Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследования 8
1.1 Тепловая обработка сельскохозяйственных материалов и ее эффективность 8
1.2 Анализ способов тепловой обработки зерна 14
1.3 Анализ конструкций и классификация средств механизации тепловой обработки зерна 21
1.4 Анализ теоретических и экспериментальных исследований по тепловой обработке зерна 32
1.5 Цель работы и задачи исследований 44
2. Теоретическое обоснование процесса тепловой обработки зерна 46
2.1 Конструктивно-технологическая схема установки для тепловой обработки зерна и принцип работы 46
2.2 Обоснование конструктивно-режимных параметров установки для тепловой обработки зерна 49
2.2.1 Движение зерна в установке как материальной точки 49
2.2.2 Обоснование конструктивных параметров шнека 53
2.2.3 Обоснование режимных параметров шнека 56
2.2.4 Обоснование теплофизических параметров установки 65
2.2.5 Определение производительности вентилятора 82
2.2.6 Определение пропускной способности установки 85
2.2.7 Определение затрат энергии на процесс тепловой обработки в установке 86
Выводы 91
3 Исследование процесса тепловой обработки зерна в лабораторных условиях 92
3.1 Программа и методика исследований установки для тепловой обработки зерна 92
3.1.1 Общая методика экспериментальных исследований 93
3.1.2 Методика экспериментальных исследований размерно-массовых характеристик зерна 95
3.1.3 Методика экспериментальных исследований физико-механических свойств зерна 96
3.1.4 Методика экспериментального определения заражённости и повреждённости зерна вредителями 100
3.1.5 Выбор управляемых факторов 102
3.1.6 Выбор уровней варьирования факторами 107
3.1.7 Реализация плана эксперимента 108
3.1.8 Приборы, аппаратура и методика сбора первичной информации 114
3.1.9 Методика обработки результатов основного эксперимента 116
3.2 Результаты определения размерно-массовых характеристик зерна 118
3.3 Результаты исследования физико-механических свойств зерна 119
3.4 Результаты определения заражённости зерна вредителями 120
3.5 Результаты основного эксперимента и определение оптимальных режимов работы установки для тепловой обработки зерна 121
3.6 Анализ математических моделей с помощью двухмерных сечений 131
Выводы 137
4 Исследование процесса тепловой обработки зерна в производственых условиях и его экономическая эффективность 139
4.1 Программа и методика исследований 139
4.2 Результаты исследований установки в производственных условиях 140
4.3 Экономическая эффективность тепловой обработки зерна в предлагаемой установке 144
4.3.1 Определение стоимости изготовления установки для тепловой обработки зерна 144
4.3.2 Определение экономической эффективности внедрения установки для тепловой обработки зерна 145
Выводы 150
Общие выводы 151
Литература 153
Приложение 167
- Тепловая обработка сельскохозяйственных материалов и ее эффективность
- Конструктивно-технологическая схема установки для тепловой обработки зерна и принцип работы
- Программа и методика исследований установки для тепловой обработки зерна
- Программа и методика исследований
Введение к работе
Как и прежде, одной из главных задач сельского хозяйства для решения проблемы продовольственной безопасности страны остаётся увеличение производства зерна. Особое значение приобретает совершенствование организации хранения, обработки и переработки зерна. Прогрессивные в технологическом и экономическом отношениях способы обработки, хранения и переработки зерна обеспечивают снижение потерь, способствуют сохранности и улучшению его качества, позволяют эффективнее использовать этот важнейший продукт питания.
