Содержание к диссертации
Введение
1. ВВЕДЕНИЕ 5
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 9
2.1. Анализ существующих технологий сушки табачных листьев 9
2.2. Обзор конструкций сушильных сооружений 14
2.3. Анализ теоретических работ по сушке табака.... 28
2.4. Выводы, цель и задачи исследований 35
3. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 38
3.1. Обоснование технологического процесса сушки табачных шнуров вертикальными гирляндами 38
3.2. Обоснований размеров помещений поточной линии. 39
3.3. К тепловому расчету сушильной камеры 47
3.4. Определение параметров воздухораспределительной системы поточной линии 53
3.5. Учет динамического действия нагрузок при навешивании шнуров 57
3.6. Об изменении размеров шнура при сушке 62
3.7. Обоснование параметров механизма сближения кареток с вертикальными гирляндами в процессе сушки 65
3.8. Определение параметров автоматических зацепов. 70
3.9. Сводка формул для инженерного расчета конструктивно-технологических параметров поточной линии
для сушки табака 76
4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 82
4.1. Программа экспериментальных исследований 82
4.2. Методики экспериментальных исследований 82
4.2.1. Методика снятия размерной характеристики табачных листьев 82
4.2.2. Методика определения основных механических характеристик нитей для изготовления
шнуров 83
4.2.3. Методика изучения физико-механических свойств табачных шнуров 84
4.2.4. Методика исследования сушки табачных листьев вертикальными гирляндами 86
4.2.5. Конструкция новой поточной линии 88
4.2.6. Методика лабораторных исследований поточной линии 103
4.2.6.1. Методика снятия температурных полей в камере искусственной сушки и скорости сушильного агента 103
4.2.6.2. Методика измерения массы табачных гирлянд в процессе сушки на поточной линии 103
4.2.6.3. Методика исследования изменения ширины табачных гирлянд по мере их высыхания. 105
4.2.6.4. Методика лабораторных испытаний новой поточной линии 105
4.2.7. Методика ведомственных испытаний 107
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБШДЕНИЕ 108
5.1. Размерная характеристика табачных листьев .. 108
5.2. Механическая характеристика нитей для закрепления листьев табака на шнуры 109
5.3. Механические свойства табачных шнуров 112
5.4. Результаты исследований сушки табачных шнуров вертикальными гирляндами в лабораторных условиях . 116
5.5. Температурные поля сушильной камеры поточной линии 120
5.6. Влияние плотности шнура с табаком на процессе сушки и качество получаемого сырья 123
5.7. Схемы развешивания вертикальных гирлянд и их влияние на процесс сушки и качество табачного сырья 128
5.8. Изменение ширины гирлянд по мере высыхания... 131
5.9. Результаты ведомственных испытаний механизиро-вания поточной линии 132
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ новой поточной линии.. иг
7. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 145
8. ЛИТЕРАТУРА 149
9. ПРИЛОЖЕНИЕ 156
- Анализ существующих технологий сушки табачных листьев
- Обоснование технологического процесса сушки табачных шнуров вертикальными гирляндами
- Программа экспериментальных исследований
- Размерная характеристика табачных листьев
Введение к работе
На ХХУІ съезде Коммунистической партии Советского Союза на первый план была выдвинута задача существенного улучшения снабжения населения страны продуктами питания / I /. На майском (1982 г.) Пленуме ЦК КПСС была принята Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и намечены конкретные меры для её успешной реализации / 2 /.
В одиннадцатой пятилетке значительно возрастет производство табака в сельском хозяйстве нашей страны. Если в десятой пятилетке заготовка табачного сырья составляла 284,8 тыс. тонн в год,то уже в 1985 году намечается получить его 380 тыс. тонн / 2 /.
Важнейшим условием успешного выполнения поставленных задач является внедрение достижений научно-технического прогресса в сельскохозяйственном производстве. В табаководстве главными направлениями научно-технического прогресса является внедрение прогрессивных технологий на базе комплексной механизации, использование более продуктивных сортов табака и повышение культуры земледелия, так как "урожайность земли может быть бесконечно повышена приложением капитала, труда и науки" / 3 /.
В нашей стране основным поставщиком табачного сырья является Молдавская ССР, где за последние годы производство табака увеличилось более чем в 15 раз. В среднем за десятую пятилетку молдавские табаководы производили по 89,9 тыс. тонн табака в год/ 4/. На одиннадцатую пятилетку перед табаководами Молдавии поставлена задача ежегодно давать стране не-менее ПО тыс. тонн табачного сырья, улучшить качество табачного листа, снизить затраты труда и средств на его производство / 5 /.
