Глава 4. Машины для мойки пищевого сырья

План.

4.1. Общие сведения

4.2. Вентиляторные моечные машины

4.3 Щеточные моечные машины

4.4. Барабанные и лопастные моечные машины

4.5. Роликовые моечные и моечно-очистительные машины

4.6. Вибрационные моечные машины

4.7. Машина для сульфитации картофеля

4.1. Общие сведения

На предприятиях общественного питания процессу мытья подвергаются овощи, фрукты, рыба, мясо, столовая и кухонная посуда, столовые приборы и оборотная тара.

Процесс мытья применяется в двух различных видах: гидравлический и гидромеханический. Первый способ характерен воздействием на обрабатываемую поверхность только струй воды, во втором случае добавляется воздействие механических рабочих органов (моющих щеток, роликов, лопастей и т.п.). Во втором случае осуществляется более интенсивное перемещение продуктов, что приводит к трению их друг о друга и об абразивную поверхность рабочей камеры и ускоряет процесс освобождения их поверхности от загрязнений. На предприятиях общественного питания и пищевых производств механизированы процессы мытья овощей, столовой посуды и приборов. Овощемоечные машины применяют на крупных предприятиях в специализированных цехах. Мытье посуды один из самых трудоемких процессов в общественном питании. Посудомоечные машины осуществляют санитарную обработку столовой и чайной посуды, подносов и приборов. Процесс мытья мяса, рыбы, инвентаря и тары немеханизирован и осуществляется в ваннах с применением ручных душирующих устройств.

Процесс мытья является вспомогательным технологическим процессом во многих областях народного хозяйства, от интенсивности которого зависят в большей степени технико-экономические показатели производства. Пищевая промышленность предъявляет до этого процесса ряд специфических, жестких требований. Известно, что один килограмм почвы содержит до 5 млрд. разных микроорганизмов, среди которых находятся возбудители заболеваний корнеплодов. В связи с этим процесс мытья предусмотрен в каждой технологической схеме их переработки. Максимальное количество загрязнений на поверхности клубней картофеля после мытья не должно превышать одного процента от общей массы клубней (по требованиям госстандарта Украины). При мытье с поверхности клубней удаляется частицы почвы, песка, а также камни, солома. Это позволяет повысить санитарную подготовку овощей к дальнейшей обработке, увеличить срок службы машин для очистки улучшить качество готовой продукции и крахмала, который получается из отходов очистки клубней картофеля. Следует подчеркнуть, что степень загрязненности клубней зависит от многих контролируемых и неконтролируемых факторов: погодные условия в период уборки, тип почвы произрастания клубней, способов собирания и сохранения. Колебания составляют пределы 5–35 % от массы продукции. При сборе клубней к ним примешивается грунт в виде налипшего слоя и отдельные камни небольшого размера, стебли, солома а при транспортировании и хранении – другие примеси.

Улавливание тяжелых и легких примесей осуществляется в специальных устройствах в виде отдельных машин (например, камнеловушки), или приспособлений в машинах для дальнейшей технологической обработки.

Процесс удаления загрязнений с поверхности клубней картофеля является наиболее трудоемким. Возможно использование двух способов: сухого и мокрого. При сухом способе очистки используют механическое или пневматическое воздействие на клубни. Недостатками механического способа является низкая эффективность очистки из-за низкого качества очистки сильно загрязненных клубней, необходимость герметизации помещения, где производится обработка, необходимость систем вентиляционного отсоса и сбор пыли. При пневматической очистке имеет значение разделение примесей по плотности. Грунт, налипший к поверхности клубней, отделяется не полностью, некоторые типы почвы неотделимы.

В отличие от сухого, применение мокрого способа очистки (мытья) обеспечивает не только разделение примесей по плотности, но и размачивание и отделение примесей и загрязнений с поверхности клубней. Для отделения налипшей почвы используют следующие способы мытья: механический, гидромеханический, ультразвуковой и вибрационный.

