Размещено на http://www.allbest.ru/

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

05.18.03 - первинна обробка та зберігання продуктів рослинництва

УДК.621.86.067.2:621.565:664.8.037

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

АВТОРЕФЕРАТ

ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ЛУЩЕННЯ ВЛАСНОКРУП'ЯНИХ КУЛЬТУР

ФУЧАДЖИ НАТАЛЯ

ОЛЕКСАНДРІВНА

Херсон - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Таврійській державній агротехнічній академії Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент, Ялпачик Федір Юхимович, Таврійська державна агротехнічна академія, доцент кафедри обладнання переробних і харчових виробництв.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Михайлик Віктор Дмитрович, Херсонський національний технічний університет, завідувач кафедри екології та безпеки життєдіяльності;

кандидат технічних наук, доцент Шипко Ігор Михайлович, Одеська національна академія харчових технологій, кафедра технологічного обладнання зернових виробництв.

Провідна установа:

Національний аграрний університет, кафедра механізації переробки та зберігання сільськогосподарської продукції, м. Київ.

Захист відбудеться “ 8 ” червня 2006 року о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 в Херсонському національному технічному університеті за адресою: 73008, м. Херсон - 8, Бериславське шосе, 24, корпус 1, ауд. 223.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: 73008, м. Херсон - 8, Бериславське шосе, 24, корпус 1.

Автореферат розісланий “ 6 ” травня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Сумська О.П.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Перспективи розвитку технології виробництва круп на сучасному етапі ринкової реформи в Україні тісно пов'язані, насамперед, з удосконаленням найбільш енерго- та матеріалоємних технологічних процесів. Різноманітність та специфічність фізико-механічних властивостей власнокруп'яних культур обумовлюють необхідність розроблення значної кількості різних конструкцій машин і технологічних прийомів для виробництва круп.

Лущення зернової сировини - одна з основних технологічних операцій при виробництві круп, односортного та сортового борошна, дієтичних продуктів швидкого приготування, комбікормів для тваринництва тощо. Від ефективності цього процесу безпосередньо залежать обсяги виробництва та якість кінцевого продукту.

Проблема вдосконалення лущильного обладнання і створення комплексних технологічних ліній малої потужності набуває для України великого народногосподарського значення та актуальності, оскільки сучасні способи й технологічні засоби відокремлення оболонок зерна у сільськогосподарському виробництві є недостатньо ефективними і потребують подальшого дослідження та вдосконалення. Перспективними для використання в лініях переробки зернових культур є машини ударної дії, які більшою мірою ніж існуюче обладнання відповідають вимогам ресурсозберігаючих технологій і придатні для лущення зерна різних культур.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота проводилась у рамках науково - дослідної роботи кафедри обладнання переробних і харчових виробництв Таврійської державної агротехнічної академії відповідно до програми №1 науково-дослідних робіт на 2001 - 2005 роки “Розробка наукових основ систем технологій і технічних засобів для забезпечення продовольчої безпеки Південного регіону України” (підпрограма 1.6. “Розробка наукових систем технологій і технічних засобів для переробки сільськогосподарської продукції”, державний реєстраційний номер 0102U000687) і спрямована на часткове вирішення науково-технічної проблеми впровадження нової техніки у відповідності до цільової комплексної програми “Національна програма розробки і виробництва технологічних комплексів машин і обладнання сільського господарства, харчової та переробної промисловості”, затвердженої Кабінетом Міністрів України від 07.03.1996 р. Особистий внесок автора полягає в удосконаленні процесу лущення власнокруп'яних культур і дослідженні впливу технологічних показників на ефективність та енергоємність процесу лущення.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи є розробка наукових і технологічних основ процесу лущення власнокруп'яних культур ударом.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

- проаналізувати існуючі способи лущення круп'яних культур, виявити їх основні недоліки і визначити напрямки розвитку технології лущення;

- теоретично обґрунтувати вибір оптимальної технології лущення власнокруп'яних культур;

- розробити новий лущильний пристрій ударної дії та визначити оптимальні технологічні параметри його роботи;

- визначити основні фактори, що впливають на процес лущення власнокруп'яних культур;

- розробити математичну модель процесу лущення власнокруп'яних культур ударом;

- експериментально визначити оптимальні технологічні параметри процесу лущення власнокруп'яних культур ударом;

- провести виробничу апробацію процесу лущення власнокруп'яних культур ударом, оцінити його техніко-економічну ефективність.

Об'єкт дослідження. Процес лущення власнокруп'яних культур ударом.

Предмет дослідження. Власнокруп'яні культури.

Методи дослідження. Завдання, поставлені у роботі, вирішувалися за допомогою теоретичних та експериментальних методів.

Теоретичні дослідження конструктивних та кінематичних параметрів процесу лущення власнокруп'яних культур ударом проводились аналітичним методом.

Для визначення фізико-механічних властивостей власнокруп'яних культур та отриманого продукту проводили дослідження відповідно до чинних Державних стандартів візуальним, органолептичним та інструментальним методами.

