Введение к работе
Актуальность темы. Эффективность использования экструдированных кормов для сельскохозяйственных животных неоспорима. Получаемые в результате экструдирования продукты переработки сложны по химическому составу и обладают комплексом различных свойств, которые составляют в совокупности качество продукции. Такие показатели качества экструдированных кормов, как крошимость, прочность, степень вспученности и однородность, существенно влияют на усвоение кормов животными. При высокой однородности корма не только лучше усваиваются животными, но у них выше вкусовые качества, питательная и энергетическая ценность. Прочность гранул в свою очередь позволяет сохранять продукцию при транспортировке, раздаче, увеличивает срок ее хранения. Но идеального рецепта корма для всех видов животных не существует. Для каждого вида и возрастных групп требуется подбор индивидуального корма, для производства которого необходимо иметь механизмы с минимальной энергоемкостью технологического процесса.
В настоящее время недостаточно четко характеризуется качество экструдированных продуктов, а именно: как влияют влажность сырья, геометрические размеры, конструктивные изменения, скорость протекания технологического процесса на готовый корм. Нет исследований, в которых можно было бы на этапе эскизного проектирования определять крошимость, вспученность, прочность гранул, степень их однородности.
Настоящая научная работа выполнена в рамках темы «Влияние вибрационных и экструзионных воздействий на процессы механической переработки (растительных) материалов» (госрегистрация № 012000952373), включенной в тематический план отдела биотехнических систем Оренбургского научного центра Уральского отделения РАН на 2009 - 2011 г.г.
Цель исследования. Разработка методов и средств повышения эффективности процесса экструдирования и улучшение качества готовой продукции за счет совершенствования технологического процесса.
Задачи исследования:
-
На основе анализа литературных данных определить современное состояние и основные направления развития процесса экструдирования.
-
Провести системные исследования, позволяющие оценить качество экструдированной продукции.
-
Уточнить математическую модель, определяющую качество полученного корма.
-
Провести оптимизацию конструкции шнека с целью улучшения показателей качества корма.
5. Разработать новые технические решения конструкции пресс-
экструдера, позволяющие улучшить качество готовой продукции за счет сме
шивания и гомогенизации перерабатываемого сырья.
Объект исследования: процесс экструдирования материалов растительного происхождения в одношнековых пресс-экструдерах.
Предмет исследования: закономерности изменения показателей качества корма от условий протекания технологического процесса.
Научную новизну работы составляют:
обобщенные данные о качестве экструдированных кормов;
методика системных исследований, позволяющая оценивать качество, выпускаемой продукции;
математическая модель, адекватно описывающая связь между условиями протекания технологического процесса и качеством полученной продукции;
новые конструкции экструдера.
На защиту выносятся:
математическая модель теоретических и экспериментальных исследований качества продукции;
программное средство для расчета показателей качества готового продукта в зависимости от исходного сырья, конструкции и геометрических параметров пресс-экстру дера;
новые технические решения конструкции рабочих органов пресс-экструдера.
Реализация результатов: результаты научной работы по повышению качества кормов на основе совершенствования конструкции экструдера используются при производстве экструдированных кормов в совхозе «Никольский» и ОАО «Горизонт» Оренбургской области.
Апробация. Основные положения диссертации были доложены и одобрены на конференциях: «Информатика и информационные технологии в образовании, научных исследованиях и производстве» (ГОУ ОГУ 2007 г.); «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии» (ИПК ГОУ ОГУ 2007 г.); «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (ИПК ГОУ ОГУ 2007-2008 г.); «Актуальные проблемы информационных технологий теории управления» (ОВЗРУ 2008 г.); «Научно-технический прогресс в животноводстве - ресурсосбережение на основе создания и применения инновационных технологий и техники» РАСХН, ВНИИМЖ (Подольск 2008 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано семь статей в различных журналах и сборниках, из них одна в рецензируемом научном издании. Получены два патента на изобретения и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, списка использованных источников и приложений. Общий объем диссертации составляет 203 страницы, в том числе: 47 страниц с рисунками и фотографиями, 13 страниц списка использованных источников из 140 наименований (из них 8 иностранных) и 62 страницы приложений.
