ЭлБиб

Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» ___ № 3, 2016

или по способу ускорения абразивных частиц. Каждая конструкция гидрорежущей установки имеет свой

индивидуальный параметр, не зависящий от давления воды, но характеризующий эффективность

процесса гидрорезания и зависящий от конструктивного оформления, геометрических характеристик

и качества изготовления отдельных органов гидрорежущего оборудования, а также от характеристик

разрезаемого материала и используемого абразива при гидроабразивной резке.

В настоящее время используется следующий материал абразива: гранат, оксид алюминия, карбид

кремния, стальная дробь, медный шлак, кварцевый песок (диоксид кремния), стеклянная крошка [1, 5, 12].

Наиболее распространенным для применения является кварцевый песок, прежде всего, из-за его низкой

стоимости. Естественно, ни один из используемых на практике абразивных материалов нельзя применить

для гидрорезания пищевых продуктов. В такой ситуации перспективным путем повышения

эффективности процесса гидрорезания замороженных пищевых продуктов может быть применение

гидроабразивного – водоледяного метода, т.е. когда абразивным материалом являются частицы льда.

Гидроабразивная – водоледяная резка позволяет существенно повысить эффективность процесса

гидрорезания за счет осуществления работы с частицами льда, имеющими температуру от –90 до –195,8°C

(до температуры жидкого азота). Чем ниже температура льда, тем выше его прочность, а следовательно,

и режущая способность водоледяной струи. Как показали исследования, понижение температуры частиц

льда с –30 до –90

С повышает производительность разрезания большинства твердых материалов

в несколько раз (до 4-х) при прочих равных условиях. Кроме того, водоледяные струи в пищевой

промышленности перспективны в использовании для чистки внутренних поверхностей пищевого

оборудования и отделении мяса от кости.

Экспериментальная проверка возможности использования водяной струи с частицами льда для

расширения технологических возможностей гидрорезания замороженного пищевого продукта была

осуществлена нами совместно с сотрудниками кафедры «Технология машиностроения и конструкторско-

технологическая информатика» ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет»

(Орел, Россия). Эксперименты были выполнены на модельных образцах мяса, в качестве которых

использовался лед.

Образец льда имел температуру –30°C, что соответствует прочности свиного мяса на одноосное

сжатие, имеющего температуру –25°С. Оптимальный расход частиц льда, при котором достигается

максимальная глубина реза, является постоянной индивидуальной характеристикой конкретной

гидрорежущей установки и в данном случае расход составлял 158 см

/с.

При указанных условиях гидрорезания модельного образца мяса получено существенное

увеличение эффективности процесса за счет использования гидроабразивной струи, в которой роль

абразива играют мелкие частицы льда. Например, если в модельном образце мяса глубина реза чистой

водой составила 0,3·10

-3

м, то при использовании льда в качестве абразивного материала при прочих

равных условиях получили сквозной разрез (более 0,4 м) образца с высоким качеством поверхности

разреза. Исследовать модельные образцы мяса размером свыше 0,4 м не представлялось возможным из-за

конструктивных особенностей гидрорежущей установки.

Следовательно, можно утверждать, что метод интенсификации процесса гидрорезания

замороженного мяса путем введения в водяную струю мелких частиц льда, высокоэффективен,

но использовать его в пищевой промышленности в настоящее время экономически не целесообразно.

Наиболее перспективным с точки зрения эффективности процесса гидрорезания замороженных

пищевых продуктов может стать предложенный и реализованный нами гидроабразивный – водосолевой

метод, при осуществлении которого в качестве абразива используется поваренная соль. Гидроабразивное

резание, как уже отмечалось, основывается на воздействии на разрезаемый материал абразивных частиц,

разгоняемых струей жидкости до звуковых и сверхзвуковых скоростей. Поэтому, повышение плотности

гидроструи, за счет внедренных в нее абразивных частиц с плотностью выше плотности воды, приводит

к увеличению ее энергетических возможностей. Плотность поваренной соли 2,16 г/см

, а кварцевого

песка, наиболее часто используемого при гидроабразивном резании, – от 2,2 до 2,65 г/см

. Можно

считать, что плотности кварцевого песка и поваренной соли практически равны.

Электр нная Научная СельскоХозяйственная Библиотека