Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Анализ способов и средств скарификации перговых сотов 12
1.1 Перга в жизни пчел и человека 12
1.2 Анализ способов скарификации перговых сотов .14
1.3 Анализ средств скарификации перговых сотов 20
1.4 Анализ выполненных исследований по скарификации перговых сотов 27
1.5 Постановка проблемы, цель работы и задачи исследований 31
ГЛАВА 2 Физико-механические свойства перговых сотов 33
2.1 Программа исследований 33
2.2 Методика исследований .33
2.3 Результаты определения влажности перги 40
2.4 Результаты определения размещения и длины гранул перги в ячейках сотов 41
2.5 Результаты определения соотношения массы перги, воска и рамки сота 46
2.6 Результаты определения напряжений разрушающих перговые соты .48
2.7 Выводы 50
ГЛАВА 3 Технология и теория процесса центробежной скарификации перговых сотов .52
3.1 Схема технологического процесса извлечения перги 52
3.2 Конструктивно-технологическая схема центробежного скарификатора. 54
3.3 Определение массы гранул перги в соте 59
3.4 Действие сил на гранулы перги в сотах при центробежной скарификации .61
3.5 Теоретическое исследование процесса воздействия сил инерции на сотовую рамку 67
3.6 Определение требуемой мощности центробежного скарификатора для обеспечения процесса скарификации перговых сотов .71
3.7 Расчет необходимого прогиба резиновой пластины при скарификации перговых сотов .72
3.8 Выводы 74
ГЛАВА 4 Исследование процесса работы скарификатора перговых сотов 76
4.1 Программа исследований 76
4.2 Методика исследований 76
4.3 Результаты исследования влияния прогиба перговых сотов на скорость сушки перги .92
4.4 Результаты исследования влияния центробежного способа скарификации на скорость сушки перги с использованием кассет с тканным и резиновым полотном .94
4.5 Результаты исследования влияния времени скарификации на скорость сушки перги .96
4.6 Результаты исследования влияния времени сушки на скорость сушки перги 98
4.7 Результаты исследования влияния толщины резинового полотна и частоты вращения ротора на скорость сушки перги .99
4.8 Результаты исследования влияния толщины резинового полотна и массы пергового сота на энергозатраты в процессе скарификации 100
4.9 Результаты сравнения теоретических и экспериментальных исследований .102
4.10 Выводы .103
ГЛАВА 5 Исследование процесса скарификации перговых сотов в производственных условиях, результаты внедрения и экономическая эффективность .106
5.1 Программа и методика исследований 106
5.2 Результаты производственных испытаний 110
5.3 Результаты внедрения установки 113
5.4 Экономическая эффективность применения установки для скарификации перговых сотов
5.5 Выводы .123
Заключение 124
Библиографический список .
- Анализ средств скарификации перговых сотов
- Результаты определения размещения и длины гранул перги в ячейках сотов
- Определение требуемой мощности центробежного скарификатора для обеспечения процесса скарификации перговых сотов
- Результаты исследования влияния времени скарификации на скорость сушки перги
Введение к работе
Актуальность работы. Пчеловодство является одной из древнейших отраслей сельского хозяйства. В настоящее время пчеловодство имеет слабую поддержку со стороны государства, но благодаря работе Научно-исследовательского института пчеловодства, ученых и пчеловодов продолжает дальнейшее развитие. Появляется все больше механизированного и усовершенствованного оборудования.
Перга – это цветочная пыльца растений, собранная пчелами, переработанная, уложенная и законсервированная в ячейках сотов. Пчелы используют ее для выкармливания расплода.
Перга широко используется в народной медицине для лечения многих заболеваний людей, а также в медицинской, витаминной и косметической промышленности. Особенно нужна перга маленьким детям, людям пожилого возраста и народам крайнего севера как биологически активный продукт.
До недавнего времени перга заготавливалась в мизерных количествах. При перетопке сотов она загрязняла восковое сырье и снижала выход воска. Ученые и пчеловоды давно искали рациональные способы отделения перги от воскового сырья.
