Способ удаления косточек из плодов и устройство для его осуществления

 

Использование: в пищевой промышленности для удаления косточек из ягод. Сущность изобретения: способ удаления косточек из плодов включает подачу исходного продукта по крайней мере на одну выделительную секцию, состоящую по меньшей мере из двух установленных с зазором движущихся рабочих органов, транспортирование и раздельный вывод мякоти плодов и косточек, причем подачу исходного продукта осуществляют поперек направления транспортирования исходного продукта рабочими органами, которым сообщают движение таким образом, что из двух смежных рабочих органов большую линейную скорость рабочей поверхности имеет тот орган, у которого в зоне контакта с плодом вектор линейной скорости направлен к зазору, а меньшей линейной скоростью рабочей поверхности обладает рабочий орган, вектор линейной скорости которого направлен от зазора. Устройство для удаления косточек из плодов содержит загрузочное приспособление, выделительную секцию, содержащую по меньшей мере два валка, приспособления для раздельного вывода мякоти и косточек, причем выделительная секция состоит из рамы, установленной с возможностью изменения угла наклона относительно продольной оси, на которой установлены валки с возможностью вращения в одном направлении таким образом, что окружная скорость поверхности каждого последующего по ходу вращения валка в пределах одной секции меньше, чем у предыдущего. В другом варианте выполнения устройства выделительная секция образована двумя движущимися рабочими органами, один из которых имеет прямолинейную рабочую поверхность (или поверхность большой кривизны) и установлен с возможностью изменения угла наклона относительно его продольной оси, а другой орган имеет криволинейную поверхность, причем рабочие органы установлены с возможностью изменения угла между их продольными осями, а загрузочное приспособление установлено в начале рабочего органа с прямолинейной поверхностью перед органом с криволинейной поверхностью. 3 с и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к предварительной обработке плодов и фруктов, а именно к способам удаления косточек из ягод.

Известны способы удаления косточек из ягод [1,2] заключающиеся в том, что ягоду укладывают в гнездо и выбивание косточки осуществляют стержневым механизмом.

Недостатком известных способов является низкое качество получаемого продукта. Наличие пары стержень отверстие ограничивает производительность устройств, реализующих известные способы.

Известен способ удаления косточек из вишен и черешен [3] реализованный в установке, содержащей цилиндрические рабочие органы, один из которых снабжен зубьями, а другой обрезинен. Промытые плоды подают по желобу на два цилиндрических валка, которые вращаются навстречу друг другу. Пульпу, состоящую из мякоти и сока, удаляют шнеком по эвакуационному желобу. Косточки с оставшейся мякотью подают в мельницу, где отделяют косточки и выводят их по желобу. Мякоть и сок удаляют через разгрузочное устройство.

Недостатком известного способа является разрушение мякоти плодов, наличие вспомогательной операции удаления косточек из пульпы, а также невысокая производительность вследствие того, что цилиндрические рабочие органы, вращающиеся навстречу друг другу, не могут быть скомпонованы в блок, все зазоры которого являются рабочими.

Предлагаемый способ отличается тем, что исходный продукт подают поперек направления транспортирования исходного материала движущимися рабочими органами. Рабочие органы образуют выделительную секцию и установлены с зазором. Выделение косточек из плодов происходит за счет деформирования плодов смежными рабочими органами, при этом рабочим органам сообщают движение таким образом, чтобы из двух смежных органов большей линейной скоростью рабочей поверхности обладал тот орган, у которого в зоне контакта с плодом вектор линейной скорости направлен к зазору, а меньшей линейной скоростью рабочей поверхности рабочий орган, вектор линейной скорости которого направлен от зазора.

Плоды, попадая между смежными рабочими органами, затягиваются в зазор между ними и деформируются, не разрушаясь. При этом происходит выдавливание косточки из плода в наименее прочной его части, как правило в месте крепления плодоножки. После чего мякоть деформируется и проходит через зазор между рабочими органами в приемный бункер, а косточки транспортируются по желобам, образованным смежными рабочими органами за пределы устройства, реализующего предлагаемый способ.

Фиг.1-6 поясняют предлагаемое изобретение.

На фиг. 1 представлено устройство для осуществления способа удаления косточек из плодов, вид сбоку; на фиг.2 то же, сверху.

Устройство состоит из загрузочного приспособления 1, установленного поперек блока рабочих органов, состоящего по крайней мере из двух валков 2, подшипниковые опоры 3 которых крепятся к раме 4 с возможностью их перемещения вдоль рамы. Под блоком валков расположены приемные бункеры 5 и 6 для очищенных плодов и для косточек соответственно. Рама 4 через регулятор 7 шарнирно соединена с опорой 8, что позволяет изменять угол наклона рамы в зависимости от вида очищаемых плодов.