Механический способ, основанный на механическом воздействии на корнеклубнеплоды поверхности вращающихся барабанов, выполненных в виде пустотелой рабочей камеры, щеток, шнеков, роликов, кулачков и т.п., осуществляющих перетирание клубней, дополняется воздействием воды. Вода отмачивает загрязнения, значительно уменьшает силы сцепления грунта с поверхностью клубней. При этом появляется возможность интенсификации процесса мойки, проявляющаяся в ускорении частоты вращения рабочих органов машины. Большинство существующих машин имеют граничное значение угловой скорости вращения рабочих органов машины порядка 25–30об/мин. Для обеспечения нужного качества мытья продукта требуется длительное воздействие на продукт. Это приводит к увеличенным размерам камеры, машины в целом, потребной мощности обработки, повышенному расходу воды. Таким образом, интенсивность процесса мойки в барабанных, шнековых, роликовых и других машинах определяется гравитационными силами и скоростью вращения рабочих органов, которые ограничены рациональным отношением гравитационных сил к центробежным.

Гидромеханический способ мойки плодов основан на обработке их струями воды под давлением, способным удалять загрязнения с поверхности корнеплодов без их предварительного отделения. Для усиления воздействия струй воды при гидромеханическом способе очистки от загрязнений используется пульсирующая воздушно – водяная смесь. Удаление загрязнения происходит в результате воздействия гравитационных сил и давления струй воды.

Ультразвуковой способ мойки основан на появлении действий, происходящих при прохождении ультразвука через жидкую среду. Использование ультразвуковых колебаний в различных отраслях народного хозяйства, особенно при очистке поверхностных загрязнений, открывает возможности дальнейшей интенсификации технологических процессов. Этот способ характеризуется высоким качеством отмыва загрязнений с поверхности вещества, но его широкое распространение ограничено высокой энергоемкостью процесса и отсутствием ультразвуковых генераторов необходимой мощности.

Вибрационный способ мойки обеспечивает движение загрязненных клубней за счет соударений их с вибрирующей поверхностью или вибрирующей жидкостью.

При вибрационном способе мойки большое влияние на процесс имеют не только источники вибрации, но и особенности взаимодействия корнеплодов. В их массе преобладают взаимные перемещения в пространстве, что сопровождается взаимным трением друг о друга и о металлическую поверхность корпуса, при этом имеют место и многократные соударения. Большое количество контактов интенсифицирует процесс мойки, уменьшая время пребывания клубней в камере, тем самым уменьшая ее размеры при той же производительности, энергоемкость и металлоемкость.

Сравнительные характеристики кулачковых, струйных и вибрационных машин свидетельствуют о том, что последние являются малогабаритными, менее энергоемкими, с наименьшим расходом воды при наибольшей интенсивности отделения примесей и прилипших загрязнений к поверхности клубней. Наряду с этим, они имеют недостатки, заключающиеся в повышенном уроне шума, значительных нагрузках на фундамент. Эти недостатки исчезают при правильном расчете и подборе пружинящих рессор, на которых подвешен корпус машины. Кроме этого, имеет значение подбор элементов виброизоляции опор машины. Интенсивность вибрационного воздействия определяется скоростью вибрационного перемещения корнеплодов и инерционными силами, пропорциональными ускорению колебаний машины, которое в несколько раз больше гравитационного. Поэтому вибрационный способ мойки обеспечивает более широкие возможности для интенсификации процесса сравнительно с другими способами.

Овощи, поступающие на предприятия общественного питания, перед механической или тепловой обработкой должны быть тщательно вымыты. Более эффективно процесс мытья происходит при предварительном замачивании клубней.

В машинах для мойки сырья средний расход воды составляет около 1кг/кг плодов или овощей. Для снижения расхода воды не допускается подача ее в моечные машины при их остановке, для чего применяются автоматически действующие запорные устройства, сблокированные с пусковыми устройствами электродвигателей машин.