На сегодняшний день лучшей для производства перги в промышленных масштабах является технология, включающая следующие операции: осушение перговых сотов от остатков меда при помощи пчел, скарификация, сушка, отделение воскоперговой массы от рамки, охлаждение, измельчение и разделение на гранулы перги и восковое сырье пневмосепарированием. Применение данной технологии дает возможность получать пергу высокого качества, отвечающую требованиям ГОСТ 31776-2012, и значительно увеличить объемы производства.
Чтобы гранулы перги не налипали на рабочие органы агрегата в процессе извлечения из сотов и хранились как можно дольше, их влажность не должна превышать 14-15 %. Для этого перговые соты подсушивают на наиболее подходящей для данной технологии конвективной сушилке. Из всех операций на сушку затрачивается больше всего времени и энергии. Сократить эти затраты возможно только при помощи скарификации перговых сотов. Скарификация – это повреждение поверхностного слоя какого-либо тела, а в данном случае - поверхности перговых гранул.
Степень разработанности темы. Известные способы и устройства для скарификации перговых сотов, такие как срезание крышечек из гранул перги, прорезание их или прокалывание имеют ряд недостатков, что приводит к ухудшению качества и потерям перги. Поэтому нами предлагается способ скарификации без нарушения целостности гранул перги.
Работа выполнена в соответствии с планом НИОКР ФГБОУ ВО РГАТУ, тема 6 «Совершенствование энергоресурсосберегающих технологий и средств механизации в отраслях животноводства» (№ гос. рег. 01201174434), а также инновационного проекта У.М.Н.И.К (г. Рязань, 2013 г.) по теме «Разработка
технологии извлечения перги из пчелиных сотов с применением центробежного скарификатора».
Цель исследований: повышение эффективности процесса извлечения перги из пчелиных сотов путем разработки и применения центробежного способа и устройства для их скарификации, в результате чего сохраняется целостность гранул перги и снижаются затраты энергии и труда.
Задачи исследований:
- разработать схему технологического процесса извлечения перги из
пчелиных сотов с использованием центробежного скарификатора;
разработать конструктивно-технологическую схему центробежного скарификатора;
исследовать физико-механические свойства перговых сотов и гранул перги;
- обосновать теоретически и экспериментально параметры и режимы
работы центробежного скарификатора перговых сотов;
провести проверку работы центробежного скарификатора в производственных условиях, сравнить с известными способами скарификации и дать оценку экономической эффективности.
Объект исследований: технология извлечения перги из пчелиных сотов с использованием центробежной скарификации.
Предмет исследований: установление закономерностей и параметров процесса центробежной скарификации перговых сотов.
Научная новизна диссертационного исследования:
Предложен способ скарификации перговых сотов, заключающийся в разрыве оболочек ячеек с гранулами перги и осуществляемый прогибом сотов при воздействии на них центробежной силой, для чего разработан скарификатор в виде вращающегося ротора с кассетами, на которые натянуто резиновое полотно, что обеспечивает равномерность разрыва оболочек ячеек сотов, доступ теплоагента к гранулам перги и в последствии к ускорению процесса сушки.
Научная и техническая новизна центробежной скарификации подтверждена патентами РФ на изобретение № 2472340; № 2569482 и полезную модель № 147422.
Теоретическая и практическая значимость работы. Разработан центробежный скарификатор перговых сотов и получены теоретические зависимости по обоснованию его параметров. Результаты теоретических исследований являются основой для совершенствования центробежных скарификаторов и расчета конструктивно-режимных и технологических параметров. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований имеют большую практическую значимость для конструкторских организаций и пчеловодческих предприятий.
Методика исследований. При проведении теоретических исследований были использованы общеизвестные законы физики, теоретической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились с использованием
современных электронных и механических устройств, установок и приборов, а также специально разработанных и изготовленных. Обработка экспериментальных данных в исследованиях осуществлялась методом математической статистики с использованием ПК и современных компьютерных программ: STATISTICA 9.0, Microsoft Excell 2007.
Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту:
схема технологического процесса извлечения перги из пчелиных сотов с использованием центробежного скарификатора;
конструктивно-технологическая схема центробежного скарификатора;
результаты исследования физико-механических свойств перговых сотов и гранул перги;
- теоретически и экспериментально обоснованные параметры и
режимы работы центробежного скарификатора;
результаты проверки разработанного центробежного скарификатора в производственных условиях.
Достоверность результатов подтверждается использованием современных методик и оборудования, достаточным количеством экспериментов, соответствием экспериментальных данных теоретическим результатам исследований, публикацией результатов в ведущих журналах, одобрением докладов, представленных на международных и региональных конференциях.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлены и одобрены: на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО РГАТУ (г. Рязань, 2010-2015 гг.), на научно-практических конференциях НИИ пчеловодства (г. Рыбное, 2011-2013 гг.), на научно-практической конференции по пчеловодству «ИНТЕРМЁД-2013» (г. Москва), на международной научно-практической конференции НИИ пчеловодства «Пчела и человек» (г. Рыбное, 2013 г.).
Публикации результатов исследований. По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 5 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 1 монография, получено 2 патента РФ на изобретение и 1 патент на полезную модель. Общий объем публикаций составляет 13,79 печ. л., из них автору принадлежит 3,5 печ. л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 116 наименований, в том числе 3 на иностранном языке, и приложений. Работа изложена на 126 страницах основного текста, содержит 8 таблиц и 58 рисунков.
Анализ средств скарификации перговых сотов
Перга – один из важнейших продуктов пчеловодства, находящий с течением времени все большее применение в пищевой промышленности, медицине и косметологии [14, 31, 32, 50, 57, 93, 109].
Так же бесспорным фактом, подтвержденным многими исследователями, является незаменимость перги в качестве белковой подкормки, необходимой для питания пчел [13, 39, 43]. Многолетний опыт ведения пчеловодства свидетельствует о способности сильных пчелиных семей обеспечивать высокие сборы меда и наилучшее опыление сельскохозяйственных растений. Однако на пасеках нашей страны содержится большое количество слабых семей, которые плохо зимуют, чаще подвергаются различным заболеваниям и погибают, а сохранившиеся не способны к размножению и сбору товарного меда, наносят ощутимый экономический ущерб не только отрасли пчеловодства, но и сельскому хозяйству в целом.
Единственный возможный путь выращивания сильных семей, использование подкормок, приготовленных на основе перги.
Во многих регионах России в отдельные периоды года пчелы испытывают белковое голодание. Вызвано это в первую очередь тем, что сельскохозяйственные угодья нашей страны расположены в различных климатических зонах, в которых в зависимости от местности и времени года значительно отличается концентрация растений пыльценосов. В связи с этим существует необходимость в перераспределении перги из благоприятных областей, имеющих ее избыток, в места, где существует ее недостаток.
Осуществить решение поставленных задач возможно только посредствам внедрения промышленной технологии получения и заготовки перги.
Наиболее перспективной и единственно пригодной для использования в промышленных условиях является механизированная технология извлечения перги, разработанная сотрудниками Рязанской ГСХА и НИИ пчеловодства (В.И. Бронников, С.А. Стройков, под руководством профессора В.Ф. Некрашевича) [1, 2, 5, 65, 68, 74, 84, 87], которая включает в себя последовательное выполнение следующих операций: – осушение сотов от меда, при необходимости скарификация; – сушка естественная или искусственная для устранения липкостных свойств перги; – отделение воскоперговой массы от рамок; – охлаждение воскоперговой массы до необходимой температуры с целью придания восковой основе хрупких свойств; – измельчение; – пневмосепарация с разделением на пергу и восковое сырье. Работа (рисунок 1.1) осуществляется следующим образом. Соты 1 готовят к сушке, скарифицируя поверхностный слой перги, пропитанный медом. Скарификацию проводят в двух взаимоперпендикулярных направлениях – вдоль и поперек сота с каждой его стороны. После скарификации сотов осуществляется сушка находящейся в них перги в сушильной установке 2 до получения конечной влажности перги 14-15 %. После высушивания перги масса 3 отделяется от рамок 4 и помещается в камеру холодильной установки 5, где выдерживается при температуре около 0…1 С не менее 50-60 минут. После этого куски перговых сотов, восковая основа которых в результате охлаждения стала хрупкой, измельчают и освобождают полученные гранулы перги от восковых оболочек на измельчителе 6 и через приемный бункер-дозатор 7 подают в аспирационный канал 8. В аспирационном канале происходит разделение измельченной воскоперговой массы путем пневмосепарирования на пергу и восковое сырье. При этом частицы перги выпадают в емкость 9, восковое сырье поступает в циклон 10, а пылевидные частицы выносятся вентилятором 11 в пылесборник 12.
