Обоснование и оптимизация параметров технологической линии и технических средств приготовления гранулированной белково-минеральной добавки для сельскохозяйственной птицы
На правах рукописи
Бушуев Сергей Васильевич
ОБОСНОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОЙ БЕЛКОВО-МИНЕРАЛЬНОЙ
ДОБАВКИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПТИЦЫ
Специальность 05.20.01 – технологии и средства
механизации сельского хозяйства
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Благовещенск – 2012 2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образова тельном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточ ный государственный аграрный университет»
Научный руководитель доктор технических наук, профессор Самуйло Виктор Вацлавович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Курков Юрий Борисович, ФГБОУ ВПО ДальГАУ / институт заочного и дополнительного профессионального образо вания, директор кандидат технических наук Сюмак Анатолий Васильевич, ГНУ ВНИИ сои Рос сельхозакадемии / лаборатория севооборотов и технологий возделывания сои, ведущий научный сотрудник
Ведущая организация ГНУ ДальНИИМЭСХ Россельхозакадемии
Защита диссертации состоится 20 апреля 2012 г. в 1130 часов на заседа нии диссертационного совета при ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государ ственный аграрный университет» по адресу: 675005, Амурская область, г. Бла говещенск, ул. Политехническая, 86, корп.12, ауд.82.
Телефон/факс. 8-(4162) 49-10-
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Дальне восточный государственный аграрный университет»
Автореферат разослан 14 марта 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Якименко Андрей Владимирович
Общая характеристика работы
Актуальность работы. Известно, что в кормовом балансе зарубежных стран соевое зерно и продукты ее переработки занимают ключевую роль, так как эти продукты богаты протеином, жирами, а также биологически активными веще ствами.
В нашей стране не смотря на то, что на Дальнем Востоке и Краснодарском крае производится такая высокобелковая культура как соя, данные продукты не нашли широкого применения в кормлении животных и птицы. Наличие данной проблемы обусловлено отсутствием специальной техники и технологий, а так же научно обоснованных данных для их проектирования и конструирования.
В тоже время, не в полной мере используется и минеральное сырье, такое как морская капуста, наличие которой характерно для Дальневосточного региона.
Однако, как показывают многолетние исследования, проведенные докторами сельскохозяйственных наук Т.А.Краснощековой, Р.Л.Шарвадзе и другими уче ными, использование данного сырья, в различных его сочетаниях, дает суще ственный зоотехнический и экономический эффекты.
В этой связи, исследования, направленные на создание технологической ли нии и технических средств приготовления белково-минеральных продуктов на основе местного Дальневосточного сырья, являются актуальными.
Целью исследований является повышение эффективности приготовления гранулированной белково-минеральной добавки для с.х. птицы путем обосно вания и оптимизации технологической линии и технических средств их произ водства.
Объект исследований - технологические процессы получения гранулиро ванной белково-минеральной добавки на основе соевого компонента и ламина рии.
Предмет исследований – закономерности процессов смешивания соевого компонента и ламинарии, а также формования и сушки гранул данного состава.
Научной гипотезой по данным литературного обзора и поисковых опытов можно заключить, что эффективность получения гранулированной белково минеральной добавки на основе смеси соевого компонента и ламинарии в первую очередь определяется их физико-механическими и реологическими свойства. От данных свойств функционально зависят конструктивные и режим ные параметры смесителя и гранулятора, обеспечивающие получение каче ственных (однородных по составу и прочных по свойствам) гранул.
Знание данных закономерностей и зависимостей позволяют управлять процессом получения гранул заданного состава и свойств.
Научная новизна исследований состоит в том, что:
- обоснована возможность и целесообразность получения гранулирован ной белково-минеральной добавки на основе соевого компонента и ламинарии;
- получены аналитические выражения для расчета длины камеры смеси теля с позиции диффузионного процесса и канала гранулирующей решетки с учетом времени релаксации напряжений в гранулах, производительности сме сителя - гранулятора и затрачиваемой мощности на процессы смешивания и гранулирования;
- с позиции теории вероятности обоснованы условия загрузки компонен тов в бункер смесителя – гранулятора и выравнивания колебаний влажности путём её усреднения в процессе получения двухкомпонентной смеси;
- экспериментально получены математические модели процессов приго товления гранулированных смесей, на основе которых обоснованы области оп тимальных значений факторов, влияющих на однородность смеси, затраты мощности и прочность гранул.
