения сменной производительности технологического оборудования и Параметры площадок для временного хранения плодов перед переработкой, Так, для большинства хозяйств (хлопководческих, зерновых к др. направлений хозяйственной деятельности) среднегодовое производство дыни составляет 600,..1400 т в год. Учитывая продолжительность уборки и сроки созревания дыни, установлено, чго производительность технологического оборудования должна обеспечивать сменную переработку на уровне 12...18 т/смену.

Для обоснования эффективности технологических линий по переработке плодово-ягодного сырья на примере- переработки дыни разработана методика поиска слабых звеньев. В ней оцениваются удельные затраты труда, удельные энергозатраты и энерговооруженность отдельных процессов.

удельные затраты труд» удельные затраты энергия энерговооружеппость труда

3- чел*час/т; з«ю|;(г'/•'), —,1сДж/т; ■ « Э1 Э*щ « -^-, кДж/чел*час,

где I* - продолжительность работы /-того человека или /-той машины в течение смены, час; * , г V - число людей, занятых на выполнении/-той операции, чел; Р - потребляемая мощность машины, занятой на выполнении /-тс к ' технологической операции, кВт; , ^

от-число машин, используемых в/-той технологической операции, и п.; - сменная производительность труда при выполнении/-той технологической операции, т/см.

Похюатели безотходной тсхнолоти переработки идолов дыни

Таблица

Удельные за- Удельные за- Энерговоору-

Цаишиомнне тепшлогци траты труда, траты энергии, женность труда,

чел.час/т МДж/т МДж/чсл.час

Первичная переработка 21,4 47,8 2,23

Производство ЕЯЛСПОЙ дыни ид 27,6 2,46

Производство джема 6,4 369,2 57,69

Производство меда 8,0 486,3 60,79

Производство масла 19,2 14!Л 7,35

Производство муки из кожуры 17,6 40,3 2,29

А - технология производства вяленой дыми: 1 - переичиая переработка 16 V 2 -производство «яюиой дыий 17 V,,3

- производство муки иэ кожуры 1б%;4

- производство растительного масла

SHS:

8 - твкнелотя производства дынного джвиа: 1 - первичная переработка 3 Ус; 2

- производство дики? 83 3 -производство муки и кожуры 3 %; 4 -производство растительного шела 11 К;

Б - технология производства дыйиога меда: 1 - первичная переработка 3 , 2 -произведена ыцдэ 84 Уа; 3 - (фои заодство муки кз кожуры ЗИ: 4 - про» зводство растмт*льнолз масла 10 *

Рис. 5. Диаграмма распределеида гокашелей lutpi оиооружеишхти труда иа вилалпЕкме технологических процесса» бемнхидиац . ,«работки плодов дыми

В табл. 1 представлены результаты численного анализа показателе удельных затрат труда, удельных затрат энергии и энерговооруженности тр> да при безотходнрй технологии переработки плодов дыни, на рис, 5 - дне граммы распределения показателей энерговооруженности труда.

Идеальным следовало бы признать вариант, в котором показатели им? ли бы сопоставимые значения (без больших различий). В процессах безо! родной переработки плодов дыни доля ручного труда достаточно высока.

Анализ результатов расчетов, выполненных по предложенной ыетоди ко, показал, что наибольшие затраты труда приходятся на выполнение one радий но первичной переработке. Поэтому для реализации безотходной не

и

реработки плодов дыни следз'ет изыскать пути механизации работ при пер-яичной переработке.

Для механизации перпичной переработки плодов дыни разрзбтяна схема агрегата первичной переработки, осуществляющая формирования плодов, очистки от кожуры, выделение семян с плацентамя И разрезание мякоти на дольки. На рис. 6 представлена схема компоновки агрегата для первичной переработка плодов дыни. Каждый элемент определяет выполнение отдельной операции первичной переработки плодов дыни.

ТрЯНСПС[>7НрСВУ2 у/,/ / пледов,ориентация /у / я подача / X / У/ У \ 45в Ориентация плода по продольной оси щ \ г

0<истк1 плод» от кожури { н, >

Рюрезапн; пгода н» две половинки И,

Извлечение сеилк с минцетами н, '

Формирование геометрия плод» \ Но Рез*« плоти к» долкк» Н* ' 1

с....... ^........ ........................>

Рис, 6. Схема компоновки комплекса технических средств ди первичной Переработки

плодов дыни ,

В четвертой гляве «Теоретические исследования условий подачи и перемещения плодоа. Обоснование схем и параметров средств механизации» рассмотрены процессы формирования плодов дыни, транспортирования плодов ленточным транспортером, схода плодов с транспортера, поворот плодов и их центрированная подача в зону очистки от кожуры.

Для формирования плодов дыни предложено устройство, оснащенное гидроприводом. Плод дыни устанавливается в специальную ячейку, в нияене'г части которой имеется нож. При воздействии оператором на педаль в главном цилиндре создается давление, которое воздействует на поршень раббч 1-го цилиндра и переметает ггож, тот, а свою очередь, срезает коней плода. Далее плод переворачивается, и операция повторяется. Сформированный ишд передастся на транспортер, транспортирующий его в зону последующей переработки.

l¿

(4)

На основании составления математической модели и численного анализа ■ определены основные параметры устройства для Армирования плодов дыни. На основании анализа процесса транспортирования плодов ленточным транс-tiqgreppM. установлено, что плоды не находятся в устойчивом равновесии. Поэтому разработала специальная ячейка, обеспечивающая стабильный процесс

Грамсиоргированмя'ллрдов в выгрузную' часть. • .....'

. . Анализ процесса движения плода в выгрузной части характеризуется отрывом гшрду от ленты транспортера и дальнейшим свободным полетом.

Для анализа процесса движения плода в момент отрыва от транспортера (рис. 7) разработана математическая модель, составленная на основе уравнений Лагранжа. Решение системы уравнений после соответствующей подстановки полученных выражений кинетической, потенциальной энергий и виртуальной работы приводит к системе нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка:

—sin-{<?,)' í-^-^-sin fi(gtoi<?r +2г Ф,)--sin<pr -2-t¡>,\ r Ir J r2 r r

r "f'i'Prf -g'Sinp. + (У • sin + COSP)[g• S¡ri(>, -Д)-Г-(фг У COSP~2r<pr sin p]

Для реализации системы дифференциальных уравнений (4) в численном и графических видах использован пакет программ РС MatLab-З, которые базируются на работе с векторами и матрицами. После обработки результатов численного моделирования, выполненных при разных начальных условиях (разные значения радиуса барабана Л, угловой скорости ¿ц индекса формы плода к к размеров плода а), установлено, что плод после схода с транспортера приобретает угловую скорость и угловое ускорение относительно своей центральной оси. Это ведет к неустойчивой ориентации в пространстве при последующей подаче в зону очистки от кожуры, и в свою очередь, к нарушению условий выполнения последующего процесса.

