Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса использования отходов пивоварения в качестве вторичного сырья 9
1.1 Характеристика отходов образующихся при производстве солода и пива 9
1.2 Использование отходов пивоварения 17
1.3 Комплексная переработка отходов производства солода и пива 35
1.4 Способы повышения питательности сырья и комбикормов 38
1.4.1 Механизмы ферментного расщепления целлюлозы 43
1.4.2 Использование ферментов в кормлении животных 45
1.4.3 Характеристика ферментных препаратов, рекомендованных для использования в производстве комбикормов 48
1.5 Выводы 52
2. Экспериментальная часть 54
2.1 Объекты и методы исследований 54
2.1.1 Методы определения фрикционных свойств 54
2.1.1.1 Определение угла естественного откоса 54
2.1.1.2 Определение коэффициентов сопротивления относительному сдвигу слоев сыпучих материалов 55
2.1.1.3 Определение крупности 57
2.1.2 Определение влажности 57
2.1.3 Методы определения питательности и химического состава 57
2.1.3.1 Определение содержания сырого протеина 57
2.1.3.2 Определение содержания сырого жира 57
2.1.3.3 Определение содержания сырой клетчатки 58
2.1.3.4 Определение содержания сырой золы 58
2.1.3.5 Определение содержания кальция 58
2.1.3.6 Определение содержания фосфора 58
2.1.3.7 Определение содержания натрия 5 8
2.1.4 Методика исследования конвективной сушки 58
2.1.5 Расчет питательности кормов в овсяных кормовых единицах 63
2.1.6 Расчет питательности кормов в обменной энергии 64
2.1.7 Определение расщепляемости сырого протеина методом «in situ» 65
2.1.8 Методика оптимизации рецептов комбикормов 67
2.1.9 Изучение переваримости кормов и рационов 71
2.2 Результаты и обсуждение проведенных исследований 74
2.2.1 Изучение химического состава отходов пивоварения 74
2.2.2 Определение питательности отходов пивоварения в овсяных кормовых единицах 77
2.2.3 Расчет питательности отходов пивоварения в обменной энергии 79
2.2.4 Определение оптимального состава кормовой добавки из отходов пивоварения с целью применения в комбикормах 82
2.2.4.1 Изучение содержания питательных веществ кормовой добавки с разным составом 82
2.2.5 Изучение переваримости кормовой добавки из отходов пивоварения 87
2.2.6 Исследование физических свойств отходов пивоварения и новой кормовой добавки 90
2.2.7 Выбор метода сушки 92
2.2.8 Исследование процесса конвективной сушки отходов пивоварения и кормовой добавки 96
2.2.8.1 Изучение влияния температуры сушильного агента на кинетику сушки отходов пивоварения и кормовой добавки 99
2.2.9 Определение оптимальных параметров процесса обезвоживания 109
2.2.10 Расчет рецептов комбикормов с использованием кормовой добавки из отходов пивоварения 112
2.2.11 Зоотехнические исследования по откорму животных с использованием кормовой добавки из отходов пивоварения 118
2.2.12 Результаты балансового опыта 121
3. Технологическая часть 124
3.1 Структурная схема производства кормовой добавки из отходов пивоварения. 124
3.2 Технология производства кормовой добавки из отходов пивоварения 126
4. Экономическая часть 130
4.1 Расчет капиталовложений в проект 130
4.2 Расчет дополнительных текущих расходов 131
4.3 Расчет себестоимости кормовой добавки из отходов пивоварения 132
4.4 Расчет прибыли, рентабельности и срока окупаемости 132
Выводы и практические рекомендации 134
Список литературы
- Комплексная переработка отходов производства солода и пива
- Определение коэффициентов сопротивления относительному сдвигу слоев сыпучих материалов
- Исследование процесса конвективной сушки отходов пивоварения и кормовой добавки
- Технология производства кормовой добавки из отходов пивоварения
Введение к работе
В современных экономических условиях, производитель комбикормов поставлен перед необходимостью решать, среди прочих, задачи снижения себестоимости готовой продукции, при этом обеспечивая сохранение качественных характеристик кормов. Достижение поставленных целей возможно расширением ассортимента сырья, за счет использования отходов пищевой промышленности, в частности отходов пивоваренных предприятий.
Применяемые ныне технологические процессы производства в большинстве своем являются многоотходными.