Для визначення факторів, що найбільше впливають на ефективність та енергоємність процесу лущення власнокруп'яних культур проводились за допомогою апріорного ранжування.

При плануванні експерименту використовували метод ротатабельного центрального композиційного планування.

Експериментальні дослідження проводились на лабораторній лущильній установці з використанням стандартного вимірювального обладнання.

Результати досліджень оброблялись з використанням розроблених програм по обробці експериментальних даних, а також стандартних програмних пакетів.

Наукова новизна одержаних результатів:

- науково обґрунтовано використання прямого удару при лущенні власнокруп'яних культур;

- вперше розроблено теоретичну модель механізму та кінематики процесу лущення власнокруп'яних культур ударом, що дозволяє визначатиоптимальні режими обробки з урахуванням фізико-механічних властивостей сировини.

- встановлено математичну залежність ефективності та енергоємності лущення власнокруп'яних культур від частоти обертання струн, значення відстані від осі обертання струни до точки співударяння струни з зернівкою та подачі;

Практичне значення одержаних результатів.

Обґрунтовано процес лущення власнокруп'яних культур ударом, при якому здійснюється найбільш ефективний удар зернівки при її лущенні.

Запропоновано нову технологічну схему виробництва круп із власнокруп'яних культур, що виключає операцію сортування на фракції перед лущенням, за рахунок впровадження лущильного пристрою ударної дії.

Результати досліджень впроваджено на Якимівському комбікормовому заводі смт Якимівка Запорізької області (акт впровадження від 30 листопада 2004 р), науково-технічна документація передана на конструкторсько-технологічне підприємство “КТЕП” (м. Мелітополь Запорізької області) для впровадження у виробництво лущильних пристроїв ударної дії (акт передачі від 1 вересня 2004 р).

Особистий внесок здобувача. Здобувачем самостійно проведено аналіз стану досліджень та розробки пристроїв для руйнування зернових оболонок; теоретично та експериментально обґрунтовано технологічну та конструктивну схеми лущильного пристрою ударної дії; визначено та обґрунтовано оптимальні технологічні параметри лущильного пристрою ударної дії; розроблено креслення та виготовлено експериментальні зразки лущильного пристрою ударної дії; проведено виробничі випробування дослідних зразків лущильного пристрою ударної дії; розроблено рекомендації щодо реалізації модернізованої технології лущення власнокруп'яних культур.

У наукових працях, які було опубліковано у співавторстві, внесок здобувача наступний: проведено аналіз конструкцій сучасних лущильних машин; визначено фізико-механічні властивості зерна, що впливають на технологічну ефективність процесу лущення; вдосконалено процес лущення круп'яної сировини за допомогою удару; обґрунтовано критерії оцінки технологічної ефективності процесу лущення круп'яної сировини; визначено конструктивні параметри лущильного пристрою ударної дії; розроблено методику визначення конструктивних і кінематичних параметрів зернового потоку, що надходить до робочої зони лущильного пристрою. При оформленні заявок на патенти України на винахід і корисні моделі запропоновано та обґрунтовано конструкцію лущильного пристрою ударної дії та нового способу лущення.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи було заслухано та обговорено на:

- науковій конференції “Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” (м. Вінниця, 2004 р.);

- міжнародній конференції “Стан і перспективи розвитку переробної галузі АПК” (м. Мелітополь, 2005 р.);

- науково-технічних конференціях співробітників Таврійської державної агротехнічної академії (м. Мелітополь, 2002 - 2005 рр.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 10 наукових праць у фахових наукових виданнях України, отримано 3 деклараційні патенти України.

Структура та обсяг роботи. Дисертацію викладено на 168 сторінках тексту; вона складається зі вступу, п'яти розділів, висновків; містить 21 таблицю, 37 рисунків та 9 додатків. Список літературних джерел охоплює 150 найменувань. Додатки оформлені окремою частиною на 18 сторінках і включають 2 акти впровадження, 3 деклараційні патенти, 4 таблиці, 1 рисунок.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі подано загальну характеристику роботи, розкрито сутність і стан наукової проблеми та її значення, обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та завдання досліджень, встановлено наукове та практичне значення одержаних результатів, охарактеризовано об'єкти та методи дослідження.

У першому розділі, в результаті вивчення літературних даних проведено аналіз характеристик круп'яного зерна гречки та проса, технологій та лущильного обладнання, що застосовується на промислових та сільськогосподарських підприємствах. Аналіз наукової, технічної та патентної літератури дозволив виявити основні недоліки відомих способів та засобів лущення власнокруп'яних культур. Вони пов'язані з низьким відсотком виходу лущеного зерна та необхідністю проведення енергоємних та тривалих підготовчих операцій. Важливим фактором, що впливає на якість лущення на відцентрових лущильних машинах, є напрямок удару зернівки об деку. Експериментально встановлено, що при прямому ударі зернівки об деку на руйнування її оболонки витрачається найменше енергії і зберігається цілісність ядра. Однак до цього часу не розроблено методику розрахунку технологічних параметрів процесу лущення, при якому відбувається прямий удар об зернівку. Тому виконання теоретичних і експериментальних досліджень процесу лущення ударом, удосконалення технологічної схеми процесу лущення круп'яної сировини, визначення оптимальних технологічних параметрів лущильного пристрою, які забезпечать високу якість одержаної продукції та збільшення обсягів її виробництва при менших енерговитратах, уніфікація конструкції лущильного пристрою, що обумовить його придатність для переробки зерна різних культур є актуальним завданням сьогодні.