В настоящее время основное количество овощей подвергается длительному хранению, при этом снижается их качество (до 30 %), повышается стоимость в 1,5 раза. В соответствии с требованиями ГОСТ 26832-86 подлежащий хранению картофель должен быть вымыт и содержать не более 1 % загрязнений от общего его количества. Мойка картофеля преследует несколько целей. Улучшается внешний товарный вид при продаже его населению. Улучшаются условия работы очистительных машин, уменьшается возможность повреждения их подшипников, уплотнений, при щелочной очистке – насоса. При мойке клубни картофеля частично освобождаются от микроорганизмов и их спор, в результате чего повышается санитарная подготовленность их к переработке.

В пищевой промышленности, в общественном питании, сельском хозяйстве находит применение широкий класс машин различного конструктивного устройства: вентиляторные, щеточные, барабанные, лопастные, вибрационные и др.

К машинам для мойки корнеплодов предъявляются следующие требования:

1. Универсальность при обработке различных овощей;

2. Высокое качество мойки при относительно малом расходе воды (не более 0,4 кг/кг продукта);

3. Недопустимость механических повреждений продукта рабочими органами;

4. Механизированная выгрузка продукта;

5. Регулирование времени обработки продукта в зависимости от исходной его загрязненности.

4.2. Вентиляторные моечные машины

Вентиляторные моечные машины КУМ-1 и КУВ-1 используются в технологических линиях консервных заводов для мойки овощей и фруктов, как с твердой, так и с мягкой структурой. Вентиляторная моечная машина представляет собою ванну, сваренную из листовой стали и закрепленную на каркасе из прокатного материала.

Внутри ванны проходит наклонный роликовый (у обеих машин) транспортер или пластинчатый (только у КУМ-1). Сырье попадает в машину по наклонной решетке и интенсивно перемешивается вместе с водой, так как в эту же ванну нагнетается воздух компрессором и распыляется барботером. Вымытые плоды ополаскиваются душевым устройством на выходе из машины и попадают на лоток выгрузки. Компрессор с индивидуальным электроприводом расположен на площадке под верхней частью ванны. Привод транспортера, состоящий из электродвигателя, редуктора и цепной передачи, расположен на площадке над передними стойками ванны.

Машины КУМ-1 и КУВ-1 имеют ряд унифицированных деталей (транспортерные цепи, звездочки, подшипники, компрессоры), что облегчает и упрощает их эксплуатацию.

4.3 Щеточные моечные машины

Назначение машины – мойка огурцов, кабачков, баклажанов и подобных им по структуре плодов и овощей.

В щеточной моечной машине Т1–КУМ–III мойка осуществляется в ванне, сваренной из листовой стали и прикрепленной к каркасу. Дно ванны имеет два трапециевидных углубления для сбора грязи и удаления ее из машины. Внутри ванны размещена рамка с решеткой – камнеотборником. На рамке размещены неподвижные щетки, над ними – вращающиеся. В конце ванны смонтирован элеватор, за ним – роликовый транспортер. Над элеватором и транспортером расположены душирующие устройства. В общий привод для подвижных механизмов входит электродвигатель, червячный редуктор и цепные передачи.

Сырье, подаваемое на мойку, попадает вначале на камнеотделитель, где камни проваливаются через отверстия в решетке и опускаются на дно ванны. В этой же зоне всплывает и с верхней пленкой воды удаляется сор – листья, частицы стеблей и т.п. Плоды, прошедшие зону загрузки, поступают в зазор между рядами щеток и перемещаются вдоль ванны, очищаясь от грязи. Вымытое сырье захватывается лотками элеватора, поднимается наверх, ополаскивается, попадает на роликовый транспортер, вторично ополаскивается и по лотку выгружается из машины. На заводах Украины применяются также и венгерские щеточные машины ККА-01, МК-01 и МК-02, имеющие подобную выше рассмотренной конструкцию.

4.4. Барабанные и лопастные моечные машины

Машины предназначены для мытья сырья с твердой структурой (яблоки, картофель, морковь и др.). Мойка осуществляется в барабане, установленном под небольшим углом к горизонту. Сырье перемещается вдоль барабана ленточным шнеком, приваренным к внутренней поверхности барабана.