Так, объем образования отходов, являющихся потенциальным вторичным сырьем (ВС), ежегодно в целом по России составляет около 3,0 млрд. т, значительная доля его образуется при переработке сырья в пищевой и перерабатывающей промышленности.
Основная часть вторичного сырья (около 70%) поставляется в сельское хозяйство в нативном виде, 10% которого до сих пор не используется. В результате недостаточного и нерационального использования ВС теряется более 2 млн. т кормовых единиц, 50 тыс. т (абсолютно сухих веществ) растительного белка и т.д. Большинство отходов, образующихся при переработке сельхозсырья, являются вторичными сырьевыми ресурсами (ВСР), их переработка позволяет получать огромное количество ценнейших продуктов без вовлечения новых источников сырья. Вместе с тем содержание сухих веществ в большинстве ВСР составляет 5...10% , они очень нестойки при хранении, быстро закисают, сбраживаются, теряя ценные компоненты и загрязняя окружающую среду. Хранение их в таком состоянии возможно без потерь только в течение 1...3 суток. Поэтому, безусловно, актуальным и необходимым является повышение степени и глубины переработки сырья, комплексности его использования, более полное извлечение из него ценных компонентов с применением прогрессивных
экологически безопасных технологий.
В рыночных условиях в связи с увеличением экономической самостоятельности предприятий и разрывом хозяйственных связей нарушились потоки информации о сырье, продуктах и отходах. Повышение же эффективности использования ВСР возможно только при наличии полной и достоверной информации о них - о номенклатуре, классификации, наличии ресурсов вторичного сырья, качественных и количественных показателях, эффективных методах утилизации на основе передовых ресурсосберегающих технологий, разработанных в нашей стране и за рубежом, снижающих антропогенную нагрузку на окружающую среду и позволяющих успешно решать острые экологические проблемы.
В соответствии с этими задачами исследований в области техники и технологии являлись создание резервов за счет использования вторичного сырья пищевой, кормовой и другой продукции, не уступающей по качеству продукции из первичного сырья, экономия первичного сырья за счет применения вторичного, создания новых видов продукции.
Для рационального использования на комбикормовых предприятиях различного сырья при производстве комбикормов по действующим рецептам разрешается замена одних видов сырья, указанных в рецептах, другими видами в соответствии с определенным перечнем.
В данной работе рассматривалась возможность применения отходов пивоварения в составе комбикормов с целью замены дорогостоящего сырья. Цели и задачи исследования
Основной целью исследований было получение новой кормовой добавки из отходов пивоварения.
Для достижения цели предполагалось решение следующих задач:
изучение отходов пивоварения и выбор на основе анализа химического состава и питательности наиболее перспективных из них;
*v
определение эффективности различных способов обработки и применения отходов пивоварения в кормопроизводстве;
изучение действия ферментных препаратов используемых в комбикормовой промышленности и выбор, для повышения усвоения питательных веществ кормовой добавки из отходов пивоварения;
исследование кинетики сушки кормовой добавки, выбор метода и определение рациональных параметров сушки;
исследование качественных характеристик и питательности полученной кормовой добавки;
оптимизация рецептов комбикормов, содержащих новую кормовую добавку из отходов пивоварения;
зоотехнические исследования комбикорма с использованием новой кормовой добавки из отходов пивоварения и рекомендации по применению.
Научная новизна работы
Научно обоснован выбор составляющих компонентов кормовой добавки из отходов пивоварения.
Установлено оптимальное соотношение компонентов кормовой добавки из отходов пивоварения.
Показана необходимость применения фермента целлюлолитического воздействия Целловиридина ГЗх для повышения усвоения питательных веществ кормовой добавки из отходов пивоварения.
Раскрыты пути интенсификации процесса сушки кормовой добавки из отходов пивоварения.
* Установлены оптимальные режимы и метод сушки кормовой добавки из
отходов пивоварения
Выбрано и реализовано технологическое решение по производству кормовой добавки из отходов пивоварения с повышенной усвояемостью.
8 Практическая ценность
Доказана возможность использования кормовой добавки из отходов пивоварения в рационах и рецептах комбикормов для различных видов и производственных групп сельскохозяйственных животных и птицы.
Определены оптимальная дозировка и продолжительность воздействия ферментного препарата Целловиридина ГЗх активностью 500±50 ед/г.
Рекомендовано применять для сушки кормовой добавки из отходов пивоварения сушилки барабанного типа.