На основании анализа результатов разработана номограмма для определения условий надежного перемещения плодов в выгрузную часть, которая позволяет установить допустимые условия транспортирования плода.

Для ориентированной подачи плодов к ?ону очистки от кожуры разработаны несколько устройств с механическим, пневматическим и гидравлическим приводом поворота рычага со створками. Для всех видов устройств разработаны математические модели и выполнен численный анализ рабочего процесса. В результате моделирования рабочих процессов на ЭВМ установлено, что наиболее приемлемым является использование устройства с гидравлическим приводом (рис. 8).

1.3

Рис. 7. Схема сил, лсАпмтнип на плод при птрмпс от транспортера 1 2 3 4 $ 6 1

/

£' V щ! пЛ \ll\JA \l7\i*

Рис. 8. Схема успоИоаа прием шропяппой полачи плодов лыпп с т.тряп.ипгсксч приподоч: I - и.мл; 2 - фяиспоргср: 4 - ПараПэн (раиснортерл; 4 - пиропилммр «отрога попоротой рамы; 5 - потпртпяя нр<жнпя моворпгиой рачм; 6 - о норки; 7 - ги.|роии..ии,ф »прап.ченни стооркячн; 8 - ечкчеть; 9 - масляный насос; 10 - распределитель; 11 • тритк-1гп11 клип.ш: 12 - копир; И - ф*Гкмфатт.! »ппорогл рамм; 14 - Iр»Гхяфппог иошрагч 15

• клипам } «рпн.'141п1н VI '¡'(¡ж.(ми; !о - живряшая пружина створок: 17- нсио.тнжиаи 13 - иопортиан рима

На основании анализа результатов выведены уравнения, позволяющие оценить продолжитеяьностьповорота рычага с плодом т, и обратно ъ, а также значение скоростей в кояце рабочего К/ и обратного и3 поворотов: г, = с, (5)

т^АМС^^Г'^Р™»^*, (6)

щ^ОтПС^Г1*!?*^"^*, м/с, (7) и, = -«/с. (8)

На основании анализа волучеиных данных определены параметры устройства, при которых суммарная продолжительность цикла составляет г=4ДД0е: сила давления жидкости на шток - Р - 300...325 Н; длина рычага -1Р~ 0,38...0,40 м; масса рычага с плодом - (? = 16.. Л 8 кг; плечо воздействия штока гидроцилиндра - 1а "=0,38...0,42 м; начальная сила сжатия возвратной пружины - Р- 195... 198 Н; плечо действия силы пружины - //. = 0,50...0,52 м.

Последующее перемещение плодов в зону очистки выполняется механизмом вертикального проталкивания цепного действия.

В пятой главе «Разработка технических средств, математических моделей и обоснование параметров механизмов для очистки плодов от кожуры, выделения семян и резки мякоти на дольки» представлена разработка устройства для очистки плодов от кожуры, выделения семян из половинок очищенных плодов и разрезания мякоти на дольки.

Снижение потерь мякоти при очистке плодов дыни путем срезания кожуры вдоль длинной оси плода достигается при использовании криволинейных ножей. Количество ножей и пх расположение определяются из условия обеспечения полноты срезания кожуры. На основании графоаналитического анализа поверхности плода (принято допущение, что поверхность плода представляет цилиндрический эллипсоид) и поверхности среза, получаемой при взаимодействии с ножами, установлено, что рост числа ножей ведет к увеличению относительной полноты среза кожуры. Выведена аналитическая зависимость, устанавливающая относительную полноту среза от числа ножей Ф = 99,5- 83,27л;'!\ %, (9)

где пн - число ножей.

Для обеспечения относительной полноты срезания кожуры на уровне 94,5 % достаточно использовать всего шесть ножей. Для самоцентрования плодов относительно ножей при ¿ыпойнеадш процесса нужно на каждом ярусе установить потри ножа* тогда ножи должны быть установлены в двух ярусах.

При срезании кожуры нож должен копировать наружную поверхность плода. Доя определения условий копирования проанализирован массив данных разных типов плодов, определяемых индексом формы плода - * = Ф, где о и Ь - соответственно, большая и малая полуоси эллипса. На основании анализа установлено, что в зависимости от способа предварительного формироаа-

них плода перед срезанием кожуры угол наклона касательной к внешней поверхности изменяется от /5« -2В...-44 4 до р • 18...44 *. Отрицательные значения угла соответствуют началу врезания иожа,* положительные - выходу ножа из плода.

Для механизированного срезания кожуры разработана конструкция самоустанавливающегося ножа, копирующего наружную поверхность (рис. 9).

Дзухопорный нож для срезания кожуры состоит из верхнего 2 и нижнего 4 роликов, закрепленных т рамке 3, к которой присоединено лезвие иожа 5. Рамка 3 шаркирно соединена с рычагом 6, нее начальное положение определяется натяжением пружины 7. Рычаг б установлен на стойке 8 и его

Рис. 9. Схема двуюпорнпго иожа для cptianita кожуры: 1 - плод; 2 - верхний ролпк; 3 • рамка; 4. нижний ролпк; 5 - летаю иожа; б - рычаг; Т. пружипв; 8 - стойка; 9 - пружина При поступлении плода ! на обработку рычаг 6 находится в положении, при котором верхний 2, а затем и нижний 4 ролики вступают в контакт с поверхностью плода I.

При дальнейшем продвижении плода происходит заглубление лезвия ножа 5 в мякоть и начинается процесс срезания кожуры. Ролики 2 и 4 постепенно взаимодействуют с поверхностью, а лезвие ножа 5 повторяет профиль обрабатываемой поверхности, срезая кожуру толщиной h по всей длине плода. При завершении цикла обработки нож выходит нз взаимодействия с плодом и возвращается в начальное положение.

Для стабилизации силы прижима рамки 3 к поверхности плода рычаг б поддержинаегся пружиной 9.

