чрезмерно увеличивает энергоёмкость процесса, так как большая часть энергии расходуется на перемещение материала. Степень очистки в таких машинах невысока. Так, у машин барабанного типа (МП-2,5) она составляет 2,6...5,0%, а при мойке корнеплодов ещё меньше [35]. Кулачковые мойки, используемые в сахарной промышленности, в сочетании с гидроэлеваторами обеспечивают высокую степень очистки свёклы.
Недостатками барабанных корнеклубнемоек являются: малая производительность, длительность пребывания корнеклубнеплодов в воде (до 6 мин) и низкая частота вращения барабана [53]. Недостатками кулачковых моек являются: повышенное повреждение корнеклубнеплодов, малая производительность, большие удельные объёмы моечного аппарата, повышенная загрязнённость рабочих мест вычерпываемой водой [53].
В вибрационных и роликовых моечных машинах загрязнения с поверхности корнеклубнеплодов отделяются в результате более активного перемещения продукта рабочими органами и интенсивного промывания их водой, вытекающей под напором из отверстий оросителя [35]. При этом вибрация с перекатыванием служит для пространственного изменения положения корней, клубней и повышения эффективности струйной очистки. Струи, имея достаточный напор, обеспечивают удаление загрязнений с мест обильного скопления и с труднодоступных участков: углублений, корневой системы. Такие машины хотя и обладают малой производительностью, но обеспечивают высокую степень очистки благодаря гидродинамическому воздействию напорных струй.
У центробежных машин типа МРК-5 степень очистки ниже, что объясняется ограниченной зоной струйной обработки, определяемой их конструкцией.
Недостаками дисковых корнеклубнемоек является низкое качество вымытых корнеклубнеплодов, их повреждение, высокий расход воды, избыточное попадание воды в измельчённый продукт и невозможность отделения механических примесей [53].
Шнековые мойки относятся к машинам непрерывного действия. В конструктивном исполнении они наиболее хорошо сочетаются с различными измельчителями (ИКС-5М, ИКМ-Ф-10, АПК-10). Преимущества шнековых моек: простота устройства, высокая пропускная способность и возможность обрабатывать корнеклубнеплоды без удаления ботвы [40]. Рабочий орган – шнек установлен под углом 20…90° к горизонту. Переменный шаг спирали увеличивается по мере подъёма в пределах 0,40…0,55 мм. При вращении шнек витками захватывает
54
клубни, поднимает их в зону водяных струй, нагнетаемых насосами через распределительные трубопроводы. Недостатком шнековых моек является невозможность пропускать корнеклубнеплоды диаметром более 150 мм (при степени загрязнённости 20% длина шнека должна быть порядка 6 м, что делают конструкцию корнеклубнемойки трудновыполнимой или требуется установка двух, трёх и более машин в технологической линии) [53]. Кроме того, применение моечных машин связано с большим расходом воды, что требует их размещения в отапливаемых помещениях, оборудованных водопроводом, канализацией и полами с твёрдым покрытием, а также возникают трудности с остатками ботвы (приводит к загрязнённости корма гнилостными бактериями). Это чрезмерно затрудняет их эксплуатацию, особенно в районах с суровым климатом.
Кроме того, шнековые мойки ИКС-5М и АПК-10, совмещая в себе принципы простого перетирания в ванне с водой и перетирания и одновременного орошения водой, при большей производительности машины не позволяют получать высокую степень очистки из-за непродолжительного пребывания корнеклубнеплодов в зоне интенсивной обработки [35]. Машина ИКМ-5, широко применяемая в кормоцехах животноводческих ферм и комплексов, имеет комбинированную мойку, в которой сочетаются принципы перетирания и одновременного орошения водой и активного трения воды о поверхность продукта. Однако назначение вертикального вихревого потока в мойке машины состоит и в том, чтобы отделять камни и твёрдые комки почвы, что не позволяет увеличить его скоростной режим. Это в определённой мере снижает эффективность очистки корнеклубнеплодов, а небольшие размеры камеры мойки и кратковременность пребывания продукта также не позволяют увеличить степень очистки. При исходной загрязнённости корней и клубней 8...10% они снижают её до 2...5% [35].
Наиболее высокое качество обеспечивают мойки, в основу которых положен принцип активного трения воды о поверхности движущихся корнеклубнеплодов [35]. Поток жидкости можно организовать вентилятором, ротором, струёй и др. Клубни в потоке жидкости имеют возможность свободно ориентироваться и хаотически изменять своё пространственное положение. При этом вода воздействует на загрязнения со всех сторон и они разрушаются интенсивнее.
Вентиляторные и струйные машины, имея достаточную длину рабочей зоны, обеспечивают почти полное отделение загрязнений, но при этом обладают высокой энергоёмкостью. В данных типах машин, в отличие от барабанных, центробежных и кулачковых нет совокупной обработки массива продукта водой, а превалирует индивидуальное
соприкосновение каждого клубня с гидродинамическим потоком жидкости, скорость движения которого значительно превышает скорость перемещения обрабатываемого продукта. Режим движения жидкости имеет турбулентный характер. У центробежных моек типа МРК-5 вода оказывает слабое моющее действие на корни и клубни. Поэтому на труднообрабатываемых участках процесс носит случайный характер с поверхностным разрушением загрязнений. Это подтверждается малыми производительностью и степенью очистки (около 4%) [35].
По иному протекает процесс при использовании ультразвуковых колебаний в жидкости [35]. Распространение упругих волн сопровождается рядом эффектов, важнейшие из которых – акустическая кавитация, акустические потоки и давление. Эти явления оказывают основное физическое воздействие на процесс и одновременно усиливают физико-механическое взаимодействие моющей среды с загрязнениями. Главный фактор, разрушающий загрязнения, – кавитация, которая проявляется в разрывах жидкости под действием звуковой волны с образованием мелких пузырьков (диаметром 10...1000 мкм). Часть их после кратковременного существования (10...50 мкс) схлопывается, создавая при этом местные гидравлические удары, достигающие давления в десятки мегапаскалей. Другая часть под действием акустических потоков интенсивно пульсирует и перемещается вместе с гидродинамическими потоками, способствуя интенсификации очистки.
В водной среде загрязнения разрушаются силами, возникающими от схлопывания пузырьков. При этом на частицы действуют большие динамические нагрузки, изменяющиеся как по направлению, так и по значению, что способствует быстрому отрыву частиц с поверхности клубней и переводу их во взвешенное состояние. Однако данный способ очистки пока не нашёл широкого распространения в сельском хозяйстве из-за сложности применяемого оборудования. При длительном перетирании корней и клубней в ванне с водой качество очистки существенно улучшается, однако снижается производительность и повышается энергоёмкость процесса. Сочетание механических приёмов и одновременного орошения водой позволяет получать продукт требуемого качества при сравнительно невысоких затратах энергии и времени обработки. Гидроразмывные устройства способны обеспечивать 100%-ное отделение загрязнений, однако они мало изучены и требуют значительных энергозатрат.
По мнению ряда исследователей, наиболее совершенными машинами являются вибромойки, принцип работы которых заключается в следующем. Корнеклубнеплоды подаются транспортёром в заполнен-