Продукты из зерна содержат почти всё, что необходимо человеку для питания. Они богаты углеводами (82...83 %), белками (14...15 %), в них есть жиры (2,0...2,5 %), соли фосфора, калия, магния, кальция и другие необходимые для жизни людей элементы. В выпеченном хлебе содержатся витамин Вь рибофлавин (витамин В2), никотиновая кислота (РР), токоферол (Е) и др. Почти треть дневной нормы в пище человек удовлетворяет хлебными и крупяными изделиями. При этом через хлебные изделия человек получает от 30 до 50 % всей необходимой для жизнедеятельности энергии, до 40 % потребности в белке, до 60 % витаминов группы В и до 80 % витамина Е. Человек, используя хлеб, практически удовлетворяет свои физиологические потребности при минимальных затратах на продукты питания. Кроме того, растительные белки намного дешевле животных. Белок в пшеничном хлебе в 4...9 раз дешевле белка мяса, в 1,4...3,8 раза - белка рыбы и в 2,7 раза - белка молока. Зерно является также сырьём для выработки таких ценных продуктов, как крахмал, пищевые концентраты и др. Оно - основной компонент комбикормов.
Сохранность зерна, его обработка и переработка в масштабах нашей страны - сложное и дорогостоящее дело, требующее современной материально-технической базы. В то же время опыт передовых хозяйств показывает, что производство высококачественного зерна является выгодным - уровень рентабельности не менее 40 %. В ближайшие годы можно прогнозировать
5 рост спроса на новую технику для обработки и хранения зерна. Увеличение валовых сборов зерна и уменьшение удельных затрат на его производство возможно лишь путём разработки и внедрения высокоэффективных технологических средств мирового уровня на основе концептуальных положений их развития.
Несоответствие имеющейся технической базы условиям сельскохозяйственного производства (различные формы собственности, действие рыночных механизмов) обуславливает необходимость коренных изменений в техническом обеспечении послеуборочной обработки и хранения зерна.
В результате сушки многие сельскохозяйственные продукты значительно улучшают качество. Сушка товарного зерна, помимо улучшения качества продуктов его переработки (муки), способствует повышению производительности мукомольно-крупяных и маслоперерабатывающих предприятий, увеличивает выход конечного продукта, уменьшает износ технологического оборудования и расход энергии, снижает себестоимость переработки.
Сушку применяют и для борьбы с вредителями зерна (долгоносиками, клещами и др.), которые погибают под действием высоких температур.
В связи с этим разработка технических средств, интенсифицирующих процессы тепловой обработки зерна с учетом энерго- и ресурсосбережения, является актуальной и важной научно-технической задачей.
Решению данной задачи и посвящена данная диссертационная работа.
Работа выполнена в соответствии с планом НИОКР Ульяновской ГСХА на 2006-2010 г.г. «Разработка средств механизации и технического обслуживания энерго- и ресурсосберегающих технологий в различных процессах производства и переработки продукции сельского хозяйства» (регистрационный номер 01.200.600147).
Цель исследований - разработка установки для тепловой обработки зерна с обоснованием оптимальных конструктивных параметров и режимов работы, обеспечивающих снижение затрат энергии и требуемое качество готового продукта при заданной пропускной способности.
Объект исследований - технологический процесс тепловой обработки зерна.
Предмет исследований - параметры технологического процесса тепловой обработки зерна и средства механизации этого процесса.
Научная новизна работы: конструкция установки для тепловой обработки зерна контактного типа; теоретическое и экспериментальное обоснование конструктивных параметров и режимов работы установки для тепловой обработки зерна контактного типа; математические модели процессов тепловой обработки зерна в предложенной установке.
Новизна технических решений подтверждена патентом на полезную модель № 59226 и патентом на изобретение № 2323580.
Практическая ценность: предложенная установка для тепловой обработки зерна позволяет применять ее в технологиях предпосевной и послеуборочной обработки зерна, а также при его термическом обеззараживании, подготовке к переработке и т.д. Применение разработанного средства механизации тепловой обработки позволяет при низких затратах энергии получать на выходе продукт с требуемым стандартами качеством. Снижение удельных затрат энергии на испарение влаги в сравнении с сушильными установками СЗПБ-2,5 и ПУФС-0,4 составляет соответственно 1,7 МДж/кг и 1 МДж/кг.
Использование предлагаемой установки в режиме сушки зерна позволяет получить экономический эффект 69,13 рублей на 1 тонну продукции.