Рис. 1(1. Сздма сил, действующи» из кож в ироцессе риоии.1: я-ори времнии лет»«! б г

при выходе ловца

Для численного моделирования составлен алгоритм, в котором учтены значение сил сопротивления резания, (глава 2), а также изменялись основные параметры процесса: скорость вертикального перемещения плода V, индекс формы плода к, наибольший диаметр плода Д момент, создаваемый пружиной 9, радиус опорных рэликоа К,, расстояние между роликами 1Р, смещение ножа относительно нижнего ролика Ах и Лу, толщина срезаемого слоя кожуры ЬК. Численное моделирование выполнено согласно расчетной схеме (рис. 10).

В результате обработки данных, полученных при численном моделировании, определены значения сил, действующих при срезании кожуры с плода в функции времени г.

Обработка данных позволила найти зависимость между силой проталкивания и режимами резания при срезании кожуры

^ = 53,57+0'н. (10)

Для выделения семян с плацентами из половинок плодов разработана устройство (рис. 10, включающее следующие узлы: опорный ролик 2 с рычагом 5; демпфер б, поддерживающий ось диск 'ой щетки 3; сопло 4,

<*|ИЦ 1С1«ц» механизма для выделения цлацеит с семеиями:) - плод; % - онрр-иый ролик; 3 - иитюц 4 - сопло; 5 - рычы-} 6 - демпфер

При подаче плода 1 в зону выделения семян с плацентами наружная поверхность контактирует с опорным роликом 2, который определяет положение дисковой щетки 3. Дисковая щетка 3 вычищает из полости плода 1 плаценты с семенами, а остатки семян и частиц плаценты выдуваются потоком воздуха, истекающим из сопла 4. .

Для компенсации неравномерности толщины мякоти плодов служит демпфер 6, который при увеличении толщины мякоти позволяет несколько сместить ось щетки, что ограничивает излишний съем мякоти,

В качестве критерия оптимизации при математическом моделировании процесса выделения семян с плацентами предложена интенсивность механического взаимодействия' !м рабочих органов с выделяемыми объектами и интенсивность аэродинамического взаимодействия патока воздуха 1г с выделяемыми объектами (семена и плаценты).

Рис. 12. Расчета» о?оя процесса шавиодействн* рабочего оршна с семенем ды-зя вря иехаявческой очистке

Интенсивность механического взаимодействия мы принимаем отношение произведения действующей силы удара щетины по семени Р на количество ударов п к величине критического усилия отрыва Р^,

(П)

Количество ударов (рис. 12), полученных одним семенем, расположенном на внутренней поверхности полости плода, определится в виде

1е И со

где !с - длина семени а продольно» плоскости сечения, = 4..Ь мм;

V - скорость перемещения половинки плода в зоне выделения семян с плацентами;

й - ширина щетки;

Ah - расстояние между отдельными щетинами в продольной плоскости сечения щетки;

к - количество щетин по периметру щетки в одном ряду.

Численный анализ процесса механического взаимодействия рабочего органа с выделяемыми семенами и плацентами позволил найти соотношения между параметрами, где максимальное значение /„=• 7,0 достигается при: к = 200; v *= 0,1 м/с; h •»0,02 м: Ah и 0,002 м; <а » ISO рад/с; т - 0,0011кг; г = 0,045м.

В результате моделирования процесса истечения воздуха из сопла и численного моделирования процесса выделения остатков семян и плацент из внутренней полости плодов найдены условия достаточности интенсивности

1 ■ дисковый пож; 3 • толкатель мсишта перемещения

Для удаления остатков семян н частиц плаценты с внутренней полости подоаинкн плода необходимо обеспечивать скорость потока V = 55...70 м/с. При такой скорости интенсивность гидравлического взаимодействия потока составит /, =27 000...35000. Для достижения указанной скорости потока необходимо перед соплом поддерживать абсолютное давление Р; 0,]25...0, ¡30 МПа Для охаете струей газа всей рабочей зоны диаметр сопла должен быть {{в " 27.„50 ми. Его следует разместить на расстоянии /в ЮО.ЛОлш.

Процесс разрезания мякоти плодов на дольки осуществляется в специальном устройстве (рис. 13). Око представляет собой набор дйсковых ножей 2, вращающихся с определенной угловой скоростью (л Мякоть плода I подается толкателем механизма перемещения 3 взону резания. Дисковые ножи 2 разрезают мякоть на дояьхи.

В шестой главе «Экспериментальное обоснование технологии и технических средств для безотходной переработки плодов дыни»: разработаны методик» экспериментального исследования и обоснованы параметры устройств для бмотходной переработки плодов; обоснованы режимы гомогени-

/

зации мякоти (получение однородной жидкости) и тепловой обработки мякоти для получения дынного джема и концентрированного дынного сока (дынного меда); исследованы свойства новых продуктов, полученных по разрабатываемой технологии; показаны результаты производственных испытаний отдельных элементов технологического оборудования и всей технологии в целом.

На основании анализа результатов экспериментальных исследований ленточного транспортера рекомендуется использовать ячейки, имеющие прямой профиль в продольном сечении, которых: длина -L- 550 мм; высота -А = 190 мм; радиус образующей в поперечном сечении г = 120 мм.

Разработана методика экспериментального исследования процессов съема плодов дыни с транспортера и их вертихальной ориентации с использованием оптической системы регистрации отказов в работе. На основании исследования устройств, оснащенных механическим, пне)зматическим и гидравлическим механизмами поворота и вертикальной о, иентации плодов, установлено, что приемлемыми характеристиками обладает гидравлический механизм поворота и вертикальной ориентации плодов, выполненный при следующих уровнях факторов; скорость движения ленты транспортера -v=0,36...0,40м/с, угол между створками -£ = 40...42 начальный угол установки поворотной рамы со створками -4- 46..Д8 давление жидкости в гидросистеме р =■ 280..29S хИа; диаметр рабочего цилиндра - d = 70...72 ш<. При указанных значениях факторов продолжительность цикла работы составит г - 4,3...4,7 с, что удовлетворяет требованиям по производительности агрегата.

Критерием оптимизации при обосновании параметров устройства для очистки плодов от кожуры являлась относительная полнота очистки плода, которая оцеиива?тся в виде:

%, (13)

где S - полная поверхность плода дыни, м2;

Sxm - поверхность кожуры не срезанная при очистке, м2.

Эксперимент по обоснованию параметров устройства для срезания кожуры с поверхности плодов дыни выполнен по десятиф?кториому плану, с разбиением факторов на два блока.. Эксперимент выполнен на сортах Ак-Урук, Ич-Кизил, Кок-Тннни и Гуляби.