Практическая значимость работы. Обоснована технологическая ли ния и технические средства получения гранулированной белково-минеральной добавки с использованием соевого компонента и ламинарии.
Разработана методика расчета технологической линии по производству гра нулированной белково-минеральной добавки для сельскохозяйственной птицы.
Разработаны рекомендации по использованию технических средств получе ния гранулированной белково-минеральной добавки сельскохозяйственной птице.
Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены в ООО «Амурагроцентр» Амурской области.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуж дены и одобрены на: международной научно-практической конференции «Ва виловские чтения 2010» (Саратов, 2010);
межвузовских научных конференциях ДальГАУ (Благовещенск 2009- 2011г.г.);
международной научно-практической конференции «Инженерно-техническое обеспечение регионального машиноис пользования и сельхозмашиностроения» ДальНИИМЭСХ (Благовещенск,2011).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 10 работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ -1 и патент РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, выво дов, приложений, списка литературы включающего 187 источников.
Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 23 таб лицы, 47 рисунков.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении изложена актуальность темы исследования, показаны научная новизна и практическая значимость, а также основные положения, вынесенные на защиту.
В первой главе «Состояние механизации и исследований по приготовлению гранулированных добавок птице. Цель и задачи исследований» обоснована возможность и целесообразность приготовления белково-минеральной добавки на основе соевого компонента и морской капусты – ламинарии.
Однако, как показал анализ исследований Алешкина В.Р., Доценко С.М., Миончинского П.Н., Мельникова С.В., Сыроватка В.И., Королева М.И. и дру гих ученых в области механизации приготовления добавок сельскохозяйствен ной птице, в настоящее время не решен вопрос, связанный с созданием рацио нальных технологий и технических средств получения соево-ламинариевых кормовых смесей.
В соответствии с поставленной целью необходимо решение следующих задач:
- на основании анализа литературных источников и практического опыта полу чения вторичного сырья при производстве соевой муки, обосновать возмож ность и целесообразность получения гранулированной белково-минеральной добавки сельскохозяйственной птице;
- провести теоретические исследования процесса получения гранулированной добавки на основе принятого сырья и обосновать параметры технических средств для его реализации;
- провести экспериментальные исследования, получить математические модели процесса гранулирования двухкомпонентной смеси и обосновать параметры смесителя-гранулятора;
- провести производственную проверку результатов исследований, дать им тех нико-экономическую оценку, разработать методику расчета технологической линии по производству гранулированной белково-минеральной добавки и дать рекомендации производству по проектированию и использованию такой линии.
Во второй главе «Теоретические исследования процесса получения грану лированной добавки и обоснование параметров технических средств для его реализации» приведена классификация технологических операций по приго товлению белково-минеральных добавок и устройств для их осуществления.
Технологический процесс получения гранулированных кормовых добавок является сложным процессом. В общем виде он включает следующие опера ции: измельчение кормовых компонентов, их дозирование, смешивание, грану лирование, хранение и реализацию готового продукта. При этом, на качество готового продукта оказывает влияние множество управляемых и случайных (неуправляемых) факторов.
Наиболее рациональными и приемлемыми технологическими операциями получения гранулированной кормовой добавки на основе отходов от перера ботки семян сои и морской капусты (ламинарии), являются подача предвари тельно подготовленных (измельченных) компонентов, выравнивание колебаний качественного состава компонентов и, в первую очередь влаги, отделение от сформированного при загрузке в бункер монолита порций продукта, их пере мещение и смешивание, формование гранул, а также их сушка. На основе раз работанной схемы осуществлен выбор условий, способов и технических средств, посредством которых возможно получение качественных гранулиро ванных добавок на основе соевого компонента и морской капусты.
