Введение к работе
Актуальность работы. Совершенствование процесса очистки зерна масличных культур, в частности, сафлора - важнейшая задача для сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности, что обусловлено высокими требованиями, предъявляемыми к качеству сырья для производства растительных масел.
Самым сложным этапом очистки сафлора является выделение семян трудноотделимых примесей, незначительно отличающихся от зерен масличной культуры. В Республике Казахстан из примесей в зерновой массе сафлора к самым трудноотделимым относятся семена прицепника широколистного, которые по физико-механическим свойствам близки к зерну сафлора.
Очистка зерновой массы сафлора от семян прицепника широколистного в существующих воздушно-ситовых сепараторах (по толщине, ширине и скорости витания), триерах (по длине зерновок) и камнеотделительных машинах (по плотности) не позволяет достичь желаемого эффекта.
В технологической схеме послеуборочной обработки сафлора не предусмотрена его очистка от подобных примесей. В результате на переработку поступает зерновая масса с повышенной засорённостью, вследствие чего ухудшается качество готовой продукции. Прицепник широколистный придаёт горечь растительному маслу, резко сокращает сроки его хранения.
Вместе с тем, необходимо отметить, что существуют резервы повышения эффективности очистки сафлора от трудноотделимых примесей, типа прицепника широколистного. Недостаточно хорошо изучены физико-механические свойства сафлора и его примесей. Особое внимание необходимо уделить способам сепарирования по комплексу признаков различия разделяемых компонентов, использованию новых рабочих органов сепараторов, принцип действия которых основан на использовании инерционных силовых полей. Поэтому научное обоснование и применение нового способа очистки зерна от сорных трудноотделимых примесей, таких как прицепник широколистный, наиболее эффективного технологически и осуществляемого с
меньшими затратами в простых и надежных машинах, представляет актуальную задачу.
Данная работа направлена на создание высокоадаптивных ресурсосберегающих технологий и технических средств очистки сафлора от трудноотделимых примесей для перерабатывающих предприятий.
Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры «МАПП» АТУ в рамках инвестиционного проекта «Повышение конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции» МСХ РК и Всемирного банка по подпроекту «Повышение конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции через внедрение инновационной технологии очистки зерна от трудноотделимых примесей» (Контракт о гранте АЛМ-2010-47 от 30 июля 2010 года).
Целью диссертационной работы является повышение эффективности процесса выделения трудноотделимых примесей из зерновой смеси сафлора за счёт использования комплекса признаков их делимости, на основе изучения физико-механических свойств.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:
провести анализ состояния технического парка сепараторов для выделения трудноотделимых примесей;
исследовать физико-механические свойства сафлора и примесей, произвести анализ этих свойств и определить степени их перекрытия(наложения);
разработать рациональный способ очистки сафлора от трудноотделимых примесей;
определить параметры рабочих органов устройства для очистки сафлора от трудноотделимых примесей;
установить закономерности процесса выделения трудноотделимых примесей из зерновой смеси сафлора по разработанной схеме;
разработать конструкции высокоэффективных сепараторов и технологических схем линии для очистки зерна сафлора от трудноотделимых примесей.
Объектом исследования является зерно масличной культуры - сафлора, его физико-механические свойства, аэродинамические параметры.
Предметом исследования является процесс разделения сафлора и трудноотделимых примесей, закономерности протекания и экспериментальное обоснование рациональных режимов сепарирования.
Научная новизна работы:
определены физико-механические свойства сафлора и предложен новый способ повышения эффективности его очистки;
предложено и теоретически обосновано применение сита с ромбовидными отверстиями для очистки сафлора от крупных примесей и экспериментально доказана эффективность разделения (99,9 %);
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена закономерность раздельного выделения и движения зерновок сафлора и трудноотделимых примесей в противоположных направлениях по наклонной поверхности под действием направленных колебаний между зигзагообразными отражателями, образующими канал сепарирования переменной ширины;
предложены физические модели, адекватно описывающие процессы сепарирования зерновой смеси на наклонной поверхности с прикреплёнными зигзагообразными отражателями под действием направленных колебаний.
Практическая ценность работы. Предложен и обоснован способ сепарирования зерновой смеси сафлора на наклонной поверхности под действием направленных колебаний, позволяющий эффективно разделять семена трудноотделимых примесей и зёрна сафлора в противоположных направлениях. Предложена оригинальная конструкция вибросепаратора и рациональная схема линии производства сафлорового масла для крестьянских хозяйств и перерабатывающих предприятий.
Личный вклад автора. Модель, схемы, результаты численных и экспериментальных исследований, их анализ и интерпретация, представленные в диссертации, получены автором лично. Выбор приоритетных задач, направлений, методов исследования, формирование структуры и содержания работы выполнены при активном участии научного руководителя.
Лабораторные установки, используемые при экспериментальных исследованиях, экспериментальный стенд ситового сепаратора и опытный образец вибросепаратора с зигзагообразными отражателями, разработаны коллективом кафедры «МАПП» Алматинского технологического университета при активном участии автора.
Апробация работы: основные результаты исследований были доложены и одобрены на международных научно-практических конференциях: международной научно-практической конференции «Инновационное развитие пищевой, легкой промышленности и индустрии гостеприимства» (12-13 октября 2012 года, 17-18 октября 2013 года, г.Алматы), «Наука. Образование. Молодежь», посвященная 55-ти летию АТУ (19-20 апреля 2012г.), на научных семинарах кафедры «Машины и аппараты пищевых производств» Семипалатинского государственного университета им. Шакарима (г. Семей), ТарГУ им. М.Х. Дулати (г.Тараз), Алматинского технологического университета (г.Алматы), на научно-координационных советах ДРГП "НИИ зерна и продуктов переработки НПЦ зернового хозяйства им. А.И. Бараева" МСХ РК (г. Астана).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных трудов, в том числе получен 1 инновационный патент РК на изобретения.