На основании анализа регрессионных уравнений найдены оптимальные соотношения между уровнями факторов, при которых относительная полнота сьема кожуры с позерхности плодов дня всех исследованных сортов дыни составляет Ф > 95 %: радиус образующей криволинейного ножа -R = 120 мм; толщина срезаемого слоя кожура - ft, = И мм; диаметр опорных роликов - D, - 23 .1/.«; расстояние между роликами - /, = 26,5 u.u; угол

установки лезвия ножа относительно рамки с роликами • £ = 7"; приведенная сила прижиме рамки с роликами к плодам - Р= 71 Н\ скорость вертикального перемещения плодов механизмом вертикальной подачи * v, « 0,3 м / а расстояние между ярусами - /. = 450 мм; длина режущей кромки первого яруса ножей - /, =157 мм-, длина режущей кромки второго яруса ножей - (г = 145 мм.

В результате исследования свойств продуктов глубокой переработки мякоти плодов дыни установлено, что в процессе тепловой обработки мякоти методом вакуумного выпаривания содержание нитратов снижается более чем в 5 раз.

Биохимический анализ сырья, используемого для изготовления концентрированного дынного сока показал: содержание сухих растворимых вешеств -13 %', содержанке нитратов - 13,4 мг/кг.

В полученном из сырья концентрированном дынном соке содержалось: растворимых сухих веществ - 38 %', нитратов - 25,75 мг/кг.

Содержание в отходах переработки: растворимых сухих веществ - б %; нитратов - 62,02 мг/кг.

По основным контролируемым показателям полученный продукт соответствует гигиеническим нормам и может быть использован в кондитерской промышленности в качестве высокосахаристых добавок, а также использоваться в чистом виде для непосредственного потребления.

Все разработанное технологическое оборудование (транспортер для подачи, формирователь геометрии плодов, агрегат для первичной переработки, модульные гелиосушильные установки, отделитель семян от плаценты, гомогенизатор и вакуум-выпарная установка) испытано в составе технологической линии на соответствие производительности, а также для уточнения затрат труда, энергозатрат и энерговооруженности процессов.

В седьмой главе «Технико-экономическое исследование использования технологии безотходной переработки плодов в условиях Республики Узбекистан» разработана программа для технико-экономических исследований эффективности создания производств го безотходной переработке плодов дыни, реализованная на базе пакета программ Excel-9?, позволяющая оперативно устанавливать показатели эффективности производства при разных направлениях переработки мякоти плодов дыни. Проведен сравнительный экономический анализ по определению технико-экономической эффективности использования безотходной технологии переработки плодов дыни. На осиова-íuiti анализа установлено, что срок окупаемости капиталовложений (менее I года) имеет место при переработке мякоти плодов дыни на дынный джем. На 1 сум прямых эксплуатационных затрат получается 2.67 сума дохода после реализации готового продукта.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований обосновано научное направление работы по решению актуальной научной проблемы - разработка технологических основ безотходной переработки плодов> дыни на основе технологического оборудования для первичной и глубокой переработки и получения новых продуктов питания: дынный джем, дынный концентрированный сок («дынный мед»), растительное масло из семян дыни и мука из кожуры - сырье для производства пектина.

На основании анализа работ н исследований по разработке безотходных технологий переработки продуктов сельскохозяйственного производства, а также собственных исследований предложен метод анализа и оптимизации состава технологии безотходной переработки дыни в условиях Республики Узбекистан, предусматривающий использование, как средств для безотходной переработки, так и средств гелиосушки с производством вяленой дыни. Обоснованы критерии выбора размещения перераГтгывающих предприятий и обоснования состава технических средств первичной и последующей переработки в местах выращивания дыни.

2. Установлено, что для технической безотходной переработки могут быть использованы сорта раннелетних, летних, осенних сортов дыни, накапливающие к моменту созревания до 13... 19 % сахара, имеющие продолговатую (эллипсовидную, веретенообразную, овальную) форму внешней поверхности и толщину кожуры 0,5... 1,5 см. Разработанные математические модели мякоти плода дыни, как упруго-вязкого тела и процесса врезания ножа в тело плода сопоставлены с результатами экспериментов, доказавших адекватность описания взаимодействий рабочих органов с материалом. - •

3 . Разработан системный метод оценки эффективности технологии переработки по энергетическим критериям. Обоснован путь по оптимизации параметров технологического оборудования по выравниванию энерговооруженности труда и выявлены слабые звенья технологии, к которым относится первичная переработка плодов по критерию энерговооруженности. При ручных способах первичная переработка дыни имела удельную энерговооруженность труда 2,23 МДж/т при 57,69 МДж/т глубокой переработки. Разработанная схема первичной переработки плодов дыни, в которой предусмотрено выполнение основных операций: формирование поверхности плода, перемещение плодов в зону очистки от кожуры, очистка плода от кожуры, разрезание очищенного плода на две половинки, выделение из мякоти семян с плацентами, разрезание мякоти на дольки, - реализуется в одном агрегате. При использовании агрегата первичной переработки плодоз дыни энерговооруженность труда возросла до 6,7) МДЖ/т.

4. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено, что формирование плодов перед срезанием кожуры необходимо выполнять путем обрезки концов плода, ориентируясь на наибольший дна

метр, с использованием специальных формообразующих ячеек в устройстве с гидравлическим приводом движения ножа, обеспечивающем поддержание скорости резания в зависимости от силы сопротивления резанию.

Разработанная математическая модель процесса формирования плодов, подтвержденная экспериментальным« исследованиями, позволяет установить оптимальные соотношения между параметрами устройства, при которых продолжительность процесса минимальна ( г $ 6с) при сравнительно низких усилиях, прилагаемых к педали управления ( С «= 30..35 Н ).

На основании анализа результатов математического моделирования процесса транспортировки плодов в зону переработки ленточным транспортером обоснованы оптимальные параметры профиля ячейки, фиксирующей плод на транспортере.

5. На основании анализа математической модели процесса выгрузки плодов с транспортера и вертикальной подачи их в зону переработки установлено, что движение плода в свободном падении сопровождается вращательным движением, приобретенным в результате изменения направления перемещения при сходе с транспортера. Для ориентированной подачи плодов в строго вертикальном направлении относительно их продольной оси разработаны технические средства поворота и центрования плодов с механическим, пневматическим и гидравлическим приводами.