Задача по повышению эффективности работы технологических линий и тех нических средств получения кормовых продуктов для сельскохозяйственной животных и птицы, с позиций классических подходов, сводится к минимизации материальных и трудовых затрат, при установлении определенных ограниче ний на критерии качества выполнения соответствующих операций.
С учетом данного факта, для процесса получения качественных гранулиро ванных кормовых смесей, необходимо обеспечить выполнение следующих условий:
наметить пути снижения материальных и трудовых затрат, поставить на решение и решить так называемую задачу по минимизации затрат;
- определить критерии оценки качества по осуществлению исследуемых процессов, выявить факторы, влияющие на данные критерии, раскрыть зависи мости таких критериев от установленных факторов и определить области опти мальных значений исследуемых факторов.
С учетом приведенных выше подходов, можно записать (И + ЕК )Q t min;
П р = f ( ) max;
(1) = орt e M ( ) max;
при ( ) где И – удельные эксплуатационные затраты по процессу приготовления гранулированных кормовых смесей;
E – нормативный коэффициент эффектив ности;
K – капитальные вложения в технологию;
Q – производительность тех нологической линии;
t – продолжительность работы линии;
П p – прочность гранулированных кормовых смесей;
– однородность смеси в гранулах;
opt – оптимальное, определенное технологическими требованиями значение одно ( ) 0 – функция отклонения родности смеси компонентов opt 100%;
массы влаги М в компонентах и их смеси по длине потока подачи.
Из выражения (1) очевидно, что при М ( ) 0, eМ( ) 1, а значение кри терия удовлетворяет условию, соответствуя оптимальному, то есть = opt = max. Для рассматриваемой схемы смесителя-гранулятора (рис. 1) справедливо следующее условие работоспособности устройства Q c Q пг, (2) где Q c –подача шнекового смесителя;
Q пг -производительность пресс гранулятора.
Рисунок 1 Конструктивно-технологическая схема смесителя-гранулятора:
1 – бункер;
2 – смешивающая камера;
3 – прессующий узел;
4 – формующая решетка;
5 – лоток для гранул С учетом степени уплотнения продукта в каналах формующей решетки, времени его переработки, а также конструктивных параметров смесителя полу чено выражение, характеризующее скорость движения гранулы в канале ре шетки ( Dc2 d c2 ) S c c У с t обр ГР =, (3) 8 FП 0 где Dс, dс – диаметры винта и его вала;
Sс – шаг винта;
с – угловая ско рость винта;
У с – коэффицент заполнения камеры смесителя;
F – площадь по перечного сечения канала формирующей решетки;
– коэффициент живого се чения решетки;
- число каналов в решетке.
Степень уплотнения продукта характеризует прочность получаемых гра нул. С другой стороны, от данной характеристики процесса прессования, в зна чительной степени зависят затраты энергии.
Степень уплотнения материала должна быть такой, при которой прочность гранул имела бы оптимальное значение, т.е. не была меньше допускаемых зна чений, определенных требованиями технологии [Пр] 95%.
Поэтому, необходимо раскрыть зависимость = f ( n ), где n – длина про дукта (гранулы).
С этой целью рассмотрим процесс формования гранулы в канале решетки за один оборот шнека (рис.2) Рисунок 2 Схема к определению параметров пресс-гранулятора Согласно условию неразрывности материального потока Vc = V Г, (4) ( D d ) Lш 2 где Vc =, (5) c c n d 2 l П n VП = Vi = а, (6) i = где Lш – длина винта, п – число условных поперечных сечений по длине ка меры смесителя - гранулятора.
Решая равенство (4), с подставленными в него значениями V с и V п, относи тельно параметра l п, получили 4( Dc2 d c2 ) Lш lП =. (7) d 2 0 n Из анализа рассматриваемых явлений следует, что в формующей решетке происходят два процесса: уплотнение материала с его упрочнением;
проталки вание формируемой гранулы вдоль канала решетки.