Разработана технология получения кормовой добавки из отходов пивоварения.
Получен патент РФ на изобретение №2218810 «Способ получения корма для сельскохозяйственных животных и птицы». От 05.03.2003 г.
Комплексная переработка отходов производства солода и пива
Вопросы рационального использования отходов особенно актуальны для предприятий пищевой промышленности, где доля материальных издержек на приобретение сырья и производство продукции превышает 90% всех производимых затрат [64]. Одним из основных направлений переработки BMP пивоварения является получение кормовых продуктов на их основе. В настоящее время на кормовые цели чаще всего используются отдельные виды отходов - пивная дробина, солодовые ростки, дрожжи, зерновые отходы и др. Примеры комплексной переработки основных отходов пивоварения встречаются реже, хотя это направление наиболее перспективно с точки зрения экологии, экономии и технологии.
За рубежом на ряде пивоваренных заводов применяют комплексную переработку отходов производства. Так, в США на одном из крупных заводов производительностью 43 млн. дал пива в год сушеную солодовую дробину смешивают с высушенными остаточными пивными дрожжами и отходами от полировки солода и получают комбикорм. На другом предприятии из белкового отстоя, промывных вод и зерновых отходов после обработки их специальным препаратом «хлоробен» вырабатывают сухой корм, содержащий 28% белка, 69% жира и более 15% клетчатки [58].
В Японии разработан способ, основанный на добавлении к смеси отходов пивоварения влажностью 75 - 80% ячменной или пшеничной муки и сахарного шрота, содержащего микроколичество молочнокислых бактерий. Кормовой продукт загружался в герметичную упаковку для длительного хранения [34]. Linton J.H. [97] предложил способ использования смеси пивной дробины, дрожжей и хмелевой дробины влажностью 75 - 80% для кормления домашнего скота. Sebree B.R., [107] и др. исследовали возможность получения конденсированных растворимых веществ (КРВ) путем концентрирования промывных вод после прессования пивной дробины и других жидких отходов пивоварения. При проведении анализов образцов КРВ, отобранных на пивоваренном заводе "Anheuser - Busch", установлено, что соотношение незаменимых аминокислот, таких как аргинин, валин, гистидин, лейцин, лизин и др., в исследуемом продукте лучше, чем в кукурузе, а по содержанию питательных веществ, особенно фосфора и железа, КРВ превосходят кукурузу.
В Великобритании разработано направление по производству кормовых смесей для крупного рогатого скота и свиней, основанное на обезвоживании пивной дробины до влажности не более 70% и последующем ее смешивании с углеводе од ержащим материалом и минеральными добавками для сбраживания смеси в силосной установке в анаэробных условиях [34].
В нашей стране также были разработаны технологии, связанные с комплексной переработкой основных отходов пивоваренной промышленности.
Технология, разработанная во ВНИИ бродильного производства, предусматривает комплексное использование пивной дробины. При этом ее подвергают ферментативному гидролизу, а на полученных гидролизатах выращивают кормовые дрожжи. Непрогидролизованная дробина и образующийся в процессе гидролиза белково-витаминный концентрат используют на кормовые цели [12].
Известен способ получения кормопродукта для сельскохозяйственных животных и птицы, включающий смешивание отходов пивоварения - пивной дробины и зерновых отходов, древесных опилок и торфа со степенью разложения до 20% и/или отходы кондитерской, и/или крахмалопаточной, и/или плодоовощной промышленностей при соотношении торфа, древесных опилок и остальных компонентов (0,5 - 0,75): (0,5- 1,5): (4,5 - 5) соответственно, а перед смешиванием компоненты смеси предварительно измельчают до размера частиц не более 25мм, при этом сушку ведут в сушильном аппарате при 80 - 90С до достижения влажности готового продукта не более 5 - 9% с последующей расфасовкой [45].
Фомичев В.Ф., Шевчук А.И, и др. [69] предложили способ получения корма для сельскохозяйственных животных, предусматривающий введение в основной рацион кормовой смеси из отходов пивоварения, при следующем составе компонентов (мае. % на сухое вещество): дробина пивная 82,2, солодовые ростки 7,5, зерновые отходы 6,0, сплав ячменя 0,7, аспирационные и полировочные отходы 0,5, дрожжи пивные 0,5, белковый отстой 0,3, дробина хмелевая 0,2, автолизат пивных дрожжей 0,2, мел кормовой 1,0, соль поваренная 0,3.
