Способ мойки корнеклубнеплодов Советский патент 1990 года по МПК A23N12/02 

Изобретение относится к способам мойки корнеклубнеплодов и может быть использовано для мойки свеклы, а также для мойки фруктов и овощей.

Цель изобретения - повышение интенсивности мойки и снижение потерь сахаристых веществ. На чертеже представлена технологи1600676

расываемых струй может достигать значительных величин.

Кроме того, хвостовая часть суперкаверны генерирует в потоке жидкости и в выбрасываемых струях множество ка- витационных микропузырьков.

Таким образом, корни свеклы при кавитационно-импульсном воздействии

ческая схема мойки свеклы в проточной подвергаются макрокинетической обработке импульсными макроструями и микроскопическому кавитационному воздействию от схлопывающихся на поверхности корней кавитационных микропузырьков.

20

(Зреде.

Технологическая схема включает гйдротранспортер 1, виброустройство 2, например, с-пневмокамерой 3 пере- Ненного регулируемого давления, водо- 15 отделитель 4 и кавитационно-импульс- Ные форсунки 5.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Смесь корнеклубнеплодов с моющей жидкостью по гидротранспортеру 1 непрерывно поступает в виброустройство 2, позволяющее регулировать частоту и амплитуду колебаний слоя жидкости (to свеклой. Для создания резонансных режимов колебаний в слое жидкости со свеклой и усиления гидродинамическо- to вибротурбулентного воздействия на сорнеклубнеплоды при заданной частоте солебаний применена пневмокамера 3 ЗО беременного регулируемого давления, которая располагается под виброустройством 2.Это воздействие производят в течение 0,5-1 с.

25

При соударении импульсных струй, содержащих кавитационные пузьфьки с корнями свеклы, микропузьфьки схлопы- ваются на поверхности корней. Процесс схлопывания микропузырьков происходит с образованием сверхскоростных кумулятивных микроструек диаметром 5 - 50 мкм, имеющих скорость порядка 1200- 1500 м/с, чем и создается интенсивное микрокинетическое кавитационное воздействие.

Частота кавитационных автоколебаний может изменяться в щироких пределах в зависимости от конструктивных и режимных параметров форсунок от 0,02 до 1000 Гц. Однако наибольшая с степень отмывания корнеклубнеплодов наблюдается в диапазоне низких частот 0,1-2 Гц. Причем максимальная степень

При соударении импульсных струй, содержащих кавитационные пузьфьки с корнями свеклы, микропузьфьки схлопы- ваются на поверхности корней. Процесс схлопывания микропузырьков происходит с образованием сверхскоростных кумулятивных микроструек диаметром 5 - 50 мкм, имеющих скорость порядка 1200- 1500 м/с, чем и создается интенсивное микрокинетическое кавитационное воздействие.

Частота кавитационных автоколебаний может изменяться в щироких пределах в зависимости от конструктивных и режимных параметров форсунок от 0,02 до 1000 Гц. Однако наибольшая с степень отмывания корнеклубнеплодов наблюдается в диапазоне низких частот 0,1-2 Гц. Причем максимальная степень

Изобретение относится к способам мойки корнеклубнеплодов и может быть использовано для мойки свеклы, а также для мойки фруктов и овощей. Цель изобретения - повышение интенсивности мойки и снижение потерь сахаристых веществ. Технологическая схема мойки свеклы в проточной воде включает гидротранспортер 1, виброустройство 2 с пневмокамерой 3 переменного регулируемого давления, водоотделитель 4, кавитационно-импульсные форсунки 5. Смесь корнеклубнеплодов с моющей жидкостью по гидротранспортеру 1 непрерывно поступает в виброустройство 2, позволяющее регулировать частоту и амплитуду колебаний слоя жидкости со свеклой. Для создания резонансных режимов колебаний в слое жидкости со свеклой и усиления гидродинамического вибротурбулентного воздействия на корни свеклы при заданной частоте колебаний применена пневмокамера 3 переменного регулируемого давления, которая располагается под виброустройством 2. После вибрационной обработки, которая составляет 0,5-1 с смесь поступает по гидротранспортеру 1 на водоотделитель 4, где происходит отделение грязной воды от корнеклубнеплодов. При данной транспортировке корнеклубнеплодов, отделенных от воды, на водоотделителе 4 их подвергают обработке импульсными кавитационными струями моющей жидкости с частотой импульсов 0,2-1 Гц при максимальной скорости струй в импульсе 50-100 м/с, которые создаются кавитационно-импульсными форсунками 5, установленными над водоотделителем 4 вдоль него. Время обработки 5-10 с. За счет снижения суммарного времени обработки до 11 с повышается интенсивность мойки и снижаются потери сахаристых веществ. 1 ил. 1 табл.