На проталкивание гранулы затрачивается дополнительная энергия, расходу емая на преодоление сопротивления внешнего трения гранулы о стенки канала и повторное сжатие расширившейся части гранулы. В этой связи, имеет важное значение решение вопроса о выборе длины канала формующей решетки. Чтобы получить гранулы требуемой плотности – гр, в канале необходимо создать противодавление, достаточное для удержания спрессованной гранулы в канале при достижении давления Р max. Противодавление в канале создается силами трения материала гранулы о стенки канала формующей решетки.
Суммарная сила трения F тр равна d FТР = f gPупл lП 0, (8) где f - коэффициент трения;
g - коэффициент бокового распора;
Р упл - давле ние уплотнения;
l п – длина канала формующей решетки.
Для получения гранулы заданной плотности – ГР необходимо, чтобы вы полнялось условие d FТР Pmax 0. (9) С учетом выражений (8) и (9) длина канала формующей решетки должна быть равной Pmax d lП. (10) 2 fgPупл В этом выражении неизвестной величиной является Р упл. Данный параметр определили как h n Е P=, (11) Lш µ где h – длина элемента продукта заключенного между смежными сечени ями;
Е0 – модуль упругости смеси компонентов;
– коэффициент Пуассона.
С учетом выражения (9) можно записать h E 0 d 02 FТР. (12) 4 Lш µ Данное выражение характеризует силу трения с учетом, как конструктивно технологических факторов пресс-гранулятора, так и с учетом физико механических свойств смеси компонентов.
В тоже время, при проталкивании материала по каналу формующей решетки, должна завершиться релаксация напряжений в материале, так как в противном случае не будет обеспечена требуемая прочность гранул.
Из условия релаксации напряжений длина канала l рел = Vср t рел, где t рел - не обходимое время выдержки гранул в каналах.
При этом необходимо, чтобы соблюдалось следующее условие t обр t рел, и, lП следовательно, l П l рел, а Vср =.
t обр Производительность пресс-гранулятора, с учетом приведенных выше пара метров смесителя, определится как 0,125( Dс2 d c2 ) S c c ГРУ с =. (13) QПГ Мощность N сп, затрачиваемая на процессы смешивания N см и прессования N гр определится как N СП = ( N СМ + N ГР ) С ГР, (14) где с – КПД привода смесителя;
гр - КПД привода гранулятора.
Мощность, затрачиваемая на осуществление процессов смешивания и транс портирования компонентов определяется по зависимости N СМ = 0,01R QСМ LШ, (15) где R – коэффициент, учитывающий сопротивление движению продукта.
Значения параметра L ш обусловлены явлениями, протекающими при взаи модействии частиц соевого компонента в виде муки влажностью W м = 8-10% и размером 28 мкм, а также частицами ламинарии, размером 2-3 мм и влажно стью W л = 60-62%. Данные параметры являются исходными, так как определе ны технологией получения гранул.
Согласно схеме работы смесителя-гранулятора (рис.3), соевый компонент влажностью 8-10% послойно укладывается на измельченный компонент – ла минарию, которая имеет влажность 60-62% в соотношении, как 1:1.
Рисунок 3 Схема к определению параметров смесителя-гранулятора Как установлено поисковыми опытами, при поступлении данных компонен тов на гранулирование, получаемая смесь, во-первых должна иметь однород ный состав, характеризуемый показателем, %, во-вторых – влажность в пре делах WГР =35%, причем влага должна быть распределена равномерно по объе Н му формуемых гранул.
Только при данных условиях, создаются предпосылки к получению каче ственных и прочных гранул.
Следовательно, существует зависимость, в общем виде, которую можно представить как { } П р = f WГР ;
[ = f ( СМ )];
d ГР, Н (16) где см – продолжительность смешивания;
d гр – диаметр гранул.
Вполне очевидно, что ключевую роль в получении гранул однородного со става играет фактор - см.
Для его определения процесс рассмотрен с точки зрения явлений массопере носа диффузного потока в ламинарном режиме.
Такой режим работы (молекулярная диффузия) обеспечивает шнековый сме ситель, перемещая частицы соевой муки размером 28 мкм и частицы влажного продукта – ламинарии.