Численным моделированием процесса поворота и центрования плодов, а также последующими экспериментальными исследованиями установлено, что наилучшими характеристиками обладает поворотное устройство с гидравлическим приводом, обеспечивающим длительность цикла ориентированной подачи г = 4,3..Л? с, что соответствует необходимой производительности процесса первичной переработки плодов дыни * №>* \2Л$т! смену.

6. Теоретическими И экспериментальными исследованиями обоснована эффективность применения двухроликоаого ножа для срезания кожуры с поверхности плода дыни. Установлено, что для полного снятия кожуры с поверхности плода следует использовать шесть ножей, установленных на двух ярусах (по три на каждом ярусе). На основании анализа результатов экспериментов и статистической обработки полученных данных обоснованы параметры рабочих органов для срезания кожуры, при которых относительная полнота съема кожуры с поверхности плодов для всех исследованных сортов дыни составляет Ф > 95 %. радиус образующей криволинейного ножа - Д = 120 мм; толщина срезаемого слоя кожуры - /г„ 12 мм; диаметр опорных роликов -Ир" 23 мм; расстояние между роликами • 1г= 26,5 мм; угол установки лезвия ножа относительно рамки с роликами - £ = 7°; приведенная сила прижима рамки с роликами к плодам - Р = 7\ Н; скорость вертикального перемещения плодов мехаттюы вертикальной подачи - V, ~ 0,3 м/с; расстояние между ярусами -!, - 450 мм; длина режущей кромки первого яруса

ножей - 1¡ = 157 мм; длина режущей кромки второго яруса ножей »

/¿=»145 мм.

8. Процесс выделения семян с плацентами из половинок плода выполняется пневмомеханическим устройством, представляющим собой щеточный диск и сопло. На основании математического моделирования и оптимизации параметров устройства, выполненных теоретическим (численное моделирование процесса) и экспериментальным (постановка десятифактор-ного экстремального эксперимента) путями, обоснованы параметры устройства, при которых относительная полнота выделения семян с плацентами составит более Ф■ 97% и относительные потери мякоти менее Ч7 = 3% при уровнях факторов: диаметр щеточного диска - 0 = 100 лш; угловая скорость вращения щеточного диска - со = 150 рад / с; толщина щеточного диска -h = 26 лш; диаметр щетины - d - 1,6 лиг, количество щетинок на диске -п а 650 ига; скорость перемещения половинки плода - v = 0.11 м / с, давление воздуха перед соплом - р,~ 0,143 МП а; диаметр сопла - </0 = 29 мм; расстояние до сопла - /= 100лш; среднее усилие прижима пружины демпфера -F * 10 Н.

9. Разработаны процесс отделения семян от плацент в жидкой среде и математическая модель его выполнения. На основании экспериментального исследования обоснованы параметры устройства, обеспечивающего относительную полноту отделения полновесных семян Ф= 98,35% достигаемую при уровнях факторов: угловая скорость вращения барабана -со = 32,5 рад I С, массовая концентрация твердого вещества в гидросмеси -<р~ 25 %; продолжительность рабочего цикла • г = 19 мин.

10. В результате исследования процесса гелиосушки семян дыни в модульной гелиосушилке по стандартной методике установлено, что процесс продолжается в течение 16..Л 8 чассз. Кондиционная влажность семян составляет 9..Л 1 %. Исследованиями процесса выделения растительного масла из семян дыни, выполненным по стандартным методикам, установлено, что выход масла составил 38,4 % от массы семян.

11. Разработан технологический процесс переработки кожуры плодов дыни, включающий операции по измельчению кожуры, сушки измельченных частиц к дроблению высушенного материала в муку. Установлено, что снижение продолжительности гелиосушки до 10 час и обеспечение относительной влажности р « 12...15% достигаются при измельчении кожуры до максимальных линейных размеров i » 20.,Л5.«.м. Разработано устройство для измельчения кожуры и на основании экспериментального исследования выведены расчета о-анаяитнчесше зависимости, анализ которых показывает, что относительная полнота разрезания кожуры Ф = 97,68 % на заданные размеры достигается при следующих уровнях факторов: диаметр ножей -

О = 250 мм; расстояние между дисковыми ножами - л = 20 мм. количество дисковых ножей в одном блоке - л «= 10 шт.; толщина лезвия ножа -3 = 1.2 мм; угол заточки режущей кромки ножа - /7 = 12 диаметр опорного ролика - <1 = 200 мм; скорость движения ленты транспортера -V = 0,| м/с; угловая скорость вращения ножей да «180 рад/с.

12. Продукты глубокой переработки мякоти плодов дыни: дынный джем и концентрированный сок («дынный;мед») соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к продуктам питания. Процесс их получения включает последовательное выполнение операций: гомогенизация мякоти до получения однородной гидросмеси со средним размером частиц 510"5 м; фильтрация гидросмеси (для производства «дынного меда»); вакуумное выпаривание жидкой фракции. Для подготовки мякоти к последующей переработке разработан гомогенизатор мякоти, обеспечивающий получение однородной гидросмеси, а также математическая модель процесса гомогенизации мякоти. На основании анализа математической модели установлены уровни факторов, при которых продолжительность процесса составит - г= 665...745 с, а удельные энергозатраты - Е = 25,8...28,8 кДж/кг: угловая скорость вращения активатора - а>= 150рад/с; диаметр активатора - О = 100 мм; угол установки лопастей активатора та = 30...32°. На основании анализа результатов исследований установлено, что процесс выпаривания влаги необходимо производить в разряженной среде при абсолютном давлении в выпарной емкости -р *= 45...50 кПа и температуре - не более 65 °С.

13. На оснований производственных исследований установлено, что разработанные элементы технологического оборудования безотходной переработки плодов дыни функционируют в удовлетворительных режимах, их показатели находятся на допустимых уровнях при сравнительно низком удельном энергопотреблении. Новизна технических решений технологического оборудования для переработки плодов дыни подтверждена авторскими свидетельствами Ла 1338837, № 1331479, № 1722404,1760260 (СССР), патентом № 1173, предварительными патентами Республики Узбекистан № 2110, № 2112, Ла 2113, X» 2114, №2115.

14. Разработана программа для технико-экономического обоснования эффективности создания производств по безотходной переработке плодов дыни, реализовав«» на базе пахета программ Ехсе1-97, позволяющая оперативно устанавдиш* показатели эффективности производства при разных способах переработки мякоти плодов дыни. На основании анализа результатов технико-экономического исследования установлено, что наибольшую экономическую эффективность имеет производство по безотходной переработке мякоти плодов дыни для выпуска дынного джема, себестоимость переработки 1 * плодов дыни составляет 33 200 сум. На 1 сум прямых эксплуата-

ционных затрат получается 2,67 сума дохода после реализации готового продукта.