Для сообщения движения валковым рабочим органам могут быть применены любые виды приводов, однако их конструктивное исполнение должно обеспечивать возможность обработки различных видов косточковых путем изменения зазора между валковыми рабочими органами.

Для использования в домашних условиях устройство может быть выполнено с ручным приводом.

Устройство работает следующим образом.

Исходный продукт подается через загрузочное приспособление 1 поперек блока валков 2, установленных в подшипниковых опорах 3, которые крепятся к раме 4. Диаметры рабочей части валков 2 должны удовлетворять условию: D_min ≥ 5 d_max, где d_max максимальная крупность обрабатываемых плодов.

Удаление косточек осуществляется за счет деформирования плодов смежными валками и выдавливания косточек из мякоти.

На фиг.3 приведена схема взаимодействия плода с одним из валков.

На плод действуют силы: сила тяжести mg, центробежная сила инерции mρω², сила инерции Кариолиса 2m, нормальная сила N, сила трения fN.

Аналогично взаимодействие плода со вторым валком.

Сумма проекций сил, действующих на плод в направлении, перпендикулярном площадкам n₁ и n₂, где скорость плода при перемещении его относительно криволинейной поверхности валкового рабочего органа; m масса плода; ρ радиус-вектор плода;
β угол между вектором силы тяжести и вектором относительной скорости плода.

Анализ уравнений показывает, что при ω₁ > ω₂ величина N₁ > N₂. Отсюда следует, что сила трения fN₂ между вторым валком и плодом меньше, чем fN₁. Такое соотношение сил трения приводит к тому, что плод "затягивается" в зазор между валками с большей силой, чем "выносится" из него. При этом плод под действием момента, вызванного действием пары сил трения, вращается между валками. В процессе "затягивания" плода в зазор между смежными валками силы, действующие на него, возрастают. Поскольку плод участвует одновременно и в поступательном и во вращательном движении, в процессе деформирования происходит непрерывное изменение местоположения точек приложения действующих на плод сил, что обеспечивает разрыв мякоти плода в наиболее слабом месте и выдавливание косточки через образовавшийся разрыв. Мякоть плода, освобожденная от косточки, проходит в зазор между валками и попадает в приемный бункер 5. Косточки скатываются по продольным желобам, образованным поверхностями смежных валков в бункер 6.

Угол наклона продольных осей валковых рабочих органов устанавливается в зависимости от формы и свойств поверхности косточек обрабатываемых плодов и лежит в пределах 3.18^о. Дальнейшее увеличение угла (особенно при обработке слив и абрикосов) нецелесообразно, так как в этом случае из-за снижения значения сил нормальных реакций уменьшается эффективность процесса выдавливания косточек.

Угол наклона рамы, а следовательно, и валковых рабочих органов, изменяется с помощью регулятора 7, установленного между рамой 4 и опорой 8. Величина зазоров между валками устанавливается в зависимости от вида обрабатываемых плодов и определяется выражением δ S_min 1.4 мм, где δ величина зазора; S_min минимальный размер косточки плода. Регулирование величины зазора осуществляется путем перемещения подшипниковых опор 3 по раме 4.

Валки на раме целесообразно установить таким образом, чтобы величина зазора увеличивалась в направлении движения продукта, что обеспечит благоприятный режим транспортирования косточек вдоль зазора.

На фиг.4 представлена принципиальная схема устройства для удаления косточек из плодов, вид сбоку; на фиг.5 то же, вид сверху.

Устройство состоит из загрузочного приспособления 9, расположенного над конвейером 10. За загрузочным приспособлением по ходу движения конвейерной ленты расположен барабан 11 под углом к ее продольной оси. Движение конвейеру и барабану сообщается приводами 12 и 13 соответственно. Подшипниковые опоры 14 барабана 11 установлены на штангах 15 с возможностью вертикального перемещения, например, с помощью винтовых домкратов 16, что обеспечивает возможность регулирования величины зазора между рабочими органами в зависимости от вида обрабатываемых косточковых. Для ограничения прогиба конвейерной ленты в рабочей зоне один из опорных роликов 17 конвейера установлен непосредственно под барабаном таким образом, что их продольные оси параллельны друг другу. Косточки собираются в приемный бункер 18, а мякоть конвейером транспортируется в приемный бункер 19. Регулятор 20 шарнирно соединен с рамой 21 и опорой 22. Рама 21 имеет паз 23, что позволяет регулировать величину угла ϕ путем перемещения в нем штанги 15.