Соприкасаясь между собой в движущемся потоке хаотично, молекулы воды от частиц ламинарии переходят в частицы муки, в результате чего происходит выравнивание содержания влаги путем его усреднения WМ М + W Л Л WСР =, (17) М +Л где W м, W л – влажность компонентов;
М, Л – массовая доля компонентов в смеси.
При этом, концентрацию воды в слое соевой муки обозначим как С м, а кон центрацию воды в слое частиц ламинарии – как С л.
Разница концентраций воды С л - С м = С является движущей силой молеку лярного диффузионного процесса массопереноса. Количество воды М, про диффундировавшего за время см определяется по формуле F C М = (D + ЕD ), (18) где D – коэффициент диффузии, зависящий от свойств среды, ее температу ры, давления, концентрации и свойств диффундирующего вещества;
Е D - ко эффициент конвективной диффузии;
F – площадь слоя, через который прохо дит диффундирующее вещество;
– толщина смеси компонентов.
Время, необходимое для осуществления процесса перехода молекул воды из одного компонента в другой в движущемся потоке двух смежных фаз, можно Lш представить как см =, где см – скорость движения смешиваемых компо vсм нентов в камере смесителя ( см = гр ).
Подставляя значения гр из выражения (3) для определения см, а затем в вы ражение (18), приняв что = см и решая его относительно L ш, получили ( Dc2 d c2 ) S c c У с М Lш =. (19) 8 Fn F0 F C ( D + E D ) Тогда мощность затрачиваемая на процесс гранулирования определяется как 0,785 h n E0 d 02 0 ln = + f g Pупл RП LП П ГР, (20) N ГР LШ µ t обр где R п – радиус винта в прессующем узле гранулятора;
L п – длина камеры прессующего узла гранулятора;
п – угловая скорость вращения винта грануля тора.
В процессе работы, данный смеситель-гранулятор должен обеспечивать вы равнивание колебаний влажности в смешиваемых компонентах, которые имеют место в реальных условиях и которые обусловлены влиянием множества раз личных как управляемых, так и неуправляемых факторов. При составлении и решении дифференциальных уравнений, описывающих реальный технологиче ский процесс учесть все эти факторы не представляется возможным.
Применяя положения теории вероятности, к изучаемому процессу, возможно учесть изменения колебаний влажности, преобразуя при этом входящий поток продуктов определенными способами.
Изменения колебаний во входном и выходном потоках, рассмотрели как ста ционарный случайный процесс, обладающий свойством эргодичности.
Рассмотрев стационарную случайную функцию распределения массы влаги – на длине преобразованного посредством загрузки материального потока.
В результате преобразований, среднее значение влаги в кормовых компонен тах определяется как MM + MЛ Mр =, (21) где M M и M Л – масса влаги в соевом и минеральном компонентах, соответ ственно.
В третьей главе «Программа, методика экспериментальных исследований и обработки экспериментальных данных», приведены программа, объекты и ме тоды исследований.
В соответствии с поставленной целью и задачами исследований, программой экспериментальных исследований предусматривалось решение следующих за дач:
- определение объектов и методов исследования;
- выделение основных факторов, влияющих на критерии оценки исследуе мых процессов;
- разработать и создать пилотную установку для проведения эксперимента методами физического и математического моделирования;
- разработать частные методики по проведению эксперимента;
- подобрать приборы и оборудование;
- изучить влияние факторов на критерии оптимизации процессов смешива ния и гранулирования;
- провести обработку экспериментальных данных и обосновать оптимальные значения параметров исследуемых процессов.
Для проведения экспериментальных исследований использовано технологи ческое оборудование, с возможностью варьирования факторами в необходимых пределах.
В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований и их ана лиз» изложены результаты с обоснованием оптимальных параметров процесса приготовления белково-минеральных гранул.
Исследованию подвергалось соевое сырье, полученное на термоагрегате КПСМ-850, а также ламинария. В результате исследований установлено, что в составе вторичного сырья от переработки семян сои на термообработанную полножирную муку, находятся следующие фракции: оболочка семян сои в ко личестве 40%;
зародыш семени сои в количестве 10%;
дробленые семядоли в количестве 50%. Рассев фракций осуществляли на решетном классификаторе.
