Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние производства сливочного масла. цель и задачи исследований 9
1.1 Производство сливочного масла, его ассортимент и способы изготовления 9
1.2 Основные положения теории сбивания сливок и образования масляного зерна 12
1.3 Классификация и анализ устройств для изготовления сливочного масла 15
1.4 Цель и задачи исследований 32
1.5 Выводы 33
2. Теоретическое обоснование основных конструктивно-режимных параметров маслоизготовителя периодического действия 34
2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы маслоизготовителя периодического действия и сбивания в нем сливок 34
2.2 Основы теории работы ротора маслоизготовителя 35
2.3 Форма лопастей маслоизготовителя и способ их установки на роторе 43
2.4 Затраты мощности на работу маслоизготовителя 47
2.5 Выводы 51
3. Программа и методика исследований 52
3.1 Программа исследований и описание экспериментальной установки 52
3.2 Общая методика исследований 55
3.3 Лабораторные исследования 56
3.3.1 Методика определения физико-механических свойств сливок и сливочного масла 56
3.3.2 Лабораторная установка по определению динамической вязкости сливок 57
3.4 Выбор факторов и уровней их варьирования. Методика экспериментальных исследований по определению оптимальных конструктивно-режимных параметров маслоизготовителя периодического действия 60
4. Результаты экспериментальных исследований маслоизготовителя периодического действия 66
4.1 Результаты отсеивающего эксперимента 66
4.2 Определение основных конструктивно-режимных параметров маслоизготовителя 75
4.3 Методика гидравлического моделирования маслоизготовителя периодического действия 81
4.4 Выводы 89
5. Производственные исследования маслоизготовителя периодического действия 91
6. Экономическая эффективность применения маслоизготовителя периодического действия 93
Общие выводы 97
Литература 99
Приложение
- Производство сливочного масла, его ассортимент и способы изготовления
- Обоснование конструктивно-технологической схемы маслоизготовителя периодического действия и сбивания в нем сливок
- Программа исследований и описание экспериментальной установки
- Определение основных конструктивно-режимных параметров маслоизготовителя
Введение к работе
Животноводческая отрасль даёт народному хозяйству около 2/3 продуктов питания, а также различное сырьё для лёгкой промышленности. Важнейшим продуктом отрасли является молоко, из которого изготавливается и реализуется населению питьевое молоко, творог, кисломолочная продукция, сливочное масло и многое другое.
Сливочное масло является для человека ценнейшим продуктом питания, который усваивается организмом практически полностью. В настоящее время этот продукт производится в достаточно широком ассортименте, насчитывающем более двадцати сортов.
Сливочное масло вырабатывается по двум технологиям: сбивания (на маслоизготовителях) и преобразования высокожирных сливок (на маслообразователях). Вторая технология применяется только при больших объёмах производства масла. Технологию сбивания осуществляют на маслоизготовителях непрерывного (при переработке более 300 литров сливок в смену) и периодического (при объёме менее 300 литров сливок в смену) действия [8...12, 29,33].
Учитывая увеличение поголовья коров в личных подсобных и фермерских хозяйствах и соответственно выход молока [1...7, 29, 31...34] более выгодно и эффективно для производства масла применение маслоизготовителей периодического действия. Однако исходя из анализа работы подобных устройств [29, 33...60] видно, что процесс сбивания масла в і них занимает значительный период времени (от 0,35ч до 2ч) и это значительно снижает их производительность и повышает энергоёмкость процесса в целом. Использование более производительных маслоизготовителей снижает время сбивания масла, но отход жира в пахту выходит за пределы требований ГОСТа. Все это свидетельствует о необходимости совершенствования конструкций маслоизготовителей периодического действия, теоретического и экспериментального исследования процесса работы и обоснования их оптимальных конструктивно-режимных параметров.
Основные положения диссертационной работы следующие.
Цель исследований.
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров маслоизготовителя периодического действия, обеспечивающего снижение энергоемкости сбивания.