Реализация результатов исследований. Установка для термической обработки зерна исследована и внедрена в учебно-опытном хозяйстве Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии и крестьянско-фермерском хозяйстве «Чобанян» Кузоватовского района Ульяновской области.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на VIII Международном научно-практическом семинаре «Ресурсосберегающие технологии при хранении и
7 переработке сельскохозяйственной продукции» (Орловский ГАУ, 2006 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука и образование в реализации национального проекта «Развитие АПК» (Ульяновская ГСХА, 2006 г.), на II Открытой Всероссийской научно-практической конференции «Молодежь и наука XXI века» (Ульяновская ГСХА, 2007 г.), на первом международном экологическом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT-2007» (Тольяттинский госуниверситет, 2007 г.), на Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем» (Институт механики и энергетики Мордовского госуниверситета им. Н.П. Огарёва, 2007 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы агропромышленного комплекса» (Ульяновская ГСХА, 2008 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути их решения» (Башкирский ГАУ, 2008г.).
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
аналитические зависимости по определению конструктивных параметров и режимов работы установки для тепловой обработки зерна;
математические модели процесса тепловой обработки зерна в предложенной установке;
установка для тепловой обработки зерна контактного типа со шнеко-вым рабочим органом и электрическими нагревательными элементами;
результаты лабораторных исследований по определению оптимальных режимов работы установки для тепловой обработки зерна и их проверки в производственных условиях.
Тепловая обработка сельскохозяйственных материалов и ее эффективность
Значение тепловой обработки в сельскохозяйственном производстве огромно. Нет такой отрасли сельского хозяйства, в которой не применялась бы обработка сельскохозяйственных материалов теплом. Чтобы оценить энергоёмкость этих процессов, достаточно указать, что на сушку тратится около 15 % добываемого в стране топлива, а на сушку зерна на хлебопекарных предприятиях тратится около 700 тыс. тонн жидкого топлива в год [12, 13, 22, 80].
Послеуборочная обработка является завершающим этапом производства зерна, от которого в решающей степени зависят его качественные показатели и сохранность. Зерно - живой организм, по своему строению представляющее собой коллоидное капиллярно-пористое тело. Зерно содержит большое количество микропор, микро- и макрокапилляров, по которым влага циркулирует из внутренних частей к поверхности, и наоборот. Влага имеет большое значение для жизненных процессов зерна. Её избыток приводит к интенсификации жизнедеятельности зерна, к самосогреванию и порче. Для сохранения качества убранного зерна и его подготовки к длительному хранению необходимо как можно быстрее удалить из него влагу. Это возможно благодаря применению высоких скоростей сушки, которые в значительной мере зависят от температуры сушки и совершенства сушильной техники. Возможности повышения температуры ограничены следующими факторами: - потерей всхожести; - изменениями в отдельных составных частях зерна; - нарушением биологической структуры; - изменением качественных показателей.
Зерно повышенной влажности не может храниться длительное время, так как в нём быстро развиваются вредные микроорганизмы и повышается интенсивность его дыхания. Это приводит к самосогреванию и порче зерна.
В сухом зерне жизнедеятельность почти приостанавливается, что позволяет сохранять его длительное время без ухудшения качества. Влажность зерна, предназначенного для длительного хранения, не должна превышать 14 % (табл. 1.1). По данным французских экспертов, ежегодные потери зерна в мире только из-за несоблюдения этого условия составляют около 106 т [34, 168, 171]. Таблица 1.1- Рекомендуемая влажность зерна и семян после сушки
Влага в зерне - это среда, при участии которой совершается обмен веществ. Если содержание влаги невелико, она находится в связанном состоянии. С увеличением влажности зерна в его клетках появляется свободная влага, которая способствует развитию активности ферментов. Задача сушки заключается, прежде всего, в снижении влажности до кондиционной.
Сушка зерна - сложный технологический процесс, сопровождающийся комплексом одновременно протекающих и взаимосвязанных теплофизиче-ских, физико-химических и биохимических процессов. Она является наибо лее распространённым технологическим процессом. В настоящее время сушат кирпич, древесину, изоляционные материалы, топливо, кровь, фрукты, пищевые продукты. Основная цель тепловой обработки сельскохозяйственных материалов - повышение их стойкости при хранении или временной консервации. Однако этим значение тепловой обработки не исчерпывается.