Устройство работает следующим образом.

Исходный продукт подается через загрузочное приспособление 9, например лоток, на конвейер 10, который транспортирует плоды в зону разделения, образованную двумя движущимися поверхностями конвейерной лентой и барабаном 11. Движение конвейеру и барабану сообщается приводами 12 и 13 соответственно. Загрузка осуществляется ≈ на 1/3 ширины конвейерной ленты с той стороны конвейера, к которой примыкает наименее удаленная от места загрузки опора 14 барабана 11. Скорость движения конвейерной ленты и окружная скорость движения поверхности барабана должны удовлетворять условию V_к > V_окр, где V_к скорость конвейерной ленты; V_окр окружная скорость рабочей (наружной) поверхности барабана, причем векторы и в районе зазора между барабаном и конвейерной лентой направлены в противоположные стороны, как показано на фиг.4.

Величина зазора устанавливается в зависимости от вида обрабатываемого плода и определяется выражением δ= S_min 1.4 мм, где δ величина зазора; S_min минимальный линейный размер косточки плода. Величина зазора регулируется путем изменения длины штанг 15, которые снабжены, например, винтовыми домкратами 16. Постоянство величины зазора обеспечивается опорным роликом 17.

Плоды, находящиеся на конвейере, затягиваются в зазор между барабаном и конвейерной лентой под действием сил трения между поверхностью плода и конвейерной лентой. Одновременно сила трения между поверхностью вращающегося барабана и поверхностью плода выносит последний из зазора. Поскольку сила трения пары конвейерная лента плод больше, чем сила трения пары поверхность барабана плод (схема взаимодействия плода с рабочими органами аналогична приведенной на фиг.3), плод интенсивнее затягивается в зазор, чем выносится из него. Одновременно пара сил трения сообщает плоду вращательное движение. Таким образом, плод равномерно деформируется рабочими органами (конвейерной лентой и барабаном), что обеспечивает выдавливание косточки в наиболее слабом месте. Мякоть плода, освободившись от косточки, деформируется до размеров зазора, проходит между барабаном и конвейерной лентой и транспортируется в приемный бункер 18. Косточки, размер которых больше зазора между барабаном и конвейерной лентой, перемещаются вдоль барабана 11, установленного под углом ϕ к продольной оси конвейера 10, и скатываются в приемный бункер 19. Оптимальная величина угла ϕ зависит от пространственного положения конвейера, определяемого углом α, величина которого устанавливается при помощи регулятора 20, шарнирно соединенного с рамой 21 и опорой 22, а также вида обрабатываемых косточковых. Минимальное значение для данной схемы (≈60^о) угол ϕ имеет при горизонтальном положении конвейера (∠α=0). С увеличением угла α значение угла ϕ увеличивается. Максимальная величина угла 85^о. Регулирование угла осуществляется путем перемещения штанги 15 в пазу 23 рамы 21.

Для обеспечения плавного входа плодов в зазор и уменьшения их проскальзывания в процессе их деформирования целесообразно вместо рабочего органа с прямолинейной рабочей поверхностью использовать поверхность большой кривизны, наивысшая точка которой расположена под осью вращения барабана, например конвейер, опорные ролики которого установлены с вертикальным смещением.

Для повышения производительности процесса путем увеличения скорости транспортирования косточек к месту выгрузки при сохранении оптимальных значений угла ϕ, а также предотвращения потери плодов из-за схода их с боковой кромки конвейера, примыкающей к зоне загрузки, барабан может быть выполнен не цилиндрической формы, как описано выше, а иметь криволинейную рабочую поверхность. Например, барабан может иметь гиперболическую форму, форму цилиндра, переходящего в конус, либо может быть выполнен в виде конуса или сочетания двух конусов. При этом поперечное сечение наибольшего диаметра расположено в зоне загрузки. Окружные скорости всех точек рабочей поверхности барабана не должны превышать скорость конвейерной ленты. Расположение и форма опорного ролика, установленного под барабаном, должны обеспечивать постоянство величины зазора.

Предложенное техническое решение целесообразно использовать в технологических линиях невысокой производительности, совмещая операции транспортирования исходного продукта и удаления из него косточек. Предложенное устройство может быть смонтировано на конвейере действующей технологической линии.

На фиг.6 изображено устройство для удаления косточек из плодов.

Устройство содержит загрузочные приспособления 24, установленные над конвейером 25. За рабочими барабанами 26 по ходу конвейера расположены вспомогательные барабаны 27. Устройство снабжено приемными бункерами 28 и 29 для мякоти и косточек соответственно.

