Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Обзор существующих способов обработки кормового зерна 11
1.2 Энергетическая оценка агрегатов для термообработки зерна, их преимущества и недостатки 27
1.3 Существующие методики расчета мощности источников излучения 35
1.4 Основы теории нагрева и охлаждения материала в процессе термообработки зерна 40
1.5 Расчет мощности и основных конструктивных размеров установки для термообработки зерна 43
Основные результаты и выводы по главе. Цель и задачи исследования 44
ГЛАВА 2 Теоретическое исследование и обоснование рациональных параметров конструкции установки для термообработки фуражного зерна 46
2.1 Методика расчета основных параметров установки для термообработки фуражного зерна 46
2.1.1 Разработка методики инженерного расчета мощности источников излучения установки 46
2.1.2 Выбор рациональной толщины греющей поверхности установки при различном расположении ТЭНов методом исследования температурного поля на стальной греющей поверхности 52
2.2 Определение рациональных параметров процесса микронизации 54
2.2.1 Исследование поглощательной способности потока инфракрасного излучения, поглощаемого различными материалами (веществами)...54
2.2.2 Исследование влияния инфракрасного излучения на процессы, происходящие внутри зерновки 55
2.2.3 Изменение температурного поля на стальной греющей поверхности микронизатора фуражного зерна в зависимости от теплофизических свойств зерна 58
2.3 Исследование опытных значений механических разрушающих усилий зерновок пшеницы и определение законов их распределения 60
2.4 Исследование величины разрушающих механических усилий зерновок пшеницы 69
Основные результаты и выводы по главе 74
ГЛАВА 3 Программа и методики экспериментальных исследований 75
3.1 Описание установки для термообработки зерна 75
3.2 Описание блока управления установки для термообработки фуражного зерна 78
3.3 Методика измерения температуры на греющей поверхности установки выбор рациональной толщины поверхности 78
3.4 Методика экспериментального исследования поглощательной способности инфракрасного излучения различными материалами (веществами) 79
3.5 Методика экспериментального исследования влияния инфракрасного излучения на процессы, происходящие внутри зерновки 81
3.5.1 Методика экспериментального исследования влияния по термообработке зерновок пшеницы 81
3.5.2 Методика экспериментального исследования по выбору режимов процесса микронизации 82
3.6. Методика обработки экспериментальных данных по исследованию влияния расстояния от источника ик-излучения, толщины слоя, время экспозиции на количество поглощенной энергии 82
Основные результаты и выводы по главе 84
ГЛАВА 4 Результаты экспериментальных исследований 85
4.1 Исследование зависимости температуры стального желоба установки от расположения ТЭНов и выбор рациональной толщины его поверхности 85
4.2 Результаты оценки теплового потока инфракрасного излучения, поглощаемого различными материалами (веществами) 92
4.3 Результаты исследования температурного поля на стальной греющей поверхности микронизатора в зависимости от изменения теплофизических свойств зерна 97
4.4 Результаты экспериментальных исследований влияния потока инфракрасного излучения на процессы, протекающие внутри зерновки 101
4.4.1 Результаты экспериментальных исследований по термообработке зерновок пшеницы 101
4.4.2 Влияние режимов микронизации пшеницы на химический состав зерновок 104
4.4.3 Экспериментальная проверка разработанной методики инженерного расчета мощности источников излучения 106
Основные результаты и выводы по главе 107
ГЛАВА 5 Технико-экономическая эффективность применения установки для термообработки зерна 108
5.1 Расчет экономической эффективности 108
5.2 Расчет энергетической эффективности 111
5.3 Расчет экономической эффективности 113
Основные результаты и выводы по главе 115
Литература 117
Приложения 128
- Основы теории нагрева и охлаждения материала в процессе термообработки зерна
- Исследование влияния инфракрасного излучения на процессы, происходящие внутри зерновки
- Методика экспериментального исследования поглощательной способности инфракрасного излучения различными материалами (веществами)
- Результаты исследования температурного поля на стальной греющей поверхности микронизатора в зависимости от изменения теплофизических свойств зерна
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из путей повышения эффективности животноводства является рациональное использование кормов, в частности фуражного зерна. Известно, что значительная часть неподготовленного к скармливанию зерна не усваивается организмом животного и выводится с экскрементами. В связи с этим особую актуальность приобретают различные способы подготовки зерна к скармливанию: измельчение, пропаривание, плющение, гранулирование, экструдирование.