Сушка зерна с использованием научно-обоснованных режимов повышает стойкость зерна при хранении, улучшает его семенные и технологические качества. Так, например, сушка семенного зерна улучшает условия послеуборочного дозревания, при этом повышаются энергия прорастания и всхожесть семян. Сушка товарного зерна, помимо улучшения качества продуктов его переработки (мука, растительное масло и т. д.), способствует повышению производительности мукомольно-крупяных и маслоперерабаты-вающих предприятий, увеличивает выход готового продукта, уменьшает износ технологического оборудования и расход энергии, снижает себестоимость переработки. Однако сушка зерна с применением высоких температур приводит к потере всхожести что, как правило, необратимо.
В связи с трудностями в создании равномерной температуры нагрева и равномерного распределения влаги в зерне, а также в контролировании температуры воздуха и скорости прохождения зерна, в практике сушки руководствуются данными, приведёнными в таблице 1.2 [25, 26, 72].
Нагревание зерна выше определённой температуры оказывает неблагоприятное влияние на содержащиеся в нем белок, крахмал и жиры. Белок зерна способен набухать, что имеет положительное значение при прорастании семян и приготовлении теста. При температуре нагрева зерна выше допустимой белок подвергается денатурации, при которой уменьшается его водопо-глотительная способность (способность к набуханию). Денатурацией белка объясняется отрицательное влияние высокой температуры на содержание и качество клейковины пшеницы в процессе сушки. Нагревание зерна пшеницы с нормальной и слабой клейковиной до 50 С не оказывает вредного влияния на её качество, но более сильный нагрев может снизить качество клейковины. Термоустойчивость белка увеличивается с уменьшением влажности зерна. При сушке существует правило: температура нагрева зерна должна быть тем ниже, чем выше его влажность и продолжительнее термическое воздействие [74, 119].
Изменения в крахмале обычно наблюдаются при температуре выше 70 С. При этом происходит клейстеризация, которая частично имеет обратимый характер. Клейстеризация ухудшает хлебопекарные свойства зерна. Активность ферментов с повышением температуры растёт и достигает наибольшего уровня при температуре 35...55 С. При дальнейшем повышении температуры до 60...70 С активность падает, и при 80 С она теряется совсем; при этом наблюдается потеря всхожести. Витамины А и В, содержащиеся в зерне, могут подвергаться воздействию температуры до 100.. Л20 С без разрушения. Другие витамины (Е, В і и С) очень чувствительны к температурам, превышающим 50 С, что необходимо учитывать при сушке.
Свежеубранное зерно переносит более высокую температуру, чем зерно после промежуточного хранения. Температура нагрева при сушке также определяется влажностью зерна (табл. 1.3).
Конструктивно-технологическая схема установки для тепловой обработки зерна и принцип работы
Теоретическое исследование имеет цель установить количественные и качественные связи между параметрами, изменяющимися в процессе тепловой обработки и параметрами разрабатываемой установки, а также обосновать требования к электроконтактной установке.
В настоящее время имеется достаточное количество теоретического материала по тепло - и массообменным процессам, сопровождающим тепловую обработку зерна [5, 11, 45, 58, 60, 61, 65, 92]. Это позволяет уточнить теорию тепловой обработки зерна применительно к разрабатываемому контактному электротеплообменнику.
Возможность использования контактного нагрева для тепловой обработки зерновых подтверждена рядом исследований [9, 10, 30, 55, 70, 90, 97]. В качестве нагретой поверхности могут быть использованы трубы, обогреваемые паром, горячей водой, электричеством или газом. Скорость контактной сушки зависит от температуры греющей поверхности и толщины зернового слоя [145, 150]. Контактную сушку используют на мукомольных и крупяных заводах, главным образом, для подогрева зерна и небольшого снижения влажности при подготовке его к переработке [2, 66, 75, 135, 147, 170]. Как уже отмечалось выше, чисто контактная сушка для высокопроизводительных установок не является достаточно эффективным способом. Однако при переработке небольших партий зерна контактную сушку можно использовать гораздо шире и на более высоком энергетическом уровне.
