Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1. Пути восполнения кормового белка синтетически и азотистыми веществами 8
1.2ффективность использования экструдированных кормовых добавок в рационах жвачных животных 15
1.3. Анализ существующих технологических линий производства кормов экс трудированием НО
1.4. ибзор исследований по механизации производства экструдированных кормовых добавок 24
1.5. Задачи исследования 36
2. Теоретические предпосылки 37
2.1. Экструдирование кормосмесей в режиме растворения карбамида 37
2.2. Оптимизация состава для производства ЭКД 40
2.3. Анализ энергетики процесса экструдирования ормов 43
2.4. Экспресс-оценка качества экструдированной кормовой добавки 55
2.5. Обоснование обобщенного критерия оптимизации технологического процесса экструдирования кормосмесей 58
Выводы 59
3. Программа и методика экспериментальны! исследований 61
3.1. Программа 61
3.2. Методика 61
3.2.1. Проведение опытов по растворению карбамида и его влияние на процесс экструдирования 61
3.2.2. Выбор оптимального состава кормосмеси 63
3.2.3. Методика определения физико-механических характеристик сырья 73
3.2.4. Определение вязкостных характеристик кормосмеси при экструзии 82
3.2.5. Оценка качества кормовой добавки 88
3.2.6. Лабораторные и производственные испытания ко труд ера в линии 88
4. Результаты экспериментальных исследований 95
4.1. Оценка растворимости карбамида и температурного режима экструдирования кормов 95
4.2. Оптимальный состав кормосмеси для производства экструдированной кормовой добавки 110
4.3. Комплексная оценка коэффициента трения кормосмеси и плотности экструдата 108
4.4. Вязкостные характеристики кормосмесей при кструзии 119
4.5. Экспресс-оценка качества экструдированной ормовой добавки 123
4.6. Анализ процесса экструдирования по обобщенному араметру 130
Выводы 133
5. недрение результатов исследований и их эконо мическая эффективность 135
5.1. Результаты испытаний предлагаемой технологии экструдирования кормов 135
5.2. Использование разработок в кормоперерабатывающих предприятиях и при испытании животновод- 136
ческих машин 136
5.3« Экономическая эффективность предлагаемой технологии производства экструдированной кормовой добавки J-4-2
общие выводы и рекомендации 148
список использованных источников 150
приложения 163
- Пути восполнения кормового белка синтетически и азотистыми веществами
- Анализ энергетики процесса экструдирования ормов
- Методика определения физико-механических характеристик сырья
- Экспресс-оценка качества экструдированной ормовой добавки
Введение к работе
Реализация Продовольственной программы СССР, намеченной ХШ съездом КПСС и принятой майским (1982г.) Пленумом ЦК КПСС, предусматривает существенное ускорение темпов развития животноводства [1,2] . Решающую роль в увеличении продукции отрасли играет кормовая база, в частности обеспеченность рационов кормления сельскохозяйственных животных белками, ежегодный дефицит которого по стране составляет около 5 млн.тонн [3].
Одним из путей восполнения дефицита кормового протеина до 25...30$ является использование синтетических азотосодержащих веществ (CAB) в питании жвачных животных [4]. Однако, их скармливание в чистом виде или составе кормосмеси не даёт ожидаемого эффекта, так как, попадая в желудок животного, под действием микрофлоры он распадается в 4 раза быстрее, чем его успевает усваивать организм, что может приводить к отравлению животного.
В настоящее время в СССР и за рубежом широкое применение получило производство амидо-концентратной кормовой добавки (карбамидного концентрата) методом экструдирования. В одиннадцатой пятилетке предусматривается довести его производство до 6,3 млн.тонн, из них 4,3 млн.тонн в условиях совхозов, колхозов и межхозяйственных комбикормовых заводов [5].
Несмотря на известные успехи в механизации экструдирования кормов, возник ряд вопросов, решение которых требует дальнейших исследований процесса с позиции энергосберегающей технологии с учетом качества вырабатываемой продукции. Так,до настоящего времени не оптимизирован состав исходной кормосмеси, не рассмотрены возможности включения дешевых местных источников сырья (зерноотходы, соломистая масса, свекловичный жом, травяная мука и др.), недостаточно изучен температурный режим про-
цесса производства экструдированных добавок в кормоперераба-тывающих предприятиях, а также несовершенна система контроля за процессом, отсутствуют средства ускоренной оценки качества готовой кормовой добавки.