В дальнейшем, вторичное сырье подвергалось тонкому измельчению ( мкм), а на основе ламинарии готовилась паста, посредством ее измельчения на волчке с диаметром отверстий решетки равном 3.0 мм.
Предварительно, на основании поисковых опытов и априорного ранжирова ния факторов исследуемых процессов, были выделены наиболее значимые из них, как оказывающие наибольшее влияние на критерии оптимизации.
В качестве критериев оптимизации для процесса получения белково минеральных гранул были приняты:
- однородность гранулируемой смеси -, % - (У 1 );
- энергоемкость процессов смешивания компонентов и формования гранул – кВт с – (У 2 );
N уд, кг - прочность сушеных гранул – П р, % - (У 3 ).
Для первых двух критериев оптимизации процесса получения гранул – и Nуд, такими факторами являются:
- массовая доля соевого компонента – х 1 (Мс, %);
- диаметр отверстий формующей решетки – х 2 (d о, мм);
- угловая скорость вращения винта смесителя - x 3 (, c-1).
Для показателя прочности сухих гранул Пр, определены следующие факторы:
- начальная влажность гранул – х 1 (W н, %);
- температура сушки – х 2 (t, 0С);
- диаметр гранул – х 3 (d гр, мм).
Таким образом, для процесса получения влажной гранулированной смеси необходимо было раскрыть следующие функциональные зависимости = f (x 1 ;
x 2 ;
x 3 ) max, (22) N уд = f (x 1 ;
x 2 ;
x 3 ) min, (23) а для процесса получения сушенных белково-минеральных гранул:
П р = f (x 1 ;
x 2 ;
x 3 ) 100%. (24) После реализации 3-уровневого плана эксперимента и получения значений критериев оптимизации Y 1 и Y 2, проведена их обработка, а также регрессион ный анализ полученных зависимостей (22) и (23).
Первая зависимость исследована на max, а вторая на min. Для данных зави симостей определены коэффициенты математической модели методом шаговой регрессии.
На основании данных расчетов и сделанных выводов, построены следующие математические модели в их кодированном виде - для однородной смеси:
Y 1 = 95.5105+1.6307 х 2 -3.250 х 1 х 2 -2.125 х 1 х 3 -4.500 х 2 х 3 -2.946 х 1 -4.978 х 2 2 -2.269 х 3 2 max;
(25) - для энергоемкости:
Y 2 = 78.620-2.654 х1 -2.576 х3 -2.125 х2х3 +6.099 х 1 2 +7.115 х 2 +4.744 х 3 2 min (26) Полученные модели (25) и (26) адекватны.
Для определения области экстремальных значений факторов х 1, х 2 и х 3 по строены поверхности откликов Y 1 и Y 2, а также их сечения.
Области экстремальных значений, при которых Y 1 max находятся в следу ющих пределах: х 1 =-0,07;
х 2 =0,31;
х 3 =-0,27, а Y 2 min - х 1 =0,22;
х 2 =0,04 и х 3 =0,28.
Оптимальные значения факторов находятся в следующих пределах:
массовая доля соевого компонента – М с = 48.25-55.5%;
диаметр отверстий формующей решетки - d о - 2.04-2.31 мм;
угловая скорость вращения винта - = 8.65-11.4 с-1.
кВт с При данных значениях факторов =95,7%, а N уд = 77.9.
кг На втором этапе исследований установлена зависимость степени уплотнения получаемых гранул от длины канала формующей решетки l k, то есть = f (l k ). Данная функция аппроксимирована выражением вида y=a+bx, где a и b – эмпирические коэффициенты, определяемые методом наименьших квадра тов.
Для данной зависимости а=1,05, b=0,02, то поэтому =1,05+0,02 l к. (27) Проведя соответствующие преобразования, получили формулу для расчета длины канала формующей решетки l к = 50-52,5. (28) На этом же этапе исследований определено значение дисперсий Dм колеба ний влаги в потоке 2-х компонентов при их послойной загрузке в бункер смеси теля-гранулятора.