Для обеспечения заданного процесса обработки, соблюдения эксплуатационных, технологических требований установки для тепловой обработки зерна включают в свой структурный состав следующие основные элементы (рисунок 2.1): 1 - устройство загрузки; 2 - генератор теплоты; 3 - теплопере-дающее и теплоотдающее устройство (элемент); 4 - устройство отвода обра зовавшейся влаги и подвода сухого воздуха; 5 - устройство выгрузки; 6 - устройство управления и контроля режимами тепловой обработки.
Вышеперечисленные элементы должны входить в состав разрабатываемой установки. Основой конструкции контактной установки для тепловой обработки зерна является теплообменный аппарат с электрическими источниками теплоты и транспортирующий шнековый рабочий орган [90, 104]. Рисунок 2.1 - Структурная схема контактной электроустановки для тепловой обработки зерна
Для решения задач, поставленных перед тепловой обработкой, на основании глубокого изучения и анализа существующих средств механизации предлагается следующая конструктивно - технологическая схема установки для тепловой обработки зерна [115].
Установка для тепловой обработки зерна (рисунок 2.2) состоит из цилиндрического составного кожуха 1, покрытого слоем теплоизолирующего материала 2, загрузочного бункера 3, выгрузного окна 4, соосно установленного внутри кожуха с возможностью вращения транспортирующего рабочего органа 5, выполненного в виде шнека с перфорированными витками, а также охлаждающего устройства, включающего вентилятор 6 и воздуховод 7, соединённый с внутренней полостью кожуха 1 за выгрузным окном 4.
Транспортирующий рабочий орган 5 получает привод от электродвига теля 8 через вариатор 9 посредством передачи 10. Торцевая поверхность кожуха 1 со стороны загрузочного бункера 3 имеет отверстия 11. На внешней поверхности кожуха 1 под слоем теплоизолирующего материала 2 между загрузочным бункером 3 и выгрузным окном 4 размещены нагревательные элементы 12. Рисунок 2.2 - Установка для тепловой обработки зерна: 1 - кожух; 2 - теплоизолирующий материал; 3 - загрузочный бункер; 4 - выгрузное окно; 5 - транспортирующий рабочий орган; 6 - вентилятор; 7 - воздуховод; 8 - электродвигатель; 9 - вариатор; 10 - ременная передача; 11 - отверстия; 12 - нагревательные элементы; 13 - кольца
Установка работает следующим образом. Включают нагревательные элементы 12. После достижения необходимой температуры каждой из составных частей кожуха 1 подают зерно в загрузочный бункер 3, откуда оно поступает к транспортирующему рабочему органу 5 и перемещается им к выгрузному окну 4. Контактируя с нагретой поверхностью кожуха 1, зерно также нагревается, теряет излишки влаги, которые в виде пара отсасываются через перфорации рабочего органа 5 и далее - через воздуховод 7 потоком воздуха, продуваемого вентилятором 6 через отверстия 11 в кожухе 1. Сухое зерно удаляется из установки через выгрузное окно 4. При использовании зерна другой культуры меняют температуру нагрева кожуха 1 с помощью индивидуальных нагревательных элементов 12, а также изменяют частоту вращения рабочего органа 5 с помощью вариатора 9.
Выполнение транспортирующего рабочего органа в виде шнека, а также возможность изменения частоты его вращения посредством установки вариатора существенно повышает универсальность и надежность установки, так как оно может работать с зерном любых сельскохозяйственных культур.
Кроме того, выполнение кожуха составным и снабжение каждой составной части индивидуальным нагревательным элементом позволяет осуществить более быстрый прогрев зерна и поддерживать температуру в пределах, которые не снижают посевных или технологических качеств зерна.
Установка может применяться как автономно, так и в составе технологических линий для сушки, прожаривания или стерилизации зерна.