Разработанная ВНИИПБП технология комплексной переработки отходов предусматривает использование зерновых отходов, сплава, солодовых ростков, замочной воды, солодовой дробины, хмелевой дробины, белкового отстоя, остаточных дрожжей главного брожения, а также дрожжей лагерных танков с получением на их основе новых продуктов - сушенных кормовых дрожжей и гранулированного кормового концентрата. Благодаря такой переработке бедные витаминами, сильно разжиженные малоценные отходы превращаются в концентрированные питательные, удобные для хранения и транспортировки продукты.
При комплексной переработке отходов к солодовой и хмелевой дробине, зерновым отходам, сплаву зерна, отходам при полировке солода и молотым отходам после сортировки ячменя добавляют водную вытяжку из суперфосфата (гидромодуль М-8), приготовленную на замочной воде из солодовни. Смесь подогревают до температуры 80С в смесителе и разваривают в аппарате непрерывного действия в течение 30 мин при давлении пара 5 атм. Затем охлаждают до температуры 46С, добавляют экстракт и шрот солодовых ростков после их экстракции, доводят рН среды до 4,6 - 4,8 и проводят ферментативный гидролиз смеси суспензий грибных культур «Asp. Avamori (аваморин Пх)» и «Trichaterium roseum (циторозимин Пх)» в течение 4 ч при температуре 43 С и гидромодуле 1:9. По окончании гидролиза отделяют жидкую фазу и направляют в дрожжерастительный аппарат для выращивания биомассы солодовых ростков.
Определение коэффициентов сопротивления относительному сдвигу слоев сыпучих материалов
Для определения коэффициентов сопротивления сдвигу слоев применена методика В.В. Гортинского, сущность которой заключается в измерении перемещений меченых слоев в сыпучем теле относительно горизонтальной опорной поверхности после ее торможения от известной скорости V до полной остановки. При этом кинетическая энергия каждого элементарного слоя превращается в работу сил трения на измеренном перемещении этого слоя S. Коэффициенты сопротивления сдвигу слоев рассчитывается по формуле: fnp = V2/2gASi; V = 2Sp/t, где Sp - путь, пройденный тележкой до момента соприкосновения с тормозом; t - время, за которое пройден этот путь; Sj - перемещение данного слоя относительно тележки, равное ASi = (S2i-S,i),TCe Sn - координаты слоев до удара о щиток тормоза; Бгі - координаты слоев после удара о щиток тормоза. Тележка 1 (рис. 3) устанавливается на горизонтальных рельсах и имеет возможность свободного движения под действием груза 4. От перемещения тележка удерживается фиксатором 8 в крайне правом положении. На дно тележки устанавливается рамка с закрепленным на нем ситом 2. На ситовую поверхность насыпают исследуемый продукт и формируют его специальным приспособлением таким образом, чтобы задняя и передняя поверхность сыпучего тела не касалась стенок ящика ни в момент разгона тележки, ни в момент торможения. Опорная поверхность может меняться в зависимости от цели эксперимента. После сформирования ската снятая с тормоза тележка под действием падающего груза начинает движение в горизонтальной плоскости с ускорением, не вызывающим относительного сдвига сыпучего тела. Пройдя путь Sp, тележка ударяется о поглощающий тормоз 3, сообщающий ей отрицательное ускорение, значительно превышающее второе критическое. При этом происходит сдвиг всех слоев сыпучего тела, для определения которого на боковой наклонной поверхности продукта на различных расстояниях от его верхней границы выложены полоски из окрашенного зерна. Изменяя вес груза и тормозное усилие, можно обеспечить необходимые значения ускорений в момент разгона и в момент торможения. Время движения тележки в момент разгона фиксируется двумя датчиками 5, 7 и электронным секундомером 6. Положение полосок из окрашенного зерна в направлении движения на различной высоте фиксируется с помощью измерительного приспособления 9. Первое критическое ускорение: (со Я)кр.і = gfo Второе критическое ускорение: (CJ2R)KP.I = gf0 Vl+6 X (1+) f = (fm - fo)/f(), ГДЄ fm и fo - коэффициенты сопротивления сдвигу соответственно верхнего и нижнего положения.
Схема лабораторной установки для определения коэффициентов сопротивления относительному сдвигу слоев
Определение проводилось по ГОСТ 26573.3 - 85.