Виходячи з вище викладеного, сформульовано мету роботи і визначено напрямки дослідження.

В другому розділі розроблено програму експериментальних досліджень, наведено методику визначення показників та методику планування експерименту й обробку його результатів, подано опис експериментальної установки.

При теоретичному дослідженні, апріорному вивченні та проведенні параметризації процесу лущення ударом було виявлено фактори, що найбільшою мірою впливають на ефективність лущення та енергетичні витрати під час технологічної операції: частота обертання струн n - X1; значення відстані від осі обертання струни до точки співударяння струни з зернівкою R - X2 та подача q - X3. У зв'язку зі значними флуктуаціями фізико-механічних властивостей власнокруп'яних культур експериментальні дослідження проводились окремо для гречки та проса. Варіювання відібраних факторів здійснювалося у межах зумовлених можливими технологічними показниками процесу лущення власнокруп'яних культур ударом (табл. 1).

Для одержання математичної моделі квадратичного виду використовували ротатабельне центральне композиційне планування, що передбачає підвищену точність прогнозування відгуку за отриманою моделлю. Порядок проведення експериментів за матрицею планування визначався відповідно до генератора випадкових чисел.

Таблиця 1 - Межі варіювання факторів при експериментальному визначенні їх впливу на ефективність процесу лущення та енерговитрати

Фактори	-1	0	+1	ІВР	+б	-б
ГРЕЧКА
Х1	n, c-1	14,200	16,250	18,300	2,050	19,700	12,800
Х2	R, м	0,090	0,100	0,110	0,010	0,117	0,083
Х3	q, кг/с	0,090	0,135	0,180	0,045	0,211	0,059
ПРОСО
Х1	n, c-1	9,200	10,850	12,500	1,650	13,630	8,075
Х2	R, м	0,090	0,100	0,110	0,010	0,117	0,083
Х3	q, кг/с	0,120	0,170	0,220	0,050	0,254	0,086

Для оцінки технологічного процесу лущення використовують узагальнений показник ефективності процесу лущення Ел, який є добутком основних показників процесу - коефіцієнт лущення та коефіцієнт цілісності ядра

, (1)

де Кл - коефіцієнт лущення;

Кця - коефіцієнт цілісності ядра.

Використання такого показника не дозволяє об'єктивно оцінити технологічну та технічну ефективність оскільки допускає можливість одержання його рівних значень при різних величинах складових і не враховує їх окремого вкладу в кінцевий результат. Зважаючи на вищевикладене, доцільним є розгляд не лише показника ефективності лущення, а й коефіцієнтів лущення та цілісності ядра, які визначають за формулами:

, (2)

, (3)

де Н1 - вміст в зерні нелущених зернівок;

Н2 - вміст нелущеного зерна в продукті лущення на виході з машини;

Дk - кількість цілого зерна, отриманого в процесі лущення;

Дd - кількість подрібненого зерна, отриманого в процесі лущення;

Дm - кількість борошенця, отриманого в процесі лущення.

У третьому розділі проведено аналіз літературних джерел, який показав, що на даний час накопичено великий досвід у галузі дослідження процесу лущення круп'яної сировини. Більшість робіт присвячена вдосконаленню робочих органів і системі їх налагодження, однак механіка процесу лущення зерна ще недостатньо вивчена та обґрунтована.

Для досліджень ефективності лущення й питомих витрат електричної енергії процесу було виготовлено лущильний пристрій ударної дії зі зміною подачею та частотою обертання струн. На рис. 1 наведено схему лущильного пристрою, який складається з таких вузлів: 1 - живильний бункер; 2 - напрямний конус; 3 - диск; 4 - корпус; 5 - вал; 6 - струни; 7 - струнорозподільник; 8 - струнотримач; 9 - перегородка; 10 - крильчатка; 11 - вихідний патрубок..

Для забезпечення руйнування оболонки зернівки без порушення цілісності ядра необхідним є досягнення робочим органом лущильного пристрою оптимальної швидкості. Верхньою межею діапазону швидкостей (критичною швидкістю) є найменша швидкість робочого органу, при якій відбувається початок руйнування ядра (виникнення тріщини), оскільки однією з найважливіших умов процесу лущення є руйнування оболонки при збереженні цілісності ядра.