У моечной машины КМ-1 горизонтальный барабан имеет три отдельные части, установленные на общем вале последовательно. Две первые части находятся в ванне, заполненной водой и разделенной перегородкой. Внутри третьей части барабана, крепящейся к торцу второй и имеющей меньшие диаметр и длину, расположено душевое устройство, необходимое для ополас-кивания сырья после мойки. Вращение барабана с частотой 9 или 12 об/мин осуществляется приводом, состоящим из электродвигателя мощностью 1,1 кВт, червячного редуктора, клиноременной и цепной передач. Регулирование частоты вращения барабана производится при замене шкивов клиноременной передачи.

Сырье попадает через загрузочный лоток в первую часть барабана, при его вращении поднимается на небольшую высоту и тут же падает в воду, находящуюся в ванне, где помещен барабан. Частицы грязи смываются с плодов, чему способствует трение плодов друг о друга и о внутреннюю поверхность барабана. Смытая грязь через щели между продольными уголками, из которых набран барабан, проваливается на дно ванны, а плоды за счет небольшого уклона барабана передвигаются вдоль него и попадают на лопасти, перебрасывающие их через перегородку во вторую часть барабана. Здесь плоды промываются более чистой водой, после чего перегружаются в третью часть барабана, где ополаскиваются чистой водой и выгружаются из машины.

Особенностью венгерской барабанной моечной машины GA 1249 является то, что оба ее барабана изготовлены из алюминиевых планок. В первом барабане осуществляется предварительная мойка сырья, во втором – ополаскивание. Вымытое сырье выводится из машины через лоток. Рядом с ним на консольной площадке находится электродвигатель привода, состоящего из червячного редуктора и цепной передачи.

Несмотря на некоторые преимущества машин барабанного типа, они имеют существенные недостатки:

1. Значительная металлоемкость;

2. Большие габаритные размеры;

3. Продукт, выросший на суглинистых почвах, имеет неудовлетворительное качество отмыва;

4. Качество отмыва возрастает с увеличением угловой скорости вращения барабана и времени обработки, что приводит к повышению энергоемкости процесса.

Бильные (лопастные) моечные машины, хотя и несколько сложнее в конструктивном устройстве, являются более эффективными по сравнению с барабанными. Они представляют собою сетчатый барабан, помещенный в ванну с водой. Внутри барабана вращаются лопасти определенной конфигурации, оказывающие силовое воздействие на обрабатываемый продукт, что иногда приводит к повреждению корнеклубнеплодов в процессе их обработки.

4.5. Роликовые моечные и моечно-очистительные машины

Из роликовых моечных машин получила довольно широкое распространение машина ММК-2. Рабочим органом данной машины являются вращающиеся, волнообразно расположенные ролики, покрытые резиновыми втулками. Рабочая камера машины разделена вдоль четырьмя поперечными перегородками, имеющими окна для прохода продукта из одного отсека в другой. Перемещение обрабатываемого продукта по лабиринтному пути позволяет удлинить время воздействия поверхности роликов на продукт, тем самым повысить качество обработки.

С обоих торцов корпуса машины расположены загрузочное или разгрузочное окно машины. Непосредственно под камерой находится канализационный сток для использованной воды с отходами обработки. В каждом отделении рабочей камеры, вдоль перегородок, расположены трубопроводы, снабженные отверстиями для душирования воды в виде струй. Интенсивность их работы регулируется запорными вентилями. Днище рабочего отсека образовано пятью дугообразно расположенными роликами. Направление выпуклости дуги – вниз. Вследствие этого обрабатываемый продукт поднимается на некоторую высоту по стенке отсека и затем скатывается. При этом, за счет трения клубней друг о друга и о поверхность роликов и перегородок рабочей камеры и подачи воды, происходит гидромеханическое воздействие на загрязнения продукта и они удаляются.

