Введение к работе
Актуальность темы. Сливочное масло – энергетически ценный пищевой продукт, который вырабатывают из молока. При производстве сливочного масла используют в основном две технологии: сбивания (периодического и непрерывного действия) и преобразования высокожирных сливок, применение которых обуславливается объёмами производства.
В настоящее время число небольших фермерских хозяйств с малыми объёмами переработки сырья значительно возрастает, вследствие этого есть необходимость использования маслоизготовителей периодического действия.
Анализ существующего оборудования по производству масла показывает, что технологический процесс сбивания масла сопровождается высокими энергетическими и временными затратами, а металлоемкость самих конструкций существенным образом отражается на себестоимости продукции. Использование ручного труда при выгрузке готовой продукции не соответствует современным требованиям механизации и автоматизации данного процесса, что противоречит действующим санитарным правилам и нормам.
Анализ теорий маслообразования и конструкций самих установок позволил определить основные направления совершенствования существующих устройств в виде агрегата с неподвижной ёмкостью и активным спиральным энергосберегающим рабочим органом.
Поэтому научное исследование, направленное на определение оптимальных конструктивно-режимных параметров маслоизготовителя периодического действия, обеспечивающее высокое качество получаемой продукции при минимальных затратах электроэнергии и времени на выполнение технологического процесса, представляет собой актуальную научную задачу.
Цель исследований. Разработка и обоснование конструктивных параметров и режимов работы пневмомеханического маслоизготовителя обеспечивающего снижение энергозатрат и времени на выполнение технологического процесса производства масла
Объект исследований. Технологический процесс сбивания масла пневмомеханическим воздействием на обрабатываемый продукт.
Предмет исследований. Закономерности процесса сбивания масла пневмомеханическим маслоизготовителем при различных режимах его работы.
Методика исследований. Для определения физико-химических свойств масла были использованы действующие нормативно-технические документы. Для теоретического обоснования расположения сопла для подачи воздуха, степени заполнения сливками в ёмкость, а также определение затрат мощности необходимое на вращение спирального винта применялся математический анализ и моделирование пневмомеханических и гидродинамических явлений при движении сливок. В ходе выявления оптимума конструктивных и режимных параметров пневмомеханического маслоизготовителя применялась методика планирования эксперимента и стандартных программы MathCAD 15, КОМПАС 3D V12 и Excel.
Научная новизна.
1. Установлены аналитические зависимости мощности требуемой на привод рабочего органа от конструктивных параметров и режимов работы маслоизготовителя.
2. Получены уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс получения масла в маслоизготовителе.
3. Установлены оптимальные параметры и режимы работы пневмомеханического маслоизготовителя, обеспечивающие снижение затрат энергии и времени на изготовление масла.
Новизна технического решения подтверждена патентом на полезную модель 97243 RU, МПК A01J 25/02 Маслоизготовитель периодического действия.
Практическая ценность и реализация исследований. Разработанный пневмомеханический маслоизготовитель снижает удельные энергозатраты на 1 кг масла до 5 раз по сравнению с серийным маслоизготовителем БМП – 150, а также данный маслоизготовитель в 2,6 раз уступает пневмомеханическому маслоизготовителю по временному показателю. Экспериментальные данные дают возможность уточнить оптимальные значения конструктивно-режимных параметров. Реализация результатов на практике позволяет существенным образом сократить время на выполнение технологического процесса и повысить экономическую эффективность производства масла. Внедрение пневмомеханического маслоизготовителя осуществлялось на молочном заводе СПК им. Н.К. Крупской и на маслозаводе СППК «Хмелёвский» Мелекесского района Ульяновской области.
Личный вклад автора. Проведены теоретические исследования технологического процесса получения масла и обоснование параметров пневмомеханического маслоизготовителя. Разработаны методики и проведены экспериментальные исследования, обработка и анализ полученных результатов. Разработана конструктивно-технологическая схема и изготовлена лабораторная установка и опытный образец маслоизготовителя. Подготовлены основные публикации и выводы по работе.
Апробация работы. Основные положения по диссертационной работе, а также результаты научных исследований были доложены и одобрены на конференциях: институт радиотехники, г. Ульяновск, (2009г.); Мелекесский СХТ, (2009г.); Технологический институт – филиал ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», (2010г.); ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», (2010 – 2012гг.); Ульяновский ГТУ, (2010г.); «Селигер–2010» (2010г.); «Инженер года – 2010» г. Ульяновск, (2011г.); Башкирский ГАУ (2011г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 2 статьи опубликованы в изданиях указанных в «Перечне...ВАК». Получен патент на полезную модель №97243 РФ. Общий объем опубликованных работ составляет 1,9 п.л., из них автору принадлежит 0,7 п.л.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 112 наименований, приложения на 36 с. Работа изложена на 110 с., содержит 45 рис. и 16 табл.