Теоретично було отримано рівняння для визначення критичної швидкості руйнування оболонки зернівки, яка після перетворень та спрощень набуває такого вигляду:

– для гречки

, (4)

- для інших культур

. (5)

Як видно з одержаного рівняння, критична швидкість залежить від багатьох факторів, а саме: модуля пружності ( Е ), напруги ( у ), щільності ( с ), розмірів оболонки ( aг; аг'; kз; aз; bз; lз; aзґ; bзґ; lзґ), коефіцієнту ( г ), що виражає величину питомої поверхневої енергії руйнування, а також часу ударного імпульсу ( Т ), коефіцієнту Пуассона ( н ), тобто від всіх основних параметрів процесу ударної обробки сировини.

Встановлено, що найбільш інформативним показником для визначення енергозберігаючих режимів роботи є питомі витрати електричної енергії на процес лущення.

, (6)

де vі - лінійна швидкість обертання струни у і-тій точці робочої зони, м/с;

Rі - і-те значення відстані від осі обертання струни до точки співударяння струни з зернівкою, м;

Rв(у) - радіус валу (струнотримача), м;

св(р, д, у) - щільність матеріалу, з якого виготовлено вал (струнорозподільника, диска, струнотримача), кг/м3;

Hв(р, д, у) - висота вала від центру підшипникового вузлу до диску (висота струнорозподільника (диску, струнотримача)), м;

R1р - зовнішній радіус струнорозподільника, м;

R2р - внутрішній радіус струнорозподільника, м;

с - відстань від власної центральної осі z1 струнотримача до центральної осі системи z, м;

q - подача лущильного пристрою, кг/с;

М1000 - маса 1000 зерен, кг;

n - частота обертання струн, с-1;

z - кількість струн, шт.

Одержане рівняння для визначення питомої енергоємності процесу лущення ударом дозволяє визначити цей показник урахуванням основних технологічних параметрів процесу лущення власнокруп'яних культур ударом та фізико-механічних властивостей сировини.

Визначено технологічні параметри процесу подачі зернового потоку до зони лущення, що залежить від розташування напрямного конуса відносно бункера, кута нахилу твірної до горизонту та інших факторів, які спроможні спричинити зниження продуктивності бункерного пристрою і навіть призвести до повної його зупинки. Використовуючи умову належної роботи бункера та напрямного конуса, запропоновано методику розрахунку технологічних параметрів процесу подачі зернового потоку до зони лущення.

Розглянуто вплив взаємного розташування напрямного конуса та живильного бункера на швидкість зісковзування зерна з напрямного конуса в момент його надходження до робочої зони лущильного пристрою.

Швидкість зісковзування зерна з напрямного конуса визначається за формулою: лущення круп'яний гідротермічний обробка

, (7)

де в -кут нахилу бічної поверхні напрямного конусу, град;

ц - кут тертя зернівки о напрямний конус, град;

Н - найменша висота розташування живильного бункеру над найвищою точкою напрямного конусу, (м);

v0 - швидкість виходу зерна з бункера, (м/с);

L - довжина бічної поверхні напрямного конусу, м.

Найбільша припустима товщина шару зерна у місці, де відбувається первинний контакт зернового потоку з напрямним конусом

, (8)

де F0 - площа отвору бункеру, м2;

D - діаметр нижньої основи напрямного конусу, м.

При виконанні умови незалежної роботи бункеру та напрямного конусу та умови зниження габаритних розмірів подача зерна дорівнюватиме

, (9)

де dб - діаметр отвору бункера, м.

Під час подавання зерна до робочої камери відбувається його рівномірне розподілення вздовж усієї нижньої поверхні напрямного конусу тобто можна припустити, що у кожній сектор робочої зони надходить однакова кількість сировини. При цьому можна вважати, що завдяки невеликій відстані між струнами і високій частоті їх обертання зернівки не встигають пролетіти між струнами, не отримавши удару. Однак зернівка має отримати лише один удар, оскільки повторне зіткнення зі струною може призвести до дроблення зерна, що негативно вплине на якість та ефективність лущення. Отже, зернівка після удару має вийти із зони лущення і при цьому не зустрітися з наступною струною. Для дотримання цієї умови необхідно було визначити максимально припустиму кількість струн у робочій зоні лущильного пристрою. Остаточний вираз для розрахунку максимальної кількості струн має вигляд:

, (10)

де а - внутрішній радіус робочої зони, м;

b - зовнішній радіус робочої зони, м.

Одержана формула дозволяє з урахуванням фізико-механічних властивостей зерна, а також геометричних і кінематичних параметрів процесу лущення власнокруп'яних культур ударом визначити найбільшу кількість струн у лущильному пристрої, що відповідає умові забезпечення процесу без перевантажень у робочій зоні та здійснення лише одноразового удару об зернівку.

У четвертому розділі наведено і проаналізовано результати експериментальних досліджень процесу лущення зерна гречки та проса в лущильному пристрої ударної дії.

Для перевірки теоретичних положень і висновків, викладених у попередніх розділах дисертаційної роботи, було приведено визначення оптимальних параметрів процесу лущення власнокруп'яних культур ударом і дослідження енергетики лущення.