Объект исследований.
Сбивание сливочного масла в маслоизготовителе периодического действия с механизмом в виде двухвального лопастного ротора, вращающегося вокруг горизонтальной и вертикальной осей.
Предмет исследований.
Закономерности и режимы сбивания сливочного масла в маслоизготовителе периодического действия.
Методика исследований.
Для определения основных показателей качества сливочного масла и исходного продукта (сливок) использовали1 методики действующих ГОСТов и ОСТов. Для теоретического обоснования формы лопастей маслоизготовителя, способа их установки на роторе и определения затрат мощности на сбивание применялся математический анализ и моделирование гидродинамических явлений при движении сливок. С целью определения оптимальных конструктивно-режимных параметров маслоизготовителя использовалась методика планирования эксперимента и стандартные компьютерные программы Statistica 6.0, MathCAD 11, Microsoft office Excel.
Научная новизна.
Конструкция маслоизготовителя периодического действия и методика расчета конструктивно-режимных параметров; аналитическое выражение для определения затрачиваемой мощности и уравнение регрессии энергоемкости сбивания; оптимальные значения конструктивно-режимных параметров маслоизготовителя.
Научная новизна технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение №2269890.
Практическая ценность и реализация исследований.
Оптимальные конструктивно-режимные параметры разработанного маслоизготовителя периодического действия обеспечивают снижение энергоемкости сбивания на 58% и увеличивают производительность на 17% по сравнению с серийно-выпускаемым ИПКС-030. Предлагаемый маслоизготовитель внедрен в МП «Комбинат детского питания» и КФХ «Горизонт» Пензенской области.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в, т.ч. получен патент РФ на изобретение, две статьи опубликованы в издании, указанном в «Перечне...ВАК» и три — без соавторов. Общий объем публикаций составляет 2,1 п.л., из них автору принадлежит 0,7 п.л.
Апробация работы.
Основные положения диссертации и результаты исследованию доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2003...2007гг.), ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И Вавилова» (2005г.), региональной НПК вузов Поволжья и Предуралья ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2006г.), IV международной научно-практической конференции ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2007г.).
Структура и объём работы.
Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы из 125 наименований и приложения. Объем диссертации составляет 151 с, 16 табл. и 38 рис.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
- теоретические исследования по обоснованию формы лопастей и способа их установки на валу ротора, а также математическое выражение для определения мощности на привод механизма сбивания;
- методика расчёта конструктивно-режимных параметров предлагаемого маслоизготовителя периодического действия;
- конструкция маслоизготовителя периодического действия с механизмом сбивания в виде двухвального лопастного ротора, вращающегося вокруг горизонтальной и вертикальной осей;
- уравнение регрессии энергоемкости сбивания в маслоизготовителе и результаты экспериментальных исследований по определению его оптимальных конструктивно-режимных параметров.
Производство сливочного масла, его ассортимент и способы изготовления
Сливочное масло, как один из важнейших продуктов питания человека, по своему физико-химическому составу является уникальным в природе, который практически полностью усваивается органами пищеварения и обладает высокоэнергетической ценностью до 3200 кДж на 100г [8... 12, 21...25,30...34].
Потребление сливочного масла и естественно его выработка с каждым годом растут как по Российской Федерации, так и во всех странах мира [1...3]. В соответствии с этим увеличивается и поголовье коров как в общественном стаде так и в фермерских-и личных подсобных хозяйствах[1...7]. К примеру в Пензенской области по данным. Облстатуправления и областного управления сельского хозяйства [6, 7] поголовье коров по всем видам хозяйств выросло до 500 тыс. голов, производство сливочного масла - до 2,5...3,0 тыс. т., а его. потребление - до 5...6 тыс. т. в год.