В связи с этим, данная работа выполнялась по целевой комплексной программе НИР по решению научно-технической проблемы 0,51.04 ВО ВАСШИЛ, разд. 05.Ш "Обосновать средства механизации для приготовления и раздачи полнорационных кормов" и плану НИР института на I98I...I985 гг. по теме "Разработать и внедрить эффективные средства механизации основных производственных процессов в овцеводстве Юго-Вое тока Казахстана" (№ гос.регистрации 8I0I8437).
Целью работы является совершенствование технологического процесса экструдирования при производстве кормовых добавок для жвачных животных, обеспечивающее снижение затрат энергии с учетом качества продукции.
Новизна результатов и основные положения диссертации, которые выносятся на защиту. Оптимизирован состав кормосмеси на основе местного сырья, теоретически и экспериментально обоснован температурный режим рабочего процесса, разработан метод и прибор экспресс-оценки экструдированной кормовой добавки по комплексному критерию качества. Предложена методика оптимизации 3-х компонентной кормосмеси через их соотношения с последующим анализом моделей в треугольной диаграмме. С применением теории планирования экстремальных экспериментов получены математические модели основных физико-механических и реологических характеристик смеси и процесса экструдования.
Результаты исследований апробированы и внедрены в кормопе-рерабатывающих предприятиях овцесовхозов им.Ильича Талды-Кур-
7 ганской, им.ЖХШ съезда КПСС Павлодарской областей, на Актюбинском комбикормовом заводе и заводе "Актюбсельмаш" со средним годовым экономическим эффектом 7265,7 рублей на одну линию.
^аоота выполнена в Казахском ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственном институте в период с 1981 по 1984гг., изложена на 201 е., содержит 19 таблиц, 51 иллюстрацию, 29 приложений. Список использованных источников включает 130 наименований, из них 4 - иностранных.
Пути восполнения кормового белка синтетически и азотистыми веществами
Карбамид - органическое соединение бел-—ого
цвета, солоновато-горького вкуса, без запаха. Он хорошо растворяется в теплой воде, несколько охлаждая раствор. Карбамид, используемый в кормовых целях, выпускается в виде порошка или гранул в соответствии с ГОСТ 2081-75. Его кормовое достоинство определяется только содержанием в нем азота (около 46%),используемого бактериями рубца жвачного на построение белка своего тела. Другой питательной ценности для животных он не имеет, обычные корма в рационах не заменяет [б].
В отечественной и зарубежной практике нашли применение основные способы включения карбамида в рационы, представленные на рисі. аиболее простой способ использования карбамида - в смеси с мучными концентратами [7j . Измельченный карбамид смешивают в сухом виде с концентратами в обычных смесителях в количестве 2,5...3% последнего. Другой способ - обогащение карбамидом силоса в момент закладки [8, 9, 10, II] . Карбамид смешивают, в определенной дозе, с силосом и закладывают в траншеи. В нужное время скармливают его животным. Свекловичный жом ооогащают [8, 12] , как гранулированным, так и его раствором, при этом следует быстро его скармливать.
Положительный эффект дало скармливание карбамида,растворенного в мелассе [З, 8, із] в соотношении 1:10 (в 9 частях мелассы растворяют І часть кароамида). В результате скармливания установлено [І4-] , что І кг карбамида равноценно 8,6 кг хлопчатникового шрота или 72 кг степного, или 23 кг люцернового сена, или 183 кг соломы.
Кормовые рационы жвачных животных, дефицитные по протеину, обычно содержат недостаточное количество фосфора, серы, некоторых микроэлементов и витаминов, поэтому возникает необходимость одновременного введения в рацион нескольких добавок.В таких случаях целесообразно обогащать комбикорма,учитывая его состав, специальными высокопротеиновыми смесями АМД (амидомине-ральная добавка). Основу последних составляет корм-наполнитель, который хорошо гранулируется и способствует лучшему использованию добавок. В качестве наполнителя используют травяную муку, сухой свекловичный жом и корма богатые крахмалом. В I кг обогащенной смеси содержится 20U...300 г переваримого протеина,что эквивалентно 0,6...0,8 кормовым единицам [15] .
