В условиях рыночной конкуренции необходимо создание новых и совершенствование существующих процессов и устройств, для эффективного производства высококачественных продовольственных продуктов и кормов из сырья растительного происхождения.
Большинство населения Свердловской области проживает в техногенных зонах вокруг крупных промышленных центров. Поэтому, главной задачей сельского хозяйства является выращивание сельскохозяйственных культур на экологически чистых землях и производства из них качественных полноценных продуктов питания.Особенно важно, чтобы в рационе питания населения Свердловской области, согласно принятым нормам, были фрукты и овощи, выращенные в фермерских хозяйствах и на приусадебных участках, от этого в первую очередь зависит здоровье каждого человека.
В Свердловской области находятся более 850 коллективных садов, где в среднем собирают до 80 тонн в год различных сортов фруктов и ягод. Однако в урожайные годы половина созревших плодов безвозвратно теряется, поскольку основная часть фруктов летних сортов обладает низкой лёжкостью, т.е. не подлежит длительному хранению.
Исследованиями научного сотрудника Свердловской селекционной станции садоводства Г.Н. Тарасовой [1] до каз ано , что лёжкость урожая групп различных сортов составляет от 2 до 7 дней, это показано в табл. 1. Поэтому переработка собранных высоковитаминных фруктов и ягод является актуальной проблемой для Свердловской области.
Таблица 1 - Лёжкость Уральских сортов груши
|
название сортоформ |
средняя урожайность 2004-2007 гг. |
ИПП, 19992007, % |
Характеристика плодов |
|||
|
ц/га |
удельная кг/м3 |
оценка вкуса, балл |
средняя масса, балл |
лёжкость, дней |
||
|
Поля (К) |
262,4 |
2,0 |
32 |
3,5 |
70 |
5 |
|
Гвидон |
344,6 |
1,7 |
48 |
4,1 |
130 |
12 |
|
Радужная |
332,6 |
1,9 |
32 |
4,2 |
130 |
7 |
|
Талица |
270,7 |
1,7 |
47 |
4,3 |
70 |
5 |
|
Заречная |
250,4 |
1,6 |
85 |
4,1 |
110 |
7 |
|
Пингвин |
186,4 |
0,8 |
65 |
4,2 |
100 |
2 |
|
Пермячка |
147,6 |
0,7 |
93 |
4,2 |
150 |
10 |
|
Низкорослая |
143,0 |
1,7 |
67 |
4,0 |
110 |
30 |
|
Добрянка |
135,7 |
1,0 |
81 |
4,5 |
130 |
14 |
|
НСР0,05 |
21,02 |
|||||
Подробно изучив данную проблему в УрГСХА,+ был разработан и изготовлен опытный образец универсальной, механизированной установки для переработки плодов в фермерских, крестьянских и личных хозяйствах.
Механизированная установка состоит из серийного электро привода М-250 (УКМ-12), к которой добавлено съемное устройство для переработки плодов и ягод. Схема опытной установки показана на рис. 1.
Предложенное устройство, защищенное патентом РФ на изобретение и полезную модель [2, 3], работает по схеме "подающий шнек – измельчающий нож – решетка – прессующий шнек соковыжималки" или сокращенно "шнек – нож – решетка – шнек". Работа по этой схеме позволяет при переработке фруктов и ягод, последовательно и комплексно, не прерывая технологического процесса, проводить в первую очередь измельчение плодов (в том числе твердых сортов), а затем – отжим измельченного сырья прессующим шнеком. Это позволяет более рационально использовать и загружать электропривод, снижая энергозатраты.
Особенностью предложенного устройства является то, что после подающего шнека измельченное растительно е сырье тут же прессуется вторым конусным шнеком, при этом растительное сырье не успевает окислиться, тем самым повышается качество получаемого сока и сокращая время переработки.
На рис. 2 представлен общий вид базового универсального устройства для получения сока из ягод и фруктов твердых сортов.