Молоко коровье, предназначенное для выработки сливочного масла должно соответствовать требованиям ГОСТ Р 15054-2003 и помимо этого отвечать» параметрам по жирности, гранулометрическому составу жировых шариков, физико-химическому-составу жира. До настоящего времени процесс образования масляного зерна при выработке масла изучен далекої не полностью, но в то же время рядом исследователей разработаны фундаментальные основы теории, образования зёрен сливочного масла, а также различных конструкций устройств для его производства.
Решение приведённых выше задач нашло отражение в работах таких учёных как Г.А. Кук, О.Г. Котова, Р.П, Асейкин, П.Л. Гордиенко, Н.Н.
Белянчиков, А.А. Курочкин, B.C. Парфёнов, В.Н. Шувалов, В.П. Терюшков и многие другие. Ими разработаны основные положения теории образования масляного зерна, технологии выработки сливочного масла всевозможных сортов, созданы устройства различных конструкций для производства данного продукта.
Для выработки сливочного масла важными моментами являются физико-химическое состояние жира молока, его гранулометрический состав, а также состояние белковой оболочки жировых шариков. Известно [16, 17, 19...24], что при больших размерах жировых шариков время процесса их агрегации уменьшается. При размерах жировых шариков менее 1мкм сливочное масло выработать нельзя [15,21...24,29]. Такой размер жира характерен для стародойного молока, полученного от коров за 2-2,5 недели до завершения периода- лактации; [4, 5, 29], и оно не рекомендуется для производства масла. Следует отметить также, что на основные свойства молочного жира влияет порода животных, качество их кормления, условия содержания и\цругое.
Экономически выгоднее (из-за высокой производительности маслоизготовительных предприятий) получать масло из сливок жирностью до 45% и высокожирных сливок. Но с другой стороны масло, полученное из сливою пониженной жирности, имеет своеобразный вкус и аромат, и эта технология тоже получает все большее распространение.
В настоящее время молочной промышленностью выпускается достаточно обширный ассортимент сливочного масла, одни из основных сортов которого приведены в таблице 1.1.
Для выработки сливочного масла применяются две технологии: преобразования высокожирных сливок (ПВС), непрерывного сбивания- (НС) и периодического сбивания (ПС) (таблица 1.1).
Способ ПВС применяется при значительных объемах производства (свыше 300л в смену) и заключается в следующем. Полученные из натурального молока сливки жирностью 35...45% пастеризуют при температуре 85...90С, затем сепарируют до жирности 83%, подают в маслообразователь где подвергают механической обработке с быстрым охлаждением до 12... 14С, в результате чего молочный жир кристаллизуется с Таблица 1.1 —Ассортимент сливочного масла, основные показатели качества и способы выработки. Способ выработки: - Преобразование высокожирных сливок - ПВС - Непрерывное сбивание - НС - Периодическое сбивание - ПС образованием однородной структуры масла при равномерно распределенной влаге в нем [19...24, 28...34]. По своей сути происходит обращение фаз жировой эмульсии «масло в воде» в эмульсию «вода в масле». Масло, полученное таким образом имеет хороший вкус и аромат, но имеет пороки консистенции т.е. крошливость и термонеустойчивость, а в конечном итоге в силу сложности производства применяется только1 при больших объемах выработки.
Сливочное масло с хорошим вкусом, с термоустойчивой и пластичной консистенцией вырабатывается методом сбивания (непрерывным и периодическим), сущность которого заключается в получении сливок с жирностью 35...45%, с последующей их пастеризацией при 85...90С, быстрым охлаждением до 8...14С и выдержки при этой температуре 2... 12 часов [22...24, 30...34]. Затем в результате гидромеханического воздействия на маслоизготовителях (непрерывного и периодического действия) происходит разрушение белковых оболочек жировых шариков и их агрегация т.е. образование масляного зерна [13...24, 27...31, 34]. Это обосновывается множеством теорий, разработанных виднейшими учеными многих стран, что свидетельствует о сложности этого явления, которое до настоящего времени изучено все-таки недостаточно полно. При этом требуется совершенствование рабочих органов маслоизготовителей, направленное на увеличение производительности этого оборудования, при высоком выходе масла и снижении отхода жира в пахту. Имея ввиду, что поголовье коров в фермерских и личных подсобных хозяйствах из года в год возрастает, то, .возрастает и потребность в конструировании и производстве маслоизготовителей именно периодического действия для небольших объемов выработки сливочного масла.