За рубежом также дефицит фуражного зерна и высокобелковых кормов, наблюдающийся в мире за последние годы, обусловил поиск и появление новых нетрадиционных кормов и кормовых добавок с включением синтетических азотосодержащих веществ. Венгрии [іб] для откорма крупного рогатого скота применяли добавку, включающую сернокислый аммоний, соль, минерально-витаминный премикс в соответствии с рекомендациями и 10% карбамида. Добавку скармливали с кукурузной дертью и сеном,добиваясь при этом улучшения показателей использования корма.
В рацион откармливаемого скота и ремонтного молодняка в Англии [іб] вводили жидкую протеиновую добавку грансток,содержащую мочевину (38%),фосфор, кальций, микроэлементы в соответствии с принятыми нормами. При откорме бычков на рационе из соломы, плющенного зерна и этой добавки (15,5 л/0,5 т зерна) среднесуточный прирост массы составил ИЗО г.
Все перечисленные способы имеют недостаток: карбамид в чистом виде,при попадании вместе с кормом в пищеварительный тракт жвачного животного,быстро гидролизуется под действием фермента уреазы, организм не успевает усваивать выделившийся аммиак,который в большом количестве вызывает отравление животного.
Одним из перспективных, получивших наибольшее применение, способов включения карбамида в кормовых целях является экстру-дирование, с целью получения кормовой добавки. Технология которой включает в себя смешивание до однородной массы измельченного крахмалосодержащего сырья (кукуруза, пшеница, ячмень) в количестве 75%, карбамида - 20% и бентонита натрия - 5% с последующей обработкой на специальных пресс-экструдерах. В результате получается сплав желатинизированного крахмала и мочевины. При скармливании такой кормовой добавки снижается скорость растворения карбамида в желудке жвачного животного и улучшается снабжение микроорганизмов рубца легкодоступными источниками энергии [17, 18, 19, 20] .
В мировой практике известны [l4, 21, 22, 23] способы производства карбамидных концентратов "Стареа", "Дехи-100", "Пар-дю 64-", "Морен", "Годен Про", "Трипа Нате" и др. Представляет некоторый интерес рассмотрение вышеприведенных способов,реализованных как за рубежом, так и в СССР.
Способ получения "Стареа" заключается в смешивании тонко измельченного крахмалосодержащего компонента с небелковым азо-тосодержащим веществом в количестве 5...76%, с последующей обработкой в пропаривателе с тем, чтобы довести общий уровень влажности до 15...30%. Из смесителя смесь температурой 373... 383 К поступает в экструдер. В процессе температура смеси повышается и достигает на выходе из матрицы 394...450 К, а давление 2,5...3,5 МНа. Общая продолжительность обработки смеси 2...5 минут. Затем полученный продукт сушится до влажности 14% и подвергается измельчению [2i].
Недостатком способа является то, что смесь необходимо увлажнять, затем пропаривать, а после экструдирования сушить,что связано с большими затратами.
Известен способ под названием "Голден Про" [12] , получивший широкое распространение как наиболее простой и экономичный, заключающий в экстру„ировании предварительно-измельченной смеси, включающей 40...85% крахмалосодержащего сырья (кукурузы, ячменя, пшеницы и др.), 15,0...47,5% синтетических азотистых соединений (карбамид, оиурет, этиленмочевины и др.) и до 15% бентонита, сорбирующего влагу. Смесь указанных компонентов подается в экструдер. При движении по шнеку экстру-дера смесь нагревается до 399,7...433 К за счет трения и давления, которое колеблется в пределах 1,05...1,41 МПа. При этой температуре кароамид расплавляется, крахмал клейсгери-зуется, оентонит сорбирует выделяющуюся влагу и аммиак.На выходе из экструдера давление падает до атмосферного, в результате чего получается вспученный клейстеризованный продукт влажностью не оолее 13%. Однако, бентонит натрия, включенный в состав корма, является дефицитным сырьем (стоимость I тонны 30...36 руб.) в металлургической и пищевой промышленности и как полезное ископаемое требует промышленных разработок для его использования. Кроме того, более 50% бентонита составляют окислы кремния, железа и марганца, обладающие сильно выраженными абразивными свойствами, что вызывает интенсивный износ рабочего органа экструдера, сокращая срок службы последнего, ысокий температурный режим экструдирования корма (399,7433 К) является причиной больших потерь азота в виде аммиака, так как при температуре выше точки плавления (408 К) карбамид разлагается на аммиак и углекислый газ,а также ведет к увеличению энергозатрат на процесс. Использование Толден Про" [14] дает возможность вводить кароамид в комбикорма большим количеством, чем при обычном кормлении животных (250 г продукта на 100 кг живой массы).