Привод машины состоит из электродвигателя, клиноременной передачи и зубчатых передач, сообщающих вращение каждому ролику в секции таким образом, что они перемещают клубни в одну сторону. Перемещение клубней вдоль секции происходит за счет подпора массы вновь поступающих на обработку. Клубни перемещаются поперек и вдоль секции до тех пор, пока они не подойдут к проему в перегородке. Тогда они перегружаются в следующую секцию, где снова повторяются движения, описанные ранее. Так движение идет до конца последней секции, через разгрузочное окно которой происходит удаление обработанных клубней.

В поточной линии фирмы “Локвуд” используется роликовая многоярусная моечная машина, ролики которой бандажированы резиновыми и капроновыми втулками с шипами.

В поточных линиях после обработки овощей на термоагрегате для отделения кожуры и частично проваренной мякоти клубней используют моечно-очистительную машину – пиллер. Ее рабочая камера представляет собою прямоугольный параллелепипед с дном, образованным десятью вращающимися роликами, расположенными дугообразно, выпуклость дуги направлена вниз. Радиус дуги расположения роликов позволяет вписаться периодически вращающемуся шнеку, перемещающему клубни вдоль камеры. Ролики опираются на подшипники, установленные в торцовых стенках машины. Поверхность роликов покрыта капроновыми щетками, которые при вращении отделяют кожуру и частично проваренный слой. Периодичность вращения шнека, перемещающего клубни внутри камеры, следовательно, регулирование времени пребывания их в камере, производится вариатором скорости, расположенном между механизмами привода шнека и роликов. Вариатор скорости состоит из кривошипно-шатунного механизма с эксцентриковым валом и обгонной муфтой. При изменении эксцентриситета пальца на планшайбе происходит изменение угла поворота шнека. Периодическое проворачивание шнека происходит только в одну сторону благодаря наличию обгонной муфты, которую иногда называют муфтой одностороннего вращения. Ролики, образующие днище камеры, вращаются в противоположные стороны (пять роликов справа от оси симметрии, если смотреть со стороны привода, вращаются по часовой стрелке, пять других роликов – против часовой стрелки). Такое вращение роликов препятствует заклиниванию клубней между щетками и способствует перемещению их вдоль оси камеры. У пиллера, предназначенного для мытья картофеля, свеклы и моркови, капроновые щетки установлены по всей длине роликов. У пиллера для очистки лука – только на первой половине по длине, вторая половина покрыта рифленой резиной. Комбинированные покрытия снижают интенсивность механического воздействия на обрабатываемый продукт.

Движение роликам передается от двигателя через клиноременную передачу, систему зубчатых цилиндрических пар каждому ролику и через вариатор скоростей – шнеку. При перемещении вдоль камеры клубни подвергаются интенсивному воздействию со стороны поверхности роликов и стенок камеры, под воздействием струй воды происходит удаление кожуры и частично проваренного слоя.

4.6. Вибрационные моечные машины

Среди различных форм воздействия на обрабатываемый продукт вибрационный способ является наиболее эффективным, простым в осуществлении и наименее энергоемким. Вибрационные моечные машины обладают высокой удельной производительностью, возможностью достижения высокого качества мойки с одновременным сокращением времени пребывания продукта в моечной среде.

В поточных линиях и овощных цехах крупных предприятий общественного питания применяется машина ММКВ-2000, рабочей камерой которой служит кольцевое пространство между двумя цилиндрами. По оси машины, внутри цилиндрической трубы, расположен приводной вал с четырьмя эксцентрично расположенными на нем дебалансами, создающими при их вращении возмущающую силу. Вал опирается на сферические двухрядные радиальные подшипники, расположенные в торцевых стенках камеры. При вращении такого вала рабочая камера получает колебательные движения. Наружный корпус, жестко соединенный с внутренним при помощи однозаходного неподвижного шнека, опирается на прикрепленные к станине цилиндрические пружины сжатия, воспринимающие упругие колебания. Над первым витком шнека установлен загрузочный бункер. Около последнего витка шнека имеется окно с лотком для выгрузки вымытых овощей.