Обоснование конструктивно-технологической схемы маслоизготовителя периодического действия и сбивания в нем сливок
На основании основных положений теории образования масляного зерна [13...33], а также анализа и классификации существующих маслоизготовителей периодического действия [35...59, 62...65] нами предлагается» следующая конструкция- маслоизготовителя, новизна которой подтверждена патентом на изобретение РФ № 2269890 [60...62], в основу которого положено следующее техническое решение: снижение времени протекания процесса сбивания и повышения производительности за счет того, что механизм сбивания, состоящий из двух мешалок, совершает при работе сложное движение, обеспечивающее интенсивное разрушение оболочки жировых шариков и их агрегации (слипании), то есть образование масляного зерна.
Предлагаемый нами маслоизготовитель, (рисунок 2.1) [приложение 1] предназначен для выработки масла из сливок, подготовленных по стандартной технологии, методом сбивания и состоит из неподвижной емкости 1 цилиндрической формы, по оси которой установлен механизм сбивания, состоящий из двух мешалок 2, вращающихся в противоположных направлениях и закрепленных в коническом редукторе 3. Конический редуктор 3 смонтирован на полом валу 4, который вращается в подшипниковых узлах 5 и 6. Весь механизм сбивания с небольшой частотой вращается вокруг вертикальной оси, что исключает образование застойных зон по всему объему сливок в емкости 1. Мощность, необходимую для обеспечения требуемой частоты вращения рабочих органов, через клиноременную передачу 7 и приводной вал 8, установленном в полом валу 4, дает электродвигатель 9, закрепленный на крышке 10 емкости 1. Для визуального контроля за процессом сбивания имеется смотровое окно 11, а крышка 10 емкости 1 фиксируется зажимами 12.
Рисунок 2.1 - Маслоизготовитель периодического действия по пат. 2269890: / - емкость; 2 - лопасть: 3 - редуктор; 4 - вал полый; 5,6 - подшипники; 7 - ременная передача; в -вал привода; 9 — электродвигатель; 10 крышка; II - окно смотровое; 12 — зажимы крышки
Работает маслоизготовитель следующим образом. Сливки заливают в неподвижную емкость 1, устанавливают крышку 10 с механизмом сбивания, закрывают зажимы 12. При включении привода лопасти 2 мешалки, получая крутящий момент от приводного вала 8 через конический редуктор 3, за счет вращения в противоположных направлениях создают два встречных потока обрабатываемого продукта (сливок). Встречные вихревые потоки, имеющие место при этом, принуждают полый вал 4 с закрепленным механизмом сбивания совершать осевое вращение, тем самым перекрывая не обрабатываемые до этого зоны. Процесс сбивания может визуально контролироваться через смотровое окно 11. По окончании технологического процесса зажимы 12 открываются, крышка емкости 10 с закрепленным в ней механизмом сбивания снимается и полученный продукт извлекается.
2.2 Основы теории работы ротора маслоизготовителя Исходя из принципа работы предлагаемого маслоизготовителя (рисунок 2.2), рабочие органы - два лопастных ротора - увлекают сливки в сложное вихреобразное движение, при котором жировые шарики движутся с различными скоростями, в связи с чем увеличивается градиент скорости между отдельными слоями, силы трения возрастают, что и приводит к разрушению белковой оболочки частиц жира и их агрегации (слипанию), т. е. к образованию масляного зерна. Этому будет способствовать и образование пены при работе лопастей роторов, а также явление кавитации при движении лопастей в среде сливок.
