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-
ную водой ванну, где предварительно отмываются, затем захватываются вращающимся и совершающим осевые колебания шнеком и, транспортируясь вверх, подвергаются активному воздействию вибрирующего в осевом направлении вращающегося шнека и окончательно отмываются водой, подаваемой через гребёнку. Исследованиями установлено, что благодаря вибрационному возвратно-поступательному движению продукта в трубе моечной машины резко сокращается расход воды и улучшается качество отмыва [6].
Таким образом, дальнейшее развитие конструкций моечных машин для корнеклубнеплодов возможно на основе использования принципов перетирания с одновременным орошением корнеклубнеплодов водой и активным трением воды об их поверхность. Совершенствование технологического процесса очистки корнеклубнеплодов позволит значительно ускорить удаление связанной почвы, добиться получения продукта требуемого качества, соответствующего зоотехническим требованиям, и снизить расход воды за счёт увеличения механических воздействий на продукт в моечных машинах.
Большое внимание в нашей стране и за рубежом уделяется изысканию высокоэффективных способов и средств для очистки корнеклубнеплодов от загрязнений без применения воды, что позволяет проводить очистку непосредственно в хранилищах и кормоцехах. Ряд организаций и учёных занимались и продолжают заниматься решением этой проблемы, но до сих пор не разработано рациональной конструкции. В настоящее время заслуживает внимания и является перспективной сухая очистка корнеклубнеплодов от загрязнений на винтовых конвейерах. При этом отпадает необходимость в воде, снимаются проблемы с утилизацией грязной воды в окружающую среду, а сам процесс удешевляется. Хотя сухой способ очистки корнеклубнеплодов лишён ряда недостатков, присущих водному, однако при этом высок процент повреждаемости корней при сравнительно низком качестве очистки. Кроме того, существующие механические рабочие органы не полностью разделяют корнеклубнеплоды и соразмерные с ними твёрдые включения (камни, металл и др.) [43], что приводит к поломкам измельчающих устройств.
В УНИИМЭСХе [35] проводились полевые опыты по вибрационной очистке корней свёклы от земли. Исследования показали, что обработка корней на вибрационном грохоте является эффективным средством очистки от почвы, но практически трудно применимым, так как для его надёжности необходима определённая влажность загрязнителя.
К рабочим органам для сухой очистки корнеплодов предъявляют следующие требования:
– возможность копирования поверхности корней, т.е. поверхность рабочих органов должна максимально совпадать с поверхностью очищаемого материала;
– минимальная повреждаемость корней в процессе очистки;
– одновременная очистка корней разных типоразмеров.
Механические безводные способы позволяют очистить ворох корнеклубнеплодов на 60…90%. Механические рабочие органы делятся на: щёточные, шнековые, прутковые, барабанно-щёточные, барабанно-шнековые, транспортно-щёточные и др.
Щеточные рабочие органы выполняются по двум схемам: барабанно-щёточные и щёточно-шнековые. Барабанно-щёточные рабочие органы представляют собой вращающийся сетчатый (планчатый, решётный) барабан с цилиндрической щёткой, установленной внутри барабана с радиальным смещением. Скорость вращения щётки значительно выше скорости вращения барабана, при вращении которого корнеплоды поднимаются и попадают в зазор между барабаном и щёткой. Часть корней перебрасывается через щётку, а другая возвращается из зазора и цикл повторяется. Движение продукта вдоль оси барабана осуществляется за счёт угла наклона барабана.
В щёточно-шнековых рабочих органах основным является транспортирующий шнек с щётками, расположенными на нём по дуге 180…200°. Корнеклубнеплоды, транспортируемые шнеком, находятся под воздействием прутков быстро вращающихся щёток. Устройства данного типа позволяют получить наиболее высокий процент очистки, но производительность их сравнительно невысока.
Прутковые и кулачковые рабочие органы обеспечивают низкий процент очистки 40…48%, отличаются высокой повреждаемостью корней – 4,7…4,9%, что ограничивает возможности использования их в качестве очистителей корнеклубнеплодов.
Отечественными учёными разработаны машины для сухой очистки и измельчения корнеклубнеплодов МСОК-10, МСОК-18, а в республике Беларусь выпускают унифицированный измельчитель корнеклубнеплодов ИУК-2 для сухой очистки. Проведённый обзор машин для сухой очистки показывает, что они имеют положительные стороны, связанные с тем, что устройства обеспечивают выполнение в одной машине двух операций – очистку от механических примесей и сортирование корнеклубнеплодов. Однако вместе с тем, они также металлоёмки, энергоёмки и при этом рабочие органы не всегда могут обеспечить качество процесса и сохранность клубней от повреждений [15, 53].