После вибрационной обработки .смесь jj отмывания происходит в диапазоне импоступает по гидротранспортеру 1 на водоотделитель 4, где происходит отделение грязной воды от корней свеклы.

При данной транспортировке корней 40 свеклы, отделенных от воды, на водоотделителе 4 их подвергают,обработке импульсными кавитационными струями моющей жидкости с частотой импульсов 0,2-1,0 Гц при максимальной скорости 45 струй в импульсе 50-100 м/с, которые создаются кавитационно-импульсными форсунками 5, установленными над водоотделителем 4 вдоль него в течение

5-10 с.50

Импульсные кавитационные струи создаются за счет образования и схлопывания суперкаверн в потоке моющей жидкости с определенной частотой, приПульсных воздействий кавитационными струями от 0,2 до 1 Гц. Снижение частоты колебаний ниже Гц хотя и повышает импульсное давление в потоке моющей жидкости (скорость струи в импульсе выше 100 м/с) и кинетическое воздействие макроструй, однако количество этих воздействий (из-за снижения частоты) уменьшается и степень отмывания корней ухудшается.

Наоборот, при увеличении частоты колебаний вьш1е 1 Гц импульсное давление в форсунке снижается, скорость струй уменьшается ниже 50 м/с и степень отмывания также ухудшается.

Таким образом, вибрационное воздействие в режиме резонансных колебаний позволяет отделять крупные трудноудаляемые куски грязи из продольных бочем при схлопывании суперкаверн импуль- розд корней свеклы, импульсное макро- сное статическое давление в потоке воздействие струями позволяет отмывать может повыситься в 5-10 раз по йравне- п эверхность свеклы, а ми1фокинетичес- нию со средним давлением подаваемой кое кавитациониое воздействие позво- жидкости. За счет этого скорость выб- ляет очищать поверхность свеклы от

отмывания происходит в диапазоне имПульсных воздействий кавитационными струями от 0,2 до 1 Гц. Снижение частоты колебаний ниже Гц хотя и повышает импульсное давление в потоке моющей жидкости (скорость струи в импульсе выше 100 м/с) и кинетическое воздействие макроструй, однако количество этих воздействий (из-за снижения частоты) уменьшается и степень отмывания корней ухудшается.

Наоборот, при увеличении частоты колебаний вьш1е 1 Гц импульсное давление в форсунке снижается, скорость струй уменьшается ниже 50 м/с и степень отмывания также ухудшается.

Таким образом, вибрационное воздействие в режиме резонансных колебаний позволяет отделять крупные трудноудаляемые куски грязи из продольных бо5 1 верхнего слоя, содержащего максимальное количество несахаров.

П, р и м е р 1. Свекла, отмытая о грязи в тракте гидроподачи на 60% (бх бОл), подается по гидротранспортеру 1 водой со скоростью 1,5 м/с

(V-jj 1,5 м/с) при толщине свеклово- дяного слоя 300 мм (Tji,. 300 мм) в зону виброрезонансной мойки, в виброустройство 2, где в течение 1 с (в 1 с) подвергается вибротурбу- лентному резонансному воздействию с ре- резонансной частотой 30 Гц при амплитуде колебаний 6 мм.

Режимы резонанса поддерживаются автоматически за счет изменения давления в пневмокамере 3 в пределах от О доО,12МПа (0,1-2 КГ/СМ2), .

В результате проведенной виброре- 20 тигает 94,5%, небольшая часть грязи зонансной мойки свеклы эффект отмы- (1 от первоначального содержания ос- вания ее возрастает до 91%.

Пример 2. Свекла, отмытая

от грязи в тракте гидроподачи на 60%, Ч

тается в углублениях, особенно когда на них полностью удалена ботва).

Пример 17. Свекла, отмытая подается по гидротранспортеру 1 водой 25 .в среднем на 91% в зоне виброрезонанс- со скоростью 1,5 м/с (V., 1,5 м/с) ной мойки, подвергается обработке им- при толщине свекловодяного слоя пульсныгш канитационными струями, с 300 мм (Т., 300 мм) в зону виброрезо- частотой импульсов 0,6 Гц ()«« 0,6 Гц) нансной мойки, в виброустройство 2, и максимальной скоростью струй в

где в течение 1 с f 1с) подвергается вибротурбулентному резонансному воздействию с резонансной частотой 40 Гц при амплитуде колебаний 4 мм хол результате проведенной виброрезонансной обработки свеклы эффект отмывания возрастает до 91%.

Пример 3. Свекла, отмытая от грязи в тракте гидроподачи на 60%, подается по гидротранспортеру 1 водой со скоростью 1,5 м/с (V,j. 1,5 м/с) при толщине свекловодяного слоя 300 мм в зону виброрезонансной мойки в виброустройство 2, где в течение 1 с (-5 1 с) подвергается вибротурбу- леитному резонансному воздействию с резонансной частотой 50 Гц и амплитудой колебаний 2 мм ( 2 мм) . В результате проведенной виброрезонансной мойки свеклы эффект отмывания возрастает до 90%.