Функціями відгуку на етапі визначення оптимальних параметрів процесу лущення виступали коефіцієнт лущення Кл і коефіцієнт цілісності ядра Кця. В результаті проведення експерименту та обробки експериментальних даних згідно із стандартною методикою було визначено коефіцієнти рівнянь регресії та адекватність отриманих моделей.

Рівняння для визначення коефіцієнта лущення мають вигляд:

- для гречки

, (11)

- для проса

, (12)

Коефіцієнт цілісності ядра

- для гречки

, (13)

- для проса

, (14)

Оскільки узагальненим показником ефективності процесу лущення є добуток розглянутих вище коефіцієнтів лущення та цілісності ядра, було апріорно побудовано графічні залежності, наведені на рис. 2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 - Експериментальні залежності коефіцієнтів лущення та цілісності ядра і апроксимована залежність ефективності лущення від: а) частоти обертання струни; б) відстані від осі обертання струни до точки співударяння струни з зернівкою; в) подачі зерна; 1 - для гречки; 2 - для проса.

Аналіз рівнянь моделей і побудованих за ними експериментальних графічних залежностей свідчать, що на коефіцієнти лущення та цілісності ядра, а відповідно, й на ефективність процесу лущення найбільше впливають частота обертання струн і відстань від осі обертання струни до точки співударяння струни із зернівкою. При цьому значимість коефіцієнтів при обох факторах обумовлює необхідність їх врахування для забезпечення ефективності процесу лущення власнокруп'яних культур ударом. Крім того, за результатами досліджень можна встановити діапазон регулювання конструктивних і кінематичних параметрів процесу лущення необхідний для дотримання умови руйнування оболонки зернівки при збереженні цілісності ядра розглянутих власнокруп'яних культур.

Проведення досліджень енергетики лущення було обумовлено необхідністю визначення питомих енерговитрат.

Рівняння для визначення питомих енерговитрат має вигляд:

- для гречки

, (15)

- для проса

, (16)

Порівняння теоретичних та експериментальних даних визначило достатню для практичних цілей ступінь фізико-математичного обґрунтування зв'язку між питомими енерговитратами процесу лущення характеристиками культури та технологічними параметрами процесу лущення власнокруп'яних культур.

Графічна інтерпретація регресивних моделей, наведена на рис. 3, дозволяє виявити таку закономірність: ступінь впливу змінного параметра n на вихідну величину ДW збільшується при зростанні значення параметра q. Отже, при збільшені подачі, з метою підвищення ймовірності зіткнення зернівки зі струною, необхідно підвищити й частоту обертання. Однак при досягненні критичного значення лінійної швидкості подальше підвищення частоти обертання є технологічно невигідною операцією через різке зниження коефіцієнта цілісності ядра, а, відповідно, й ефективності лущення ударом.

У п'ятому розділі розроблено методику оцінки якості власнокруп'яних культур та продуктів їх переробки.

Запропоновано технологічний процес виробництва круп (рис. 4) з власнокруп'яних культур із використанням лущення зерна прямим ударом, який може бути впроваджено на централізованому виробництві та у фермерських господарствах.

Запропоновано методику оцінки економічної ефективності впровадження процесу лущення ударом у велике спеціалізоване та фермерське виробництво.

Оцінка економічної ефективності показала, що впровадження розробленого процесу в технологічні лінії переробки власнокруп'яних культур у порівнянні з існуючими технологіями дає змогу підвищити продуктивність роботи обладнання, зменшити прямі витрати на виробництво, у тому числі витрати паливно-енергетичних ресурсів, зменшити питомі капіталовкладення.

Економічний ефект впровадження розробленого процесу лущення ударом становитиме 13,82 (8,35) - зазначено показник для гречки, а у дужках - для проса грн/т - для централізованого виробництва, 172,26 (171,24) грн/т - для фермерського господарства. Термін окупності впровадження технологічного процесу лущення становить як для централізованого виробництва так і для фермерського господарства один сезон.

ВИСНОВКИ

1. На основі теоретичних і експериментальних досліджень обґрунтовано просте й ефективне рішення проблеми зниження енергоємності виготовлення круп з власнокруп'яних культур шляхом впровадження технологічного процесу лущення ударом, який забезпечує ефективне лущення зерна за умови збереження цілісності ядра.

2. В результаті проведеного аналізу встановлено, що головною причиною підвищеної вартості переробки власнокруп'яних культур у крупу є необхідність використання додаткового обладнання при підготовчих операціях та досить великий показник питомих енерговитрат, що ускладнює впровадження переробних комплексів на фермерських господарствах.

3. Встановлено взаємозв'язок між трьома групами факторів: кінематичними та конструктивними параметрами процесу лущення власнокруп'яних культур ударом і фізико-механічними властивостями сировини, а також їх вплив на коефіцієнти лущення та цілісності ядра і енергоємність процесу.

4. Експериментально визначено взаємозв'язок конструктивних і кінематичних параметрів процесу лущення власнокруп'яних культур ударом з ефективністю виконання технологічного процесу за рахунок аналізу коефіцієнтів лущення та цілісності ядра.