В настоящее время в табаководстве Молдавии остаются еще не -решенными целый ряд вопросов агротехники, механизации трудоемких процессов на уборке и сушке табачных листьев/14, 51/ . Достаточно сказать, что около 50 % заготавливаемого сырья в Молдавской ССР высушивается в косуцах, в пленочных коридорах, на богунах и в приспособленных помещениях. Примерно 20 % табака высушивается комбинированным способом, вначале в косуцах, а затем досушка центральных жилок и черешков осуществляется в сушилках с искусственным подогревом воздуха. Более 30 $ табачного листа высушивают в плотной массе в сушилках 801 ТУ/ 4, 5, 6, 7 / .
Естественная сушка табака в косуцах требует больших затрат ручного труда на изготовление табачных шнуров, их навешивание, съём и вязку высушенных шнуров в гаванки. Сам процесс пока не управляем и зависит от погодных условий. Комбинированная сушка табака в существующих сушильных установках по времени разделена на два этапа, слабо механизирована и не всегда обеспечивает получение табачного сырья высокого качества. Искусственная сушка табака в плотной массе хотя и дает большой выход сырья высокого качества, но связана со значительным расходом жидкого топлива, а подготовительные работы по загрузке кассет и сушильных камер табачными листьями слабо механизированы.
Все это является главной причиной больших затрат труда на послеуборочные операции и сравнительно невысокое качество получаемого сырья в Молдавии и в целом по стране. Поэтому создание и исследование новых более экономичных технологий и поточных линий для сушки табака является важной задачей.
Целью диссертационной работы является исследование технологии и рабочих органов новой поточной линии для сушки табака в вертикальных гирляндах с автоматизацией сближения их при загрузке в сушильную камеру.
Исследования по теме диссертации выполнялась во Всесоюзном . научно-исследовательском институте табака и махорки им. А.И. Ми-
7 кояна научно-производственного объединения "Табак" в период аспирантской подготовки и по плану научных исследований Молдавского филиала ВИТИМ - ныне Молдавский научно-исследовательский институт табака, а также в ОПХ научно-производственного объединения "Дойна" Молдавской CGP по теме 8 "Разработка технологий и комплекса сооружений для послеуборочной обработки табака в условиях Молдавской ССР, обеспечивающей выход первого и второго товарных сортов не менее 80 % и снижение затрат труда на этой операции в 2 -2,5 раза.
Заказ-задание МСХ СССР, номер государственной регистрации 760I76I8.
В диссертации дается подробный анализ недостатков и достоинств существующих технологии и комплекса сооружений для сушки табака, а также результатов теоретических исследований других авторов, выбор технологического процесса новой поточной линии и его параметров, размеров сушильных камер и размещения табачных шнуров, обоснование изменения просвета между вертикальными гирляндами, а также обоснование параметров устройства для сближения кареток с вертикальными гирляндами при их загрузке в сушильную камеру. Изложены результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств табачных листьев и табачных шнуров, теплотехническая характеристика новой сушильной камеры, результаты исследования сушки шнуров различной плотности вертикальными гирляндами, а также ведомственных испытаний и расчета экономической эффективности новой поточной линии для сушки табака и рекомендации по ее высокопроизводительному использованию.
Совокупность вопросов, разработанных в диссертации, имеет большое значение для увеличения производительности и повышения качества табачного сырья при комбинированной сушке табачных листьев, закрепленных на шнуры машиной, в новой поточной линии.
8 На защиту выносятся следующие основные положения работы: I. Результаты теоретических исследований сушки крупнолистных Табаков вертикальными гирляндами.
Обоснование параметров новой установки для сушки табачных листьев на шнурах вертикальными гирляндами, в которой автоматически сближаются или рассредотачиваююя каретки с вертикальными гирляндами шнуров.
Результаты экспериментальных исследований табачных гирлянд и новой поточной линии для сушки табака.
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Анализ существующих технологий сушки табачных листьев
Многочисленными опытами установлено, что качество табачного сырья закладывается и формируется в листьях в период роста и созревания их в поле и определяется ботаническим сортом, почвенно-климатичесними условиями, приемами агротехники. Процесс сушки табачных листьев может развить и закрепить эти качественные признаки.