Примеры 4-9. Свекла по примерам 1-3 подается при скорости 2 и 2,5 м/с и процесс отмывания происходит аналогичным образом.

Примеры 10-15. Кроме того,

30

35

40

.45

50

по примерам 1-9 проведена мойка свек- S5 ки.

импульсе 72 м/с в течение 10 с (С 10 с). В результате проведенной ка- витационно-импульсной обработки свеклы с поверхности корней свеклы снимается верхний слой клетчатки в среднем по толщине 60 мкм (0,06 мм). Общий эффект отмывания 95%.

Пример 18. Све1ша, отмытая в среднем на 91% в зоне виброрезонансной мойки, подвергается обработке импульсными струяьш с частотой импульсов 1 Гц ( 1 Гц) и максимальной скоростью струй в импульсе 34 м/с в течение 10 с ( с). В результате проведенной кавитационно-импульс- ной обработки свеклы с поверхности корней свеклы снимается тонкий верхний слой клетчатки в среднем по толщине 40 мкм (0,04 мм). Общий эффект отмывания 93,5;%.

Примеры 19-24. Свекла, отмытая в среднем на 91% в зоне виброрезонансной мойки, поступает на водоотделитель и подвергается обработке струями так же, как и в примерах 16- 18, изменяется только время обработлы на частотах 20 и 60 Гц на скоростях 1,5 и 2 и 2,5 м/с.

Результаты примеров 1-15 сведены в табл. . 1.

676

Пример 16. Свекла, отмытая в среднем на 91% в зоне виброрезонансной мойки в виброустройстве 2, подается по гидротранспортеру 1 на водоотделитель 4, где подвергается обработке импульсныьш кавитационными струями с частотой импульсов 0,2 Гц 0, 0,2 Гц) и максимальной скоростью cTpyii в импульсе V, 98 м/с в течение 10 с (viM 10 с). В результате кави- тационно-импульсной струйной обработки свеклы, кроме отмывания грязи, ,с поверхности корней свеклы снш-.ается верхний тонкий слой клетчатки, содержащий максимальное количество несахаров, в среднем по толщине 100 мкм (0,1 мм). Однако даже при такой интенсивной обработке эффект отмывания дос

Пример 17. Свекла, отмытая 5 .в среднем на 91% в зоне виброрезонанс- ной мойки, подвергается обработке им- пульсныгш канитационными струями, с частотой импульсов 0,6 Гц ()«« 0,6 Гц) и максимальной скоростью струй в

0

5

0

5

0

импульсе 72 м/с в течение 10 с (С 10 с). В результате проведенной ка- витационно-импульсной обработки свеклы с поверхности корней свеклы снимается верхний слой клетчатки в среднем по толщине 60 мкм (0,06 мм). Общий эффект отмывания 95%.

Пример 18. Све1ша, отмытая в среднем на 91% в зоне виброрезонансной мойки, подвергается обработке импульсными струяьш с частотой импульсов 1 Гц ( 1 Гц) и максимальной скоростью струй в импульсе 34 м/с в течение 10 с ( с). В результате проведенной кавитационно-импульс- ной обработки свеклы с поверхности корней свеклы снимается тонкий верхний слой клетчатки в среднем по толщине 40 мкм (0,04 мм). Общий эффект отмывания 93,5;%.

Примеры 19-24. Свекла, отмытая в среднем на 91% в зоне виброрезонансной мойки, поступает на водоотделитель и подвергается обработке струями так же, как и в примерах 16- 18, изменяется только время обработПримеры 25-30. Кроме того, по примерам 16-24 проведена кавита- ционно-импульсная мойка свеклы на. частотах 0,1 и 1,5 Гц.

15

Результаты примеров 16-30 приведены в табл. 2.

Результаты, указанные в примерах 1-ТЗ, и проведенные испытания экспериментальных натурных образцов аппаратов, реализующих предлагаемый способ, показывают, что режимь виброре- зон нсного воздействия при заданной подачи свешюводяной смеси, , в примерах 1-3 являются ограничивающими диапазон возможного изменения резонансной частоты.

Аналогичные результаты наблюдаются При других заданных условиях ра- ботй завода, скоростях течения жидкости и толщины слоя воды, что видно из примеров 1-15 в сводной табл. 1. Из примеров 4-9 видно, что при увеличении скорости течения и, соответственно, уменьшении толгщны слоя жид- косЫ со свеклой с 300 мм на 200 и 180; мм резонансные режимы возникают прИ; большей амплитуде колебаний.