Анализ энергетики процесса экструдирования ормов
Сравнительный анализ и проведенные расчеты по операциям технологических линий производства экструдированных кормов (приложение 3) позволили составить структуру энергозатрат (рис.7). Откуда видно, что основным потребителем энергии (55... 65%) в линии является процесс экструдирования. Правомочно, что снижение энергоёмкости данного процесса ведет к значительному снижению оощих затрат энергии на производство ЭКД.
Энергоемкость процесса Э экструдирования кормовых смесей определяется по формуле Теоретически определим N и. Q в (20) и их влияния на энергетические и технологические параметры процесса производства кормовых добавок экструдированием, установим закономерности изменения этих параметров и влияния на формирование процесса.
При исследовании энергетики процесса экструдирования кормов, в качестве теоретической основы, руководствуемся трудами акад. В. П.Горячки на [ЮЗ] , а также опираемся на отдельные положения f83, 104, 105] .
Оощие затраты мощности на рабочий процесс экструдирования кормов можно представить как сумму Отсутствие общей математической теории течения неньютоновских материалов, к которым относится исследуемый продукт, в шнековом рабочем органе,не позволяет в настоящее время тоеретически достоверно расчитать его объемный расход и приводит к необходимости экспериментальной корректировки зависимости, полученной на основании упрощенной математической модели.
В связи с увеличивающимся сопротивлением в рабочем органе происходит прессование материала до момента его[вязкого течения. Данный количественный процесс, до перехода в качественный, должен учитывать эмпирическтйй коэффициент, определяемый отношением объема материала в рабочем органе в момент вязкого течения vt к объему того же материала до прессования Уо (экструдирования). Этот эмпирический параметр назовем коэффициентом экструзии К С (Рас.Юо)
С его учетом теоретическую производительность 61(м5/с) можно корректировать и использовать в инженерных расчетах по данному процессу [jr&tfrAftafcoAf 7ГЗЛ 5йг г Р АД Коэффициент экструзии отражает результат взаимного проникнове ния компонентов вызванного давлением, температурой и особенностями физико-механических свойств компонентов смеси. Согласно этого он имет значения в предела): О К С причем большее его значение соответствует большей температуре процесса экструдирования и наоборот. Значения /Тс необходимо уточнить экспериментально. Таким образом, структура предложенных выражений (21)... (43) отражает сущность процесса экструдирования кормосмесей, позволяет выявить резервы снижения энергозатрат и определить оптимальную мощность привода рабочего органа экструдера. Как видно из приведенных теоретических выражений, при анализе энергетики
Схема взаимодействия прямотока Qi и противотока Qz кормовой массы при экструдировании в шнековом рабочем органе (а), к расчету коэффициента экструзии (б) процесса необходимо знать численные значения коэффициента трения материала о рабочий орган экструдера и его вязкость.
Надо полагать, что значения коэффициента трения при экстру-дировании кормосмесей не остаются постоянными, а оудут зависить от давления, влажности смеси, температуры, скорости движения рабочего органа. Данные о коэффициенте трения, полученные по классическому методу, когда исследуется воздействие одного фактора,а другие фиксируются на определенном уровне, неадекватно отражают физику процесса. Этот недостаток можно устранить комплексным исследованием данного параметра с использованием теории планирования экспериментов с соответствующим аппаратурным оформлением опытов.