При проведении опытов, скорость потока составляла =1 м/с, что соответ ствовало подаче продуктов Q = 0,028 кг/с.
Дисперсия колебаний влаги в потоке составила Dм=0,02 г/м.
Относительное фактическое отклонение М составило 4,99%.
На третьем этапе исследований проводилось нахождение зависимости, об щий вид которой представлен функцией (29).
На основании проведенного анализа построена математическая модель полу чения сушенного белково-минерального гранулята в ее кодированной форме Y 3 = 97,342-1,376х 1 -3,578 х 1 2 -1,546 х 2 2 -2,054х 3 2 max. (29) С целью определения области экстремальных значений факторов, при кото рых Y 3 max (100%) построена поверхности отклика Y 3 и его сечения (рис.4).
При этом, оптимальные значения факторов равны: начальная влажность гра нул – W н =34,0%;
температура сушки - t0 = 1500С;
диаметр гранул - d гр = 2.0 мм.
При данных значениях факторов прочность сухих гранул составляет П р =97,4%.
Рисунок 4 Поверхность и сечения откликов Y3=f(X 1 ;
Х 2 ;
Х 3 ) В пятой главе «Производственная проверка результатов, их экономическая эффективность и методика расчета параметров разработанной технологической линии и оборудования получения белково-минеральной добавки для сельскохо зяйственной птицы» приведены условия проведения производственных испы таний, экономическая оценка результатов исследований, а также методика рас чета разработанной технологической линии.
Производственная проверка результатов исследований проводилась в ООО «Амурагроцентр» Амурской области. В качестве базового рецепта был принят состав по рецепту ПК-5-1-89, в котором соевый и подсолнечниковый шрот, а также рыбная мука были заменены на гранулированную белково-минеральную добавку.
На рисунке 5 представлена конструктивно-технологическая схема линии получения добавки.
Морская капуста (ламинария) Оболочка, зародыш, дробленые семядоли семян сои Паста 4 Добавка (гранулят) Рисунок 5 Конструктивно - технологическая схема линии по производству белково-минеральной добавки: 1-бункер-накопитель;
2-дозатор;
3-бункер дозатор;
4-штифтовый измельчитель;
5-измельчитель;
6-смеситель - грануля тор;
7-шкаф сушильный «Универсал»;
8-весы ВЫВОДЫ 1. На основании анализа литературных источников и опыта практического использования агрегата КПСМ-850, обоснована возможность и целесообраз ность приготовления белково-минеральной добавки для сельскохозяйственной птицы на основе соевого компонента и ламинарии.
2. В результате теоретического анализа выявлены факторы, оказывающие влияние на эффективность процесса получения гранулированных кормовых смесей.
Установлены аналитические зависимости и получены выражения для расчета производительности, энергоемкости и конструктивно-режимных параметров смесителя-гранулятора с плоской формующей матрицей в виде решетки.
Получена аналитическая модель, учитывающая способы, условия и возмож ность выравнивания колебаний влажности в процессе приготовления двухком понентной гранулированной смеси на основе соевой муки из вторичного сырья и пасты из ламинарии;
3. На основе экспериментальных данных получены математические модели процесса приготовления гранулированной белково-минеральной добавки. По средством данных моделей обоснованы оптимальные значения конструктивно режимных и технологических параметров:
для процесса получения гранулированных двухкомпонентных смесей:
- массовая доля соевого компонента – М с =48-55%;
- диаметр отверстий формующей решетки – d о =2,0-2,5 мм;
- угловая скорость вращения винта смесителя - =8,65-11.4 с-1;
для процесса сушки белково-минеральных гранул:
- начальная влажность гранул – W н =34,0%;
- температура сушки – t0=1500C;
- диаметр гранул – d гр =2,0 мм;
4.В ходе производственной проверки подтверждены результаты теоретиче ских и экспериментальных исследований. На основе полученных данных обос нована технологическая линия приготовления белково-минеральной добавки для рационов сельскохозяйственной птицы, а также методика ее расчета.
При этом установлено, что технологическая линия обеспечивает получение белково-минеральной добавки заданного однородного состава и требуемых свойств в виде гранул влажностью 8-10%, а также прочностью не менее 95%.