Навеску массой 100г просеивают через набор сит, составленных в порядке уменьшения размеров отверстий сверху вниз.
Просеивание производят на рассеве-анализаторе в течение 5 минут на трех или пяти ситах, в зависимости от требований стандарта. Рассев приводится в движение электродвигателем с числом оборотов n = 1410...1460 об/мин. при 190...210 колебаний сит в минуту. Допускается просеивание ручным способом при 110... 120 движений в минуту. По окончании просеивания остаток на каждом сите взвешивают отдельно на технических весах с точностью до 0,1г. Средний размер частиц материала определяется по формуле:
М =(0.5т1+1.5т2+2.5тз+3.5т3+4.5т5)/100, мм., где ті, ГП2...ІП5 - масса сходовой фракции продукта, г; 0,5...4,5 - полусумма размеров отверстий сит, с которых получен сход продукта и ближайшего сита, через которое прошел этот продукт, мм; 100 - навеска продукта, %.
Исследования конвективной сушки проводили с использованием метода планирования эксперимента. Он позволяет при изменении нескольких параметров сушки или другого процесса выбрать наиболее оптимальные условия для эксперимента. Метод наиболее точно выражает процесс эксперимента и выбирает параметры проведения опытов.
Пробу исследуемого материала массой примерно 5 г. равномерно распределяли в бюксе цилиндрической формы, ставили на прибор, где поддерживались определенные параметры сушки: температура, скорость воздуха. Определение начальной и текущей влажности проводили путем взвешивания на электронных весах.
Каждый образец, являясь, пробой, сушился на установке до постоянной массы. Через заданные промежутки времени определяли влажность по формуле: Wi = 100 - G/G;( 100 - W„), где G - масса навески, г; G; - масса навески в момент времени, г; WH - начальная влажность продукта, %. Влажность по сухому веществу определяли по формуле:
Wci = Wj/(100 - WO х 100% Образцы брали из одной партии, воспроизводимость параметров режима сушки обеспечивали конструкция экспериментальной установки и ее измерительная схема.
Исследование процесса конвективной сушки отходов пивоварения и кормовой добавки
В исследованиях исходили из следующих соображений: в тонком слое толщиной, приблизительно равной толщине исследуемого материала, внешние гидродинамические условия обтекания сушильным агентом частиц слоя отличаются от условий обтекания слоя, находящегося, например, между нижним и верхним соседними слоями таких же частиц неподвижного или движущегося слоя частиц. Тонкий слой располагается на перфорированной решетке, отверстия в которой не могут в полной мере моделировать зазоры между частицами в реальных условиях сушки материалов в слоях значительной высоты. Истинная скорость фильтрации сушильного агента в межчастичных каналах реальных слоев вследствие высокой плотности упаковки в них частиц, как правило, значительно выше скорости газа на входе в слой. Кроме того, вследствие значительной площади соприкосновения частиц в реальных слоях имеет место контактный тепло - и массоперенос. В тонких слоях значительной высоты из-за развитой наружной поверхности частиц, поглощение значительной доли теплоты сушильного агента поверхностью материала приводит к заметному уменьшению температуры сушильного агента по мере его контакта со слоем влажного материала. В таких случаях исследуемый объект в процессе его сушки контактирует с сушильным агентом переменной температуры. Характер изменения температуры здесь определяется совокупностью всех параметров процесса теплообмена (величина наружной поверхности материала, коэффициент теплоотдачи, массовый расход сушильного агента, его теплоемкость и т.п.). По мере уменьшения скорости сушки частиц материала параметры сушильного агента изменяются также во времени, причем характер изменения здесь зависит от особенностей кинетики тепло - массообмена.
Поэтому данные по кинетике сушки дисперсных материалов, получаемые в тонких слоях значительной высоты, имеют интегральных характер. Получить данные по кинетике сушки из таких экспериментов затруднительно. К тому же возникает неопределенность в смысле конкретного значения температуры сушильного агента, к которой нужно относить полученные кинетические результаты.
В работе была проведена серия опытов по исследованию кинетики сушки пивной дробины и новой кормовой добавки из отходов пивоварения с ферментами и без ферментов, с различными температурными режимами. При этом температура варьировалась в диапазоне 80...120С, с интервалом 20С. Объектами сушки являлись пивная дробина, кормовая добавка из ОПВ и кормовая добавка из ОПВ с ферментом Целловиридином ГЗх (с = 0,5% активностью 500±50 единиц).