Другой фактор, влияющий на энергетику экструзии кормосмесей -эффективная вязкость. Она при заданных температуре и давлении не остается постоянной, а зависит от скорости деформации, от пред-истории материала. Поэтому следует предположить, что зависимость напряжения от скорости сдвига имеет нелинейный характеру кормовые смеси при экструзии относятся к не ньютоновским. Отношения напряжения Zcr к скорости сдвига Уст называют эффективной или кажущейся вязкостью
При выявлении закономерности по (44) необходимо смоделировать реальные явления, происходящие в экструдируемой кормосмеси. Для этой цели нужен комплекс способов и специальных измерительных устройств.
Если для ньютоновских жидкостей реометрия ограничивается простыми экспериментами, то для неньютоновских материалов они чрезвычайно трудны, геологическое поведение несжимаемых ньютонов ских жидкостей определяется единственным параметром - вязкостью, которая для данного материала является функцией только температуры и давления и определяется по закону Хагена-Пуазейля. Основная задача реометрии неньютоновских материалов состоит в измерении скорости сдвига в зависимости от напряжения сдвига.
Таким образом предполагается, что кормосмесь при экструдиро-вании обладает свойствами неньютояскои жидкости и определяется по (47), которое требуется проверить экспериментально.
Известно, что каждый показатель качества ЭКд в отдельности односторонне характеризует выраоатываемый продукт.Поэтому есть неооходимость разработки комплексного показателя качества, позволяющего в целом дать оценку.Кроме того,своевременная (экспресс) оценка качества продукта позволит вносить коррективы в режимы экструдирования с целью его повышения.
предлагаемый метод позволит оценить качество экструдированной кормовой дооавки по двум основным показателям: растворимости в воде согласно ТУ 8-22-4-77 и степени его вспученности, «указанные показатели, характеризующие качественные и количественные стороны, сводятся в комплексный показатель посредством частных,выраженных в цифровом исчислении.
Каждая составляющая (47) должна иметь количественную соизмеримую оценку. Кр- коэффициент растворимости ЭКд принимает значения 0 или І. Если ЭКД соответствует требованию ТУ, то /0 дается I, а если не соответствует - 0. Такая постановка диктуется строгим соолюдением требований нормативных документов по выработке качественного продукта.
Коэффициент вспученности К В (см.форм.5) это показатель, яв 56 ляющийся прямым следствием тех физических превращений, которые про-терпевает кормосмесь при экс рудировании и прямо пропорционален степени декстринизации крахмала - одного из показателей ТУ. В то же время К& его внешний физический признак. Его можно оперативно определить непосредственно после выхода продукта из экструдера,что очень ценно при производстве ЗКД.
Кв отражает качественную сторону процесса экструдирования. В кормосмеси, под давлением заключенном в определенном объеме с повышением температуры, из крахмалосодержащего сырья выделяется несвязанная влага, растворяющая карбамид. Последняя выходит в связь с крахмалом, зависящей от режимов процесса. Тот же материал, выходя, из головки экструдера резко увеличивается в объеме. Насколько, это зависит от режимов процесса, должен оценить вводимый коэффициент вспученности Кв . Его значения необходимо определить экспериментально. Вместе с тем, численные значения /( (47) сами по себе не дают психологической оценки. Нужно, чтобы мы могли, зная определенные цифры, воспринять хорошо это или плохо.
Методика определения физико-механических характеристик сырья
Для определения коэффициента трения кормов о рабочий орган экструдера разработали и изготовили прибор для определения коэффициента трения кормов под высоким давлением,температурой и скорости скольжения. Прибор позволяет моделировать процесс экструдирования, т.е. приблизить условия опыта к реальным,тем самым повышая точность измерения. На рис.18 представлена схема (а) и общий вид (б) прибора трения.
Прибор раоотает следующим ооразом. Исследуемая смесь (оптимизированная) помещается в обойму I, затем рамкой 2 вдоль стойки 3 подводится до оараоана 4 с некоторым зазором и фиксируется. Бараоан в данном случае остановлен, давление материала о поверхность бараоана создается двуплечим рычагом 5 с грузом через толкатель 6 клапанного типа. Неооходимая температура опыта обеспечивается нагревательным элементом 7, а её контроль осуществляется потенциометром 8 типа ЭПВ-2, термопара которого введена в корпус барабана.