5. В результате сравнительной технико-экономической оценки разработан ной технологической линии и технических средств установлено, что они име ют по сравнению с оборудованием ДГ-1 меньшую на 23% металлоемкость, а также меньшую на 73% энергоемкость. Годовая стоимость дополнительной продукции, получаемой при производстве мяса птицы, будет равна 32,3 р./гол.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
а) статьи в рекомендованных изданиях ВАК России 1. Бушуев С.В. Технология производства белково-минеральной добавки на основе соевого сырья и морской капусты / С.В.Бушуев., С.М.Доценко, В.В.Самуйло, С.А.Иванов// Вестник КрасГАУ – 2010. - №8.- С. 143-146.
б) статьи в других изданиях 2. Бушуев, С.В. Обоснование технологии и технических средств для произ водства белково-минеральной добавки птице /С.В.Бушуев, В.В.Самуйло// Сборник научных трудов «Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве» – Благовещенск: ДальГАУ.
2010. – Вып. 17.- С. 212-214.
3.Бушуев, С.В. Технология производства соевой белково-минеральной до бавки для сельскохозяйственной птицы /Бушуев С.В., Самуйло В.В.// 2 между народная научно-практическая конференция «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: Опыт, проблемы и пути их решения» – Улья новск: УГСХА, 2010. – т.2.- С. 123-125.
4. Бушуев, С.В. Обоснование параметров технологии и технических средств для производства белково-минерального продукта /С.В.Бушуев, С.М.Доценко,Е.Б.Обухов // Международная научно-практическая конференция «Вавиловские чтения – 2010». – Саратов: СарГАУ, 2010. – т.3.- С.282-283.
5. Бушуев, С.В. Производство соево-ламинариевой добавки для птицы В.В.Самуйло, С.М.Доценко// Международная научно /С.В.Бушуев, практическая конференция, посвященная 80-летию со дня рождения профессо ра Кобы В.Г. – Саратов: СарГАУ, 2011. – С.18-21.
6. Бушуев, С.В. Технология получения добавки на основе соевого сырья и ламинарии / С.В.Бушуев, В.В.Самуйло // Сборник научных трудов «Механиза ция и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве» – Благовещенск: ДальГАУ. 2011. – Вып. 18.- С. 12-14.
7. Бушуев, С.В. Обоснование технологии и параметров процесса получения соево-ламинариевой добавки для птицы С.М.Доценко, /С.В.Бушуев, В.В.Самуйло, С.А.Иванов// Международная научно-практическая конференция «Инженерно-техническое обеспечение регионального машиноиспользования и сельхозмашиностроения» – Благовещенск: ДальНИИМЭСХ, 2011. – С.208-214.
8. Бушуев, С.В. Приготовление белково - минеральной добавки для сельско хозяйственной птицы /С.В.Бушуев// Региональная научно-практическая кон ференция « Взаимодействие научно-образовательных учреждений, бизнеса и власти». – Благовещенск: ДальГАУ, 2011. – С. 159-162.
9. Бушуев, С.В.Технологическая линия приготовления белково - минераль ной добавки. /С.В.Бушуев, В.В. Самуйло. – Благовещенск: ДальГАУ, 2012. – 18 с.
10. Способ получения функционального продукта из сои: патент РФ на изобретение № 2437571 МПК А23 L 1/20/ С.М.Доценко, О.В.Скрипко, С.В.Бушуев, С.А.Иванов;
№201023559/13, заяв.09.06.2010;
опубл. 2011 г., Бюл. №36.
Бушуев Сергей Васильевич ОБОСНОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОЙ БЕЛКОВО-МИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПТИЦЫ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Лицензия ЛР 020427 от 25.04.1997 г.
Подписано к печати 07.03.2012 г. Формат 6090/16.
Уч.-изд.л. – 1,0. Усл.-п.л. – 1,5.
Тираж 100 экз. Заказ 39.
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии издательства ДальГАУ 675005, г. Благовещенск, ул. Политехническая,