Многочисленные исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, показали высокую эффективность тепловой обработки для повышения биологической ценности корма. Положительным результатом тепловой обработки является улучшение вкусовых качеств зерна в результате образования ароматических веществ. Одним из перспективных способов тепловой обработки зерна является микронизация, в результате которой существенно повышается полезная обменная энергия фуражного зерна, значительно снижается потребление кормов сельскохозяйственными животными. Однако в современных микронизаторах фуражного зерна удельные затраты энергии составляют 150...250 кВт'ч/т.
В связи с изложенным проблема снижения удельных затрат энергии на микронизацию фуражного зерна актуальна, имеет научное и практическое значение.
Работа выполнена в соответствии с общероссийской отраслевой программой 0.51.21 «Разработать и внедрить новые методы и технические средства электрификации сельского хозяйства» и перечнем целевых программ: П.29 «Разработать основные направления долгосрочной федеральной технической политики, систему энергетического обеспечения, развития автоматизации производства и экологии энергетических средств в сельскохозяйственном производстве России» (приказ № 10 от 17.03.95 г. по Главному управлению вузов Минсельхозпрода России).
Цель работы: снижение удельных энергозатрат на микронизацию фуражного зерна за счет использования установки с двухсторонним подводом теплоты.
Задачи исследования:
Провести анализ известных технологий тепловой обработки фуражного зерна и обосновать применение инфракрасного излучения для его сушки.
Разработать теоретические положения по определению рациональных, режимных и конструктивных параметров установки для термообработки фуражного зерна с пониженными удельными энергозатратами.
Разработать методику экспериментальных исследований по изучению влияния двухстороннего подвода теплоты на процесс термообработки фуражного зерна.
Провести экспериментальные исследования по определению основных рациональных параметров конструкции установки для термообработки фуражного зерна.
Оценить экономическую эффективность обработки фуражного зерна методом микронизации на установке с двухсторонним подводом теплоты.
Объект исследования - процесс микронизации фуражного зерна на установке для его термообработки с двухсторонним подводом теплоты.
Предмет исследования - взаимосвязи и закономерности режимных и конструктивных параметров микронизатора фуражного зерна с количественными и качественными показателями процесса термообработки.
Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:
1. Обоснован выбор источника инфракрасного излучения, обеспечивающего наибольшее поглощение лучистой энергии зерном, с учетом величины энергии разрушающих усилий зерновок пшеницы.
2. Впервые разработана методика инженерного расчета мощности
источника инфракрасного излучения установки для термообработки зерна с
двухсторонним подводом теплоты.
3. В результате экспериментальных исследований получена зависимость
температуры внутри зерновки от продолжительности термообработки.
4. Получены новые экспериментальные данные о влиянии режимов
микронизации на химический состав зерна пшеницы.
Практическая значимость
На основе результатов диссертационной работы разработана, изготовлена и внедрена в сельскохозяйственное производство в ОАО «Кетовская агрохимия» Курганской области установка для термообработки фуражного зерна. Материалы теоретических и экспериментальных исследований используются на практических занятиях по дисциплине «Теплотехника». Определены рациональные режимы микронизации зерновок пшеницы, позволяющие повысить усвояемость продукта и снизить удельные затраты электроэнергии до 88,9 кВт -ч/т.
Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждались и получили одобрение на научных конференциях в Курганской ГСХА «Аграрная наука: проблемы и перспективы» (1997-2004 гг.); Международной научно-технической конференции «Достижение науки - агропромышленному производству» (г. Челябинск, 2004-2005 гг.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в восьми научных статьях, получено положительное решение на заявку на изобретение 2004131911/13 от 01.11.2004 года.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка используемой литературы и приложений. Объем диссертации - 122 страницы машинописного текста, в том числе 24 страницы приложений, 36 рисунков, 18 таблиц. Список использованной литературы содержит 133 источника.