5. В результаті експериментальних досліджень було отримано математичні моделі, що відображають вплив основних конструктивних та режимних параметрів на цільові функції Кл=f(V,R,q); Кця=f(V,R,q); ДW=f(V,R,q).

6. Встановлено, що мінімальна енергоємність процесу лущення власнокруп'яних культур (для гречки - 0,491-0,498 Вт·год/кг; для проса - 1,944-1,950 Вт·год/кг) за умови встановлення відстані від осі обертання струни до точки співударяння струни з зернівкою (радіус нижньої основи напрямного конуса) - 0,102-0,108м (0,100-0,106 м), частоти обертання струн - 15,8-16,9с-1 (10,4-11,6с-1) та встановлення подачі 0,145-0,155 кг/с (0,185-0,190 кг/с) при цьому показники, що характеризують ступень ефективності технологічного процесу мають досить великі значення: коефіцієнт лущення складатиме 49-50,5 % (89-90,5 %) , а коефіцієнт цілісності ядра 71-72,5 % (74-75,5 %).

7. Використання розробленого процесу лущення власнокруп'яних культур ударом в технологічних лініях виробництва круп забезпечує достатню якість отриманого продукту та економічний ефект, який для великого спеціалізованого виробництва складатиме 13,82 (8,35 ) грн/т, для фермерського господарства - 172,26 (171,24 ) грн/т.

8. На підставі математичних моделей, що описують залежність конструктивних та кінематичних параметрів і фізико-механічних властивостей сировини, розроблено рекомендації щодо впровадження процесу лущення власнокруп'яних культур ударом на фермерських господарствах.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ВИРОБНИЦТВА

1. Впровадження у технологічну лінію розробленого процесу лущення власнокруп'яних культур ударом дозволяє вилучити з технологічної схеми виготовлення крупів операцію попереднього сортування на фракцій та гідротермічної обробки, щодо переробки гречки, що значно зменшить загальну енергоємність процесу виготовлення круп та скоротить час проведення операцій але при цьому спостерігається невелике збільшення коефіцієнту дроблення (для гречки на 1,1 %, проса - 0,9 %) Порівняння здійснено з виробництвом круп із використанням попередньої гідротермічної обробки.., але це збільшення є незначним і компенсується збільшенням ефективності лущення партії власнокруп'яних культур.

2. Як відомо, процес лущення власнокруп'яних культур складається з багаторазового пропускання продукту через лущильний пристрій (гречка - 10-15 пропусків, просо - 2-5 пропусків). Розроблений лущильний пристрій ударної дії дозволяє значно скоротити кількість пропусків, оскільки лише при одноразовому пропусканні гречки ефективність лущення складає 32-35 %, проса - 64-66,5 %, а зниження енергоємності процесу виробництва круп становитиме 43-47 %.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Фучаджи Н.О. Вдосконалення процесу лущення круп'яної сировини за допомогою удару // Збірник матеріалів четвертої міжвузівської. науково-практичної конференції аспірантів “Сучасна аграрна наука: Напрями досліджень, стан і перспективи”. - Вінниця: ВДАУ, 2004. - С. 218-219.

2. Фучаджи Н.О. Визначення конструктивних параметрів лущильного пристрою ударної дії // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Вип.25. - Мелітополь: ТДАТА, 2005. - С. 66-69.

3. Фучаджи Н.О. Визначення факторів, що впливають на процес лущення ударом // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Вип.18. - Мелітополь: ТДАТА, 2004. - С. 106-113.

4. Фучаджи Н.О. Критерії оцінки технологічної ефективності процесу лущення круп'яної сировини // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Вип.20. - Мелітополь: ТДАТА, 2004. - С. 87-90.

5. Ялпачик Ф. Ю., Кравець О.В., Фучаджи Н.О. Економічна оцінка ефективності впровадження розробленого лущильного пристрою ударної дії для сучасних форм організації виробництва харчових продуктів // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Вип.. - Мелітополь: ТДАТА, 2005. - С.18-24.

Дисертанту належить визначення показників, що визначають економічну ефективність процесу лущення.

6. Ялпачик Ф.Ю., Фучаджи Н.О. Обґрунтування конструкційних параметрів лущильного пристрою // Вісник аграрної науки Причорномор'я. - Вип. 4(24). - Миколаїв: МДАУ, 2003. - С. 195-204.

Дисертанту належить аналіз впливу напрямного конуса на продуктивність роботи бункерного пристрою.

7. Ялпачик Ф.Ю., Фучаджи Н.О. Аналіз конструкцій сучасних лущильних машин та визначення факторів, що впливають на технологічну ефективність процесу лущення у лущильній машині жорнового типу // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Вип.7. - Мелітополь: ТДАТА, 2002. - С.18-24.

Дисертанту належить дослідження напрямків удосконалення лущильних пристроїв.

