Введение к работе
Актуальность работы. Рост производства сельскохозяйственной продукции, наметившийся в последние годы, невозможен без его технического и технологического совершенства в соответствии с национальным проектом «Развитие Агропромышленного комплекса на 2013-2020 годы». В настоящее время животноводство ведется на промышленной основе, обеспечивающей наилучшую утилизацию корма. Сосредоточение большого числа животных на ограниченных площадях с использованием кормов промышленного производства стали вызывать заметное ослабление их здоровья, глубокие нарушения обмена веществ, снижение продуктивности. В таких условиях необходимы кормовые добавки в виде брикетов-лизунцов, компенсирующие недостаток в микро-и макроэлементах элементах, витаминах и многих других веществах.
Однако применяемые технологии и оборудование для их производства не всегда позволяют обеспечить высокое качество продукции и достижение необходимого эффекта при скармливании. В этой связи создание функционального продукта, сочетающего в себе комплекс веществ, необходимых в кормлении животных, и разработка энергоэффективного способа его производства является актуальным.
Особое место в технологии брикетов-лизунцов принадлежит процессу смешивания компонентов как наиболее энергоемкому, положительно влияющему на качество готовой продукции и увеличение сроков ее хранения. Несовершенство смесительной техники отражается на качестве выпускаемой продукции, создает дополнительные затруднения при достижении высокого качества, обеспечивающего необходимые привесы животных и профилактику заболеваний. Современные тенденции в развитии теории смешивания подготовили условия для научного подхода к созданию новых энергоэффективных технологий кормовых добавок с использованием важнейших принципов энергосбережения на всех этапах производства.
Теоретические основы смешивания сыпучих продуктов и в частности компонентов комбикормов и их аппаратурное оформление отражены в работах В.В. Кафарова, И.В. Кулаковского, Ф.С. Кирпичникова, Е.И. Резника, И.К. Евдокименко, А.А. Зорина, В.Н. Иванец, Б.А. Комарова, А.Н. Федорова, О.И Вуть, С.Ф. Керимова, А.А. Лапшина, А.Н. Острикова и др. Из зарубежных исследователей, работающих в этом направлении, следует отметить К Бенке, Н. Пфост, Н. Сатомо, Т. Тана-ка, Х. Накадзима, К. Эндо, З.Штербачек, П. Пауск, П.М. Лесей, К.Р. Пул, К. Штанге др.
Научная работа проводилась в рамках Федеральных целевых научно-технических программ Министерства образования РФ «Научные ис-2
следования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» в соответствии с тематическим планом НИР кафедры технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств ВГУИТ (№ гос. регистрации 01201253866) «Разработка энерго-, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий хранения и переработки сельскохозяйственного сырья в конкурентоспособные продукты с программируемыми свойствами и соответствующим аппаратурным оформлением на предприятиях АПК».
Цель работы – разработка и научное обоснование энергоэффективного способа производства брикетов-лизунцов с обеспечением однородного распределения компонентов высоковязкой среды при их получении.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
-
Разработать научно-практические подходы к созданию энергоэффективного способа производства брикетов-лизунцов за счет рекуперации и утилизации вторичных энергоресурсов с применением замкнутых рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам и предложить новое компоновочное решения технологии получения лизунцов.
-
Выполнить исследования по изучению основных гидродинамических и кинетических закономерностей процесса смешивания высоковязких компонентов кормовых брикетов-лизунцов и выявить рациональную область изменения режимных параметров, обеспечивающих получение кормовых брикетов высокого качества.
3. Разработать математическую модель процесса смешивания
компонентов кормовых брикетов для проектирования смесителя и
управления параметрами с обеспечением однородности высоковязкой
среды.
4. Предложить метод расчета допустимого предела вариаций со
держания биологически активных веществ в партии премикса для обо
гащения лизунцов.
-
Разработать энергоэффективный способ производства брикетов-лизунцов высокого качества и предложить новое компоновочное решение для его осуществления, выполнить эксергетический анализ.
-
Выполнить комплексный анализ показателей качества получаемой продукции. Изучить качество брикетов-лизунцов при хранении. Разработать экспресс-метод определения степени порчи зерновых компонентов, используемых в рецептуре кормовых брикетов.
7. Провести производственные испытания предлагаемых техниче
ских решений и разработать нормативно-техническую документацию
для внедрения в промышленность.
Научные положения, выносимые на защиту:
результаты исследований по обеспечению однородности высоковязкой среды при получении кормовых брикетов;
математическая модель процесса смешивания компонентов кормовых брикетов для проектирования смесителя и управления параметрами с обеспечением однородности высоковязкой среды;
энергоэффективный способ производства брикетов-лизунцов на основе мелассы с использованием рекуперации и утилизации вторичных энергоресурсов;
- метод расчета допустимого предела вариаций содержания био
логически активных веществ в партии премикса, используемого в ре
цептуре кормовых брикетов.
Научная новизна.
сформулировано направление создания эффективной технологии с применением холодильной машины, обеспечивающей снижение удельных теплоэнергетических затрат, расширение ассортимента и повышение качества получаемых кормовых брикетов-лизунцов;
на основе гидродинамических и кинетических закономерностей разработана математическая модель процесса смешивания компонентов кормовых брикетов и определена рациональная область изменения режимных параметров;
выполнен эксергетический анализ и проведена оценка термодинамического совершенства способа получения кормовых брикетов-лизунцов на основе мелассы.
Практическая ценность. Разработан энергоэффективный способ производства брикетов кормовых и линия для его осуществления с использованием двухступенчатого парокомпрессионного теплового насоса (Пат. РФ № 2595177).
Предложена технология получения кормовых брикетов (Пат. РФ № 2595177).
Разработан способ определения содержания в зерне пшеницы спор головни с помощью сенсорных технологий (Пат. РФ №2586284).
Предложены рациональные режимы смешивания многокомпонентных смесей в лопастных смесителях с Z - образным рабочим органом (ПМ 171698 РФ).
Проведены производственные испытания в условиях ОАО «Воронежский экспериментальный комбикормовый завод», которые показали высокую эффективность предлагаемых решений.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Работа соответствует п. п. 1, 3 и 4 паспорта специальности 05.18.12 – «Процессы и аппараты пищевых производств» и п. п. 1,2,3,5,9 специальности 05.18.01 – «Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на международных, всероссийских научно-практических конференциях и семинарах (Воронеж, 2014–2016), (Алматы, 2014), (Барнаул, 2014), (Орел, 2015), (Москва, 2015), отчетных научных конференциях ВГУИТ (Воронеж, 2014–2016).
Результаты работы отмечены дипломами участника выставки «Инновационные технологии в производстве кондитерских, хлебобулочных, макаронных изделий и зернопродуктов» (2014, 2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в т.ч. 5 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 6 тезисов докладов, получено 3 патента РФ, 1 полезная модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложений. Работа изложена на 166 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 23 таблицы. Список литературы включает 154 наименований, в т.ч. 29 зарубежных.