Комплексное исследование процесса и оборудования измельчения свёклы в стружку на сахарном производстве - Дипломная работа

Видное место в питании человека занимают сахара и среди них свекловичный сахар C12H22O11. Он обладает хорошими вкусовыми качествами, легко усваивается организмом, отличается высокой калорийностью, способствует восстановлению и сохранению работоспособности, служит источником энергии для умственной и физической деятельности человека. Кроме непосредственного употребления сахара в пищу, его значительное количество используется при изготовлении кондитерских и хлебобулочных изделий, варенья, повидла и других промышленных и домашних пищевых изделий.Первые упоминания о свекле на территории Руси относятся к 10-11 вв. Свое распространение в России сахарная свекла получила в 14 в. Сахарная свекла - разновидность обыкновенной свеклы, содержащей много сахарозы. С двух сторон на нем расположены бороздки, из которых растут тонкие корешки с корневыми волосками, через которые растение получает из почвы влагу и питательные вещества. Корешки распространяются в землю на глубину 1,5…2 м, охватывая боковыми отростками площадь до 2 м2 [7, 54].Однако в свекле присутствует ряд примесей, не содержащих в своем составе сахар. Такую свеклу называют цветушной, она плохо изрезывается в стружку изза повышенной волокнистости, повышающей сопротивление резанию в 3…5 раз по сравнению с обычными корнеплодами. Доля растворимой золы в соке увеличивается, что приводит к снижению уровня сахарозы и накоплению несахаров [54]. При хранении в оптимальных условиях цельных, с правильно отрезанной головкой плодов сахароза расходуется на дыхание и эти потери незначительны, но при хранении плодов поврежденных, содержащих большое количество земли, зеленой массы и других примесей, потери сахара на дыхание заметно увеличиваются. Для предотвращения прорастания удаляют верхушки головки корнеплода при уборке и обрабатывают корнеплоды перед укладкой в кагаты 1%-ым раствором натриевой соли гидразида малеиновой кислоты (3…4 л на 1 т свеклы) [2].Как видно из схемы, в некоторых конструкциях свеклорезок движутся ножи, закрепленные во вращающемся диске, свекла же неподвижна; такие свеклорезки называются дисковыми. В третьих ножи закреплены неподвижно, а свекла движется, прижимаясь к ножам действием центробежной силы. Конструкция состоит из корпуса 21, диска 10 с ножевыми рамами 12, бункера 22 для свеклы, привода и устройства 17, предохраняющего ножи от повреждения при попадании тяжелых примесей. В неподвижном кожухе 4 свеклорезки на горизонтальном валу 5 вращается барабан 9, имеющий 12 окон с ножевыми рамами 10. При вращении барабана свекла удерживается неподвижной возле ножей за счет клинового прижима улитки и изрезывается ножами.В качестве нового метода резания свеклы были рассмотрены различные современные методы резания: лазерная, ультразвуковая, плазменная, газовая и водоструйная резка; было произведено ознакомление с новым методом точного резания сверхтвердых материалов - криорезкой [9-11, 13, 22, 23, 28, 30-32, 34-42, 45-47, 50, 55]. Эти примеры показывают лишь часть бесконечно широкого диапазона применения технологии водоструйной резки, наиболее универсальной среди существующих методов обработки резанием [22]. Существуют два способа водоструйной резки материалов: - резка водой, или гидрорезка - waterjet cutting; Как правило, материал для резки располагается на координатном столе, который является второй составной частью установки гидроабразивной резки и позволяет перемещать режущую головку с высокой точностью в трех координатах. Для равномерного истечения жидкости из сопла с постоянной скоростью и давлением в систему подключается ресивер или аккумулятор жидкости высокого давления, предназначенные для сглаживания пульсации давления, возникающих при работе насоса высокого давления или во время реверса поршней мультипликатора.В ходе выпускной квалификационной работы было проанализировано такое сырье сахарной промышленности, как сахарная свекла, были сделаны выводы о необходимости уделить внимание предварительным этапам сахарного производства для повышения выхода конечного продукта. Был проведен анализ такого процесса сахарного производства, как резка - измельчение корнеплодов в стружку. На основе проделанной работы можно сделать выводы о значимости процесса резки и о необходимости его углубленного изучения с целью повышения наукоемкости и технологичности процесса для дальнейшего совершенствования сахарного производства.