Основы теории нагрева и охлаждения материала в процессе термообработки зерна
Всероссийским институтом животноводства разработана технологическая линия, которая включает в себя блок микронизации зерна с устройствами предварительного наложения и дозированной подачи исходного сырья и средств механической загрузки, блок плющения микронизированного зерна, выгрузного конвейера и шкафа управления. Основные технические характеристики экспериментальной линии: температура нагрева зерна 125 С; время нагрева зерна (экспозиция) 20 - 60 с; плотность укладки зерна на лоток 20-30 г/дм ; установленная мощность карбидокремниевых нагревателей 45; 90; 180 кВт Установка для инфракрасной обработки зерна уже создана и испытана в одном из хозяйств Липецкой области. Она проста: специальное устройство располагает зерно в один ряд, затем транспортеры подают его в зону воздействия инфракрасных лучей, во время короткого облучения (от 5 до 100 с в зависимости от культуры) вибрационная установка переворачивает его, чтобы оно облучалось равномерно, а вентиляторы отсасывают образующиеся при облучении водяные пары. В качестве источника инфракрасного излучения используются нихромовые ленты, к которым напряжение подведено от аккумуляторов. Длина волн составляет 1,5 - 4,0 мкм, интенсивность потока- 35 кВт/м .
В ЦНИПТИМЭЖе разработаны микронизаторы, отличающиеся способом перемещения материала: барабанный, ленточный, горизонтальный с вибро-перемещением и шахтный. Источником ИК-излучения служат серийные лампы накаливания с галогенным циклом.
Два последовательно работающих барабана позволяют, помимо микронизации, осуществлять обеззараживание с помощью оптического излучения. Производительность установки составляет 1 т/ч.
Установка горизонтального типа с качающимся транспортером имеет производительность до 2 т/ч, а малогабаритная с ленточным транспортером -до 200 кг/ч.
Шахтная установка позволяет максимально утилизировать теплоту источника излучения, так как, облучая зерно на нижнем лотке, тот же источник подогревает его на верхнем. Оптимальная влажность зерна должна быть 17-20%. Удовлетворительные результаты получены и при влажности 12-24%. Время экспозиции при процессе желатинизации, в зависимости от вида зерновой культуры составляет 20-90 с. Удельные энергозатраты составляют 150.... 250 кВт ч/т.
Установка «Микронайзер» представляет собой транспортер между двумя бункерами для загрузки и разгрузки зерна, над которыми установлен источник инфракрасных лучей с длиной волны 2-6 мкм. Продолжительность обработки колеблется в зависимости от температуры и культуры. Так, экспозиция для ячменя и пшеницы составляет 30 с при производительности 2 т/ч. Соя требует в три раза больше времени по сравнению с пшеницей (90 с), производительность составит 0,7 т/ч, для сорго, фасоли, овса - 2 т/ч.
Установка для микронизации зерна злаковых смонтирована в кооперативе Агри-Шер. На установке обрабатывают зерно кукурузы и фуражных культур с исходной влажностью 15-18% при экспозиции от 10 до 60 с. Температура в зоне воздействия инфракрасных лучей на зерно составляет 150-200С.
Процесс сушки заключается в удалении под действием теплового агента влаги, одна часть которой находится внутри зерновки, другая часть - на ее поверхности. Движение влаги можно разбить на этапы с двумя разными потоками, первый из которых направлен изнутри зерновки к ее поверхности. Его величина и скорость зависит от пористости зерновки, энергии связи влаги, градиентов влажности, температуры, давления. Второй поток представляет влагу, испаряемую с поверхности зерновки, величина и скорость испарения которой зависит от способа сушки, массы свободной влаги, находящейся на поверхности, параметров агента сушки и контактируемой площади (Е.М Зимин, В.С.Крутов, 2001 г.).
Холл утверждает, что поглощение теплоты высушиванием материалов зависит в основном от длины волны и интенсивности ИК-излучении, свойств поверхности, влажности и температуры материала. ИК-излучение в сравнении с газовыми источниками имеет большую на 3 - 5 мкм длину волны, по сравнению с электрическими лампочками - на 1,0 - 2,5 мкм. Поглощение энергии уменьшается по мере снижения влажности и повышения температуры.