15, По результатам исследования рекомендуются для использования в научно-исследовательской и практической деятельности по разработке и созданию перерабатывающих производств и технологического оборудования:

• технологический процесс безотходной переработки плодов дынн и методика комплектования технологического оборудования линий;

• расчетно-аншштические з нсимостн для обоснования параметров устройств для: обоснования конструктивных параметров агрегата первичной переработки плодов донн; формирования плодов дыни; транспортировки плодов ленточным транспортером; поворота и ориентированной подача плодов в зону очистки от кожуры; срезания кожуры с поверхности плодов д ыни; выделения семян с плацентами из половинок плодов дани; гомогенизации мякоти плодов дыни; отделения семяя от плацент; ге-иосушки семян и ко* журы; вакуумного выпаривания жидких фракций из гидросмеси, полученной в результате гомогенизации мякоти;

•методики и программы проведения теоретических и экспериментальных исследований при обосновании параметров устройств для переработки плодов дыни;

• методика и программа обоснования состава технологического процесса безотходной переработки дыни по энергетическим показателям;

• методика и программа технико-экономического обоснования состава технологического процесса безотходной переработки дыни;

• продукты безотходной переработки плодов дыни: дынный джем, «дынный мед», растительное масло из семян; мука из кожуры, которые могут использоваться как для непосредственного потребления, так и в качестве сырья в ковдитерсксй промышленности.

Таким образом, на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная научно-техническая проблема, заключающаяся в разработке технологических основ и обосновании схем и параметров средств механизации безотходной переработки плодов бахчевых культур на примере дйни, обеспечивающих создание научной основы для организации малых предприятий по переработке плодов бахчевых культур.

Автор выражает глубокую благодарность профессору д.т.н. Умаро-ву Г.Г., профессору д.г.н. |Гаиневу МС], д.т.н. Неткачеву Д.И. за ценные советы по выбору направлений исследований и большую помощь и поддержку при их выполнения.

Основное содержание диссертации изложено 8 следующих научных работах: Сттгьн, опубликованные в журналах после запилы кандидатской диссертации

1 Шаймарданов Б.П. Бечотходная технологическая линия гелиосушки плодов бахчевых. //Гелиотехника!. -. 1996. - Ла 2. С.77.,;;78

2 Шаймарданов Б.П. Механизация процессов гелиосущки плодов дыни. //Гелиотехника - 1996. № 5. - С. S6...60.

3 Шаймарданов Б.П., Неткачев Д.И. Модель технологической линии переработки фруктов и овощей. //Сельское хозяйство Узбекистана. -1998. - № 1.-С.41...43.

4 Шаймарданов Б.П. Разработка безотходной технологии получения са-харозаменителей, пищевого масла и пектина из плодов дыни. //Сборник статей научного коллоквиума ГКНТ и ВАК РУз, посвященного 6-ти летию праздника <(Мусгакиллик Республики Узбекистан». Ташкент. -1997. - С. 93.. .96.

5 Шаймарданов Б.П., Юсупбеков О.Н. Машины для подготовки дыни к переработке. //Сельское хозяйство Узбекистана. 1997. № 1. С. 43...44.

6 Умаров Г.Я., Умаров Г.Г., Шаймарданов Б.П. Кишлок хужалик махсу-лотлари учун гелиокурялмалар. //Узбекистан кишлок хужалиги. 1990. № 9. - Б. 49...50.

7 Умаров Г.Г., Шаймарданов БЛ. Подготовка дыни к сушке. //Сельское Хозяйство Узбекистана. - 1990, ЛЬ 8,- С, 40.

8 Умаров ГЛ., Тюрин Ю.Г., Умаров Г.Г., Шаймарданов Б.П. Пленочная гелиосушильная установка. //Техника'в сельском Хозяйстве. - 1989. АаЗ. С. 34...3S. > .

9 Умаров ГЛ., Умаров Г.Г, Шаймарданов Б.П. Гелиосу шильные установки для сушки сельхозпродуктов. //Сельское хозяйство Узбекистана. -1990, №9. С. 48...50.

10 Умаров Г.Г., Ахмед ММ., Юсупбеков О.Н., Айана М.В., Шаймарданов Б.П. Использование энергии отработанного агента сушки для повышения КПД гелиосушильных установок. -//Гелиотехника. -1996. -№ 1.-С. 50...53. "■;' -

11 Умаров Г,Г,, Баигна А., Шаймарданов Б.П. Повышение эффективности гелиосу шильныхустаиовсж. //Судостроительная промышленность. - Севастополь. -1990. Вып.Ха 14. С 2$.

12 Умаров Г.Г., Ахмед М М., Айана М.6., Юсупбеков О.Н , Шаймарданов Б.П. Эффективность исясяыоаання прямой солнечной радиации коллекторами гелиосушильных устаноюк. //Гелиотехника. - 1995. - № 6. С .96...Э8

13 Умаров Г.Г., Ахмед М М., Айана М.В., Юсупбеков О.Н , Шаймарданов Б.П. Использование энергии отработанного агента сушки для повышения КПД гелиосушильных установок. //Гелиотехника. - 1996. - № 1.-С. 50...53. ; - -

14 Умаров Г.Г., Кекодзе P.O. Шаймарданов Б.П., Альфа Бангна. Промышленные гелиосушильные комплексы для сушки плодов, винограда и овощей.//Гелиотехника-1989.2. - с. 80...83.

15 Умароз Г.Г., Шаймардзнсз Б.П., Буранов Ш. Ковунни куритищга тай-ерлаш.//Узбекистан кишлок хужаяиги. 1990. X® 8. - Б, 41,

16 Умаров Г,Г., Шаймарданов Б.П., Ахмед М.М., Айана MB. Результаты экспериментальных исследований гелиосушильной установки с коллектором со следящей системой и аккумулятором теплоты. //Гелиотехника. 1997. №3,-С 45...S0,

17 Шаймарданов БД, Неткачев ДИ, Математическое моделирование технологического процесса схода плодов дыни с транспортера //Доклады Академии Наук, 1999, 10, с.31.,.35;

18 Шаймарданов Б.П, Ковунни кайта ишлаш муаммоллари ва афзаллик-лари. //Узбекистан кишлок хужалигн, 1997. № 2. - Б. 34..,35

19 Шаймарданов Б.П. Ковунни чикинднсиз кайта ш лаш технологияси. //Узбекистон кишлок хужалнги. 1997. - № 3, - Б. 39...40.

