Введение
Глава 1 Состояние проблемы. Цели и задачи исследования 21
1.1 Значение плодовых культур и корнеклубнеплодов в питании населения регионов России 21
1.2 Ресурсосберегающие технологии переработки клубней картофеля 22
1.3 Классификация, анализ существующих и перспективных технологий производства чипсов 28
1.4 Перспективы использования ломтиков яблок в качестве сырья для обжаривания в растительном масле 34
1.5 Общие и специальные требования к сырью, предназначенному для переработки на чипсы 35
1.6 Классификация способов и средств механизации измельчения плодоовощного сырья, конструктивно-технологический анализ существующих и перспективных измельчителей плодов и клубней 37
1.7 Классификация средств механизации для тепловой обработки плодоовощного сырья, конструктивно-технологический анализ существующих и перспективных обжарочных устройств непрерывного действия 49
1.8 Методология решения проблемы 55 Выводы по главе и задачи исследования 58
Глава 2 Физико-механические и технологические показатели яблок и клубней картофеля 61
2.1 Программа исследований 61
2.2 Условия и объекты проведения исследований 63
2.3 Исследование структуры клубня картофеля 65
2.4 Исследование физико-механических свойств яблок и клубней картофеля 69
Выводы к главе 72
Глава 3 Теоретические исследования процессов измельчения и тепловой обработки плодоовощного сырья 74
3.1 Теоретическое обоснование ресурсосбережения при механической и тепловой обработке яблок и клубней картофеля 74
3.2 Теоретическое исследование процесса резания плодоовощного сырья на ломтики зигзагообразным режущим аппаратом 80
3.2.1 Конструктивная схема ломтикового измельчителя плодоовощного сырья 80
3.2.2 Определение геометрических параметров зигзагообразной ножевой стенки 83
3.2.3 Геометрическое описание взаимодействия измельчаемого материала с режущим аппаратом 86
3.2.4 Силовой анализ резания плода или клубня 92
3.2.5 Численное моделирование процесса резания плодоовощного сырья зигзагообразной ножевой стенкой 97
3.2.6 Программное обеспечение моделирования процесса резания плодоовощного сырья ломтиковым измельчителем с применением численных методов «Расчёт режимов работы измельчителя поступательного действия с подпором» 105
3.3 Теоретическое исследование процесса резания плодоовощного сырья на ломтики путем подачи обрабатываемого материала ротором на радиально расположенные ножи 107
3.3.1 Конструктивная схема роторного измельчителя плодоовощного сырья 107
3.3.2 Реологические свойства клубней картофеля при их механической обработке 111
3.3.3 Модель динамики движения клубня картофеля или яблока в роторном измельчителе плодоовощного сырья 112
3.3.4 Программное обеспечение интегрирования уравнения движения тела в трубе роторного измельчителя численными методами «Автоматизированная система расчёта динамических режимов движения тел в роторе центробежного измельчителя» 118
3.3.5 Упрощённая аналитическая модель динамики движения клубня картофеля или яблока 121
3.3.6 Определение угла атаки ножей измельчителя 124
3.3.7 Определение количества ножей ножевого корпуса 129
3.3.8 Определение мощности привода, производительности роторного измельчителя плодоовощного сырья 132
3.4 Теоретическое обоснование тепловой обработки плодоовощного сырья в растительном масле 136
3.4.1 Конструктивная схема устройства для обжаривания ломтиков яблок и клубней картофеля 136
3.4.2 Теоретические основы процесса тепловой обработки ломтиков яблок и клубней картофеля 139
3.4.3 Динамическая модель всплытия ломтика яблока или клубня картофеля в высокотемпературной жировой среде 141
3.4.4 Теоретическое обоснование диффузионных процессов испарения влаги и впитывания масла ломтиком 147
3.4.5 Программное обеспечение интегрирования уравнения всплытия ломтика различной плотности в вязкой жидкости численными методами «Автоматизированная система расчёта динамики движения тела с переменными параметрами в вязкой среде» 149
3.4.6 Обоснование системы непрерывной рециркуляции и фильтрации рабочей среды от обуглившихся частиц продукта и крошимости 156
3.4.7 Тепловой расчет устройства для обжаривания ломтиков яблок и клубней картофеля 160
3.4.8 Обоснование конструктивных параметров транспортеров устройства для обжаривания 160 Выводы к главе 164
Глава 4 Экспериментальные исследования 168
4.1 Программа исследований 168
4.2 Исследование влияния глубины и ширины зигзага ножевой стенки на усилие резания 172
4.3 Исследование влияния сдвига ножей по вертикали относительно друг друга на энергоемкость процесса резания и качество готовой продукции 177
4.4 Определение рационального угла защемления ножами 182
4.5 Особенности проведения поисковых экспериментов по разработке ломтикового измельчителя плодоовощного сырья 184
4.6 Планирование факторного эксперимента 185
4.7 Оптимизация режимов и параметров ломтикового измельчителя плодоовощного сырья 187
4.8 Предварительные исследования динамических параметров роторного измельчителя плодоовощного сырья 191
4.9 Определение усилия резания материала при различном расположении ножей в корпусе роторного измельчителя 195
4.10 Исследование траектории вылета обрабатываемого материала (клубня картофеля или яблока) из направляющей трубы роторного измельчителя 198
4.11 Оптимизации конструктивных параметров роторного измельчителя плодоовощного сырья 199
4.12 Определение рациональных режимных параметров устройства для обжаривания ломтиков яблок и клубней картофеля 205
4.13 Определение характера процесса сушки плодоовощного сырья посредством конвективной сушки с применением вакуума 210
4.14 Исследование влияния процесса обжаривания на свойства готовой продукции 216
4.15 Определение кислотного числа растительного масла 221
4.16 Оптимизация конструктивных параметров устройства для обжаривания ломтиков яблок и клубней картофеля 223
Выводы к главе 231
Глава 5 Экономическая эффективность и внедрение результатов исследования 236
5.1 Затраты на изготовление предлагаемых технических решений 238
5.2 Технико-экономические показатели и производственные затраты при использовании разработанных технических средств 238
5.3 Внедрение результатов исследований 242
Заключение 244
Список использованной литературы 251
Приложения 280