Применение данной установки позволяет снизить удельную энергоёмкость процесса сушки зерна, улучшить качество готового продукта.
Программа и методика исследований установки для тепловой обработки зерна
Для оптимизации конструктивно-режимных и теплофизических параметров установки для тепловой обработки зерна и, главное, для подтверждения теоретических предпосылок и выводов в исследованиях принята следующая программа: - определение физико-механических свойств зерна; - разработка и изготовление экспериментальной установки для тепловой обработки зерна; выявление эффективности ее работы; - экспериментальное подтверждение влияния теплофизических параметров установки на скорость сушки зерна; - определение пропускной способности устройства для тепловой обработки зерна и сравнение ее с расчетной пропускной способностью; - обоснование конструктивно-режимных параметров установки для тепловой обработки зерна с учетом выявленных теоретических закономерностей и полученных результатов исследований (угла подъема винтовой линии шнека, диаметра и длины кожуха, шага винта, частоты вращения шнека); - исследование влияния выбранных конструктивно-режимных параметров на затраты энергии и качество продукта тепловой обработки; - проведение сравнительного анализа теоретических и экспериментальных результатов исследований.
Целью экспериментальных исследований является определение оптимальных конструктивно-режимных и теплофизических параметров устройства для тепловой обработки зерна, предназначенного для применения в условиях небольших зерноперерабатывающих и фермерских хозяйств, которое позволит повысить эффективность тепловой обработки зерна с высоким качеством получаемого продукта и минимальными затратами энергии на процесс при поддержании заданной пропускной способности.
В соответствии с поставленными задачами исследования проводились поэтапно в определенной последовательности. Этапы исследования пронумерованы в порядке их выполнения, типовые потоки информации показаны сплошными линиями со стрелками, а нетиповые - пунктирными.
После изучения состояния вопроса, накопления и анализа соответствующей информации основные этапы исследований включали в себя: - разработку, изготовление, отладку лабораторной установки для тепловой обработки зерна и проведение поисковых опытов; - планирование эксперимента и разработку частных методик экспери ментальных исследований; - выбор средств измерений и подготовку лабораторного оборудования и приборов к работе; - проведение предусмотренных планом эксперимента опытов и анализ полученных результатов.
При формулировке задач исследований нами учитывались совокупность идентификаторов процесса и ожидаемый результат исследования.
Предметом анализа при обзоре послужили новые идеи и задачи, подходы к решению этих задач, результаты предыдущих исследований, экономические данные, возможные пути достижения поставленной цели.
При анализе теоретических работ обращалось внимание на значимость факторов процесса тепловой обработки с тем, чтобы в последующем незначимыми факторами можно было пренебречь. Это позволит получить относительно несложную математическую модель процесса при сохранении адекватности и упростить ее последующий анализ. Также была определена область исследований с учетом имеющихся ограничений.
Этапы 3...5, связанные с созданием и отладкой экспериментальной установки для тепловой обработки зерна (УТОЗ) и проведением поисковых опытов, позволили отработать математическую формулировки задачи и уточнить методику проведения эксперимента (этап 7).
Этапы 6 и 7 составили основу методической части экспериментального исследования. Назначение этих и последующих этапов понятно из наименования. Надежность опытов оценивалась по рекомендациям Адлера, Веденяпи-на, Мельникова и др. [82, 104, 134].
Результаты экспериментальных исследований обрабатывались с применением методов математической статистики на ПЭВМ с помощью программ «Statistica - 6» и «Derive - 5». При этом особое внимание обращалось на критерии, подтверждающие достоверность и значимость результатов опытов, а также адекватность полученных математических моделей.
Программа и методика исследований
Для подтверждения возможности использования установки для тепловой обработки зерна в небольших крестьянско-фермерских, личных подсобных и зерноперерабатывающих хозяйствах, для уточнения ряда предположений, на которые опирались при разработке теоретических основ процесса тепловой обработки зерна и проектировании установки, а также для установления границ экономически эффективного использования установки для тепловой обработки зерна, с выбранными конструктивными параметрами и режимами её работы, были проведены производственная проверка и испытания установки.