20 Шаймарданов Б.П. Тажриба ва натижаларн. //Узбекистон кишлок хужалнги. 1997,4.-Б. 48...50.

21 Неткачев Д.И., Умаров Г.Г., Шаймарданов Б.П., Ахмед М.М. Моделирование процесса слежения за положением солнца в гелиосушилке. //Гелиотехника.-1999, Jfe3.-С. 29..,32. •

22 ШаймардйпС^ SД-; Неткачев Д.И. Переработка сельскохозяйственных продуктов а фермерских хозяйствах. Технология храпения и переработки сельскохо1ййст»г?.ных прол^ктсз. Брошюра. Copyright august 1999 by TAC1S îervïcea DG IA hurcnean Commission, Aarenstraat 88 1/06 Rue «fArlonj B-Î04Ô Brussels, 18 p.

23 Шаймарданов БЛ. Свойства переработанной дыни 7/Ъе,7^с.кое хозяйство Узбекистана. - 1993, №5-6,-С, Л$

Технические решения, вьгшсающне на основе нсследооанна

24 Ал. № 1331479 Устройство для разрезания плодов дыни на.долькн с отделением семян; /Вабаев Х.М.* Умаров Г.Г., Живилкин И.В., Шаймарданов Б.П. /УБюл.изоО. 1987, - № 31.

25 А.с. На 1338837 Устройство для очистки плодов от кожуры. /Шаймардшюв Б.П., Жшилкин ИВ. //Бюл. изоб. 1987. 35.

26 А.с. № 1760260Гелиоустановка. /Бангна А. Шаймарданов Б.П:, Умаров ГГ., ЖившшшИЛ. //Бюл. «зоб. 1992. - Jè И.

27 Патент № 1172 Руз. Устройство для очистки плодов. /Шаймарданов Б.П., Жизшгкн» И В.Жюл, изоб. %Ъ

28 Патент № 2 Г ГО f Уз; Устройство для выделения семян из плодов бахчевых культур./Шаймарданов Б.П.//Зюл.изоб. 1994.4.-.

29 Патент № 2112 РУ з. Устройство для очистки от кожуры. Шаймарданов Б.П., Живилкин И.В.//Бюл.изоб. 1994. - № 4.

30 Патент № 2113 РУз. Устройство для перемещения плодов по вертикали. /Шаймарданов Б.П., Живилкнн И.В. //Бюл.изоб. 1994. - № 4.

31 Патент №2114 РУз. Устройство для поштучной подачи плодов удлиненной формы, например, дыни /Шаймарданов Б.П., Живилкнн И.В.- 1994. - 4 с.: ил. /Бюл.изоб. 1994.4.

32 Патент № 2115 РУз. Устройство для обрезания концов плодов, например, дыни./Шаймарданов Б.П., ЖивилкинИ.В.//Бюл.изоб. 1994.: №4.

33 А.с. № 1722404 Устройство для очистки плодов от кожуры /Шаймарданов Б.П., Живил кин И.В., Умаров Г.Г. //Бюл.изоб. 1992 .-№ 12.

Тезисы докладов, статьи, опубликованные в материалах конференций

и сборниках трудов

34 Умаров Г.Г., Тюрин Ю.Г., Шаймарданов Б.П. Хозяйственные испытания наклонно-пленочной гелиофруктосушнльной площадки. //«Основное направление и опыт использования солнечной энергии в народном хозяйстве». Тезисы докладов Республиканской научно-практической конференции - Карши: Пединститут, 1988.- С. 10.

35 Умаров Г.Г. Шаймарданов Б.П., Мирзияев Ш.М., Бураноп Ш.Э. Наклонно-пленочная гелиосушильная установка. Информационный лист. УзНИИНТИ. Ташкент. -1991. - 3 с.

36 Умаров Г.Г.,'Бангна А., Шаймарданов Б.П. Использование следящих систем в гелиосушильных установках. // «Механизация возделывания и сушки сельскохозяйственных культур в условиях жаркого климата». Сб.тр. /ТИИИМСХ - Ташкент. -1990. - С. 23...3 [.

37 Умаров Г.Г„ Неткачев Д.И., Шаймарданов Б.П. Послеуборочная обработка продуктов растениеводства в условиях жаркого климата. //Проблемы механизации сельскохозяйственного производства. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции -Ч.П. - М.: ВИМ, 1985. »С. 101.

38 Умаров Г.Г., Шаймарданов Б.П. Классификация гелиосушильных установок. //Сельское, хозяйство Узбекистана. Ташкент: - 1988. № 7. С. 42...44.

39 Умаров Г.Г., Шаймарданов Б.П., Ахмедова Н.Г. Классификация гелио-сушялок. //Гелиотехника,-1988,- № 1,С. 7Ь73.

40 Умаров Г.Г., Шаймарданов fe.IL, Соатов Ф. Особенности глубокой переработки плодов дыни. //Кишлок хужалигини механнзациялаштириш ва электрлаштириш масалалари илмий ишлаб чикар. конф. /Тез. туп-лами. Тошкент, ТИКХМИИ - 1995. - 54Л.55 б.

41 Умаров Г.Г., Шаймарданов Б.П., Юсупбеков О.П. Расчет кинетики ге-лиосушки сельхозпродуктов. //Гелиотехника, X? 6, -1988, С.81 ...83.

42 Умаров Г.Г., Шаймарданов В.П., Буранов Ш.Э., Мирзняеа Ш.М. Ксз-

отходная технологическая линия гелиосушки плодов, овощей, винограда и бахчевых культур <ТЛГС). //Информационный лист, - УзНИ-ИНТИ. - Ташкент. • 1991, - 2 с.

43 Умаров Г.Я.. Тюрин Ю.Г., Умаров Г.Г., Шаймарданов Б.П. Накдонно-лленочная гелиофруктосушильная установка. //«(Использование возобновляемых источников энергии в практике народном хозяйстве Республики».Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции - Фрунзе, КирСХИ, 1987. С. 60...61.