8. Ялпачик Ф.Ю., Фучаджи Н.О. Визначення кінематичних параметрів лущильного пристрою ударної дії // Вісник Львівського державного аграрного університету. - Вип.8. - Львів: ЛДАУ, 2004. - С. 248-252.

Дисертанту належить розробка методики розрахунку орієнтовного значення мінімальної швидкості руйнування ядра.

9. Ялпачик Ф.Ю., Фучаджи Н.О. Лущильний пристрій ударної дії // Техніка АПК. - 2004. - №12. - С. 27-28.

Дисертанту належить розробка моделі лущильного пристрою ударної дії.

10. Ялпачик Ф.Ю., Фучаджи Н.О., Олексієнко В.О., Бровченко С.О. Визначення оптимального кінематичного режиму ситового класифікатора // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Вип.7. - Мелітополь: ТДАТА, 2002. - С. 3-9.

Дисертанту належить проведення аналізу роботи ситового класифікатора.

Ялпачик Ф.Ю. - розробка кінематичного аналізу конструкції ситового класифікатора.

Олексієнко В.О., Бровченко С.О. - конструювання ситового класифікатора.

11. Пат. 3304 Україна, МПК7 Україна, В02В3/02. Пристрій для лущення зерна./ Ялпачик Ф.Ю., Фучаджи Н.О., Гвоздєв О.В. (Україна). - №2004010149; Заявл. 09.01.2004.; Опубл. 15.11.2004; Бюл. №11. - 3 с.

Дисертанту належить розробка вузла кріплення струн.

12. Пат. №61505А Україна, МПК7 Україна, В02В3/02. Спосіб лущення зерна та пристрій для його здійснення./ Ялпачик Ф.Ю., Фучаджи Н.О., Гвоздєв О.В. (Україна). - №2003021399; Заявл. 17.02.2003.; Опубл. 17.11.2003; Бюл. №11 - 2 с.

Дисертанту належить розробка лущильного пристрою ударної дії.

13. Пат. №11099 Україна, МПК7 Україна, А23N5/02. Пристрій для лущення та подрібнення зерна./ Ялпачик Ф.Ю., Фучаджи Н.О., Чаусова Н.В., Гвоздєва Т.О. (Україна). - №200504774; Заявл. 20.05.2005.; Опубл. 15.12.2005; Бюл. №12 - 3 с.

Дисертанту належить розробка пристрою для лущення та подрібнення зерна.

Ялпачик Ф.Ю., Чаусова Н.В., Гвоздєва Т.О. - конструювання та випробування пристрою для лущення та подрібнення зерна.

АНОТАЦІЯ

Фучаджи Н.О. Оптимізація технологічного процесу лущення власнокруп'яних культур. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.03 - первинна обробка та зберігання продуктів рослинництва. - Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2006.

Дисертація присвячена теоретичному та експериментальному дослідженню технологічного процесу лущення власнокруп'яних культур ударом. У роботі наведено аналіз конструкцій і напрямків вдосконалення сучасного обладнання для лущення круп'яної сировини.

Вирішення поставлених завдань здійснювалося шляхом якісного та кількісного аналізу процесу лущення та його енергоємності.

Аналітичні залежності, що визначають технологічні параметри процесу лущення власнокруп'яних культур ударом перевірено в лабораторних і виробничих умовах. На основі теоретичних і експериментальних досліджень визначено оптимальні технологічні параметри процесу лущення власнокруп'яних культур ударом, розроблено рекомендації щодо використання запропонованого процесу в технологічних лініях.

Результати проведених досліджень апробовано в цеху виробництва круп Якимівського комбікормового заводу Запорізької області. Введення у технологічну лінію виробництва круп розробленого процесу лущення дозволяє вилучити з технологічної схеми операції попереднього сортування на фракції та гідротермічної обробки (при переробці гречки), що значно зменшить загальну енергоємність та скоротить термін виробництва. Економічний ефект для централізованого виробництва становить 13,82 (8,35) - зазначено показник для гречки, а у дужках - для просагрн/т, для фермерського господарства - 172,26 (171,24) грн/т.

Ключові слова: власнокруп'яні культури, процес лущення ударом, енергоємність, ефективність лущення, технологічна лінія виробництва круп.

Фучаджи Н.А. Оптимизация технологического процесса шелушения собственнокрупяных культур. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.03 - первичная обработка и хранение продуктов растениеводства - Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2006.

Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям технологического процесса шелушения собственнокрупяных культур ударом.

В роботе приведен анализ современных технологий отделения оболочек зерна собственнокрупяных культур и направлений совершенствования современного оборудования для шелушения.

При анализе литературных источников установлено, что главной причиной повышенной стоимости переработки собственнокрупяных культур является необходимость использования дополнительного оборудования при подготовительных операциях и достаточно высокий показатель удельных энергозатрат, что осложняет внедрение перерабатывающих комплексов на фермерских хозяйствах.