Дженкинс и Форт, исследуя сушку кукурузы с использованием газовой инфракрасной горелки, показали, что ИК горелки являются более дорогими по сравнению с горелками, предназначенными для передачи тепла конвекцией. Преимущество их состоит в меньшем повреждении поверхности зерна и более низком объеме подаваемого воздуха.
Исследования, проведенные в лаборатории биохимии СибНИПТИЖа под руководством доктора сельскохозяйственных наук Б.А. Скуковского позволили установить следующие особенности ИК сушилки пряно-ароматической зелени: интенсивность удаления влаги возрастает с увеличением энергетической облученности и достигает наибольшей скорости при 19 кВт/м , с повышением температуры ИК сушки достигает максимума при 80 С; наибольшая интенсивность удаления влаги отмечена в первые шесть мин, и составляет в среднем 8% влаги в минуту. Сохранность витаминов, микро- и макроэлементов, аминокислот возрастает при оптимальном режиме ИК сушки - 17 кВт/кв.м; 60С; 0,3 ч.
На базе Иркутского СХИ выполнено устройство двухъярусной терморадиационной установки, предназначенной для сушки кедровых орехов. Установка состоит из генератора ИК излучения, двух сетчато-ленточных транспортеров, корпуса, трех центробежных вентиляторов, выходного желоба. В качестве источников ИК-излучения использованы нихромовые спирали. Общая установочная мощность поточной линии составляет 100 кВт, производительность по сухому продукту - 500 кг/ч. Процесс обработки кедровых орехов ведется мягкими температурными режимами (55-82С), что позволяет сохранить питательные вещества и витамины, вкусовые и ароматические вещества. Максимум поглощательной способности наблюдается в диапазоне длин волны 2,6-3,9 мкм.
При исследовании процесса сушки в конвективно-рациональных сушилках [47] выявлено, что наиболее экономный режим сушки прерывистый, температура нагревателя должна быть не выше 1000 К. Для исследования был разработан и изготовлен трубчатый керамический нагреватель. Максимум спектральной светимости отмечен при длине волны 4 мкм. При прерывистом режиме работы конвективно-радиационных сушилок экономится до 10% электроэнергии. Время работы нагревателя 13 мин., а время паузы 6 мин.
Исследование влияния инфракрасного излучения на процессы, происходящие внутри зерновки
На вероятностной бумаге нормального закона распределения в шести случаях из 15 опытные точки образуют график, близкий к прямолинейной зависимости. На бумаге логарифмически нормального закона распределения в десяти случаях из 15 опытные точки образовали прямолинейные графики. Но почти во всех случаях сформировались группы минимальных значений (численностью до десяти значений), значительно отклоняющиеся от сглаживающей прямой. Результаты нанесения логарифмов значений исследуемой случайной величины на экстремально вероятностные бумаги третьего предельного распределения Э. Гумбеля аналогичны графикам на бумаге логарифмически нормального закона распределения. Но группы минимумов, значительно отходящие от сглаживающих прямых, во всех случаях стали более многочисленными (до двух-трех десятков). Кроме того, опытные точки максимальных значений во всех случаях расположены левее выравнивающих линий. Этот факт указывает на то, что действительный темп сближения случайных величин с экстремальными значениями значительно отличается от теоретического значения выравнивающей линии.
Увеличение объема выборок до 500 значений в каждой не изменило общей картины на бумагах нормального закона распределения и логарифмически нормального закона распределения. На бумагах нормального закона распределения отход точек от выравнивающих линий во всех случаях возрос. Графики на логарифмически нормальных бумагах оказались похожими на графики на экстремально вероятностных бумагах третьего предельного распределения при N=200. Требуется особый анализ картин на бумагах третьего предельного распределения. Обособленные группы минимальных значений присутствуют во всех случаях, но остальные точки (90-95% от объема выборки) формируют монотонные линии с уменьшающимся темпом сближения с максимальными экстремумами (нечто вроде асимптотических зависимостей). На наш взгляд, оснований для отказа от нормального закона распределения и третьего предельного распределения, используемых в качестве статистических моделей, не имеется.