Значения начальной влажности (Wco) зависели от состава исходного образца. Так при использовании только пивной дробины начальная влажность составила Wco = 73,4% по сухому веществу, а начальная влажность кормовой добавки из отходов пивоварения и кормовой добавки из отходов пивоварения с ферментом Целловиридином ГЗх равнялась Wo= 63% по сухому веществу. Скорость сушильного агента (Vc.a.) оставалась неизменной и составляла Vc.a. = 1 М/С.
На основе полученных экспериментальных данных были построены кривые сушки Wc = f(T) и методом графического дифференцирования - кривые скорости сушки d Wc І&т = f(Wc) при разной температуре сушильного агента.
Результаты исследования кинетики сушки представлены в виде кривых сушки на рис. 6. Анализ этих кривых сушки показал, что в начале процесса, когда влажность уменьшалась по кривой, имеет место кратковременная стадия прогрева материала. Затем влажность изменялась по прямой линии. Этот период является периодом постоянной скорости сушки. Линейное изменение влажности продолжалось до первой критической точки. Далее начинается падение скорости сушки, и прямая линия переходит в кривую, асимптотически приближающуюся к равновесной влажности, при которой убыль влаги из материала прекращается и устанавливается равенство давлений пара над поверхностью материала и в воздухе.
На графике изображены кривые сушки пивной дробины при различных температурных режимах: 80С; 100С; 120С.
При температуре сушильного агента tc.a. = 80С процесс сушки протекает очень медленно. До влажности W p = 125% скорость сушки постоянная - это I период сушки. WcKp = 125% является критической влажностью. Далее скорость снижения влажности начинает уменьшаться - это II период процесса сушки и кривая сушки асимптотически приближается к линии равновесной влажности. При равновесной влажности сушка прекращается - скорость сушки равна 0.
В I период сушки удаляется свободная влага, т.е. влага, которая находится на поверхностных капиллярах, во II период удаляется осмотическая и наиболее прочно связанная адсорбционная влага. Продолжительность сушки пивной дробины при tca. = 80С составило 24 минуты.
При температуре сушильного агента tca. = 100С процесс сушки протекает немного быстрее, чем в первом случае. Продолжительность сушки при таком режиме составило 20 минут. За I первый период снимается 160% влажности, далее происходит более медленное извлечение влаги и кривая приближается к равновесной влажности.
При температуре сушильного агента tca. = 120С происходит резкое снижение влаги за I период (105%), по сравнению с двумя предыдущими кривыми. Продолжительность сушки при таком режиме составило 16 минут.
Кривые скорости сушки строят методом графического дифференцирования по кривым сушки. Для этого к графику кривой сушки проводились касательные линии, и определялся тангенс угла наклона касательной к оси абсцисс. Кривые скорости сушки строились в координатах dW/dT - Wc. На рисунке 7 показаны кривые скорости сушки пивной дробины. Анализируя кривые скорости сушки, приходим к выводу, что процесс их протекания примерно одинаков. Скорость сушки в первом и втором периодах значительно выше при температуре 120 и 100С, чем при 80С, и равна 112, 95, 52%/мин соответственно.
Технология производства кормовой добавки из отходов пивоварения
Путем сопоставления кривых сушки и скорости сушки при различных режимах сушки и их комбинаций представилось возможным выбрать наиболее рациональный режим, обеспечивающий минимум энергозатрат.
Поскольку процесс конвективной сушки складывается из процессов внешнего и внутреннего тепло- и массообмена, задача ускорения процесса сушки решалась путем интенсификации того и другого процессов.
Интенсификация внешнего тепло- и влагообмена достигается увеличением перепадов температуры и влагосодержания у поверхности частиц высушиваемого материала и в агенте сушки; увеличением скорости и степени турбулентности потока сушильного агента, созданием оптимального профиля скоростей агента сушки в сушильной камере, перемешиванием материала.
Перечисленным требованиям в значительной мере отвечает конвективная сушка в разрыхленном слое, при которой обеспечивается непрерывное обновление поверхности испарения и уменьшения диффузионных и термических сопротивлений у границы раздела фаз.
Достоинства сушки в разрыхленном слое реализуются в широко распространенных вращающихся барабанных сушилках (рис. 14).