Привод барабана осуществляется электродвигателем 9 мощностью 1,5 кВт через блок шкивов 10 и ременной передачей, позволяющей получить восемь ступеней скорости. Сила трения между материалом и вращающимся бараоаном снимает тензовал II и через токосъемник 12 передается на усилитель 13 с последующей регистрацией сигналов осциллографом 14-. техническая характеристика прибора иоздадаемое давление, мПа и,8...10 Пределы изменения температуры, К 293...4-47 число ступеней скоростей 8
Пределы изменения скорости, м/с 0,4...2,4 да Нагревательный элемент спиральный,2гО Впогрешность измерений, % не более 5 масса, кг 30 ибслуживающий персонал I Для проверки возможности прибора,его точности показания проводим проверку и калибровку тензо ала, представляющего собой полую тонкостенную трубу диаметром 20 мм и длиной 80 мм с фланцами на концах для соединения с оарабаном и валом шкива. На внешнюю поверхность тензовала, изготовленного из стали ст.65, подвергнутого закалке, наклеиваются проволочные датчики сопротивлением 100 Ом по полумостовой схеме. На рис.19, 20 приведены диаграмма нагружения и разгружения, тарировочный график тензовала.
Из диаграммы (рис.20) видно, что существенного отличия между показаниями нагружения и разгружения нет и масштаб замера силы трения раден сМ 0,5tf/м, вилу трения P(fJ) определяют по
Проводили опыты с использованием теории планирования экспериментов. Для этого выявили акторы, влияющие на коэффициент трения при экструзии,и определены их уровни варьирования .ііровидили опыты в трехкратной повторности в соответствии с таолицеи случайных чисел [І-ІЗ] по ортогональному плану. опытах исследуемая GMeGb загружалась в обойму и подводилась к барабану. Нагрев осуществлялся нагревательным элементом и при достижении необходимой температуры отключался от сети. Барабан и обойма с материалом сохраняют заданную температуру в течение 30...40 с. Этого времени достаточно для проведения одной серии опытов.
После каждого опыта меняли образец корма в обойме, в противном случае поверхность материала меняет свои свойства, что может вызвать погрешности измерений. Обработку осциллограмм вели методом пик, так как колебания их периодические.
Влажность W(%) кормосмеси для экструдирования определяли приборами серийного производства (рис.21) по общеизвестной методике, а гранулометрический состав компонентов оценивали прибором Макарова . где ГГ), V - масса и объем экструдата (кг, м ). Объем экструдата определяли пикнометрическим методом (рис.23). В цилиндр I загружали образец 3, отобранный в случайном по Таблица 6 рядке. Перед этим предварительно отмечали на шкалах уровень жидкости 4 в цилиндре, затем поршнем 5 погружали образец ЭКД и вместе с ним и жидкость 4 до первоначального уровня. При этом, жидкость вытесняется в мерную трубку 6. Разница между первоначальным и вытесненным уровнями составляет объем исследуемого образца.
Экспресс-оценка качества экструдированной ормовой добавки
Качество производимой экструдированной кормовой добавки оценивали по комплексному коэффициенту качества К к , который определяется как произведение коэффициентов растворимости Кр и вспученности Кв (5). Согласно теоретических предпосылок коэффициент растворимости принимает значение 0, если не соответствует ТУ 8-22-4-77, а значение I - при соответствии последнему.
Образцы ЭКД, полученные на лабораторной установке и в производственных условиях испытывались в отделе оценки качества кормов Алма-Атинской областной агрохимлаборатории (приложения 20, 21).
Установлено, что коэффициент вспученности Кв экструдирован-ной кормовой дооавки принимает значение 0,9...1,5 в зависимости от температурного режима процесса, качества подготовки компонентов, степени смешивания и других параметров. Значение К з - 4 5 соответствует наилучшему качеству, при котором продукт по всем характеристикам соответствует ТУ 8-22-4—77. Когда Кв = 0,9 -качество ЭКД наихудшее, при этом продукт не претерпевает процесса экструзии, а получается невспученный монолит.
Для перевода Кв физического в психологический параметр,субъективной оценки качества экструдата использовали шкалу желательности (рис.11).