Представленная технология позволяет значительно увеличить количество производимой перги, существенно снизить затраты труда на ее производство и обеспечить высококачественную очистку данного продукта. Применение данной технологии позволит использовать пергу в различных областях народного хозяйства. Получаемая таким способом перга полностью соответствует требованиям ГОСТ 31776-2012 [24].
Результаты определения размещения и длины гранул перги в ячейках сотов
Исследование физико-механических свойств перговых сотов и гранул перги необходимо для обоснования конструктивных параметров и режимов работы центробежного скарификатора. Полученная информация поможет усовершенствовать промышленную технологию производства перги, оптимизировав ее процессы. Важно учесть влияние скарификации на целостность гранул перги при извлечении их из перговых сотов. Для обоснования параметров и режимов работы центробежного скарификатора требуется провести исследования по определению численных значений характеристик перговых сотов.
В программу исследований входит: - определение влажности перги; - определение размещения и длины гранул перги в ячейках сотов; - определение соотношения массы перги, воска и рамки сота; - определение напряжений разрушающих перговые соты.
Относительная влажность перги определялась по ГОСТ 31776-2012 [24]. Из перговых сотов извлекали гранулы перги и отбирали по 30 гранул, которые были помещены в бюксы и взвешены. Далее проводили их сушку в сушильном шкафу при температуре 105 С в течение пяти часов. Относительная влажность W гранул перги находилась по формуле ,.г тп—ти-100 W = , (2.1) где 7тгд - масса навески исследуемого материала до высушивания, г; mn - масса навески исследуемого материала после высушивания, г. 100 - постоянный коэффициент. Гранулы перги взвешивали на лабораторных технических весах ВЛКТ-500 с точностью до 0,01 г.
Перговый сот состоит из средостения, представляющего из себя вощину, прикрепленную к проволокам, и оттянутых восковых ячеек с обеих сторон вощины. Ячейки сотов имеют шестигранное сечение, а дно выполнено в виде трехгранной пирамиды. Ввиду того, что ячейки шестигранные, один ряд ячеек в соте смещен относительно другого, но строго по прямой линии сверху вниз и справа налево. Для Дадановского улья соты в чистоте составляют длина 415 мм и высота 270 мм. При размерах ячеек со сторонами шестигранника 2,65 мм в соте по длине в одном ряду размещается 78 ячеек, а по высоте 51 ячейка. Таким образом, количество ячеек в соте рассчитывается по формуле где - количество ячеек в одном ряду; – количество рядов в соте.
Для определения места размещения перги в сотах выбирались ранее приведенные соты из Дадановского улья. Визуальным осмотром определялось наличие перги по рядам у верхнего, нижнего и боковых брусков соответственно. Считалось наличие перги в рядах, в том случае, если было минимум 10 гранул. Все это наносилось на рамку с указанием расстояния до каждых двух рядов с гранулами перги, шириной 11 мм. После этого записывался процент перги по местам ее расположения в соте. Для данного исследования было отобрано 100 перговых сотов из Кораблинского района Рязанской области.
