CC BY
34
К обоснованию конструктивно-технологических особенностей молотковой дробилки при термовструдировании
А.К. Курманов, к.т.н., доцент, М.М. Айтбаев, ст. преподаватель, А.А. Успанов, преподаватель, Костанайский ГУ
Основными направлениями развития народного хозяйства являются животноводство и птицеводство, при этом стоит задача увеличения производства качественных питательных кормов. Различают несколько видов кормов: силоснокорнеплодные; силосные и жомовые; концент-ратно-корнеплодные; сено-силосно- концент-ратные; концентратные[1].
Научные исследования многих авторов - Мельникова С.В., Вагина Б.И., Яровского А.А. - показали, что наиболее эффективно использование концентрированных кормов. Различают несколько способов подготовки и переработки кормов. Одним из перспективных является термовстру-дирование зерна с последующей переработкой.
Снижение содержания или полное уничтожение ингибиторов в зерне возможно только в специальной термической обработке - обжаривании, микронизации, пропаривании, а также эк-струдировании.
Разработанная новая технология обработки зерна - термовструдирование, в основе которой интенсивная кратковременная (5-15 с) высокотемпературная (450-600°С) обработка зерна в потоке горячего воздуха. В этих условиях отпадает необходимость в искусственном увлажнении зерна, используется только его естественная влага.
Управляя в широком диапазоне скоростью выделения влаги из зерна, удается оптимизировать питательные качества различных его видов более эффективно, чем другими известными методами обработки с конвективным или лучистым подводом теплоты. Получаемая продукция имеет более равномерный состав, длительно сохраняет высокие кормовые свойства как в виде взорванного и вспученного зерна, так и хлопьев или муки в составе комбикорма. Зерна злаков в процессе термовструдирования становятся миниатюрными высокоскоростными «фабриками» варки его под давлением с практически мгновенным выпариванием перегретой влаги. По достижении максимального давления пара в зерновке крахмал модифицируется в более простые, легко усвояемые углеводы, после чего взорванное и вспученное зерно плющат, дробят или используют на корм без такой обработки[2].
Термовструдирование семян позволяет в значительной мере нейтрализовать химотрипсина, ингибиторы-трипсина и др.
Технология подготовки и переработки кормов при термовструдировании показана на рис. 1. Очищенное зерно подается из бункера 1, шлюзовым питателем 2, рабочий агент (воздух) нагнетается вентилятором 3, высокого давления с задвижкой 4 для регулирования его скорости через электрокалорифер 5, где он нагревается до заданной температуры. Далее он поступает во вструдер 6 вместе с зерном из бункера, а затем воздушным потоком перемещается в циклон-разгрузитель 7 для отделения от теплоносителя, позже в охладительную камеру 8, где охлаждается до температуры на 10°С выше, чем температура окружающей среды. Камера оснащена в нижней части разгрузочным шнеком, установка в технологическую цепь молотковой дробилки 9 позволит получит необходимый гранулометрический состав для каждого вида животных и птиц. Дробленое зерно через транспортер попадает в накопительный бункер 10.
Рис. 1 - Технологическая схема подготовки и переработки кормов термовструдирования
Рабочий процесс молотковой дробилки характеризуется многократным ударным воздействием рабочих органов на материал, и следовательно, главным рабочим органом является молоток.
Для определения работы движения молотка можно использовать формулу[3]:
(1)
где m - масса совокупности частиц;
Vg - скорость молотков до удара;
Vk - скорость молотков после удара;
F - скорость частиц до удара.
Скорость молотка до удара Vk зависит от величины отношения соударяющихся масс. Если предположить, что масса частиц мала в сравнении с массой пакета молотка, то можно принять, что Vk & V0, тогда[3]:
(2)
Для определения работы разрушения зерна можно использовать зависимость[4]:
А = G£(cosal-cosa2) , (3)
где G - масса молотка;
£ - длина молотка;
cos а! - угол после разрушения;
cos а2 - угол подъема.
Затраты энергии на рабочий процесс молотковой дробилки определяем исходя из условия, что отдельные частицы в дробильной камере можно рассматривать как системы материальных точек с массой тс и считать, что кинематическая энергия, сообщенная воздушно-продуктовому кольцу, расходуется полностью на преодоление трения продукта по поверхности дробильной ка-
меры, а энергия деформации идет на измельчение материала в молотковых дробилках[5].
На основании данной схемы полезная энергия ударного импульса равна[3]:
где А г - приращение кинематической энергии слоя в процессе одного удара импульса;
Ап - полезная энергия ударного импульса; Ад - работа деформации.
После подстановки значений входящих в это выражение величин и преобразований получим
Полезная мощность, передаваемая молотками воздушно-продуктовому слою, равна[3]:
где Я - радиус дробильной камеры;
- коэффициент трения; к - коэффициент сопротивления воздуха. Разработка конструкции машин для переработки зерна в условиях термовструдирования является актуальной задачей.
1. Завражнов А.И., Николаев Д.И. Механизация приготовления и хранения кормов. - М.: ВО «Агропромиздат», 1990. - С.127.
2. Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1999.
- №9. - С.12.
3. Касаткин Б.С. и др. Экспериментальные методы исследования деформации и напряжений: Справочное пособие. - Киев: На-укова Думка, 1981. - С.115.
4. Яворский А.А. Исследование основных параметров молотковой дробилки с внутренним вентилятором для измельчения зерновых кормов. Автореферат диссертации ... кандидата технических наук. - Киев, 1972. - С.20.
5. Кукта Г.М. Технология переработки и приготовления кормов. -Москва: Колос, 1978. - С.31.
(4)
[3]:
Ап=тс -К •(1~к)•
(5)
Литература
