Введение к работе
Актуальность работы. Интенсификация и расширение сельскохозяйственного производства широко связаны с задачей повышения выпуска продукции животноводства. В настоящее время эта задача не может быть решена без организации правильного применения кормопродуктов, так как в последние годы появился дефицит рационов по ряду биологически активных и минеральных веществ. Существующее положение кормовой базы, низкое производство белково-витаминных добавок не в состоянии обеспечить животноводство сбалансированным кормовым сырьем в необходимом объеме.
Для роста продуктивности животных, повышения производства продукции животноводства, необходимым условием является полноценное кормление, предусматривающее выдачу животным полнорационных многокомпонентных кормовых смесей.
Такие смеси значительно лучше усваиваются животными и способствуют повышению продуктивности. Многочисленными исследованиями выявлено, что наиболее рационально использовать в животноводстве полнорационные кормосмеси с частичным или полностью гидролизованным комплексом некрахмалистых полисахаридов. Гидролизованные кормосмеси готовятся с использованием специальных ферментов, гидролизующих полисахариды на моноолигосахара.
Основным кормопродуктов в РФ являются зерновые культуры, в частности пшеница составляет большую его часть и содержит порядка 11% некрахмалистых полисахаридов, поэтому представляется интересным исследование данного вида сырья после его ферментации.
Использование предложенного ферментированного пшеничного сырья при производстве кормопродуктов в животноводстве позволит получить эффект, обусловленный нормализацией микробиоценоза, повышением усвояемости кормов за счет активации деятельности ЖКТ, улучшения углеводного обмена, что приведет к увеличению прироста живой массы, повышению сохранности и обеспечению улучшения экологического состояния животных и птиц.
Вследствие высокой начальной влажности ферментированного пшеничного сырья это продукт обладает небольшим сроком хранения. В связи с этим актуальным является разработка ресурсосберегающих и высокоэффективных технологий сушки, обеспечивающих получение готовой продукции высокого качества и высокий срок хранения.
Таким образом, использование ферментированного пшеничного сырья в животноводстве и разработка способа сушки такого сырья является актуальной задачей.
Значительный вклад в теорию сушки дисперсных материалов внесли такие отечественные и зарубежные ученые как А.В. Лыков, П.А. Ребиндер, П.Г. Романков, А.С. Гинзбург, П.С. Куц, В.И. Муштаев, Б.С. Сажин, Б.И. Леончик, И.Т. Кретов, С.Т. Антипов, А.Н. Остриков,, М.А. Гришин, Л. Венцель, Р. Уайт, О. Кришер и многие другие.
Проведя литературный поиск по сушке высоковлажных дисперсных материалов, и изучив свойства ферментированного пшеничного сырья, нами был сделан вывод о том, что сушку необходимо проводить в виброкипящем слое, вследствие склонности продукта к конгломерированию.
Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры машин и аппаратов пищевых производств ВГУИТ на 2011-2015 гг. «Адаптация пищевых машинных технологий к тепло- и массообменным процессам на основе диагностики техники и технологии пищевых производств» (№ государственной регистрации 01201253880).
Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является научное обеспечение и разработка способа сушки ферментированного пшеничного сырья в аппарате с виброкипящим пересыпающимся слоем.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
– экспериментальное изучение и обобщение характеристик ферментированного пшеничного сырья как объекта сушки;
– исследование кинетических закономерностей сушки ферментированного пшеничного сырья в виброкипящем пересыпающемся слое;
– исследование и оценка основных факторов, оказывающих наибольшее влияние на сушку;
– статистическое определение оптимальных режимов работы экспериментальной сушильной установки, позволяющее в широком диапазоне изменения входных факторов обеспечить минимальную величину энергозатрат при обезвоживании ферментированного пшеничного сырья;
– разработка математической модели процесса сушки ферментированного пшеничного сырья в виброкипящем пересыпающемся слое;
– проведение качественной оценки полученной сухого продукта;
– разработка машинной технологии производства ферментированного пшеничного сырья;
– разработка высокоинтенсивной сушильной установки в виброкипящем слое для сушки высоковлажных дисперсных материалов;
– термодинамическая оценка экспериментальной установки методом эксергетического анализа.
– проведение промышленной апробации предлагаемых разработок.
Научная новизна. Исследовано влияние влажности ферментированного пшеничного сырья на изменение его физико-механических, гигроскопических и теплофизических свойств, как объекта сушки.
Установлены кинетические закономерности процесса сушки ферментированного пшеничного сырья в виброкипящем пересыпающемся слое. По результатам планирования эксперимента и статистической обработки экспериментальных данных установлено влияние различных факторов на кинетику процесса сушки.
Проведено комплексное исследование качественных показателей ферментированного пшеничного сырья, высушенного в виброкипящем пересыпающемся слое.
Проведен термодинамический анализ эффективности процесса сушки ферментированного пшеничного сырья.
Разработана математическая модель процесса сушки ферментированного пшеничного сырья в виброкипящем слое.
Практическая значимость работы. На основании комплекса исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, показана целесообразность применения аппарата с виброкипящим пересыпающимся слоем для сушки ферментированного пшеничного сырья.
Разработана машинная технология производства ферментированного пшеничного сырья. Разработана оригинальная конструкция сушильной установки, использующая принцип виброкипящего пересыпающего слоя.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежском государственном университете инженерных технологий (с 2010 по 2013 гг.).
Результаты работы экспонировались на Международных постоянно действующих выставках г. Воронеж и были отмечены 5 дипломами.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе, 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения. Работа изложена на странице машинописного текста, содержит 87 рисунков и 14 таблиц. Список литературы включает 151 наименование. Приложения к диссертации представлены на 21 страницах.
