Коэффициенты трения для растительной продукции

Углом естественного откоса называется угол между горизонтальной плоскостью и плоскостью осыпающего груза. Различают угол естественного откоса в покое айв движении а ; для технических расчетов а_д —0,74 а_п.

Увеличение влажности продукции приводит к увеличению угла естественного откоса. Величины углов естественного откоса для различных грузов приведены в таблице 1.2 при оптимальной влажности хранения.

Угол трения качения плодов и овощей — угол, при котором продукт начинает скатываться с поверхности. Этот угол зависит от формы продукции. Наименьшим углом качения обладают шарообразные продукты, например для яблок он равен 5...6 °. Для продуктов с отличной от шара формой угол трения качения находится в пределах 16...26°

1.2.Угол естественного откоса растительной продукции, град

Самосортирование. Содержание в потоке твердых частиц, различных по размеру и плотности, нарушает ее однородность при перемещении -сыпучесть. При толчках продукции, вибрации, перемещении ленточными транспортерами более легкая продукция уходит вверх, а более тяжелая -вниз, образуя тем самым зоны с различными качественными характеристиками продукции. Аналогичное действие наблюдается при загрузке емкостей с ленточных транспортеров из-за различной крупности и аэродинамической способности

Скважистость. Между различными частицами потока продукции имеется пространства- скважины, заполненные воздухом. Скважимость рассчитывается по формуле:

S=100·(W-v)/W.%

где: W — общий объем потока, м³; v — истинный физический объем продукции в потоке, м³.

Скважистость некоторых видов продукции приведена в таблице 1.3.

Размерно-массовые характеристики продукции.

Для плодов, овощей и картофеля основными размерами являются максимальный и минимальный диаметры и высота. Два взаимно перпендикулярных размера в наибольшем поперечном сечении принято называть максимальным и в наименьшем поперечном сечении — минимальным диаметрами плода, а вычисленное среднее значение их — средним диаметром. Размерно-массовые показатели яблок представлены в таблице 1.4.

Важным показателем плода является его масса. При этом зависимость средней массы плода от величины диаметра описывается уравнением вида:

М = А • D ⁿ,

где М — масса плода, г; D - максимальный диаметр плода, мм; n — пос­тоянные коэффициенты для каждого вида и сорта.

1.4. Размерно-массовые показатели яблок

Например, для яблок параметры этого уравнения имеют следующие значения: для Антоновки обыкновенной А = 0,0011, n= 2,75; для Пепина шафранного А = 0,0035, n = 2,5.

Насыпная масса плодов определяет массу плодов в единице объ­ема, кг/м³. Она зависит от вида продукции, сорта, качества, зрелости и других параметров (табл. 1.5). Так, например, для яблок в зависимости от помологического сорта насыпная плотность изменяется в пределах 350... 420 кг/м³.

От насыпной плотности зависят удельные нагрузки на пол, тару, оборудование. Величины удельных нагрузок для плодов в различной таре приведены в таблице 1.6.

1.5. Насыпная плотность растительной продукции

1.6. Расчетные удельные нагрузки продукции в деревянных ящиках и контейнерах, кг/м³

Характеристики прочности растительной продукции.

Травмостойкость -способность продукции переносить внешние механические нагрузки без ее повреждения. Этот показатель оценивается

прочностью - способностью продукции выдерживать без разрушения внешние механические повреждения, характеризующейся в свою очередь твердостью и жесткостью продукции

Жесткость - показатель, представляющий собой усилие, вызывающее деформацию, равную единице длины, и измеряется в Н/мм На рисунке 1.2 на опорной поверхности 1 изображен плод 2, деформируемый плоскостью 3 с усилием F. Форма плода до деформации показана пунктиром После приложения усилия F. плод изменяет свою форму и высоту на величину деформации х. Чем больше величина деформации х при определенном усилии F., тем меньше жесткость J:

J= F./х,Н/мм.

Твердость характеризует плотность кожицы и мякоти плодов и определяется сопротивлением проникновению в поверхность образца плунжера со сферическим наконечником.

Рис. 1.2. К определению жесткости

растительной продукции:

1 — опорная поверхность;

2 — деформируемый (сжимаемый) плод;

3 — деформирующая поверхность;

F.— усилие деформации;

х — величина деформации плода.

Сопротивление нагрузкам характеризует способность продукции выдерживать эти нагрузки без разрушения (допустимые нагрузки). Сжимающую нагрузку, при которой в нагруженном образце становится заметным появление начальных трещин на кожице, принято называть травмирующей.

Показателем твердости является отношение максимального усилия F _m.сопротивления кожицы и (или) мякоти к площади плунжера s:

D = F _m./s, Н/мм².

Частным случаем твердости является сопротивление прокола кожицы Она может характеризовать степень зрелости. Схема определения твердости приведена на рисунке 1.3.

Жесткость и твердость могут определяться при статических (медленно сжимающих) и динамических (ударных, циклических, знакопеременных) нагрузках. Статические нагрузки возникают при хранении в таре, бурте, динамические — при транспортировке.

В таблице 1.7. приведены сопротивления раздавливанию сжимающимнагрузкам (допустимые) и проколу кожицы для некоторых видов продукции.

1.7. Сопротивления раздавливанию сжимающим нагрузкам и проколу плунжером

Для проверки воздействия динамических нагрузок на легкоповреждае­мую растительную продукцию применяют метод допустимой высоты паде­ния. Кинетическая энергия соударения плода с какой-либо повер­хностью зависит от массы плода и высоты падения:

Р = m·g·Н,Дж.