Примерное содержание сахарозы и несахаров в составе частей плода

В ходе выпускной квалификационной работы было проанализировано такое сырье сахарной промышленности, как сахарная свекла, были сделаны выводы о необходимости уделить внимание предварительным этапам сахарного производства для повышения выхода конечного продукта. Был проведен анализ такого процесса сахарного производства, как резка - измельчение корнеплодов в стружку. Отмечены основные факторы влияния на качество осуществляемого процесса и сделаны выводы о влиянии процесса на дальнейшее производство. На основе проделанной работы можно сделать выводы о значимости процесса резки и о необходимости его углубленного изучения с целью повышения наукоемкости и технологичности процесса для дальнейшего совершенствования сахарного производства.

Было проанализировано оборудование для получения качественной свекловичной стружки. Изучено разнообразие известных свеклорезок, выявлены их отличительные особенности, дана сравнительная оценка оборудования и выбрано наиболее целесообразное из них устройство для получения стружки из свеклы.

В ходе исследования была составлена расчетная модель получаемой в процессе резания стружки и описано обоснование выбора ее наиболее целесообразного размера.

Исходя из сформулированных задач повышения технологичности и наукоемкости процесса, был проведен патентный поиск с целью изучения современных способов резания и применимости этих способов в пищевой промышленности. На основе этих данных был предложен новый способ для резания свеклы в стружку и устройство для его реализации на уровне идеи.

В выпускной квалификационной работе обозначен инновационный подход к известному процессу резки сахарной свеклы в стружку, который имеет практическое значение для повышения производительности и снижения себестоимости процессов свеклосахарного производства.

1. Бронштейн Д.Т., Немировский Л.И. Исследование отходов свеклосахарного производства: обзор. М.: Центр. науч.-исслед. ин-т информ. и техн.-эконом. исслед. пищевой пром-сти. 1972, 38 с.

2. Бугаенко И.Ф. Общая технология отрасли: Научные основы технологии сахара: учебник. СПБ: Гиорд, 2007. 512 с.

3. Бугаенко И.Ф. Технохимический контроль сахарного производства. М.: Агропромиздат, 1989. 216 с.

4. Волошин З.С., Левин Л.И., Яцковский П.В. Современное автоматизированное оборудование для сатурации соков в свеклосахарном производстве: обзор. М.: Центр. науч.-исслед. ин-т информ. и техн.-эконом. исслед. пищевой пром-сти. 1974. 49 с.

5. Волошин З.С., Макаренко Л.П., Яцковский П.В. Автоматизация сахарного производства. 2-е изд., перераб и доп. М.: Агропромиздат, 1990. 271 с.

6. Вопросы уменьшения удельного расхода сырья и увеличения выхода сахара: сб. науч. тр. Вып. XXIII / Министерство пищевой промышленности СССР. М.: Пищевая промышленность, 1974. 96 с.

7. Вострухин Н.П., Вострухина Н.П., Фолитар И.И. Справочник свекловода. Мн.: Урожай, 1969. 240 с.

8. Герасименко А.А., Олянская С.П. Гривцева Э.А. Меласса и мелассообразование в свеклосахарном производстве. К.: Вища шк. Головное изд-во, 1984. 318 с.

9. Гидроабразивная резка [Электронный ресурс] // О сварке: [сайт]. [2011]. URL:http://www.osvarke.com/gidroabrazivnaya-rezka.html (дата обращения: 20.05.12).

10. Гидроприводной силовой агрегат для установок водоструйной резки: пат. RU 2415309 C1. Рос. Федерация. № 2009142287/06; заявл. 18.11.2009, опубл. 27.03.2011. Бюл. № 9. 10 с.

11. Заякин С. Резать водой // Оборудование: журн. 2003. URL: http://www.vodorezka.ru/rezat_vodoy.html (дата обращения 20.05.2012).

12. Князев В.А. Приемка и хранение сахарной свеклы по прогрессивной технологии. М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1984. 200 с.