На основе теоретических и экспериментальных исследований обоснован вариант решения проблемы снижения энергоемкости производства круп из собственнокрупяных культур путем внедрения процесса шелушения ударом, что обеспечивает эффективное шелушение зерна при условии сохранения целостности ядра.

Решение поставленных заданий проводилось путем качественного и количественного анализа процесса шелушения и его энергоемкости.

Установлена взаимосвязь между тремя группами факторов: кинематическими и конструктивными параметрами процесса шелушения ударом и физико-механическими свойствами сырья, а также их влияние на коэффициенты шелушения и целостности ядра и энергоемкость процесса. Аналитические зависимости, определяющие технологические параметры процесса шелушения ударом, проверены в лабораторных и производственных условиях.

Экспериментально, путем анализа коэффициентов шелушения и целостности ядра, определена взаимосвязь технологических параметров процесса шелушения ударом с эффективностью выполнения технологического процесса. Исследования осуществлялись на лабораторной установке, позволяющей варьировать параметры, с возможностью реализации в существующих производственных условиях. В результате экспериментальных исследований были получены математические модели, которые отображают влияние основных конструктивных и режимных параметров на целевые функции Кл=f(V,R,q); Кця=f(V,R,q); ДW=f(V,R,q).

На основании теоретических и экспериментальных исследований обоснованы оптимальные технологические параметры процесса шелушения ударом. Используя разработанную методику установлено, что минимальная энергоемкость процесса шелушения собственнокрупяных культур (для гречихи - 0,491-0,498 Вт·год/кг; для проса - 1,944-1,950 Вт·год/кг) при расстоянии от оси вращения струны к точке соударения струны с зерновкой - 0,102-0,108 м (0,100-0,106 м), частоте вращения струн - 15,8-16,9 с-1 (10,4-11,6 с-1) и подаче 0,145-0,155 кг/с (0,185-0,190 кг/с). При этом показатели, которые характеризуют степень эффективности технологического процесса имеют достаточно большие значения: коэффициент шелушения составляет 49-50,5 % (89-90,5 %), а коэффициент целостности ядра 71-72,5 % (74-75,5 %).

Введение в технологическую линию разработанного процесса шелушения прямым ударом позволяет исключить из технологической схемы изготовления круп предварительную сортировку на фракции и гидротермическую обработку (при переработке гречихи), что значительно уменьшит общую энергоемкость производства и сократит время проведения переработки собственнокрупяных культур.

Использование разработанного процесса шелушения ударом в технологической линии производства круп обеспечивает надлежащее качество полученного продукта и экономический эффект 13,82 (8,35) грн/т - для большого специализированного производства, 172,26 (171,24) грн/т - для фермерского хазяйства.

На основании математических моделей, которые описывают зависимость эффективности шелушения и энергоемкости процесса от конструктивных, кинематических параметров и физико-механических свойств сырья, разработаны рекомендации относительно внедрения процесса шелушения ударом на фермерских хозяйствах. Результаты исследований внедрены в цехе производства круп Акимовского комбикормового завода Запорожской области.

Ключевые слова: собственнокрупяные культуры, процесс шелушения ударом, энергоемкость, эффективность шелушения, технологическая линия производства круп.

Fuchadzhi N. O. Optimization of shelling technological process of selfsereal cultures. - Manuscript.

The dissertation for receiving degree as a candidate of technical sciences, speciality 05.18.03 - primary processing and storage plant products - Kherson National Technical University, Kherson, 2006.

Dissertation is devoted to theoretical and experimental research of technological process in the shelling device of shock action. The analysis of constructions and directions of perfection in modern equipment for shelling of selfcereal cultures are described. The decision of the set problems was conducted by high-quality and quantitative analysis of process of shelling and its power-hungriness.

The decision of the set problems was conducted by high-quality and quantitative analysis of process of shelling and its power-hungriness.

Analytical dependences which determines the technological parameters of shock action shelling process of selfcereal cultures by a blow tested at laboratory and productions conditions. On the basis of theoretical and experimental researches of grounded optimum technological parameters of shock action shelling process, developed to recommendation, for introduction of the developed process in technological lines.

The results of research and developments are inculcated in the workshop of cereal production of Akimovka mixed fodder factory of the Zaporozhia region. Introduction to the technological line of cereal production of the developed process allows to exclude the operation of the previous sorting factions and temperature treatment (for buckwheat), which considerably will decrease general power-hungriness of process of making of cereal and will shorten time of operations. Economic effect for the centralized production makes 13,82 - an index is marked for buckwheat, and brackets - for millet (8,35)? UAH/t, for the farmer production - 172,26 (171,24) UAH/t.

Keywords: selfcereal cultures, shock action shelling process, power-hungriness, technological line of cereal production.

Відповідальна за випуск Сумська О.П

Підписано до друку 25.04.2006

Формат 60х90/16. Папір офсетний.

Умовн. друк. аркушів 1,0

Тираж 100 прим. Замовлення №536

Надруковано у видавництві “Експрес-друк”

72319, м. Мелітополь, вул. Байбулатова 1 “а”

Размещено на Allbest.ru

...