Введение к работе
Актуальность темы.
Решение проблем комплексной переработки растительной биомассы в ценные продукты пищевого и технического назначения особенно актуальны для сибирского региона, на территории которого расположено 35000 тыс. га естественно произрастающих кедровников.
Основные площади кедровников сосредоточены в Красноярском крае, Тюменской, Томской, Иркутской областях, в Республике Тыва. Много горных кедровых лесов в Алтайском крае, Бурятии, Свердловской и Читинской областях, где кедр поднимается до высоты 700—800 м над уровнем моря. В Омской и Новосибирской областях кедр сибирский произрастает в северной их части отдельными разрозненными участками. На севере европейской части РФ чистых кедровников практически нет. Они распространены небольшими участками по 3-5 га.
Небольшие кедровники имеются также в Республике Коми и в предгорных районах Северного Урала. Таким образом, на территории сибирского региона расположено до 80% мировых запасов кедровой сосны сибирской. Вследствие этого Сибирь может давать в среднем около 10-12 млн тонн кедрового ореха ежегодно.
Кедровый орех - ценнейший пищевой продукт, который по калорийности, питательности и усвояемости превосходит мясо, хлеб, яйцо, коровьи сливки и другое. Из кедрового ореха также можно получать высококачественное кедровое масло, имеющее пищевое и техническое назначение.
В состав кедровых орехов из органических веществ входят жиры (жирное кедровое масло), азотистые вещества (в основном представлены белками), углеводы (крахмал и сахар), органические кислоты, дубильные вещества, витамины, а также минеральные вещества. В состав скорлупы, помимо клетчатки, входят красящие вещества, лигнин, незначительное количество дубильных веществ, белки и жиры.
Учитывая высокую значимость кедрового ореха как продукта питания для жителей лесной и сельской местности, остро встает вопрос о восстановлении кедровых лесов, так как в период с 1930 по 1970 г. лесозаготовка осуществлялась на 1,5 млн га кедровых насаждений. Основой для выращивания саженцев на вырубках является высококачественный посадочный материал, выращенный в лесных питомниках. Известно, что рост и ежегодный прирост биомассы сеянцев в лесных питомниках во многом определяется качеством семян.
Высокие требования к качеству семенного и пищевого ореха поставили вопрос о разработке новых технологий и оборудования для заготовки кедрового ореха.
В этой связи проведение исследований по разработке технологии заготовки кедровых шишек с использованием экологически безопасного оборудования и создание нового поколения машин для дробления шишек и
юи-задачеи для РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ| БИБЛИОТЕКА СПск 09
III I I1IUI1WI ДИ)Ц,Ск
ІИОНАЛЬНАЯ і ІШОТЕКА І
сортировки ореха на семенной и пищевой
сельскохозяйственной науки. Успешное решение этой задачи будет способствовать повышению уровня механизации работ в горньж, труднодоступных регионах Сибири, местах, где сохранились кедровые насаждения естественного произрастания.
Диссертационная работ подготовлена по результатам исследований, выполненных автором по плану научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ФГУ «ВНИИПОМлесхоз» в 2001-2002 гг. и Сибирского филиала ГОСНИТИ в 2002-2003гг.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка технологии и оборудования заготовки семенного и пищевого ореха для снижения трудозатрат и улучшения семенньж и пищевых показателей. Для достижения поставленной цели исследования необходимо было решить следующие задачи:
-
Провести анализ существующих технологий и оборудования по заготовке семенного и пищевого ореха.
-
Разработать модели физико-технических свойств объекта исследования и обосновать основные параметры для рабочих органов оборудования при заготовке семенного ореха.
-
Разработать методику и провести натуральные испытания экспериментальных образцов, установить закономерности влияния разработанной технологии и оборудования заготовки кедрового ореха на биоэкологическую безопасность древостоев.
-
Провести исследования и определить эксплуатационно-технические параметры дробления кедровьж шишек, очистки и выработки кедрового ореха, калибровки семенного и пищевого ореха.
-
Провести испытания качества семенного и пищевого ореха на всхожесть в процессе стратификации семян. Дать технико-экономическую оценку предлагаемой технологии и оборудования
Научная новизна. Выполнено теоретико-кинемаютеское обоснование рабочих органов установки для заготовки кедровьж шишек, определены оптимальные параметры защитного устройства коры кедровьж древостоев, разработана научнообоснованная кинематическая схема устройства, обеспечивающего разрушение шишек без повреждения орехов. Установлены численные значения кинематических и эксплуатационно-технологических параметров, подтверждающих эффективность технологических процессов заготовки семенного и пищевого ореха.
Новизна исследований подтверждена патентом и поданными заявками на изобретение по результатам исследований.
Практическое значение. В результате проведенного исследования разработана экологобезопасная технология заготовки кедровьж шишек, создана установка защитного устройства деревьев от повреждений для реализации технологии. Разработана конструкция молотильного устройства, обеспечивающего сохранность ореха при дроблении шишек, создана барабанная система очистки, позволяющая получать по месту заготовки ореха высококачественный семенной и пищевой орех.
Положения, выносимые на защиту.
Теоретико-кинематическое обоснование рабочих органов установки для заготовки кедровых шишек, устройства для защиты коры от повреждений, научно обоснованная кинематическая схема молотильного аппарата установки для переработки шишек.
Экологобезопасная технология и устройство для заготовки кедровых шишек.
Технология и комбинированное устройство для дробления кедровых шишек, очистки и выбраковки ореха, барабанная система калибровки для получения семенного и пищевого ореха.
Обоснованность и достоверность результатов исследований. Исследование выполнено с применением современных методик проведения экспериментальных работ, методов математической статистики и средств программного обеспечения. Достоверность полученных результатов обеспечена статистически обоснованным объемом опытных данных.
Личный вклад автора. Автором сформулирована цель и задачи работы, разработана программа и методика, вьшолнены и опубликованы теоретические исследования. При непосредственном участии автора разработаны конструкции опытных образцов, проведены их испытания. Вьшолнены систематизация, обработка и анализ экспериментальных данных, составлены выводы, подготовлены практические рекомендации.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены: на 2-й Всероссийской научно-практической конференции-выставке «Проблемы экологии и развития городов» (Красноярск, 2001); Международной научно-практической конференции «Химико-лесной комплекс - научное и кадровое обеспечение в XXI веке. Проблемы и решения» (Красноярск, 2002); на Ученом совете Сибирского филиала ГОСНИТИ (2002); на объединенном заседании кафедр Красноярского государственного аграрного университета (Красноярск, 2004).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы и защищаемые положения изложены в 6 работах, из них один патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 149 страницах печатного текста и содержит 72 рисунка, 22 таблицы. Приложение составляет 55 страницы. Библиография включает 173 наименования.