Примеры 3 и 7 являются ограничи- ваю|цими диапазон измерения ампли- тудЫ резонансных колебаний в пределах 2-10 мм в соответствии с ограничителями частот. Из групп примеров 1-3, 5-6i, 7-9 видно, что при одинаковом изменении частоты резонансных колебаний уменьшение времени обработки снижает эффект отмывания, поэтому примеры 2 и BS на которых реализуются :оптимальные частоты резонансных колебаний, являются ограничивающими диапазон изменения длительности обработки в пределах 1-0,5 с. При уменьшении времени обработки ниже 0,5 с заметно снижается эффект отмывания, а до увеличение длительности виброрезонансной обработки в проточной жидкости свыше 1 с приводит к заметному увеличению удельных затрат энергии. Для

Аналогичные результаты получаются при другой длительности кавитационно- импульсной обработки, что хорошо видно из примеров 16-24 в табл. 2.

Из групп примеров 16-18, 19-21, 22-24 видно, что при одинаковом изменении частоты и скорости импульсных кавитационных струй уменьшение времени обработки снижает эффект отмьгеания, поэтому примеры 17-23, на которых реализуются оптимальные частоты и скорости импульсных кавитадионных струй, являются ограничивающими диапазон изменения длительности обработки в пределах 5-10 с. При уменьшении частоты кавитадионных автоколебаний кавита- дионно-импульсной струйной обработки свеклы ниже 0,2 Гц (примеры 25, 27 и 29) степень отмывания уменьшается, так как уменьшается количество импульсных воздействий в единицу времени, увеличение частоты кавитационных автоколебаний вьше 1 Гц (примеры 26, 28 и 30) также снижает из-за уменьшения импульсного воздействия эффект. Увеличение длительности обработки свыше 10 с приводит к заметному увеличению расхода моющей жидкости и удельных затрат энергии на мойку. Для увеличения длительности кавитационно- импульсной обработки в потоке движущей свеклы необходимо увеличить длину водоотделителя, а следовательно, и мощность приводаJ увеличить ; количе- 35 ство форсунок, а следовательно, расхо- ды жидкости и мощность насоса.

За счет снижения времени обработки возрастает интенсивность мойки и уменьшаются потери сахарных веществ.

Формула изобретения

Способ мойки корнеклубнеплодов пу- . тем воздействия вибрационных резонанс- :

20

25

30

этого необходимо увеличить длину и 45 х колебаний на смесь .корнеклубнеплосоответственно вес вибрирующего участка тракта гидроподачи, а следовательно, м-ощность .вибропривода.

Результаты, указанные в примерах 16-18, и проведенные испытания показывают, что режимы кавитационно-им- пульсного воздействия при заданном времени обработки (т.е. длине водоотделителя) в примерах 16 и 18 являются ограничивающими диапазон возможного изменения частоты импульсов кавитационных автоколебаний и скорости кавитационных струй в пределах 0,2 - 1 Гц и 100-50 м/с.

50

55

дов с моющей жидкостью, отличающийся тем, что, с целью ния интенсивности мойки и снижения потерь сахаристых веществ, воздействие вибрационньми резонансными колебаниями на корнеклубнеплоды производят в потоке смеси в течение 0,5-1 с, затем отделяют моющую жидкость, а корнеклубнеплоды дополнительно подвергают воздействию импульсно- хавитационных струй моющей жидкости с частотой импульсов 0,2-1,0 Гц при максимальной скорости струй в импульсе 50-100 м/с в течение 5-10 с.

дов с моющей жидкостью, отличающийся тем, что, с целью ния интенсивности мойки и снижения потерь сахаристых веществ, воздействие вибрационньми резонансными колебаниями на корнеклубнеплоды производят в потоке смеси в течение 0,5-1 с, затем отделяют моющую жидкость, а корнеклубнеплоды дополнительно подвергают воздействию импульсно- хавитационных струй моющей жидкости с частотой импульсов 0,2-1,0 Гц при максимальной скорости струй в импульсе 50-100 м/с в течение 5-10 с.

Параметры

по примеру

----...-..ZШ LШiШLQL°;F

о.„. %. - -J1

л им

tvu Гц VBM м/с At, мкм G,

10

0.1 0,2 0,61,0

105 98 7254

10 100 6040

«,,. % 92,5 94,5 95 93,5

1,5 0,1 48 t05 20 О 93 92

91 8

0,2 98 60

0,6 72 20

1,0 54 10

1,5 0,1 48 105 О О

94 94,5 92,591,

5

0.2

98

10

92,5

0,6 72 20 93

1,0

54

О

4,5

48

О

91 90,5

Таблица 1

Таблица 2

Показатели

по примеру

LQL°;F

. - -J1

91 8

,2 98 60

0,6 72 20

1,0 54 10

1,5 0,1 48 105 О О

94 94,5 92,591,

5

0.2

98

10

92,5

0,6 72 20 93

1,0

54

О

4,5

48

О

91 90,5