Введение к работе
Актуальность работы. Одним из важных факторов, определяющих здоровье человека, является питание со сбалансированным рационом, которое обеспечивает нормальное развитие организма и способствует профилактике заболеваний. Для удовлетворения потребности населения в здоровой пище предприятия пищевой промышленности начинают специализироваться на выпуске полуфабрикатов в виде сухих сыпучих композиций, обогащенных витаминами и биологически активными веществами. С увеличением объема их производства порошкообразные материалы целесообразно смешивать в агрегатах непрерывного действия, созданных на базе вибрационных смесителей. Мы обоснованно считаем, что наилучшим образом для этого подходят винтовые вертикальные вибрационные смесители непрерывного действия (СНД), которые обеспечивают возможность переработки дисперсных сред с широким спектром физико-механических свойств. В смесителях реализован перспективный способ переработки сыпучих материалов в тонких слоях (20-50 мм) за счет развитого рабочего органа интенсивно виброактивирующего дисперсную систему, что при небольших габаритах аппарата и потребляемой мощности позволяет существенно сократить время смешивания. Фактически оно определяется отношением протяженности лотка к скорости транспортирования материала и в большинстве случаев не превышает двух минут. А за счет хорошей их сглаживающей способности они могут хорошо работать совместно с дозаторами объемного типа. Поэтому разработка новых конструкций агрегатов, включающих винтовые вертикальные вибрационные смесители непрерывного действия для переработки сыпучих материалов, а также создание теоретических положений и методики их расчета, является актуальной научной задачей, представляющей большое народно-хозяйственное значение для пищевой и других отраслей промышленности.
Научной базой исследований в данной области явились работы Ю.И. Макарова, Ф.Г. Ахмадиева, В.Н. Иванца, Г.Е. Иванец, Б.А. Федосенкова, И.А. Бакина и ряда других ученых.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с научными направлениями ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности и грантом Минобрнауки.
Цель работы. Разработка новой конструкции смесеприготовительного агрегата непрерывного действия вибрационного типа для получения комбинированных продуктов на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Задачи исследований: ^ Создать новые конструкции винтовых смесителей непрерывного действия вибрационного типа с направленной организацией движения материальных потоков и дозатора объемного типа для их работы в составе смесеприготовительного агрегата;
^ Провести исследование влияния различных факторов на процесс смесе-приготовления сыпучих материалов в новой конструкции вибрационного смесителя непрерывного действия; ^ Создать математическое описание процесса смешивания сыпучих материалов в винтовых вибрационных смесителях с помощью корреляционного анализа и моделей усреднения, позволяющее оценить способность смесителем сглаживать флуктуации расходов ингредиентов; ^ Разработать математическое описание процесса смешивания сыпучих материалов в агрегатах непрерывного действия вибрационного типа с использованием элементов теории автоматического управления ^ Сформировать алгоритм расчета рациональных конструктивных параметров разрабатываемого смесителя и агрегата в целом; ^ Разработать аппаратурное оформление стадии смешивания сухой композиции в производстве сахарного печенья с использованием новой конструкции СНД вибрационного типа. Научная новизна. Создана математическая модель непрерывно действующего смесеприготовительного агрегата вибрационного типа, позволяющая в диалоговом режиме анализировать возможность получения сыпучих композиций заданного качества с учетом сглаживающих свойств смесителя.
Проведен корреляционный анализ влияния различных контуров рецикла на однородность смеси в СНД. Установлены рациональные диапазоны значений коэффициентов рециркуляции и числа витков аппарата. Исследовано влияние режимных и геометрических параметров работы смесителя с направленной организацией движения материалопотоков на качество смешивания мучных композиций. Предложен алгоритм расчета смесителя вибрационного типа, с учетом структуры движения материалопотоков в нем, и агрегата в целом.
Практическая значимость.На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований процесса вибрационного смешивания сыпучих материалов разработаны новая конструкция винтового СНД вибрационного типа и сетчатого дозатора.
При непосредственном участии автора разработано аппаратурное оформление стадии непрерывного смешивания для производства сахарного печенья в холдинге «Алтайские закрома», г. Барнаул. Проведены успешные опытно-промышленные испытания новой конструкции СНД вибрационного типа.
Материалы диссертационной работы применяются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» ФГБОУ ВПО КемТИПП при дипломном и курсовом проектировании.
Автор защищает: > Математическое описание процесса смешивания с использованием корреляционного анализа, моделей усреднения и кибернетического подхода в непрерывно-действующих смесительных агрегатах вибрационного типа для получения сухих сыпучих смесей;
^ Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса смешивания мучных композиций в винтовом смесителе с учетом влияния режимных и конструктивных параметров; > Новые конструкции винтового вертикального вибрационного смесителя непрерывного действия и сетчатого дозатора.
Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертационной работе, были представлены и обсуждены на ежегодных конференциях Кемеровского технологического института пищевой промышленности (2008 -2012). На II и III Всероссийских конференций студентов и аспирантов: «Пищевые продукты и здоровье человека».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК. Получен патент на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация включает в свой состав введения, четыре главы, основные результаты и выводы, список литературы и приложения; включает 53 рисунка и 35 таблиц. Основной текст изложен на 114 странницах машинописного текста, приложения - на 15 страницах. Список литературы включает 120 наименований.