Имеющаяся внутри барабана насадка в виде лопастей осуществляет перевалку материала, сбрасывая его в поток сушильного агента, что существенно интенсифицирует испарение влаги из материала.
Выбор этого типа сушильного аппарата продиктован, прежде всего, высокой влажностью и малой сыпучестью влажного высушиваемого продукта; при этом использован также опыт сушки аналогичных продуктов (таблица 19).
Барабанные вращающиеся сушилки, выпускаемые с производительностью до 200 - 3500 и более 3500 кг/ч по исходному материалу для сушки сыпучих и пастообразных материалов, вполне пригодны для решения поставленной перед
Полученные данные, а также опыт сушки высоко влажных дисперсных материалов в барабанных сушилках, использованы при обосновании параметров процессов сушки кормовой смеси.
Понятно, что перенос результатов лабораторных экспериментов на производственную сушильную установку потребует определенных уточнений, однако основные закономерности зависимости скорости сушки от температуры сушильного агента останутся неизменны.
Рекомендуемые значения температуры сушильного агента для сушки пивной дробины и кормовой смеси в барабанной сушилке находится в области 160-180С. При указанной температуре продолжительность сушки пивной дробины, до конечной влажности 12% будет в пределах 10-15 минут, нагрев продукта - в пределах 100-120С, а напряжение сушильного барабана по испаряемой влаги 20-25 кг/м3.
В качестве сушильного агента используется воздух, нагреваемый в паровом калорифере.
Максимальная производительность и минимальный расход теплоты на сушку достигается регулированием режимных параметров и рабочих параметров сушилки (температура сушильного агента на входе в сушилку, частота вращения барабана, угол наклона барабана) в зависимости от влажности поступающего материала.
При регулировании частоты вращения барабана учитывают однородность массы поступающего материала: чем однородней масса, тем большую частоту оборотов можно применять.
Для рационального использования различного сырья при производстве комбикормов по действующим рецептам разрешена замена одних видов сырья, указанных в рецептах, другими видами близкими по содержанию питательных веществ, с последующей оптимизацией по питательности и стоимости.
Разрешенные замены могут привести к изменению показателей качества готового комбикорма. Однако даже изготовленный строго по стандартным рецептам комбикорм будет иметь отличия по своим качественным показателям от предлагаемого по рецепту. Это происходит по тому, что одно и тоже сырье может иметь значительные отклонения по показателям питательности. Так, например, качественные показатели зернового сырья (пшеница, ячмень, овес, кукуруза и др.) зависят от места произрастания, атмосферно - климатических условий, состояния растительного слоя земли и т.д. Кроме того, применение стандартных рецептов затрудняет использование для производства комбикормов местных видов сырья.
Все это привело к тому, что в последнее время основным требованием к комбикормам становится не его состав, а строго выдержанные показатели питательности.
В работе была проведена оптимизация рецептов комбикормов для 113 различных видов и производственных групп с/х. животных и птицы. Для оптимизации использовался симплекс - метод, применяемый при решении стандартных задач линейного программирования (см. п. 2.1.8).
Результаты проведенной оптимизации представлены в таблице 20. Как видно из таблицы 20 в результате проведенной оптимизации ввод кормовой добавки из отходов пивоварения позволяет частично или полностью заменять такие виды сырья как, зерновое и высокобелковое сырье.
Ввод зернового сырья снизился в комбикормах: ПК - 1 на 14,2%; ПК - 6 на 28%; СК - 5 на 15,7%; К - 53 на 7,2%; К - 55 на 16,8%; К - 60(3) на 45,9%; К -80 на 16,2%; К - 81 на 9,8%; К - 83 на 17,9%, при этом стало возможно сокращение ввода следующих видов зерна: кукуруза, ячмень, овес, и др.
Ввод высокобелкового сырья снизился в комбикормах: ПК - 1 на 30,4%; ПК - 6 на 27,7%; СК - 5 на 16,3%; К - 53 на 46,2%; К - 55 на 34,3%; К - 60(3) на 55,6%; К - 80 на 100%; К - 81 на 60,9%; К - 83 на 44%. В перечисленных комбикормах вывели: шрот подсолнечный, шрот соевый, муку мясную, муку рыбную, дрожжи. Также практически во всех рецептах полностью выводилась мука травяная. На ввод же, минерального сырья, ввод отходов пивоварения существенно не влиял.