Сливки приводятся в сложное движение окружными скоростями лопастей роторов, и при этом работа сил на пути от входа на лопасти до выхода с них приводит к увеличению энергии потока. Одновременно с этим жидкость вращается механизмом сбивания вокруг вертикальной оси, что ликвидирует застойные зоны во всем объеме сливок в емкости масло изготовителя.
Рисунок 2.2 - Схема движения частицы жидкости по лопасти ротора
При вращении лопасти ротора механизмом сбивания наиболее удобным и целесообразным следует рассматривать относительное движение потока жидкости с построением треугольников скоростей. Очевидно (рисунок 2.2), что частица жидкости, покидая лопасть ротора, будет находиться одновременно под воздействием окружной скорости U и относительной скорости W, в результате чего частица получит абсолютную скорость С, направленную по равнодействующей от геометрически сложенных скоростей (U и W), в направлении которой элементарные струйки жидкости и будут выходить с лопасти.
Программа исследований и описание экспериментальной установки
В соответствии с поставленными ранее задачами экспериментальными исследованиями предусматривалось: 1. Лабораторные исследования по оценке влияния конструктивно режимных параметров маслоизготовителя на энергоемкость сбивания сливочного масла с целью определения их оптимальных значений, а также основных физико-механических свойств сливок и масла; 2. Экспериментальные исследования маслоизготовителя в производственных условиях для» проверки его работоспособности с обоснованными конструктивно-режимными параметрами; 3. Комплексная оценка качества сливочного масла, приготовленного с использованием разработанного и изготовленного маслоизготовителя: , Исследования, предусмотренные программой,- проводили на экспериментальном маслоизготовителе, общий вид и схема работы которого представлены на рисунках З.Ь и 2.1 [85, 90].
Экспериментальный маслоизготовитель (рисунок 3.1) состоит из емкости 6, а внутри нее на опоре устанавливается механизм сбивания 5, содержащий на приводном валу 5 (рисунок 3.2) редуктор 6, в котором закреплены, с возможностью вращения в противоположных направлениях, два горизонтальных вала. 4; с установленными на них лопастями 8, изогнутыми с торцов по радиусу емкости 3. Верхняя часть вала редуктора 6 шарнирно фиксируется прозрачной крышкой 7. Крышка 3 (рисунок 3.1) прижимается к емкости 6 зажимами 7, а между ней и емкостью 6 имеется уплотнение 2 из пищевой резины. На крышке 6 смонтирован однофазный привод 10 с регулируемой частотой вращения. Имеется механический тормоз 4, за счет которого можно устанавливать нужную частоту вращения механизма сбивания вокруг вертикальной оси. ? Рисунок 3.1 - Экспериментальнанъный маслошготовитель периодического действия: 1 - привод однофазный с регулируемой частотой вращения; 2 - уплотнение; 3 - крышка; 4 - тормоз механический; 5 - механизм сбивания; 6 - емкость; 7 -зажим
При включении электропривода 1 (рисунок 3.1) в работу, в заполненной сливками емкости 6 редуктор 6 (рисунок 3.2) вращает в разных направлениях горизонтальные валы 4 с лопастями 8, которые в свою очередь за счет сил сопротивления от сливок, создают реактивный момент, вращающий весь механизм сбивания вокруг вертикальной оси, что позволяет ликвидировать мертвые зоны по всему объему сливок в емкости 3 маслоизготовителя.
Подобное воздействие рабочих органов на сливки увлекает их в сложное движение с турбулентным режимом, что ускоряет процесс агрегации (слипания) жировых шариков и образование масляного зерна.
При проведении опытов частоту вращения роторов механизма сбивания 5 (рисунок 3.1) можно изменять частотой вращения электропривода 1, а всего механизма сбивания вокруг вертикальной оси - механическим регулируемым тормозом 4. Рисунок 3.2 — Экспериментальнальный маслоизготовитель периодического действия в разобранном виде: I - привод однофазный с регулируемой частотой вращения: 2 —уплотнение; 3 - емкость; 4 - вал горизонтальный; 5 - вал приводной; 6 - редуктор; 7 - крышка; 8 - лопасть ротора; 9 - тормоз механический вращения; 6 - крышка; 7 - емкость; 8 - механизм сбивания
Коэффициент динамической вязкости сливок от начала процесса сбивания масла и до его завершения определялся в соответствии с нашей методикой [87] на основании конструкции вискозиметра, изложенной в работе [86].