В устройство входят следующие компоненты: цилиндрический подающий шнек 1, получающий вращение от электропривода. На выходном конце вала подающего шнека закреплен удлинитель 5, на котором установлен сменный нож 3 и противорежущая решетка 4. На конце удлинителя вала, выступающего из противорежущей решетки, крепится конусный шнек 6 соковыжималки. Цилиндрический подающий шнек с собранными деталями 3, 4, 5 установлен в корпусе 2 устройства. На прессующий шнек установлен корпус 9 соковыжималки, имеющий перфорацию или сменную фильтрующую сетку 7 и регулятор 8 для изменения степени отжима измельченного сырья и формирования его в виде жгутов для последующей сушки [4].
Большое основание конусного прессующего шнека выполнено в виде плоского ножа, прилегающего к решетке и очищающего ее от измельченного сырья в процессе работы. Корпус соковыжималки 9 закреплен к основному корпусу 2 накидной гайкой 10. Решетка фиксируется в корпусе при помощи паза и шпонки в верхней части корпуса.
Детали съемного прессующего устройства (опытного образец) изготовлены из нержавеющей стали, нейтральной к пищевым продуктам.
Поскольку плоды имеют разную плотность, то для оптимальной загрузки электропривода при переработке применяется частотный преобразователь для регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя, который существенно улучшает его характеристики (табл.2). В результате чего частота вращения, применяемого электродвигателя мощностью до 1,1 кВт, регулируется в интервале 750…3500 об/мин [4].
Таблица 2 – Характеристика частотного преобразователя для трехфазного двигателя на 380 и 500 В.
|
двигате ль |
сеть |
преобразователь |
Altivar 31 |
||||||
|
мощно сть, указанн ая на заводск ой таблич ке (1) |
макс. линей -ный ток (2) |
макс. лине й- ный ток к.з. |
полн ая мощность |
макс. перех од- ный ток (3) |
Номин аль- ный ток, IH (1) |
макс. перехо дный ток (1) (4) |
мощность, рассе ива- емая при ном. нагру зке |
№ по каталог у |
|
|
о ∞ CQ S C |
о о ID S C |
||||||||
|
кВт / л.с |
ɪ |
ɪ |
кА |
кВА |
А |
А |
А |
Вт |
ATV31 C037N4 |
|
0,37 / 0,5 |
2 |
İľ 7 |
5 |
^5^ |
10 |
Ī5- |
2,3 |
32 |
ATV31 C055N4 |
|
0,55 / |
2, |
2, |
5 |
ɪ |
10 |
1,9 |
2,9 |
37 |
ATV31 |
|
0,75 |
8 |
2 |
C075N4 |
||||||
|
0,75 / 1 |
3, 6 |
2, 7 |
5 |
2,4 |
10 |
2,3 |
3,5 |
41 |
ATV31 C037N4 |
|
1,1 / 1,5 |
4, 9 |
3, 7 |
5 |
ɪ |
10 |
3,0 |
4,5 |
48 |
ATV31 CU11N4 |
Для дальнейших исследований опытной установки по переработке плодов и ягод с директором Свердловской селекционной станции садоводства И.И. Богдановой и проректором по научной работе и инновациям УрГСХА Б.А. Ворониным был заключен договор о научном сотрудничестве. В соответствии с этим договором в течение 2008–2009 гг. проведены испытания механизированной установки по переработке плодов.
Переработка плодов, в частности груш и яблок, проводилась по мере созревания сортов, согласно агросрокам сбора. Исследованию подверглись восемь районированных сортов груш. Масса каждой партии при переработке составляла 2 кг. Это позволит обеспечить достоверность данных, которые будут получены в процессе исследований, с учетом технологических потерь и операций при взвешивании. Кроме этого, представляется возможность дополнительно оценить надежность работы, используемого оборудования при максимальной загрузке, с целью дальнейшей отработки комплекса механизированной переработки плодов и ягод в условиях личного и фермерского хозяйства.
Объектом исследований были плоды груш и яблок. Масса плодов груш составила от 17 г (Поля) до 166 г (Гвидон). Перед прессованием крупные груши резали на 2-6 частей с удалением черешка и камневидных включений (при наличии по сортам). Семенные камеры не удалялись.
В процессе переработки при прессовании соковыжималкой с измельчением в количественном выражении был получен выход сока с мякотью (у различных сортов груш зависит от сорта, времени сбора и срока хранения до переработки) в пределах от 61,5 до 86,6% от массы груш. Максимальный выход сока с мякотью получен у груш сорта Радужная (вариант №2) – 86,6%, минимальный – у груши сорта Чусовая (вариант №7) – 61,5%. Результаты переработки представлены в таблицах 3,4.