Сушка табачных листьев - это наиболее ответственный и довольно сложный технологический процесс, во время которого не только удаляется влага из листьев до требуемого уровня, но и формируется качество табачного сырья: цвет, вкусовые и ароматические свойства, повышается устойчивость к плесневению. Табачное сырье, испорченное при сушке, трудно или почти не восстанавливается последующей ферментацией или старением/ 9, 12, 57, 65 /.
В нашей стране табак выращивается в четырех зонах: южностепной, предгорной, горной и орошаемой. В Молдавской ССР южные и юго-восточные районы отнесены к южностепной зоне, а остальные районы табаководства Молдавии относятся к предгорной зоне.
Основными ботаническими сортами табака в Молдавской ССР являются Переможец 83, Юбилейный 8, Иммунный 580, Трапезонд 1867 .Наибольшее распространение имеют Юбилейный 8 и Иммунный 580.
Технологии сушки табачных листьев разработаны нашими советскими учеными применительно к различным зонам произрастания табака. Основоположником научной разработки технологии сушки и фермен тации табака является проф. Смирнов А.И. Результаты его исследований изложены в крупной монографии "Физиолого-биохимические основы обработки табачного сырья" / 65 / .
Волгунов Г.П., Скиба Г.М. и Аврамов B.C./ 12/ дали рекомендации по сырьевой обработке папиросного табака.
Асмаев П.Г. в своей книге "Сортоведение и ферментация табака 1/ 4/ рассматривает различные аспекты влияния технологии возделывания, уборки и сушки на последующую ферментацию табака и его качество.
Петренко А.Г. дал практическое руководство по уборке, сушке, хранению и первичной обработке желтых папиросных Табаков / 57 / .
В приведенных выше работах четко сформулированы основные требования к трем технологиям сушки табачных листьев: сушка в естественных условиях, искусственная сушка, а также комбинированная сушка.
Сушка табачных листьев в естественных условиях подразделяется на сушку в открытом воздухе и сушку под навесом. Искусственная сушка осуществляется в специальных помещениях с отоплением и организованной вентиляцией. Комбинированная сушка представляет собой комбинацию из естественной и искусственной сушки табачных листьев. Она подразделяется на полусушку и досушку.
Сушка табака на открытом воздухе может продолжаться в зависимости от погодных условий от 8 до 22 дней. Табак томят на рамах в сарае или в гарманах на полу сушильного сарая. Продолжительность томления 1-3 дня. Для ускорения процесса вытамливания листьев табака рамы с табачными шнурами прогревают на солнце в течение 2-3 часов. Температура томления 30-35 С, влажность воздуха 70-85 /о, скорость движения воздуха не должна превышать 0,5 м/с. При необходимости табак надо проветривать. Окончанием процесса томления является пожелтение от 1/4 до 1/3 части табачного листа. Листья табака, убранные в состоянии полной технической зрелости, томлению не подвергают, а сразу размещают на сушильной площадке.
Табачные шнуры на рамах утром выкатывают на сушильную площадку, а вечером закатывают обратно в сарай. При сильном ветре и дожде табачные шнуры не выкатывают на площадку. Табачные листья постепенно высушиваются, невытомленные участки пластинки листа приобретают ровную окраску. Чтобы избежать солнечных ожогов в жаркие часы дня рамы с табаком рекомендуется закатывать в сарай или прикрывать их сверху легкими покрышками.
Обоснование технологического процесса сушки табачных шнуров вертикальными гирляндами
Табачные шнуры машинного изготовления существенно отличаются от шнуров ручного изготовления. Поскольку на табачном шнуре машинного изготовления листья закреплены прочно и не могут передвигаться по шнуру, то при навешивании их вертикальными гирляндами определенной длины объем сушильного пространства заполняется полностью. Одновременно создаются более благоприятные условия для конвективной сушки табака комбинированным способом. Поэтому научно обоснованные и проверенные в производстве режимы комбинированной сушки табака, приведенные выше, могут быть применены и в новой поточной линии.
Томление при температуре 25-30 С и влажности воздуха 75-90 J&, продолжительность 72 часа.
Фиксация цвета и сушка пластины листа: первые 12 часов температура 40-45 С, относительная влажность воздуха в сушильной камере 50-60 %; вторые 12 часов - температура 50-55 С, относительная влажность воздуха 40-45 %
Досушка центральной жилки и черешка табачного листа: первые 12 часов температура 55-60 С, относительная влажность воздуха 35-40 %, вторые 12 часов температура 70-80 С, относительная влажность воздуха 25-30 %.