В заключение были нанесены все три тысячи опытных значений на указанные вероятностные бумаги (рисунок 2.9). Отдать предпочтение какому-либо закону распределения трудно. На бумаге нормального закона распределения опытные точки значительно отклоняются от выравнивающей линии то слева, то справа. Пять раз график пересекает выравнивающую линию, и как будут группироваться опытные точки относительно выравнивающей линии, если число испытаний будет пять или десять тысяч предсказать затруднительно (рисунок 2.9 а).
Графическая зависимость на логарифмически нормальной бумаге имеет вид кривой линии, которую можно спрямить только с помощью трех прямолинейных отрезков. При большом увеличении числа испытаний можно предположить, что кривизна графической зависимости будет возрастать. Это обстоятельство дает определенные основания для отказа от этой статистической модели при объемах выборок N 500.
Расположение точек на бумаге третье предельное распределение при N=200; 500 и 3000 (рисунок 2.10) указывает на четко просматриваемую тенденцию группирования точек возле плавной асимптотической кривой линии. Отклонение точек от сглаживающей кривой весьма незначительно и может быть объяснено погрешностью определения разрушающих зерновку нагрузок.
Сравнивая форму графиков на вероятностных бумагах нормального закона распределения и логарифмически нормального закона распределения, можно с определённой уверенностью предположить, что при двойном логарифмировании значений разрушающих нагрузок статистическая функция распределения на экстремально вероятностной бумаге третьего предельного распределения будет близка к прямолинейной не только при числе испытаний в пределах нескольких сотен, но и нескольких тысяч. Третье предельное распределение Э. Гумбеля является универсальным, т.к. оно несимметричное, ограниченное и слева, и справа и характеризуется В большинстве случаев статистическая обработка опытных данных заключается в определении оценок параметров эмпирических (опытных) распределений, их доверительных интервалов и в редких случаях - в определении степени согласованности эмпирического распределения и одного какого-либо из теоретических распределений. Чаще всего используется критерий К. Пирсона, значительно реже - критерий омега-квадрат.
На данном этапе исследовали величину разрушающих механических усилий зерновок пшеницы в исходном состоянии с помощью специального приспособления. Конструкция аналогична рычажным весам и имеет слегка неравномерную шкалу. Первоначальной задачей было определение размаха варьирования значений разрушающих усилий. Испытанно около 20 тысяч зерновок. Минимальные значения находились в пределах 1-2 кг, максимальные 18-19 кг. При статистической обработке экспериментальных данных разрушающих усилий X (кг) выборок с одинаковым количеством испытаний среднее арифметическое отклонение и среднее арифметическое значение имеют некоторый разброс. Следовательно, результаты прогнозирования величины X малой вероятности могут значительно отклоняться от величины X той же вероятности, определяемой экспериментально. С целью проверки объективности результатов прогнозирования при испытаниях определялась величина механических разрушающих усилий зерновок пшеницы с вероятностью 0,0005 при испытаниях 3000.
Методика экспериментального исследования поглощательной способности инфракрасного излучения различными материалами (веществами)
В первые секунды температура резко понижается от 80С при 8 = 1 мм до 20С при 8=5 мм. Это можно объяснить тем, что черная поверхность пластин излучает больше энергии. После засыпания зерном та часть энергии, которая терялась в окружающую среду, теперь поглощается зерном.
В первые 10 с температура на пластинах под зерном увеличивается на 8С в пластине 8— 1 мм; на 2С в пластине 8= 2 мм; на 1,0-1,5С в пластинах 5= 3, 4, 5 мм. Такое различие температур объясняется разной температурой на поверхности пластин. Далее нагрев происходит довольно интенсивно и температура на поверхности пластин под зерном достигает установившейся температуры: в пластине 8=5 мм через 30 с, в пластине 8 = 4 мм через 56 с, в пластине 8=3 мм через 55 с, в пластине 8=2 мм через 72 с. В пластине =1 мм температура под зерном не достигает температуры установившегося режима, т. е. графики не пересекутся. Это объясняется толщиной пластины: чем больше 8, тем больше теплоты она аккумулирует, и тем быстрее прогревается зерно. После 60 с прогрева динамика повышения температуры идет более спокойно, темп нагревания снижается. Это объясняется изменением теплофизических свойств зерна.