Испытываемая установка представляла собой модуль тепловой обработки зерна, входящий в технологические линии по послеуборочной обработке зерна (сушке), а также по подготовке зерна к размолу (сушке и подогреву в зимний период) и термическому обеззараживанию зерна. Пропускные способности при этих процессах составили 250 кг/ч при сушке и 180 кг/ч при термообработке, причем при сушке зерна для последующего использования в технологических целях пропускную способность можно увеличить вдвое, в этом случае частота вращения транспортирующего рабочего органа также увеличивается в два раза с помощью сменных шкивов.
При проектировании и создании этой установки были использованы теоретические и опытные данные, полученные и представленные в данной работе.
Исследования проводили в следующем порядке. По договору с хозяйствами в течение определенного времени проводили методичное исследование существующего технологического процесса. В результате уточняли режимные и эксплуатационные показатели работы установки, рассчитывали технико-экономические характеристики. Также определяли требуемые в данных конкретных условиях пропускную способность установки, потребляемую мощность, среднюю температуру греющей поверхности кожуха при различных ре жимах работы, уточняли порядок работы с установкой. Испытания проводили при работе с зерном разных культур различной начальной влажности и степенью засоренности при различных тепловых режимах обработки (сушка, обеззараживание) с последующей оценкой качества получаемой продукции.
Оценку качества зерна, полученного после тепловой обработки в хозяйствах, проводили в испытательной лаборатории по агрохимическому обслуживанию сельскохозяйственного производства Федерального государственного учреждения «Станция агрохимической службы «Ульяновская» согласно действующим стандартам (приложение И). На основании полученных результатов и их сравнительной оценки были сделаны выводы и разработаны соответствующие рекомендации.
Предложенная установка для термической обработки зерна прошла производственные испытания в ФГУП учебно-опытном хозяйстве «Ульяновской ГСХА» Чердаклинского района Ульяновской области.
В данном хозяйстве установку использовали в технологическом процессе по подработке зерна пшеницы и ржи.
Технологический процесс подработки зерна пшеницы и ржи включал в себя следующие этапы: - приём и предварительная очистка зерна; - транспортировка зерна на склад; - сушка зерна; - сортировка зерна по фракциям; - транспортировка зерна на хранение.
В учебно-опытном хозяйстве «Ульяновской ГСХА» имеется складское помещение площадью 400 м2. Для доставки и разгрузки зерна использовали автомобили марки КАМАЗ. Предварительную очистку зерна осуществляли на агрегате ЗАВ-10. При сушке зерна использовалась предложенная нами установка. При сушке измеряли влажность зерна пшеницы и ржи до и после процесса, контролировали температуру нагрева зерна на выходе из сушилки и среднюю температуру греющей поверхности кожуха. Определяли затраты теплоты на 1 кг испаренной влаги по методике, приведенной в пункте 2.2.4.
При сушке зерна пшеницы средняя температура греющей поверхности составляла 40...75 С, съём влаги за один проход находился в пределах 2...6 %, температура зерна на выходе из сушильной установки составляла 30...40 С. При этом затраты теплоты на 1 кг испаренной влаги изменялись от 2,7 до 3,4 МДж. Заданный температурный режим не приводил к снижению продовольственных и семенных показателей зерна. Полученные данные свидетельствуют о достаточной эффективности процесса сушки в предложенной установке.
После сушки семена очищались и сортировались по фракциям на пневматической сортировальной машине ПСМ-10. Очищенное и целое зерно укладывалось в бурт высотой до 2,5 м. Общий вид технологической линии подработки зерна представлен на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1- Технологическая линия подработки зерна: 1 - установка для тепловой обработки зерна; 2 - аппаратура для контроля температурного режима; 3 - комплект приборов для контроля энергетических показателей; 4 - винтовой транспортёр; 5 - сортировальная машина ПСМ-10
В результате производственных испытаний подтвердилась работоспособность данной установки, отказов и поломок не наблюдалось.
