Введение к работе
Актуальность темы. Важным источником пополнения запасов кормов являются отходы маслопрессовых и маслоэкстракционных заводов. Одним из отходов являются фосфолипиды (фосфатиды), получаемые при первичной очистке растительных масел. Фосфолипиды содержат (%): собственно фосфатидов 8 – 12, жира – до 20, белковых веществ – 50 - 60, влаги не более 14.
Кормовой фосфатидный концентрат является важным компонентом заменителей цельного молока для телят, где фосфолипиды играют роль физиологически ценного вещества и эмульгатора. Кроме того, фосфолипиды входят в состав рационов кормления свиней, молодняка крупнорогатого скота, овец, цыплят и взрослой птицы.
По данным Гайнетдинова М.Ф. добавление в рацион телят 50 грамм фосфолипидов на голову в день позволило довести среднесуточные привесы до 875 грамм вместо 550 в контрольной группе. Поросята, получавшие по 30 грамм фосфолипидов в день, увеличили привесы с 240 грамм до 430. При скармливания птице 1,5-2 грамма этого отхода повысилась яйценоскость кур на – 51 %, уток на – 41 %, гусей на – 105 %.
Современный этап развития сельского хозяйства характеризуется созданием сельхозпроизводителями собственной перерабатывающей базы. В частности, широкое распространение получили миницеха по производству подсолнечного масла. Эти цеха отличает упрощенная технология производства, в результате чего получаемое масло содержит повышенное содержание фосфолипидов, восков, красящих веществ. Чтобы довести такое масло до сортовых кондиций, его нужно подвергнуть тщательной очистке. Извлечение фосфолипидов вместе с примесями возможно только гидратацией.
Свойство фосфолипидов при взаимодействии с водой снижать устойчивую растворимость их в масле вплоть до образования отдельной фазы положено в основу промышленного метода извлечения фосфолипидов из масла, получившего название «гидратация». Существующие способы выведения фосфолипидов основаны на смешивании растительных масел с водой или обработки их паром, что реализуется на тихоходном металлоемком оборудовании, при этом очищенное масло необходимо досушивать (для удаления остатков гидратирующего раствора) на вакуумных установках. Однако они столь энергоемки, сложны и дорогостоящи, что не могут быть применены в условиях цехов малой мощности.
Поэтому необходим поиск новых технических решений в области совершенствования технологий и устройств для гидратации растительных масел применительно к данным условиям работы.
Цель исследования – снижение металло - и энергоемкости процесса выведения кормовых фосфолипидов и повышение качества обработанного масла путем кавитационного воздействия на систему: «подсолнечное масло -фосфолипиды - гидратирующий раствор».
Объект исследования – технологический процесс гидратации подсолнечного масла и оборудование для его осуществления.
Предмет исследования: факторы, выходные характеристики и закономерности проведения механико-химической гидратации.
Методы исследований: основные законы гидравлики, дифференциальное и интегральное исчисление, методы математической статистики и планирования эксперимента.
Научная гипотеза заключается в том, что наилучшего выведения фосфолипидов и получения масла высшего сорта в миницехах можно добиться комплексным механико-химическим воздействием на устойчивость системы: «масло - фосфолипиды - гидратирующий раствор», не требующим сложного аппаратурного оформления.
Научная новизна. Получены расчётная модель и теоретические зависимости, определяющие параметры процесса гидратации, учитывающие механизм образования кавитации и размер получаемых частиц масляно-водной эмульсии.
Получены экспериментальные зависимости оценочных показателей установки для выведения кормовых фосфолипидов от ее конструктивных параметров в виде регрессионной математической модели процесса гидратации.
Новизна конструкторской разработки и способа гидратации подтверждена патентом РФ на изобретение № 2288948.
Практическая ценность:
- разработаны способ и устройство для гидратации подсолнечного масла, использующие кавитирующее воздействие на систему: «масло - фосфолипиды - гидратирующий раствор», позволяющие очищать масло, полученное как на промышленных заводах, так и в миницехах.
- результаты исследований могут быть использованы конструкторскими организациями при проектировании устройств для гидратации подсолнечного масла.
На защиту выносятся:
- обоснование технологии механико-химической гидратации подсолнечного масла, не требующей сложного аппаратурного оформления;
- результаты теоретических исследований гидромеханических процессов, сопутствующих гидратации подсолнечного масла;
- результаты экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-кинематических параметров установки для выведения кормовых фосфолипидов;
- технико-экономическое обоснование эффективности проведенных научных исследований.
Реализация результатов исследований:
1. Спроектирован, изготовлен и апробирован экспериментальный образец установки для выведения фосфолипидов из подсолнечного масла в ООО ИТЦ «Алтайвибромаш» г. Барнаул.
2. Проведены производственные испытания установки в миницехе по производству подсолнечного масла ООО «Электротехника-Сибирь» Алтайского края.
3. Результаты проведенных исследований используются в учебном процессе Алтайского государственного аграрного университета при чтении лекций по курсу «Технология хранения и переработки продукции растениеводства» и «Технологическое оборудование для переработки продукции растениеводства», а также при проведении практических и лабораторных работ по этим курсам.
Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на следующих конференциях:
- Вторая городская межвузовская научно-практическая конференция «Молодежь – Барнаулу». (Барнаул, БЮИ, 2000г.);
- Международная научно-практическая конференция. (Москва, МГАУ, 2000г.);
- научно-технические конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АГАУ (Барнаул, АГАУ, 1997-2009гг).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 3 статьи – в издании, указанном в «Перечне ведущих рецензируемых научных журналов и изданий…», рекомендованном ВАК и патенте РФ № 2288948.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, пять глав, общие выводы. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 25 таблиц и 8 приложений. Список использованной литературы включает 127 наименований, в том числе 4 на иностранных языках.