Под рабочей камерой установлены решетка и сборник для грязной воды, соединенный с канализацией. Решетка препятствует попаданию в сборник обработанного продукта. Вода из водопроводной сети подается в рабочую камеру через разбрызгиватели.

При включении электродвигателя начинает вращаться вал с дебалансами, возникают колебания под действием возмущающей силы, начинает колебаться рабочая камера с большой частотой (около 24 Гц) и небольшой амплитудой (порядка 6-7 мм). Находящиеся в рабочей камере клубни воспринимают эти колебания и под давлением вновь поступающих клубней перемещаются по виткам невращающегося шнека вдоль камеры к разгрузочному окну. При этом клубни вибрируют, трутся о внутренние поверхности рабочей камеры, шнека и друг о друга, омываются струями воды из разбрызгивателей. Вымытый продукт непрерывно выгружается через окно разгрузки, по встроенному лотку.

В ДонГУЭТе разработана конструкция моечной машины барабанного типа с автоматически регулируемыми дебалансами. Моечный барабан подвешен на резиновых амортизаторах. Проведенные испытания показали высокое качество мойки, значительно снижен уровень шума при работе машины, облегчены условия пуска и остановки машины.

4.7. Машина для сульфитации картофеля

Очищенный картофель темнеет на воздухе даже при кратковременном хранении. Для предотвращения его потемнения и улучшения качества очищенный картофель сульфитируют, т.е. обрабатывают 1% раствором бисульфита натрия.

Машина для сульфитации картофеля МСК-62 состоит из вращающегося рабочего барабана, гидравлической системы и привода. Барабан состоит из двух дисков, укрепленных на валу с помощью ступиц. Пространство между дисками разделено сетчатыми перегородками на двенадцать секций.

Ванна, в которой вращается барабан, разделена перегородкой на малый и большой отсеки. На стене малого отсека находиться контрольная трубка для определения уровня раствора. В большом отсеке вращается барабан. Скорость вращения барабана обусловливается технологическим процессом и составляет 5 об/мин.

Приводное устройство машины состоит из электродвигателя, двух червячных редукторов и цепной передачи. В машине установлен центробежный насос, всасывающая полость которого соединяется трубопроводами с обоими отсеками ванны. Машина комплектуется дополнительным баком вместимостью 600л, который закрывается крышкой и имеет люк для очистки. Дополнительный бак соединен как с насосом, так и с большим отсеком. Во время работы машины раствор из дополнительного бака непрерывно самотеком поступает в большой отсек, поддерживая постоянную концентрацию раствора. Из большого отсека раствор переливается в малый, откуда насосом откачивается в дополнительный бак, обеспечивая тем самым постоянный уровень раствора в большом отсеке.

Во время работы машины краны, соединяющие дополнительный бак с большим отсеком и насос с малым отсеком, должны быть открыты, а краны, соединяющие насос с баком для концентрированного раствора, закрыты. Картофель попадает в сульфитационную машину после мытья, поэтому концентрация раствора в ней постоянно падает из-за разбавления его водой, оставшейся на поверхности клубней. Для эффективной сульфитации концентрация раствора должна быть не ниже 0,5 %. Если необходимо увеличить концентрацию раствора в дополнительном баке, в последний насос добавляют раствор из специальной емкости. При этом краны, соединяющие насос с малым отсеком, должны быть закрыты. Затем этот раствор разбавляют до 1 %-ной концентрации водопроводной водой.

Движение от привода машины передается барабану. Картофель через загрузочную воронку попадает в секции вращающегося барабана и вместе и ними опускается в раствор (сульфитируется). Сетчатый поддон удерживает картофель.

При дальнейшем вращении барабана обработанный картофель ссыпается в разгрузочное окно.

Сульфитационную машину МСК-62 один раз в неделю, перед заполнением новым раствором, тщательно промывают из шланга. Дополнительный бак и оба отсека ванны промывают для удаления осевшего на дно крахмала. Раствор бисульфата натрия разрушает краску, поэтому после промывания наружных поверхностей машины их насухо вытирают. Подвергшиеся коррозии металлические части смазывают жиром.