13. Лазерные технологии на машиностроительном заводе: монография / Н.Г. Терегулов [и др.]. Уфа: АН Респ. Башкортостан, Отд-ние физ.-мат. и техн. наук. 1993. 263 c.

14. Механизация трудоемких процессов на сахарных заводах / Жарик Б.Н. [и др.]. Киев: Урожай, 1988. 160 с.

15. Морозов В.Б. Комплексная безопасность в пищевых и перерабатывающих производствах: учеб. пособие. Тула: Изд-во ТУЛГУ, 2010. 108 с.

16. Морозов В.Б. Самостоятельная работа студентов в дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»: учебно-методическое пособие. Тула: ТУЛГУ, 2011. 104 с.

17. Морозов В.Б. Технологические системы подготовки и переработки сырья свеклосахарных производств: учеб. пособие. Тула: ТУЛГУ, 2010. 96 с.

18. Оборудование для механической переработки в пищевых производствах: учеб. пособие / В.Н. Долгунин [и др.]. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 80 с.

19. Определение чувствительности высокоэнергетических материалов к воздействию высокоскоростных струй жидкости: монография / А.А. Акимов [и др.]. Тула: Гриф и К, 2009, 108 с.

20. Орлов В.Д., Заборсин А.Ф., Яровой С.Л. Производство сушеного свекловичного жома. М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1983. 113 с.

21. Орловский Н.И. Этапы развития отечественной селекции сахарной свеклы. К.: Ротапринт, 1973. 156 с.

22. Павлов Э. Гидроабразивная резка // Умное производство: журн. 2009. URL: http://www.stanko-lid.ru/article/index.php?ELEMENT_ID=6870 (дата обращения 20.05.2012).

23. Развитие научно-технических решений в медицине: учеб. пособие / В.Н. Канюков, Н.Г. Терегулов, В.Ф. Винярский, В.В. Осипов. Оренбург: ОГУ, 2000. 255 с.

24. Сапронов А.Р., Бобровик Л.Д. Сахар. М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1981. 256

25. Сапронов А.Р., Жушман А.И., Лосева В.А. Общая технология сахара и сахаристых веществ. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990. 397 с.

26. Сапронов А.Р., Сапронова Л.А. Технология сахарного производства. М.: Колос, 1999, 495 с.

27. Сидоренко Г.А., Дегтяренко Г.Н., Вострикова Р.М. Введение в технологии продуктов питания: Методические указания к лабораторному практикуму. Оренбург: ГОУ «ОГУ», 2004, 38 с.

28. Способ резки и обработки материалов энергетической струей и устройство, его реализующее: пат. RU 2006108833 A. Рос. Федерация. № 2006108833/02; заявл. 21.03.2006, опубл. 27.09.2007. Бюл. № 27. 1 с.

29. Справочник по технологическому оборудованию сахарных заводов / В.Г. Белик [и др.]. Киев: Техника, 1982. 304 с.

30. Стивен Эшли. Криогенная резка // В мире науки. 2004. № 6. С. 9.

31. Стол устройства для резки материала струей воды: пат. RU 93051308 A. Рос. Федерация. № 93051308/08; заявл. 12.11.1993, опубл. 27.05.1996. Бюл. № 12. 4 с.

32. Столы - координатные столы, графопостроители и столы на пневмоподушках. [Электронный ресурс] // ЗСК: [сайт]. [2011]. URL: http://www.zsklaser.ru/stati/stoli__koordinatnie_stoli,_grafopostroiteli_i_stoli_na_pnevmopodushkah_/ (дата обращения: 20.05.12).

33. Сушка, хранение и упаковка сахара-песка: сб. науч. тр. Вып. XXIV / Министерство пищевой промышленности СССР. М.: Пищевая промышленность, 1975. 144 с.

34. Технологии резки [Электронный ресурс] // О сварке: [сайт]. [2011]. URL:http://www.osvarke.com/ rezka.html (дата обращения: 20.05.12).

35. Тихомиров А.В. Технология газолазерной резки металлов и неметаллических материалов. М.: ЦНИИТХИМНЕФТЕМАШ, 1982, с.40.