где: Р — кинетическая энергия соударения плода в момент падения, Дж; т — масса плода, кг; g — ускорение свободного падения, м/с².

В момент падения кинетическая энергия плода совершает работу — повреждает плод. Интенсивность повреждения зависит от травмостойкости плода и энергии, поглощенной плодом; высоты падения, массы плода и эластичности поверхности падения. Чем эластичнее поверхность, на которую падает плод, тем больше энергии она поглощает, тем меньше повреждается плод.

Для расчета параметров оборудования и режимов технологии обработки используют понятие допустимой высоты падения плода — высоты, с которой может упасть плод без разрушения или с допустимыми разрушениями кожицы и ткани. Например, для яблок допустимая высота падения на плоскую металлическую пластину лежит в пределах 35... 100 мм,

а при падении на яблоки — на 25 % выше. Для сливы допустимая высота падения равна 200.. .400 мм при падении на металл, а при падении на поролон — 1000 мм.

Теплофизические характеристики растительной продукции.

Теплофизические характеристики используются при расчете оборудо­вания для сушки, вентиляции и переработки растительной продукции.

Удельная теплоемкость характеризует количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг продукции на 1 градус. Измеряется удельная теплоемкость в Дж/(кг·К). Удельная теплоемкость растительной продукции приведена в таблице 1.8.

Коэффициент теплопроводности показывает тепловой поток, проходящий через продукцию площадью 1 м² при разности температуры 1 К на расстоянии 1 м. Коэффициент теплопроводности картофеля, моркови, капусты, свеклы — 0,34...0,52 Вт/(м-К), С увеличением влажности теплопроводность растет.

Коэффициент температуропроводности определяет скорость изменения температуры в материале — его тепловые инерционные свойства. Единица измерения температуропроводности — м²/с. Коэффициент температуропроводности картофеля, моркови, капусты, свеклы — (12,24... 18,04)10"* м²/с. Растительная продукция обладает достаточно низким коэффициентом температуропроводности, поэтому нагрев ее массы происходит медленно.

Удельная теплота дыхания — теплота, выделяемая растительной продукцией массой 1 т при дыхании, Вт/т. В зависимости от влажности продукции, ее температуры, зрелости и других факторов хранения удельная теплота изменяется в широких пределах (табл. 1.8).

Интенсивность дыхания — количество выделенного углекислого газа, приходящегося на 1 кг продукции в течение 1 ч, м³/(кг-ч).

Интенсивность дыхания зависит от температуры хранения. В соответствии с формулой Гора зависимость интенсивности дыхания от температу­ры является экспоненциальной зависимостью вида:

R =R_{( )}·ехр(Вt_x)

где R.R_{( )}· — интенсивность дыхания плодов и овощей при О °С и при температуре хранения, м³/(кг-ч); t_х — температура хранения, °С; В — температурный коэффициент скорости дыхания продукции, 1/°С. Температурный коэффициент скорости дыхания В для каждого вида плодов и овощей является величиной постоянной, которая характеризует скорость распада веществ и позволяет судить о сроках хранения.

В таблице 1.9 приведены коэффициенты для расчета интенсивности ды­хания плодоовощной продукции.

Оптические характеристики растительной продукции.

Спектральный коэффициент отражения оптическою излучения — оптическая характеристика поверхности продукции, равная от-

1.8. Удельная теплота дыхания и теплоемкость растительной продукции

1.9. Характеристика дыхания плодов

ношению мощности отраженного от поверхности излучения к мощности, падающей на эту поверхность для определенной длины волны:

p(л)=100· R₍₎(л)/ R_p(л),

где р(л) — коэффициент отражения оптического излучения, %; л — длина волны излучения, мм; R₍₎(л), R_p(л), - отраженная от поверхности и пада­ющая на нее мощность излучения, Вт.

Для разных длин волн оптического излучения коэффициент отражения растительного продукта изменяется в широких пределах в зависимости от вида, зрелости, поврежденности поверхности, влажности и других физических параметров. В таблице 1.10 приведены коэффициенты отражения растительной продукции для некоторых диапазонов длин волн

Для диапазона длин волн X = 400...750 нм (видимый диапазон оптиче-|ского излучения) существует понятие цвета продукции. В ряде случаев цвет определяет зрелость продукции (томаты, вишня, черешня, перец и т. д.), а окраска поверхности оказывает влияние на сохраняемость продукции (яблоки, груши). Окрашенные плоды имеют большую конкурентоспособность на рынке и лучшую травмостойкостъ и лежкоспособность.

Эффективность систем контроля за технологическими процессами производства и переработки сельскохозяйственной продукции, таких как плоды, овощи, картофель, соки, вина и др., в ряде случаев обеспечиваются с помощью устройств определения цвета. Это относится прежде всего к контролю цвета томатов, вишни и сливы при сортировании по степени зрелости, яблок — при сортировании на товарные сорта по окраске, размеру, величине пятен повреждения и т. п.

1.10. Коэффициенты отражения поверхности растительной продукции

Характеристикой цвета являются координаты цвета X, У,Z-

величины энергии в отраженном излучении, попадающем в оптическое ус­тройство (глаз) соответственно в синей, зеленой и красной областях спектра. На практике применяют относительные величины координат цветности:

х = Х/(Х+У+Z); у = У/(Х+У+Z); г=Z/(Х+У+Z).

В таблице 1.11 приведены координаты цветности продукции разного ка­чества.

Электропроводность растительной продукции.

Для целей оценки качества ткани плода по электрическим характеристикам в первую очередь используют структурную релаксацию биологичес-