Введение к работе
Актуальность работы. Процессы измельчения пищевого сырья и полуфабрикатов растительного происхождения являются одними из важнейших в технологии производства продуктов питания и часто определяют их качество. В связи с этим возникает необходимость совершенствования технологии измельчения путём осуществления селективной дезинтеграции, создания оборудования и оптимизации режимов его работы.
Наиболее эффективно процесс селективного разрушения осуществляется в вибрационных измельчителях. Одним из перспективных разновидностей вибрационных измельчителей является конусный инерционный виброизмельчитель, который позволяет получать продукт помола в широком диапазоне крупности и узкого гранулометрического состава, а при выборе рационального сочетания этих параметров - продукт наиболее полно отвечающий требованиям качества.
Цель работы заключается в разработке конструкции конусного виброизмельчителя инерционного типа для повышения качества процесса селективной дезинтеграции на основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований процесса и свойств материалов.
Задачи исследования.
Аналитически изучить процесс измельчения материалов и его математическое описание; выявить направления совершенствования процесса виброизмельчения и конструкций конусных инерционных и вибрационных измельчителей.
Разработать математическую модель конусного инерционного виброизмельчителя, связывающую его геометрические и кинематические параметры, параметры процесса и свойства материала.
Разработать математическую модель процесса селективного разрушения сыпучей среды; получить аналитические зависимости для определения времени разрушения единичного тела и функций изменения прирастающих поверхностей компонентов и времени при разрушении сыпучих материалов, кинетическую функцию селективного разрушения, производительность конусного виброизмельчителя.
Исследовать прочностные свойства материалов растительного происхождения при различных видах нагружения и скоростях приложения нагрузки; определить работу разрушения объектов исследований; разработать методику определения прочностных свойств материалов при разрушении свободным ударом.
Разработать, создать и испытать установку селективного виброизмельчения с одновременным пневмосепарированием; установить критерии качества процесса селективного виброизмельчения; определить рабочие параметры установки
6) Осуществить промышленную апробацию результатов работы.
Научная новизна работы.
Разработана математическая модель конусного инерционного виброизмельчителя, позволяющая определить работу разрушения слоя материала, учи-
тывающая геометрические и кинематические параметры измельчителя, параметры процесса и свойства материала.
Разработаны математические модели разрушения единичных тел и сыпучей среды в виброизмельчителе. Получены аналитические выражения для определения времени разрушения единичного тела и сыпучего материала, функций прирастания поверхностей компонентов и кинетической функции селективного разрушения в конусном виброизмельчителе.
Проведены исследования прочностных свойств материалов растительного происхождения: установлены особенности изменения пределов прочности и модулей упругости от скорости приложения нагрузки при сжатии и сдвиге для семян облепихи, семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника; определена работа разрушения для семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника. Установлена работа разрушения стеснённым ударом образцов семян кедра сибирского и сухих плодов шиповника; определён предел прочности семян кедра сибирского при свободном ударе.
Установлены рациональные рабочие параметры установки селективного виброизмельчения с пневмосепарированием на основе предложенных критериев качества.
Практическая значимость и реализация. Разработан и изготовлен конусный виброизмельчитель инерционного типа, новизна которого защищена патентом РФ № 2284220 от 27.09.2006 г.
Проведены испытания опытно-промышленной установки селективного разрушения с пневмосепарированием на основе разработанного виброизмельчителя на ООО "Тулунский мясной двор" по хоздоговорной НИР "Разработка технологии подготовки растительных витаминизированных добавок в мясные и колбасные изделия".
Автор защищает конструкцию конусного инерционного виброизмельчителя, математическую модель виброизмельчителя с учётом геометрических и кинематических параметров машины, параметров процесса и свойств материалов.
Математическую модель кинетики разрушения единичных тел и сыпучей среды в виброизмельчителе, основанную на теории марковских процессов.
Результаты исследования прочностных свойства материалов растительного происхождения.
Конструкцию установки селективного измельчения с пневмосепарированием, результаты экспериментального исследования рабочего процесса в установке и практического использования в производстве.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:
- международных научно-технических конференциях: "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности" (Воронеж, 2004), "Актуальные проблемы современной науки" (Самара, 2005 г.), "Перспективы производства продуктов питания нового поколения" (Омск, 2005 г.), "Живые системы и биологическая безопасность населения" (Москва, 2005), "Сотрудничество для решения проблем отходов" (Харьков, 2006 г), Техника и технология
пищевых производств (Могилёв, 2006), "Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство" (Воронеж, 2008);
всероссийской научно-технической конференции: "Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире" (Екатеринбург, 2005);
региональной научно-технической конференции: "Здоровое питание -основа жизнедеятельности человека" (Красноярск, 2006);
а также сборниках научных работ: "Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов" (Кемерово, 2005), "Техника и технология пищевых производств" (Кемерово, 2006), "Совершенствование существующего и разработка нового оборудования для пищевой промышленности" (Кемерово, 2006,2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 3 статьи, предусмотренных перечнем ВАК, 1 патент РФ, 3 депонированные статьи.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 150 страницах машинописного текста, приложение - на 53 страницах. Работа включает 39 рисунков,7 таблиц. Список литературы содержит 112 наименований.
Похожие диссертации на Разработка и исследование конусного виброизмельчителя для селективной дезинтеграции растительного сырья
