Некоторые результаты исследования безводного очистителя корнеклубнеплодов

Известно, что корнеклубнеплоды требуют обязательной обработки перед скармливанием животных и должны соответствовать ветеринарно-санитарным требованиям. В связи с этим, в технологическом процессе их подготовки особое внимание уделяется их очистке от почвенных загрязнений: Земли, травянистых примесей, ботвы и корнеклубнеплодного боя. Качественная очистка корнеклубнеплодов не может быть без эффективных технических средств и устройств, их совершенствование необходимо. В этом направлении продолжается поиск инновационных технологий, ведутся научные

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 4 (56) AGROENGINEERING исследования по изысканию наиболее рациональных параметров и режимов работы машин для очистки корнеклубнеплодов как в России, так и за рубежом [1–3].

Материалы и обсуждение

Существуют водная и сухая (безводная) очистка корнеклубнеплодов от почвенных загрязнений. Серийно выпускаемые машины и оборудование для мойки корнеклубнеплодов в основном используют водный способ очистки, наиболее распространенный и известный. Суть его заключается в отделении загрязнений от поверхности корнеклубнеплодов путем гидродинамического давления на разделяемые компоненты. Однако данный способ можно осуществить только в теплом помещении, особенно в зимний период, при наличии устройства для надежной подачи воды и канализации для отвода грязной, использованной при мойке корнеклубнеплодов. Это требует больших капиталовложений, не у всех товаропроизводителей имеются такие финансовые возможности. Поэтому в последнее время такая технология не находит широкого применения на производстве.

В работах [4; 5], где приведены технологии, машины и оборудование для безводной очистки корнеклубнеплодов от почвенных загрязнений, отмечено преимущество применения щеточных рабочих органов. Действие их основано на силе трения. У таких рабочих органов хорошие способности копирования поверхности корнеклубнеплода и очищения его от почвенных загрязнений, включая даже сухую грязь в виде земли, прочно удерживаемую на кожуре. Кроме того, в силу эластичности ворса щеточный рабочий орган вычищает почву из углублений на поверхности клубней, независимо от их формы и размеров, вида разных сортов, и практически не травмирует их в процессе очистки [6].

На рис. 1 представлен общий вид, а на рис. 2 схема разработанной нами установки для безводной очистки корнеклубнеплодов [7].

Рис. 1. Общий вид безводного очистителя корнеклубнеплодов

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 4 (56)

AGROENGINEERING

Рис. 2. Схема безводного очистителя корнеклубнеплодов: лоток – 1, полубарабан – 2, днище – 3, вал – 4, барабан-щетка – 5, вал – 6, цепная передача – 7, рама – 8, электродвигатель – 9, редуктор – 10.

Предлагаемый безводный очиститель работает следующим образом. С помощью транспортного средства подвозят загрязненные корнеклубнеплоды и выгружают в загрузочный лоток 1 безводного очистителя. Затем из лотка они под действием собственного веса направляются в наружный сетчатый полубарабан 2 с днищем 3 . Барабан-щетка 5 приводится во вращательное движение, а наружный сетчатый полубарабан 2 – в возвратно-поступательные колебания в поперечной плоскости от привода очистителя. Такие сложные взаимодействия вышеперечисленных узлов позволяют эффективнее очищать клубни от загрязнений. Далее из очистителя раздельно выводятся наружу на выгрузку как корнеклубнеплоды, так и почвенные загрязнения. Отметим, что очищенные корнеклубнеплоды направляются в склад для длительного хранения или в измельчитель для скармливания животным по мере необходимости.

Предварительные экспериментальные исследования проведены на изготовленной опытной установке. В качестве сырья использованы клубни различных сортов картофеля, имеющие разные формы и размеры, после их уборки с поля или взятые со склада для хранения. Исходная загрязненность корнеклубнеплодов, использованных в экспериментах – от 10 до 40%, а влажность – от 7 до 30%. Основные показатели эффективности очистки корнеклубнеплодов от почвенных загрязнений оценивали по общеизвестной методике [8].

Остаточная загрязненность вост = P-fP- -100%.

M ^P2

где P 1 – вес материала после очистки;

P 2 – вес материала после мойки; μ – коэффициент остаточной влаги.

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 4 (56)

AGROENGINEERING

Степень очистки:

5 -8

д= их---ост *100% исх

-

где δ исх – исходная загрязненность, %.

Коэффициент эффективности, характеризующий степень законченности техноло-

гического процесса:

ост

K э =      ’

δ доп

где δ доп. – остаточная загрязненность, допустимая по зоотехническим нормативным требованиям.

Результаты проведенных экспериментов показали, что эффективность очистки корнеклубнеплодов зависит от многих факторов: времени пребывания в технологическом процессе; скорости вращения, формы и материала ворса барабана-щетки; частоты возвратно-поступательных колебаний сетчатого полубарабана; угла наклона сетчатого днища; степени загрузки полубарабана, исходной загрязненности, формы и состояния корнеклубнеплода, влажности, механического состава почвы и других неучтенных показателей.

Результаты обработки некоторых опытных данных представлены на рис. 3.

Рис. 3. Изменения остаточной загрязненности :

1 – от времени пребывания; 2 – скорости вращения барабана-щетки; 3 – угла наклона днища

Из представленных на рис. 3 зависимостей следует, что наибольшее влияние на эффективность безводной очистки корнеклубнеплодов оказывают время их пребывания

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 4 (56) AGROENGINEERING и взаимодействия друг с другом в технологическом процессе, оптимальная скорость вращения и воздействие ворса барабана-щетки; в меньшей степени – угол наклона днища полубарабана.

Экспериментом выбраны интервалы и определена степень влияния каждого из исследуемых параметров на рассматриваемый технологический процесс безводной очистки. Отобраны наиболее значимые факторы по существующим критериям для проведения многофакторного планирования эксперимента.

В работе [9] представлена регрессионная модель, адекватно описывающая технологический процесс безводной очистки корнеклубнеплодов в разработанном устройстве.

Данные экспериментов показали, что эффективность повышения качества очистки корнеклубнеплодов от почвенных загрязнений в предлагаемом безводном очистителе повысилась на 15–20%, а энергозатраты на технологический процесс, наоборот, значительно снизились: на 20–25%.

Предполагаем, что на эффективность очистки корнеклубнеплодов существенно скажется использование вибрации, например, дополнительно к вращающему щеточному рабочему органу безводного очистителя [10]. В этом случае барабан-щетка, кроме своего вращательного движения, дополнительно совершает возвратно-поступательные колебания, как и наружный сетчатый полубарабан. Такие колебания вышеуказанных узлов безводного очистителя могут быть как в одном, так и в противоположных направлениях. Численные значения таких колебаний также могут быть как одинаковыми, так и разными по величине.

Заключение

Разработан, изготовлен и испытан безводный очиститель корнеклубнеплодов вибрационного действия.

Представлены зависимости остаточной загрязненности корнеклубнеплодов от некоторых исследуемых факторов, позволяющие определиться с интервалами и степенью влияния каждого из них на технологический процесс безводной очистки.

Отмечено, что повысить эффективность очистки корнеклубнеплодов возможно, дополнительно приложив вибрацию к вращающему щеточному рабочему органу безводного очистителя.