Параллельно оси J/ провели дополнительно ось Кк на которую нанесли значения от 0,9 до 1,5. Разбивка значений следующая. При значении Кк = ii экструдат соответствует ТУ, т.е.качество удовлетворительное d - 0,57, максимальное значение /,5 соответствует желательности 0(=-/ (очень хорошо), а минимальное д =0,9 - d=Q2 (плохо). При / 3 качество экструдата хорошее (табл.16).
Пользуются графиком следующим образом. Известные (полученные) значения коэффициента качества откладывают на ось К К и проводят перпендикуляр до пересечения с кривой d = е. & \ затем из этой точки пересечения проводят перпендикуляр на ось ординат dV, значение которого и оценивает качество экструдата.
На основании разработанного метода экспресс-оценки качества экструдированнои кормовой добавки разработан и изготовлен прибор для оценки коэффициента вспученности. Схема и общий вид прибора представлены на рис.43 и 44.
Принцип действия прибора основан на преобразовании в электрические сигналы разницы масс исходной смеси и готового продукта, Шкала миллиамперметра разбита на интервалы, согласно шкалы желательности, в зависимости от жесткости пружины. Прибор позволяет непосредственно оценить качество ЭКд в психологическом параметре oil.
Прибор работает следующим образом. В мерный цилиндр I, с известным объемом, помещается вначале исходная смесь. Под действием силы тяжести мерный цилиндреобразцом перемещает шток 2 в направляющей 3, далее шток приводит в движение коромысло 4- относительно шарнирной опоры ;, 5, а другой конец коромысла механически изменяет сопротивление Кі (б) в зависимости от массы исходной смеси, которое показывает микроамперметр 8. сопротивлениями 7 и 9 ( R2 , Яз ) дооиваются установки стрелки миллиамперметра 8 на отметку 0. Затем заполняют мерный цилиндр I готовым продуктом вместо исходной смеси, а зависимости от степени вспученности микроамперметр показывает соответствующее значение. Шкала 8 и пружина II подоораны таким ооразом, что позволяют преобразовывать разницу масс исходной смеси и готового продукта в показания миллиамперметра, градуированного согласно шкалы желательности. Питание прибора от оатареи 10 на 1,5 В. масса прибора 3 кг. Обслуживает один человек. предложенный метод экспресс-оценки качества экструдирован-ной кормовий дооаики и разработанный на его основе прибор позволяют оперативно вмешаться в технологический процесс экстру-дирования и ооеспечить его притекание в оптимальном режиме.
Анализ процесса экструдирования кормосмеси по оообщенному критерию В качестве параметра оптимизации процесса экструдирования рекомендуется обоощенный критерий Эх - энергоемкость с учетом качества ЭКд, выраженный соответственно в шкале желательности, которая определяется из выражения (50).
Основная идея заключается в том, что оба критерия посредством функции желательности Ы=е е У переводят а безразмерные величины в интервале от 0 до 1 (рис.45). Найденные значения Э ,/С/па оси dc подставляют в (50), а полученное, после расчета, значение Э(( сравнивают со шкалой желательности (табл.17).
Перевод значений Э, К к в безразмерное значение осуществляется посредством кривой
На горизонтальной оси отложили значения коэффициента вспученности Кв, согласно данных из п.4-,6. гаспределение энергоёмкости процесса, симметрично оси J/ ,произвели исходя из следующих соображений, а задачах исследования предусматривалось снижение энергоемкости ііроцесса на 15...20%, а это означает, что энергоемкость процесса должна составить не оолее 70 кВт ч/т. Это высшая оценка - очень хорошо и соответствовала значению (У = /. .удовлетворительной оценке d. =0,63...0,37 соответствовала энергоемкость в 8и юзт.ч/т. при 90 кВт.ч/т - ОІ =0,2...0,0. - не приемлимое (очень плохо), т.е. высокая энергоемкость процесса. Промежуточные значения в интервалах 70...80 и 80...90 определены, исходя из средних значений.
Следовательно, посредством шкалы желательности найдено компромиссное решение обобщенного критерия оптимизации процесса производства экстрударованных кормовых добавок, которое позволило установить и оценить соответствие между физическими Эj Кк и психологическими Э , Кк параметрами, которым наиболее достоверно и всесторонне, гибко были соединены два основных критерия исследуемого процесса.