Поджаривание зерна вели на стальных пластинах толщиной от 1 до 5 мм при установившейся температуре на поверхности пластины. На пластине температура поверхности 200 С, 8 = 2мм - 170 С, 8=3мм - 153 С, 8= 4мм -152 С 8=5мм - 150 С. Продолжительность обработки составляла от 10 до 160 с в тонком слое.
Результаты измерений температуры зерна, прилегающего к греющей поверхности, показывают, что нагрев происходит довольно интенсивно. При температуре поверхности 200 С в течение 1 минуты температура зерна возрастает до 85 С, при 170 С на поверхности - до 81 С, при 152-153 С на поверхности - до 80 С, при температуре 150 С на поверхности - до 80 С. При температуре поверхности 200 С в течении 2 минут температура зерна достигает 115 С, при температуре поверхности 170 С - температура зерна 105 С, при температуре поверхности 152-153 С температура зерна достигает 101 С, при температуре поверхности 150 С - температура зерна 100 С.
Степень нагрева зерна различных культур зависит от их размера: крупные зерновки нагреваются медленнее. В таблице 4.8 приведены результаты экспериментальных исследований по термообработке зерновок пшеницы в слое. Дальнейшее поджаривание зерновок (более 5 мин) не имеет смысла. Температура внутри зерновки достигает 179С и происходит частичное обугливание зерновки. Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что максимальная разность температур между центром и поверхностью зерновки в слое составляет 14-35С. По данным Слободкина Л.М. [14], при сушке единичных зерен пшеницы сушильным агентом с температурой 110С и скоростью 1,5-3,8 м/с максимальная разность температур поверхности и центра зерна через 1,0-1,5 с составляла 3,5-14 град, затем уменьшилась до нуля при т=25 с. Усложнив задачу, провели опыты с влажным зерном (сутки замачивали в воде и 1 час — отлежка). Объем зерновки при этом увеличился в 2,0-2,5 раза. По Райману [14], вода при температуре 40С через час проникает в зерно и равномерно в нем распределяется. Мелкие зерна поглощают воды больше, чем крупные. Так, при исходной влажности 10,2-10,3 % мелкие зерна через 30 мин замачивания поглотили 1,71 %, крупные - 1,51 % влаги. На рисунке 4.23 изображен перепад температур между центром и поверхностью единичных зерен пшеницы после замачивания (сутки в воде и отлежка 1 час). AtC 90 Весь цикл сушки принято делить на отдельные периоды, протекающие с разной скоростью. К первому относят период прогрева, протекающий без удаления влаги. Так как скорость сушки определяется во втором периоде, то из материала удаляется влага, имеющая с ним непрочную связь, т.е. физико-механическую. В последний период происходит удаление влаги, связанной с материалом физико-химически. По характеру скорости удаления влаги первый период называют периодом прогрева, второй - периодом постоянной скорости сушки, третий - периодом спадающей скорости сушки. Испарение влаги происходит с поверхности зерна, которая в течение этого периода сушки остается влажной, питаясь влагой, поступающей по капиллярам из внутренних слоев. Температура зерна также остается постоянной ввиду существующего теплового равновесия между количеством теплоты, воспринимаемой материалом, и теплоты, отданной на испарение влаги. Непрерывное падение скорости сушки объясняется снижением парциального давления водяного пара на поверхности материала из-за понижения его влажности.
Результаты исследования температурного поля на стальной греющей поверхности микронизатора в зависимости от изменения теплофизических свойств зерна
Весь цикл сушки принято делить на отдельные периоды, протекающие с разной скоростью. К первому относят период прогрева, протекающий без удаления влаги. Так как скорость сушки определяется во втором периоде, то из материала удаляется влага, имеющая с ним непрочную связь, т.е. физико-механическую. В последний период происходит удаление влаги, связанной с материалом физико-химически. По характеру скорости удаления влаги первый период называют периодом прогрева, второй - периодом постоянной скорости сушки, третий - периодом спадающей скорости сушки.
Испарение влаги происходит с поверхности зерна, которая в течение этого периода сушки остается влажной, питаясь влагой, поступающей по капиллярам из внутренних слоев. Температура зерна также остается постоянной ввиду существующего теплового равновесия между количеством теплоты, воспринимаемой материалом, и теплоты, отданной на испарение влаги.