Длина гранул перги определялась при помощи специальной установки с индикатором часового типа [69]. Для исследования были отобраны 50 перговых сотов. Было проведено 500 замеров из пяти разных мест перговых сотов: вверху, внизу, слева, справа и в середине. Схема установка для определения длины гранул перги и общий вид представлены на рисунке 2.1 а, б. 3 ж 2 5 1 А - Фрагмент замера а б 1 – рама; 2 – крепление; 3 – индикатор часового типа; 4 – насадка индикатора; 5 – перговый сот; 6 – ячейка незаполненная пергой; 7 – ячейка заполненная пергой. Рисунок 2.1 – Схема установки для определения длины гранул перги и общий вид (а, б) Исследование проводили следующим образом. Раму 1 устанавливали над перговым сотом 5, насадка индикатора 4 опускалась в ячейку незаполненную пергой 6 до упора, затем опускалась в соседнюю ячейку заполненную пергой 7. Диаметр насадки индикатора 4 мм, для удобства введения в ячейки сота. Показания индикатора часового типа 3 записывались и в дальнейшем пересчитывались. Длина гранул перги /гр определялась по формуле Ц = U - kn , (2.3) где /нп - глубина ячейки незаполненная пергой, мм; /зп - глубина ячейки до заполнения пергой, мм. Перговый сот состоит из: рамки с натянутой на нее проволокой для крепления вощины, восковой основы сота и перги. Массу перги, воска и рамки сота определяли путем их взвешивания [19]. Массу перги в соте можно определить двумя способами [82]. Первым способом масса перги Мп рассчитывается по формуле Мп = Мпс - Мв - Мр , (2.4) где Мпс - масса пергового сота, г; Мв - масса воскового сырья, г; Мр - масса рамки с проволокой, г. По второму способу масса перги Мп в соте рассчитывается по формуле Mn = S-lcv-pn-k, (2.5) где S - площадь, занимаемая гранулами перги в ячейках с обеих сторон, см2; /ср - средняя длина гранул перги, см; рп - плотность перги в сотах, кг/см3; к - коэффициент учета площади, занятой восковыми стенками ячеек. Площадь S, занимаемую гранулами перги в сотах можно определить по формуле S = Snc п , (2.6) где Sпс - площадь поперечного сечения гранулы перги, см ; п - количество ячеек в соте, заполненных пергой, шт. Взвешивалась извлеченная перга и рамка сота. Масса воска Мв в соте определялась по формуле [19] Мв = Мпс - Мр + Мп , (2.7) где Мпс - масса пергового сота, г; Мр - масса рамки с проволокой, г; Мп - масса перги, г. Исследуемый материал взвешивался на весах марки ВНЦ-10. Для данного опыта было использовано 100 перговых сотов.
Для определения напряжений разрушающих перговые соты проводили два эксперимента [78]: разлом кусков перговых сотов, установленных на разных расстояниях между двух вертикальных опор и закрепленных консольно, на разных расстояниях. В эксперименте использовались соты со светлым и темным воском. Все кусочки, вырезанные из перговых сотов, были одинаковых размеров 2505023 мм. Опыты проводились в пятикратной повторности.
Определение требуемой мощности центробежного скарификатора для обеспечения процесса скарификации перговых сотов
Рассмотрим рамку с перговыми сотами при равномерном вращении в центробежном скарификаторе. В процессе вращения сотовой рамки на каждую гранулу в ячейке пергового сота будет действовать центробежная сила, значение которой определяется по формуле F4 = m-a)2-R, (3.8) где т - масса гранулы перги в перговом соте, кг; со - угловая скорость вращения ротора, рад/с; R - радиус вращения, м. Так как значение центробежной силы зависит от радиуса вращения, разложим ее на две составляющие в соответствии расчетной схемы, представленной на рисунке 3.6. Рисунок 3.6 - Схема действия составляющих центробежных сил на рамку Сила Fц 1 прогибает сот, а Fц 2 действует на отрыв одной гранулы перги от другой. Значения составляющих центробежной силы при максимальном удалении от центра вращения определяются по формулам ртах = та)2 . R x . CQS а , (3.9) ртах = та)2 . R x . sin а , (3.10) где а - угол между центральной осью вращения и максимальным радиусом Rmax удаления от центра.