36. Тихомиров Р.А., Гусенко В.С. Гидрорезание неметаллических материалов. Киев: Техника, 1984г. 150 с.

37. Ультразвуковое обрезающее устройство и способ ультразвуковой резки: пат. RU 2404047 C2. Рос. Федерация. № 2008117106/02; заявл. 26.07.2006, опубл. 20.11.2010. Бюл. № 32. 29 с.

38. Установки гидроабразивной резки [Электронный ресурс] // О сварке: [сайт]. [2011]. URL:http://www.osvarke.com/ustanovki-gidroabrazivnoj-rezki.html (дата обращения: 20.05.12).

39. Устройство для газоструйной резки материалов: пат. RU 2003129677 A. Рос. Федерация. № 2003129677/02; заявл. 06.10.2003, опубл. 10.04.2005. Бюл. № 10. 1 с.

40. Устройство для гидроабразивной резки: пат. RU 2393077 C1. Рос. Федерация. № 2009124138/02; заявл. 25.06.2009, опубл. 27.06.2010. Бюл. № 18. 6 с.

41. Устройство для лазерной резки: пат. RU 92009319 A. Рос. Федерация. № 92009319/08; заявл. 01.12.1992, опубл. 10.05.1995. Бюл. № 7. 9 с.

42. Устройство для резки высоконапорной струей жидкости: пат. RU 2030976 C1. Рос. Федерация. № 4904222/08; заявл. 20.12.1990, опубл. 20.03.1995. Бюл. № 8. 3 с.

43. Устройство для резки пищевых продуктов: пат. RU 2009106729 A. Рос. Федерация. № 2009106729/02; заявл. 26.02.2009, опубл. 10.09.2010. Бюл. № 25. 2 с.

44. Устройство для резки сахарной свеклы в стружку: пат. RU 98117417 A. Рос. Федерация. № 98117417/13; заявл. 21.09.1998, опубл. 10.09.2000. Бюл. № 19. 3 с.

45. Устройство для резки струей воды: пат. RU 2035273 C1. Рос. Федерация. № 4829900/27; заявл. 29.05.1990, опубл. 20.05.1995. Бюл. № 7. 4 с.

46. Устройство для резки струей жидкости высокого давления: пат. UA 1598338 А1. СССР. № 4389011/27; заявл. 09.03.1988, опубл. 30.12.1994. Бюл. № 7. 3 с.

47. Устройство для резки струей жидкости сверхвысокого давления: пат. RU 2019391 C1. Рос. Федерация. № 4784750/27; заявл. 23.01.1990, опубл. 15.09.1994. Бюл. № 6. 5 с.

48. Устройство для резки хлебных продуктов: пат. RU 2006138958 A. Рос. Федерация. № 2006138958/02; заявл. 03.11.2006, опубл. 10.05.2008. Бюл № 13. 1 с.

49. Устройство для резки экструдированного пищевого продукта: пат. RU 2009100312 A. Рос. Федерация. № 2009100312/02; заявл. 30.12.2008, опубл. 10.07.2010. Бюл. № 19. 1 с.

50. Устройство для струйной гидроабразивной резки: пат. RU 2019390 C1. Рос. Федерация. № 4724173/27; заявл. 26.07.1989, опубл. 15.09.1994. Бюл. № 6. 5 с.

51. Устройство и способ резки ломтиками овощей и фруктов: пат. RU 2009125220 A. Рос. Федерация. № 2009125220/02; заявл. 31.01.2008, опубл. 20.03.2011. Бюл. № 8. 2 с.

52. Хелемский М.З. Хранение сахарной свеклы. М.: Пищ. пром-сть, 1964. 471 с.

53. Хелемский М.З., Краснокутский Б.И., Струшенко А.Х. Приемка, хранение и переработка свеклы, убираемой механизированным способом: обзор. М.: Центр. науч.-исслед. ин-т информ. и техн.-эконом. исслед. пищевой пром-сти. 1971, 39 с.

54. Яценко В.Г.. Справочник свекловода. М.: Россельхозиздат, 1977. 189 с.

55. Kennedy Bill. Now in 3-D! // Tool Engineering, 2011. Vol. 63. №9. P. 58, 60-66, 68.

Размещено на .ur