Введение к работе
Актуальность темы. В условиях рыночной конкуренции для эффективного производства качественных продовольственных и кормовых продуктов из сырья растительного происхождения необходимо создание новых и совершенствование применяемых процессов производства кормов.
Комбинированные корма являются одним из основных видов кормов в рационе сельскохозяйственных животных.
Современные способы получения кормов основываются на последних достижениях науки и техники и современных методах и способах переработки продуктов. Наиболее передовым способом получения кормов является экструдирование масличного сырья холодным способом.
Важным компонентом концентрированных кормов являются отходы масложирового производства, в частности жмых. Существенной проблемой является остаточная масличность жмыха, которая в дальнейшем влияет на качество полученных кормов.
Для решения этой проблемы предложен холодный способ экструдирования масличного сырья на одношнековых прессах. Этот способ позволяет получить более качественные продукты, лишенные канцерогенных веществ, снижающих ценность полученных продуктов. Процесс позволяет получать основной и вспомогательный продукты без предварительного измельчения, термической обработки и с меньшими энергозатратами.
Работа выполнена в рамках темы "Совершенствование биотехнических систем пищевых производств и кормоприготовления", включенной в тематический план НИР Оренбургского государственного университета на 1996-2000 гг. Номер госрегистрации темы: 01960005 780.
Цель исследования. Определение параметров ресурсосберегающего процесса экструдирования масличного сырья в шнековых пресс-экструдерах.
Задачи исследования:
1. Выявить современное состояние и основные направления развития
процесса экструдирования масличного сырья.
2. Разработать математический аппарат векторной оптимизации процесса
экструдирования, с отжимом жидкой фазы.
3. Выполнить структурно-параметрический синтез процесса,
реализующего технологию переработки масличного сырья без
предварительного измельчения и термической обработки сырья.
4. Разработать методики экспериментального исследования для
идентификации и верификации математической модели.
5.Реализовать результат структурно-параметрического синтеза в виде новых конструкций одношнековых прессующих механизмов.
Объект исследований: Процесс экструдирования материалов растительного происхождения в одношнековых пресс-экструдерах.
Научная новизна заключается:
в применении технологии математического моделирования к процессу экструдирования масличного растительного сырья;
в экспериментальном определении внешних величин модели: реологических параметров перерабатываемого сырья и коэффициентов оттока масла по длине шнека;
в уточнении комплекса параметров эффекта, применительно к пресс-экструдерам с отжимом жидкой фазы.
Практическую ценность имеют:
оптимальные режимные параметры процесса экструдирования;
методика расчета параметров процесса экструдирования растительного сырья;
комплекс прикладных программ для проведения оптимизации одношнекового прессующего механизма;
О техническое решение конструкции предложенного шнекового пресса по заявке № 98120622/02 (022714);
В техническое решение конструкции предложенного формующего узла пресса-экструдера по заявке № 98120627/13 (022707).
Реализация результатов. Разработаны технические условия для производства маслоотжимного пресса на базе пресса ПЭШ - 30/4, выпускающегося на ОАО "Орстан", рекомендации по оптимальному проведению процесса отжима растительного масла нашли применение в ОАО "ОМЭЗ", методика расчета одношнекового маслоотжимного пресса используется в курсовом и дипломном проектирование специальности 170600 "Машины и аппараты пищевых производств" Оренбургского государственного университета.
Апробация. Основные положения диссертации были доложены и одобрены на конференциях: Региональной конференции молодых ученых и специалистов в 1997-1999 гг.; Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве» в 1998 г; Ежегодной научно-практической конференции факультета механизации сельского хозяйства, ОГАУ в 1999 г. В 1999 году были представлены материалы на областной конкурс на лучшую научно-исследовательскую работу года среди молодых ученых и специалистов, результаты были отмечены дипломом администрации Оренбургской области.
На защиту выносятся:
1. Математическая модель процесса экструдирования, учитывающая
отток жидкой фазы.
2. Комплекс параметров эффекта процесса экструдирования масличного
сырья.
3. Методики экспериментального определения внешних величин
математической модели: реологических параметров и коэффициентов оттока
масла.
6-.
-
Решение задачи векторной оптимизации процесса экструдирования масличного сырья в шнековых пресс-экструдерах.
-
Новые технические решения конструкции рабочих органов шнековых прессов и оборудования для вискозиметрии.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 13 научных работах, в том числе получены положительные решения о выдаче патентов: на конструкцию шнекового масловыжимного пресса, по заявке № 98120622/02 (022714); на конструкцию формующего узла пресса-экструдера, по заявке № 98120627/13 (022707).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 174 машинописных страницах, включая список литературы из 205 наименований (в том числе 8 на иностранных языках), содержит 32 рисунка, 14 таблиц, 19 приложений.