Диаметры рабочих барабанов, как и в предыдущем случае, должны удовлетворять условию D ≥ 8 d_max, где d_max максимальный размер обрабатываемых плодов. Окружные скорости рабочих барабанов должны удовлетворять условиям, упомянутым выше. Окружные скорости поверхностей вспомогательных барабанов должны удовлетворять условию V_окр > V_к, где V_окр окружная скорость поверхности вспомогательного барабана; V_к скорость конвейерной ленты.

Величина зазора между конвейерной лентой и вспомогательным барабаном определяется возможностью его свободного вращения.

Величина угла между продольными осями конвейера и вспомогательного барабана ϕ₁ не более угла ϕ.

Устройство работает следующим образом.

Исходный продукт подается через загрузочное приспособление 24 на конвейер 25, который транспортирует плоды в зону разделения, образованную двумя движущимися поверхностями конвейерной лентой и поверхностью барабана 26. Отделение мякоти от косточек осуществляется так же, как описано выше. Мякоть плодов упруго деформируется и проходит в зазор между конвейером и рабочим барабаном и транспортируется в направлении вспомогательного барабана 27, окружная скорость поверхности которого больше, чем скорость конвейерной ленты. Таким образом, вспомогательный барабан обеспечивает транспортирование мякоти в бункер 28. Косточки собираются в бункерах 29.

Возможно выполнение вспомогательных барабанов со спиральными ребрами на их рабочих поверхностях (фиг. 6), что позволяет повысить эффективность транспортирования мякоти.

Введение вспомогательного барабана позволяет эффективнее использовать конвейерную ленту за счет разбивки ее на отдельные выделительные секции.

Предлагаемый способ удаления косточек из плодов, а также варианты устройств, реализующих способ, позволяют производить быстрое отделение косточек от мякоти черешни, вишни, сливы, абрикосов полностью в автоматическом режиме. Предложенные устройства легко и просто настраиваются на отдельные виды косточковых. Плоды, обработанные на предложенных устройствах, могут применяться для изготовления компотов и других видов консервирования.

Поскольку линейные скорости рабочих поверхностей смежных рабочих органов в зоне контакта с плодом направлены в противоположные стороны, количество последовательно расположенных рабочих органов не ограничено, что позволяет создавать устройства любой производительности.

Формула изобретения

1. Способ удаления косточек из плодов, включающий подачу исходного продукта по крайней мере на одну выделительную секцию, состоящую по меньшей мере из двух установленных с зазором движущихся рабочих органов, транспортирование и раздельный вывод мякоти плодов и косточек, отличающийся тем, что подачу исходного продукта осуществляют поперек направления транспортирования исходного продукта рабочими органами, которым сообщают движение так, что из двух смежных рабочих органов большую линейную скорость рабочей поверхности имел тот орган, у которого в зоне контакта с плодом вектор линейной скорости был направлен к зазору, а меньшей линейной скоростью рабочей поверхности обладает рабочий орган, вектор линейной скорости которого направлен от зазора.

2. Устройство для удаления косточек из плодов, включающее загрузочное приспособление, выделительную секцию, содержащую по меньшей мере два валка, приспособления для раздельного вывода мякоти и косточек, отличающееся тем, что выделительная секция состоит из рамы, установленной с возможностью изменения угла наклона относительно продольной оси, на которой установлены валки с возможностью вращения в одном направлении так, чтобы окружная скорость поверхности каждого последующего по ходу вращения валка в пределах одной секции была меньше, чем у предыдущего.

3. Устройство для удаления косточек из плодов, включающее загрузочное приспособление, выделительную секцию, содержащую движущиеся рабочие органы, приспособления для раздельного вывода мякоти и косточек, отличающееся тем, что выделительная секция образована двумя движущимися рабочими органами, один из которых имеет прямолинейную рабочую поверхность (или поверхность большей кривизны) и установлен с возможностью изменения угла наклона относительно его продольной оси, а другой орган имеет криволинейную поверхность, причем рабочие органы установлены с возможностью изменения угла между их продольными осями, а загрузочное приспособление установлено в начале рабочего органа с прямолинейной поверхностью перед органом с криволинейной поверхностью.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено барабаном, установленным за рабочим органом с криволинейной поверхностью с возможностью изменения угла, образованного продольными осями барабана и органа с прямолинейной поверхностью, причем величина этого угла меньше, чем угла, образованного продольными осями органа с криволинейной поверхностью и органа с прямолинейной поверхностью.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что барабан выполнен со спиральными ребрами на рабочей поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6