Непрерывное падение скорости сушки объясняется снижением парциального давления водяного пара на поверхности материала из-за понижения его влажности. Проведенный зоотехнический анализ зерна пшеницы, использованной в опыте, позволил выявить и определить те изменения в химическом составе зерна, которые положительно влияют на рост и развитие поросят (табл. 4.9 ). При анализе химического состава зерна в абсолютно сухом веществе выявляется тенденция к снижению одних и повышению других питательных веществ вследствие увеличения продолжительности микронизации зерна. Особенно сильно влияние обработки зерна инфракрасными лучами отразилось на содержании безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ). Содержание сырого протеина в пшенице, обработанной в режиме 75-секундной выдержки, снизилось на 0,47 % по сравнению с пшеницей., обработанной в режиме 30-секундной выдержки, по сравнению с необработанной ее содержание снизилось на 0,56 %. Содержание сырой клетчатки в пшенице, обработанной при 75-секундной экспозиции, уменьшилось на 0,22 % по сравнению с пшеницей, обработанной при 45-секундной экспозиции; по сравнению с необработанной ее содержание снизилось на 0,47 %. В необработанной пшенице содержание БЭВ было ниже по сравнению с пшеницей, обработанной в режиме 45 секундной экспозиции, на 0,47 %, по сравнению с пшеницей, обработанной в режиме 75-секундной экспозиции, содержание БЭВ снизилось на 0,88 %. Содержание в пшенице сырого жира и золы существенно не изменилось. Сырого протеина в пшенице с режимом обработки в течение 60 с было больше всего: 11,36%. На 0,04% снизилось содержание сырого протеина в пшенице с 75-секундной экспозицией и на 0,47% с 30-секундной; по сравнению с необработанной пшеницей его содержание увеличилось на 0,56%. Содержание сырой клетчатки в необработанной пшенице было выше на 0,08% по сравнению с пшеницей, обработанной в режиме 60-секундной экспозиции, и на 0,20% по сравнению с 75-секундной. Самое высокое содержание БЭВ оказалось в пшенице с 75-секундной обработкой: составляло 71,38 %, что на 0,20 % выше, чем в пшенице с 60-секундной экспозицией. По сравнению с пшеницей, подвергнутой 30-секундной обработке, эта разница равна 1,28 %, по сравнению с необработанной пшеницей она снизилась на 6,26 %. Сырого жира в пшенице с 60-секундной микронизацией находилось на 0,01% больше, чем с 75-секундной, и составило 1,61%. По сравнению с необработанной пшеницей этот показатель снизился всего на 0,10 %. Несущественно (на 0,07 %) повысилось содержание сырой золы в пшенице с 60 секундной экспозицией по сравнению с необработанной. Таким образом, полученные данные по химическому составу зерна, обработанному инфракрасным излучением, позволяют констатировать, что микронизация увеличивает содержание легкоусвояемых углеводов на 7- 8 %, сырого протеина на 1,0-1,5 %, сырого жира на 0,1 - 0,2% по сравнению с зерном в исходном состоянии. В качестве источников излучения в установке для термообработки зерна наиболее целесообразно использовать кварцевые инфракрасные лампы КИ-220-1000, а в качестве нагревательных элементов - ТЭНы с алюминиевым оребрением, расположенные на расстоянии 50-55 мм друг от друга. Теоретические исследования температурного поля на стальной поверхности установки с экспериментальными значениями показывают наименьшее расхождение при толщине греющей поверхности 5 мм. Наилучший режим микронизации получен при времени экспозиции около 60 секунд, при этом температура внутри зерновки достигает 180С, а избыточное давление - 10 атм=1 МПа.
По результатам оценки теплового потока, поглощаемого различными материалами (веществами), определен материал (песок), имеющий поглощательную способность, близкую к расчетной по закону Стефана-Больцмана.
Полученные данные по химическому составу зерновок пшеницы, обработанных инфракрасным излучением, показывают, что микронизация увеличивает содержание легкоусвояемых углеводов на 7-8%, сырого протеина на 1,0-1,5%, сырого жира на 0,1-0,2% по сравнению с зерном в исходном состоянии.