По мере приближения к центру вращения значение силы Fц2 (рисунок 3.7) будет уменьшаться, так как sina 0. Так как от центра сотовой рамки / увеличивается на sin a, а R увеличивается на R tga, то зависящая от них составляющая центробежная сила Fц 1 остается постоянной по всей длине рамки и вызывает прогиб сота. Поэтому на процесс скарификации перговых сотов наибольшее воздействие оказывает составляющая Fц2.
Рассмотрим механизм деформации соседних перговых ячеек под действием этой силы в некоторый промежуток времени.
В состоянии покоя расстояние между ячейками / остается постоянным. Значит, деформаций, и разрушения сота между ячейками не происходит. Как только рамка начнет вращаться, возникает центробежное ускорение, произойдет прогиб сота в форме дуги окружности и расстояние между ячейками изменится. Тогда оно будет равно где N - внутреннее усилие, действующее между ячейками, Н; Е - модуль упругости материала ячейки, Па; А - площадь поперечного сечения ячейки, м2. Внутреннее усилие действующее между ячейками определим как разность между силами F42 и F42
Так как в результате деформации сот прогибается в виде дуги окружности, окончательно получим общее расстояние между соседними ячейками перговых сотов оьщ ЕА ЕА , ( ) Разрушение между стенками ячеек сота будет происходить, если будет соблюдаться условие общ М, (3.19) где I - начальное расстояние между соседними гранулами перги в ячейках сотов. Значения центробежной силы, прогибающей сот и действующей на отрыв одной гранулы перги от другой, при различной частоте вращения ротора показаны на рисунках 3,8 и 3,9. F4l =ma)2-R-cosa, (3.20) /7ц2 =ma)2-R-sina, (3.21) Приняв среднюю массу одной гранулы 0,00023 кг, радиус ротора 0,18 м, длину рамки 0,27 м и частоту вращения ротора от 200 до 400 об/мин. определим величину составляющих центробежной силы на прогиб сота и на отрыв одной гранулы от другой. Так как длина рамки составляет 0,27 м и она расположена в роторе хордиально, то от центра рамки усилия прогиба и отрыва одной гранулы от другой будут в зеркальном отражении.
По результатам расчета построены зависимости значения центробежной силы прогибающей сот и действующей на отрыв одной гранулы перги от другой, от расстояния с середины сота при различной частоте вращения ротора (рисунок 3.8, рисунок 3.9).
Из зависимости видно, что центробежная сила, действующая на отрыв одной гранулы перги от другой, увеличивается с увеличением расстояния от середины рамки. Расчеты показывают, что например, при расстоянии от середины рамки 0,135 м и частоте вращения ротора 300 об/мин сила отрыва одной гранулы от другой составляет 0,294 Н.
Рассмотрим процесс воздействия сил инерции на саму сотовую рамку. Так как ускорения не изменяются по величине и направлению в процессе нагружения, тогда напряжения и деформации можно определить как при статическом нагружении внешними силами и силами инерции [101]. R – радиус вращения, м. Так как рамка в процессе движения деформируется под действием сил инерции, в виде стержневого полукольца принимаем расчетную схему нагружения, считая, что силы инерции равномерно распределены по его окружности [80] (рисунок 3.10).
Определим внутренние силовые факторы, возникающие в поперечном сечении сота. Для этого применим метод сечений, т.е. рассечем рамку плоскостью перпендикулярной касательной в центре тяжести кривизны сота [80] (рисунок 3.11).
На основании теоретических предположений можно заключить, что максимальный прогиб резиновой пластины будет зависеть от центробежной нагрузки, длины и ее жесткости. Процесс нагружения перговых сотов после снятия нагрузки будет соблюдаться, если выполняется условие wmax w , (3.54) где [w - прогиб рамки с перговыми сотами без ее разрушения. Для того, чтобы сочленение перговый сот и резина работали совместно, необходимо чтобы резина в процессе нагружения центробежной силой сдерживала перговый сот от неравномерного разрыва ячеек сота.
