Наукове обґрунтування параметрів різання рослинної сировини та удосконалення конструкцій овочерізального обладнання

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. – Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського, Національний університет харчових технологій, м. Київ, 2019 р. Дисертацію присвячено встановленню закономірностей різання овочевої сировини пластинчастим ножем, комплексному дослідженню впливу на процес структурно-механічних характеристик сировини, геометрії леза ножа та режиму різання та удосконаленню конструкцій овочерізального обладнання. Експериментально встановлено вплив швидкості руху леза на енерговитрати при різанні овочевої сировини в інтервалі швидкостей 0,4≤v≤1,25 м/с. Отримано математичні залежності енерговитрат на деформування в'язко-пружної системи за різних умов навантаження. Встановлено вплив швидкості різання на пружні та фрикційні властивості сировини та отримано математичний опис цих процесів. Отримано розрахункові величини модулей пружності, коефіцієнтів тертя овочів та питомих зусиль різання при частоті обертання ножів 250 , 400 , 600 та 1200 . Запропоновано методику визначення якості нарізки овочів. Встановлено залежність якості нарізки від частоти обертання ножів та товщини нарізки. Запропоновано конструкції ножових блоків для овочерізальної машини дискового типу, які дозволяють змінювати товщину нарізки овочів від 1мм до 10 мм за допомогою одного різального пристрою. Запропоновано змінний пристрій для шаткування капусти, який дозволяє подрібнювати сировину без її попередньої обробки. Нові розробки пройшли апробацію на підприємствах харчової промисловості України і впроваджені у виробництво. Dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences (Doctor of Philosophy) in specialty 05.18.12 “Processes and equipment in food, microbiological and pharmaceutical production”. – Donetsk National University of Economics and Trade named after Mykhailo Tugan-Baranovsky, National University of Food Technologies, Kyiv, 2019. The dissertation paper brings up an issue of establishing the basic regularities of cutting the plant raw material with a segmented knife and a complex study of the impact on the process of structural and mechanical characteristics of the raw material, the geometry of the knife blade and cutting mode. The aim of the paper is to obtain mathematical dependencies and estimated values for the process description and the determination of rational parameters of vegetable raw material cutting; the development and improvement of the structures of cutting tools in vegetable cutting equipment and the improvement of the process quality. It has been experimentally established that the blade speed has impact on energy consumption when cutting vegetable raw material in the velocity range used in vegetable cutting equipment in food industry. The impact of cutting speed on the elastic and frictional properties of raw materials has been established and the mathematical description of these processes has been obtained. An increase of the cutting speed leads to a decrease of tha elastic properties of vegetables and a decrease of frictional force in the velocity range from 3.4×10-3 m/s to 2.5 m/s. Cutting speed also affects the specific cutting force of vegetable raw material, but this factor depends on the velocity range under study. At cutting speeds from 5×10-3 m/s to 1.25 m/s, this dependence is described by the power function. There is a decrease of specific cutting force with the speed increase. The paper has determined the vegetables cutting force at cutting speeds of 250, 400, 600 min− 1 and 1200, which correspond to the knives rotation modes in modern vegetable cutting equipment.