В соответствии с намеченной программой исследования масло-изготовителя периодического действия проводили согласно ГОСТ Р 52054-2003, ГОСТ 3626-73, ГОСТ 5867-90, ГОСТ 37-91, ТУ 49200-73, ОСТ 70.19.2-74, ГОСТ 3624-92, а также методик работ [78.. .84, 88, 89].
Для исследований использовали сливки с параметрами, соответствующими принятой технологии производства сливочного масла методом сбивания в маслоизготовителях периодического действия, т.е жирность сливок, их температура и время выдержки, жирность пахты, качественные показатели полученного масла определяли в соответствии с выше указанными методиками ГОСТ.
Исходя из условия, что предельная ошибка во всех опытах приближенно равна наибольшей возможной статистической и задаваясь доверительной вероятностью (р=0,95), была выбрана трехкратная повторность опытов [98].
С целью нахождения оптимальных конструктивно-режимных параметров предлагаемого маслоизготовителя применялась методика многофакторного планирования экспериментальных исследований [91.. .99].
При существовании двух технологий производства сливочного масла: преобразования высокожирных сливок и сбивания (периодическое и непрерывное), а также сравнительно широкого ассортимента выпускаемого масла, необходим объективный контроль качества.
Одним из основных показателей сортности масла является содержание в нем влаги, которое регламентируется в соответствии с требованиями ГОСТ 37-91 «Масло коровье» и ТУ 49200-73. К примеру, в масле «Крестьянское» количество влаги не более 25%, «Любительское» — 20%, «Сладкосливочное» — 16%. Количество влаги в масле определялось в соответствии с методикой ГОСТ 3626-73 путем высушивания 2...3 навесок масла 5 г или 10 г с последующим подсчетом средней величины.
Жирность масла в соответствии, с ГОСТ 37-91 и ТУ 49200-73 должна быть: «Крестьянское» - 72,5%, «Любительское» - 78,5%, «Сладкосливочное» -82,5%. В соответствии с ГОСТ 3626-73 после определения количества влаги проводили анализ сухого вещества при добавлении в него бензина или эфира и слабом подогреве. Рассчитывали содержание сухого вещества масла в процентах, а затем массовую долю жира в масле по ГОСТ 3626-73 также в процентах.
Воздух в составе масла влияет на его консистенцию. При пониженном содержании воздуха масло делается плотным и твердым, имеет крошливую и колющуюся консистенцию. Повышенное содержание воздуха является причиной рыхлой консистенции масла, и оно имеет более бледную окраску за счет рассеяния пузырьками воздуха света. К примеру, масло «Сладкосливочное» содержит воздуха 2,4...3,3%. В соответствии с методиками ГОСТ 3626-73, а также [78...84] для определения содержания воздуха в масле применялся гидростатический способ.
Кислотность масла выражается в градусах Кеттстофера (титрируемости). Она должна составлять не более 23 град. Определялась по ГОСТ 3624-92 путем нейтрализации 5 г масла определенным количеством 0,1Н раствора едкого натра, умноженного на два.
Жирность пахты не должна превышать 0,4%, а степень использования жира — не менее 99,6%. Жирность пахты определяли по методике ГОСТ 5867-90 с использованием жиромеров, серной кислоты, термостатов и центрифуги [78...84].
Оценка масла пробами на срез позволяет определить консистенцию: плотность, упругость, твердость, связность продукта, и выполнялась по методике [78...84].
Определение основных конструктивно-режимных параметров маслоизготовителя
Для описания поверхности отклика уравнением высшего порядка использовали центральное композиционное ортогональное планирование второго порядка, отличающееся простотой и удобством расчетов, а также достаточно экономное по числу опытов [91...97].