44 Шаймарданов Б.П., Саттаров М* Механизация процесса выделения семян из плодов дынь.// «Механизация возделывания и сушки сельскохозяйственных культур в условиях жаркого климата» Сб. науч. тр., Ташкент, ТИИИМСХ, 1990.-С. 93,..97

45 Шаймарданов Б.Л., Умаров Г.Г., Сапаров А.У. Рациональное использование ресурсов бахчевых культур. //Научно-техническая конференция, посвященная к 60-летию ТИИИМСХ; Тезис:, докладов. - Ташкент, ТИИИМСХ, 1994.-С. 74...75

46 Шаймарданов БД, Безотходная технология переработай бахчевых. //Научно-техничеСЕЗЯ конференция, посвященная к 60-летию ТИИИМСХ. Тезисы докладов, - Ташкент, ТИИИМСХ, 1994. -С.76...77.

47 Шаймарданов Б.П. Обоснование режимов технологической линии по первичной переработке плодов Ли«?. «Научно-техническая конференция, посвященная к 60-лзтиэа ТИИИМСХ. Тс^Ы докладов, -Таир*пт»ВШМСХ, -904.~С. 168.,.169.

48 Шаймарданов Б.П. Обоснование основных параметров рабочих органов машины для подготовки плодов дыни к сушке. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Ташкент, ТИИИМСХ -1989. - 26 с.

49 Шаймарданоз Б.П. Разработка машин для очистки дыни при глубокой переработке. //Кшилок хужалигини механизацнялаштириШ ва электр-лаштириш масаяалари илмнй пшлаб чнкар, конф. Тез. туплами. Тош-кент, ТИКХМИЙ, 1995. - 40...41 б.

¿6 Ц*гЗмарданов В.П., Умаров Г.Г., Буранов Ш Э. Механизация процессов подготовки ДЬ'п« к сушке. //«Механизация н автоматизация технологических процессов в агропромышленном комплексе». Тезисы докладов всесоюзной научно-практической конференции -М.: В.ИМ, 1989,4.1с. 133...134.

51 Шаймарданов Б.П, Умаров Г.Г., Сапаров А.У. Безотходная технологическая линия для переработки плодов дыни. //Научно-техническая конференция Казахского сельхозинститута. Тезисы докладов. - Алма-Аты, КазСХИ, 1993. - С. 50... 52.

QOVUNNf CHIQINDISIZ QAYTAISHLASH TEXNOLOGIYASI ASOSLARJ VA MEXANIZATSIYALASH VOSITALARINING SXEMA VA PARAMETRLARIN1ASOSLASH

Shaymardanov BaxHyor Pardaevich

O'zbekiston qishloqxojaligini mexanizatslyalash vaelektrlashtirish ilmiy-tadqiqot tmtltuti (<УгМЕ1), Yangiyôl, 2000ytl.

Mazkur Ish Maifeaziy Osiyo mintaqasida yetishtirilayotgan meva-sabzavot va poliz mahsutotlarini (qovun misolida) chiqindisiz qayta ichlovclii kichik va q'rta miqyosdagi korxonalami yaratish uchun sistema!! yondoshish muammosini yeehishga bag'ishlangan.

tshda qovunrii chiqindisiz qayta isMash texnologik tizimida jarayonlsrning furktsional matetnalik mcxkliari keltirilgan, alohida olingan qurilmalar elementlarining texnotogtk operatsiyalardag! funktsional matematik modeliari mehnai sarfl, energiya süß va еасщ!уа Ы1ап qüroííanganligi mezanlari orqali ifodalangan. Texnotogik qurilmatammg (qovuitni blrlamchl qayta ishlash agregati, etidan unig'ini ajratish texnik voshasi, po'chog'ini bo'láklarga qirqish mashinasi, urug'ini shirasidan ejrstish raashinasí, tmig'ini va po'chog'ini quritish uchun gelioqurilrna, etiní iraydalsih uchun gomogenizatsiyalash mashinasi) paramstrlarmi opthsaíhíhtjíbh usKíbsyoti va naltjalari keltirilgan. Tcxnik qayta ishlashga yaroqii qovun ravlaritafciwcsaslangariva ushbu nav qovunlarining hcmda ularni taéidl etavelj efeiri&rttlariiung flztk-msxanik xususiyatlarini izlanishlar natijalari fceSüfügsn.

O'tkazilgai itelíy fcáqíqotlir natijcsida qovunni chiqindisiz qayta ishlash jarayom yaratilßan fco'tób. eshbu jarayúa qüyidagi yangl turcîagi oziq-ovqat mabsulotisñ oliïh irekoaini Uareü: tsbiiy qovun jemi, tabíiy quyuqlashtirilgan qovun sharbati (qovun "cíeü"}, urug'idiffl o'simiil; oziqa yog'i, po'chog'idan un (pektin yoki ozuqa «chai xora cshyo)."

Qovun yctiíhtiríísdigan fcudosüarda kicliik va o'rta qayta ishlash korxonalari yaraíi£hnis§ iqtisodiy samaraáorlijji asoslanszo bo'lib, ajratilgan mabtag'nins qopianiih ffiuddati qovun jetai ШаЬ chiqarishda bir yitdan каш vaqtni tsshkil «tscS. Karfctfto'ra tarfdan 2,67 so'rn daroinad keltiriladi.

TECHNOLOGICAL FUNDAMENTALSES AND SUBSTANTIATION THE CIRCUITS AND PARAMETERS 0Í MEANS OF MECHANIZATION OF WITHOUT WASTE PROCESSING OF MELON

Shaymardanw Bahiijcr Pardayevich

Uzbek research Institute of mechanization end electrification of problem of agriculture. Ya/jgiul. 2000year.

Abstract

This work decide the problem of a system approach in creation of the sraali and average enterprises without waste to processing of Quits and vegetables in Central- Asian region, for example of melon-crops.

The work submitted mathematical modeling of procc ses functioning line of technological without waste processing of Quits melon, part of elements equipment for criterions: work expenses, energy technological operation and energy equipped expenses, and also methodology awl results of optimization parameters technology equipments ( machines of primary processing fruitsmelon, equipment fen- seed extract of pulp, maclun« for cutting clovefromskin, machine for part seed from placenta, apparatus heliopiant for dryingseed and skin, homogenization pulp).

Basing structure of fruits melon for technical processing and the physics « mechanical properties of áttiíiaad their elements as object» of technical process-ir.g.

As a result of researches for processing without waste fruits of melon permitting received a new kinds of products of a feed: naturalmeion jam, natural concentrated juice, vegetable oil from seed melon, meal from skin melon, (materiel for production peden or mixed fodder).

Base the economic efficiency of creation of the small and average processing enter prises In a rone of cultivation melon payback time of the investment Consists of less than one year of production melon jam. For every sum of the expenses received 2,67 sum net profit