Результаты исследования влияния времени скарификации на скорость сушки перги
Теоретические и экспериментальные исследования, представленные в данной диссертационной работе, позволили выявить рациональные параметры процесса центробежной скарификации перговых сотов. С их использованием был разработан и изготовлен производственный образец скарификатора. Требовалось определить производительность и удельные энергозатраты установки, а так же как влияют выбранные параметры установки для скарификации перговых сотов на крошимость гранул перги.
Поэтому целью производственных исследований является: - определение снижения влажности перги от времени сушки; - определение производительности и удельных энергозатрат разработанной установки для скарификации перговых сотов; - определение крошимости гранул перги при ее извлечении из перговых сотов при скарификации различными способами и без скарификации.
Для проведения производственных исследований в проблемной научно-исследовательской лаборатории инновационных и энергоресурсосберегающих технологий и средств механизации в растениеводстве и животноводстве Рязанского ГАТУ была изготовлена опытно-производственная установка для скарификации перговых сотов, выполненная согласно технологической схеме, представленной на рисунке 3.2. Общий вид опытно-производственной установки приведен на рисунке 5.1. Схема технологического процесса извлечения перги представлена на рисунке 3.1.
Работает скарификатор следующим образом. В кассеты с резиновым полотном вставляли перговые соты, а сами кассеты в скарификатор. Затем включали в работу ротор и при заданной частоте вращения производили скарификацию определенное время. После скарификации сотов с одной стороны их переворачивали и скарифицировали с другой стороны.
Работа технологической линии, в которую включен скарификатор перговых сотов, проходит следующим образом. Осушенные от остатков меда перговые соты 1 скарифицируют центробежным способом. Эту операцию проводят на опытно-производственной установке 2 для скарификации перговых сотов (рис. 3.1).
Далее в каждый из четырех ульевых корпусов 4 устанавливают по 10-12 перговых сотов на расстоянии 7-10 мм друг от друга. Перед установкой сотов в ульевые корпуса их отряхивают от крошки. Затем первый ульевый корпус устанавливают на сушильную установку 3, а на него три других. В процессе сушки корпуса меняют местами. Во время сушки вентилятор засасывает воздух, который, проходя через электронагреватель, нагревается и подает его в ульевые корпуса с перговыми сотами. Нагретый воздух уносит с собой влагу с гранул перги в сотах. Перговые соты сушат при температуре 40 - 42С, до получения перги с влажностью 14 - 15 %.
Потом от рамок 5 вручную отделяют воскоперговую массу 6 и помещают ее в холодильную камеру 7. Охлаждение воскоперговой массы осуществляется с целью придания хрупких свойств воску, чтобы при ее измельчении в дальнейшем освободить перговые гранулы от восковой основы. Время охлаждения зависит от температуры. Например, если температура близка к нулевой, то охлаждать соты нужно 2-3 часа, а если минус 5-7 С, то примерно минут 30-40. Готовность к переработке пергового сота легко проверяется нажатием на восковую массу рукой. Если она рассыпается и становится в виде крошки, то сот можно пускать на дальнейшую переработку, то есть измельчение. Охлажденную воскоперговую массу измельчают на агрегате 8 для извлечения перги.
Измельчение происходит под действием штифтов при вращении вала ротора. Вентилятором создается восходящий воздушный поток, который уносит восковое сырье через отводной патрубок в мешок 10, а более тяжелые гранулы перги попадают в тару для перги 9.
Для определения влияния времени сушки на снижение влажности перги определяли начальную влажность гранул перги в сотах. Далее перговые соты устанавливали в кассеты [90] с резиновым полотном, закрепленные в роторе скарификатора. Скарификацию проводили в течение 30 секунд на каждую сторону сота. Скарифицированные и нескарифицированные перговые соты устанавливали в ульевые корпуса на сушильной установке [82] и сушили конвективным способом в течение 30 часов, при температуре 40-42 С. После каждых пяти часов сушки из перговых сотов извлекали гранулы перги и определяли ее влажность. Эксперимент проводился в трехкратной повторности, результаты представлены в приложении Т. Для определения производительности и удельных энергозатрат установки для скарификации перговых сотов были отобраны соты со средней массой. Производительность установки для скарификации перговых сотов определяли по формуле