На основании результатов отсеивающего эксперимента были выбраны основные уровни варьирования выделенных (значимых), факторов - (таблица 4.6). Кроме того решено [101] было включить в их число и факторы: частота вращения механизма сбивания вокруг вертикальной оси - пв, и угол установки лопасти /, оказавшиеся при отсеивании незначимыми. Однако они проявляют сильное влияние в парных взаимодействиях с частотой вращения роторов и степенью заполнения емкости маслоизготовителя.
Для получения математической модели процесса работы маслоизготовителя в виде полинома высшего порядка реализовали ортогональный композиционный план, матрица планирования которого с экспериментальными данными приведены в таблице 4.7, в правой части которой представлены средние значения параметра оптимизации энергоемкости сбивания у по каждому опыту.
Для экспериментальных исследований были приняты сливки, приготовленные по общеизвестной технологии в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52054-2003 (раздел 3). Таблица 4.6— Уровни и интервалы варьирования факторов
Для определения оптимальных параметров работы предлагаемого маслоизготовителя периодического действия находили математическую модель процесса в виде уравнения регрессии, значения факторов и дисперсии рассчитывались на ПЭВМ с использованием программы Statistica 6.0. Значимость факторов определяли по доверительным интервалам (приложение 4). Факторы со значениями меньше доверительного интервала исключали из дальнейшего рассмотрения [95, 96].
Адекватность полученного уравнения проверяли при помощи F-критерия (Фишера). Табличное значение F-критерия [91...99] для 5%-ного уровня значимости равно FT= 19,04, а расчетное - FP=18,94. При FT FF свидетельствует об адекватности уравнения с 95%-ной вероятностью.
Оптимальное значение факторов уравнения 4.2 определяли следующим образом. Брали частные производные от уравнения по каждому из пяти факторов и приравнивали их к нулю. Полученную систему уравнений решали на ПЭВМ. Найденные значения факторов и являлись оптимальными, а при подстановке их в уравнение рассчитывали величину функции отклика. Оптимальные значения факторов в закодированной форме и соответствующие им раскодированные значения сведены в таблицу. 4.8. Откуда видно, что частота вращения ротора пр=264 мин1, угол установки лопастей ротора і—45град., ширина лопастей Ъ=0,012 м, степень заполнения емкости д зап-0,71, частота вращения механизма сбивания вокруг вертикальной оси щ—40 мин . Таблица 4.8 — Оптимальные значения факторов
Анализ поверхности отклика проводили с помощью двухмерных сечений, для чего строили линии равного выхода, которые соответствовали определенным значениям параметра оптимизации. Причем для анализа из всех возможных двухмерных сечений выбирали те, которые представляют наибольшее практическое значение. Из анализа полученных оптимальных значений факторов (таблица 4.8, рисунок 4.5...4.9) видно, что центр фигур находится в центре эксперимента.
Следует отметить, что при оптимальных значениях факторов энергоемкость сбивания составляет 0,0093 кВт-ч/кг. Из анализа значений факторов, (таблица 4.8) а также двухмерных сечений, представляющих наибольший практический интерес (рисунки 4.5, 4.6, 4.7 , 4.8, 4.9; приложение 2) видно, что минимальное значение энергоемкости сбивания соответствует оптимальным значениям факторов.
Кроме того, оптимальное значение энергоемкости сбивания 0,0093 кВт-ч/кг получено при производительности маслоизготовителя 27 кг/ч сливочного масла и потребляемой мощности 0,25 кВт.
Оптимальные значения факторов при минимальной энергоемкости 0,0093 кВт-ч/кг получены при следующих основных качественных показателях сливочного масла: жирность 78,5...82,6%, влажность 15,7...17,6%, содержание воздуха 2,5. ..2,6%, кислотность 21Т, которые отвечают требованиям ГОСТ Р 52054-2003.