Таблица 3 – Результаты переработки груш с использованием соковыжималки с измельчением в 2008г
|
№ варианта |
сорт груши |
выход сока с мякотью, % |
отжим (семян и кожицы) |
|
1 |
Талица |
82,2 |
147 |
|
2 |
Радужная |
86,6 |
10,1 |
|
3 |
Заречная |
79,1 |
17,9 |
|
4 |
Пингвин |
72,8 |
23,4 |
|
5 |
Поля |
84,8 |
11,9 |
|
6 |
Гвидон |
82,0 |
14,9 |
|
7 |
Чусовая |
61,7 |
35,5 |
|
8 |
Сентябрина |
74,3 |
21,0 |
Таблица 4 – Результаты переработки яблок и груш с использованием
соковыжималки с измельчением в 2009г.
|
№ варианта |
Сорт плодов |
выход сока с мякотью, % |
отжим (семян и кожицы) |
|
1 |
Соковая (яблоня) |
65 |
322 |
|
2 |
Экранное (яблоня) |
65 |
32,2 |
|
3 |
Добрянка (груша) |
80 |
176 |
|
4 |
Октябрина (груша) |
80 |
176 |
|
5 |
Чусовая (груша) |
82^85 |
122 |
|
6 |
Гвидон (груша) |
85 |
11,9 |
Представленные результаты испытаний показывают, что предложенное устройство комплексной переработки груш и яблок технически осуществимо, и позволяет получить пищевые продукты с учетом сорта и качества плодов, расширяя тем самым ассортимент плодоовощной продукции, увеличив ее выход от 70 до 85%.
Установка, предназначенная для переработки плодов по безотходной технологии в фермерских, крестьянских и личных хозяйствах, имеет следующие технические характеристики:
- Производительность – 100 ÷ 250 кг/час
- Исполнение – настольное
- Номинальное напряжение трехфазного тока – 380 В
- Номинальная мощность двигателя – 1,5 кВт
- Частота вращения вала – 170 ÷ 330 об/мин
- Диаметр решеток – 82 мм
- Диаметр отверстий в корпусе прессующего устройства – 1,5 ÷ 2 мм
- Выход сока с мякотью при переработке груш – 70 ÷ 85%
- Габаритные размеры – 1000 × 320 × 475 мм
- Масса – 55 кг
Основными достоинствами установки являются повышенное сохранение витаминов и других питательных веществ в переработанных продуктах, как жидкой, так и твердой фракции, а также ее экономичность и экологичность.
На Свердловской селекционной станции садоводства выращиваютяблоки и груши на площади 18 Га, со средней урожайностью 100 ц/га. Из- за низкой лёжкости плодов груш и яблок (порядка от 2 до 7 дней), ежегодно теряется до 15 тонн урожая, что составляет в денежном выражении примерно 288000 руб. убытков. Этих потерь можно избежать, если обеспечить своевременную полную переработку плодов, и вместо убытков получить прибыль.
Поэтому применение универсальной механизированной установки по переработке фруктов будет экономически эффективно и иметь дальнейшие перспективы развития.
Литература
- Нагорских В.С., Швецов В.В., Нецветаев В.А., Кирсанов Ю.А. Механизация переработки овощей и фруктов в фермерских хозяйствах. Сборник статей Всероссийской научно -практической конференции "Коняевские чтения" ФГОУ ВПО УрГСХА. Екатеринбург, РФ, 2008. – С. 349-356.
- Патент РФ №72819 "Устройство для прессования сока из плодов" /А.Н.Семин, В.С.Нагорских, С.Б.Зырянов, В.В.Швецов, В.А.Нецветаев, Ю.А.Кирсанов, 2008.
- Патент РФ №2350230 "Устройство для прессования сока из цельных плодов и овощей" /А.Н.Семин, В.С.Нагорских, С.Б.Зырянов, В.В.Швецов, В.А.Нецветаев, Ю.А.Кирсанов, 2009.
- Калугин С.А. Доработка регулятора частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей. – М.: Радио, ж.№3, 2002. – С. 189.