Увлажнение сухого табака кондиционированным воздухом с параметрами: температура 30-40 С, относительная влажность 90-95 %.
С целью максимальной механизации и поточности выполнения всех операций по подготовке и сушке табака технологический про 39 цесс в поточной линии будет включать следующие операции (рис. 9). Таким образом в новой поточной линии для сушки листьев табака первая фаза - томление и сушка пластины листа, будет осуществляться под навесом за счет естественного тепла, вторая фаза сушки - фиксация цвета и досушка пластинки табачного листа - в сушильной камере. Третья фаза - досушка центральной жилки и черешка листа - в камере досушки. Увлажнение высушенных шнуров в камере увлажнения. Снятие. .; доведенных до стандартной влажности шнуров и вязка гаванок производятся на специальной площадке поточной линии. Поточная линия полунепрерывного действия, т.е. загрузка и выгрузка сушильных камер и камеры увлажнения производятся периодически. Для обоснования параметров поточной линии и средств механизации, в первую очередь надо определить производительность и размеры поточной линии и выполнить тепловой расчет, т.е. определить материальный баланс поточной линии сушки на всех его фазах, расчитать расход воздуха и определить тепловой баланс поточной линии. Так как методики инженерного расчета поточных линий нет, то нами сделана попытка разработать ее для сушки листьев табака закрепленных на шнуре и развешенных вертикальными гирляндами. При выполнении расчетов учитывали специфику сушки табачных листьев. Для разработки методики инженерного расчета поточных линий для сушки листьев табака воспользуемся имеющимися теоретическими разработками / 32, 73,75/, а также результатами экспериментальных исследований по сушке листьев табака.
Программа экспериментальных исследований
В соответствии с задачами исследований и требованиями теоретических выкладок на экспериментальную проработку были поставле-ные следующие вопросы:
1. Определение размерной характеристики табачных листьев новых районированных в Молдавской ССР сортов табака.
2. Анализ механических характеристик нитей для изготовления табачных шнуров.
3. Изучение основных механических характеристик табачных шнуров с сырыми листьями табака.
4. Лабораторные исследования новой конструкции поточной линии:
4.1. Снятие температурных полей в камере сушки.
4.2. Снятие полей относительной влажности.
4.3. Исследование изменения размеров вертикальных гирлянд по мере высыхания.
4.4. Исследование динамики потери влаги при сушке вертикальных гирлянд.
4.5. Качественные показатели высушенного сырья.
5. Ведомственные испытания новой конструкции поточной линии.
6. Расчет экономической эффективности новой поточной линии.
7. Дать общие выводы и рекомендации производству.
4.2. Методики экспериментальных исследований
4.2.1. Методика снятия размерной характеристики табачных листьев
В поточной линии для сушки табака вертикальными гирляндами использовали листья двух районированных в Молдавской ССР сортов табака: Иммунного 580 и Юбилейного 8. Оба эти сорта относятся к табакам восточного типа, крупнолистным бесчерешковым. При снятии размерной характеристики использовали методику ВИТИМ /її, 45/ . Измерения выполняли линейкой, точность измерений + I мм. Листья взвешивали на электрических весах с точностью до ± 0,01 Н. Площадь листьев высчитывали по таблицам Губенко, используя ширину и длину.
Размерная характеристика табачных листьев
В Молдавской ССР в основном, возделываются крупнолистные сорта табака Иммунный 580 и Юбилейный 8. Наиболее крупными являются листья третьей и четвертой ломок. Сушка таких листьев протекает более длительно и связана с большим расходом тепловой энергии. В опытах использовали листья этих двух ломок.
Ниже приводится размерная характеристика листьев табака Иммунный 580 как наиболее крупнолистного.
Из таблицы видно, что листья табака Иммунный 580 третьей и четвертой ломок хорошо развиты. Причем листья четвертой ломки имели большие размеры и более значительную вариацию. В основном на сушку поступали листья табака сравнительно выравненные по своим размерам.
Механические характеристики нитей для закрепления листьев табака на шнуры
Выше было отмечено, что закрепление листьев табака на шнуры может производиться машиной однониточным цепным переплетением или же путем пришивания листьев к основе. Если табачные листья пришиваются к основе, то используются хлопчатобумажные швейные нити и хлопчатобумажная или капроновая нить в качестве основы.
