CC BY
145
64 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2-3, 1998
663.18.05
РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОГУМУСА
М.П. АСМАЕВ, Д.Л. ПИОТРОВСКИЙ
Кубанский государственный технологический университет
Во многих странах широкое распространение получила технология переработки органического сырья при помощи заселения его земляными или навозными червями с целью получения органического удобрения. Подобная технология вермикуль-тивирования названа акад. М.С. Гиляровым ’’методом зоологического компостирования” [1].
По сравнению с традиционным компостированием коэффициент гумификации органического сырья повышается в 1,5-2 раза. Прошедшее интенсивную ферментацию органическое удобрение содержит большое количество экологически активных веществ, которые ускоряют прорастание семян, улучшают прорастание рассады, повышают устойчивость растений к заболеваниям, способствуют получению ранней и экологически чистой продукции [2].
Однако технологический процесс производства биогумуса отличается низким уровнем механизации и автоматизации, что, с одной стороны, приводит к значительной доле ручного труда, а с другой — ставит точность ведения процесса и, как следствие, качество продукции в зависимость от умений, навыков, опыта и психо-физического состояния обслуживающего персонала.
Все известные нам технологии и установки для приготовления биогумуса с помощью вермикуль-туры имеют схожие недостатки: большой объем ручного труда, невозможность поддержания оптимального температурного режима, отсутствие средств рыхления перерабатываемой массы. Эти факторы приводят к удорожанию себестоимости продукции, ухудшению ее качества, а также к сезонности работ по производству биогумуса [3].
Цель разработки установки для производства биогумуса — биореактора — поддержание оптимального температурного режима при переработке компоста в биогумус, обеспечение равномерности рыхления перерабатываемой массы и исключение возможности уничтожения червей рабочим органом в момент движения.
Общий вид и устройство биореактора представлены на рис. 1.
В установке имеются открытая сверху емкость 1, цилиндрическая в рабочей части и конусообразная у основания, закрепленный на валу 2 перемешивающий рабочий орган 3, установленный в емкости, основное средство аэрации, состоящее из патрубка 4 и клапана 5, и устройство для выгрузки биогумуса — шиберная заслонка 6. Установка снабжена терморубашкой 7 с патрубком для подачи воды 8. Рабочий орган выполнен в виде затупленных граблей, на концах которых смонтированы колеса, двигающиеся по направляющим,
размещенным внутри емкости. Отверстия перфорации в трубе средства аэрации выполнены в виде 2-образных каналов.Поддержание оптимального температурного режима при переработке компоста в биогумус осуществляются благодаря терморубашке, сделанной из стали. При отклонении температуры содержимого биореактора от оптимального значения ее регулирование осуществляется путем подачи горячей либо холодной воды в терморубашку, за счет процесса теплопередачи.
Рис. 1
Проблема равномерного рыхления перерабатываемой массы решена с помощью рабочего органа, который при вращении вала рыхлит компост равномерно по всей площади, благодаря движению по направляющим, расположенным в цилиндрической части емкости.
Для предотвращения уничтожения червей рабочим органом концы граблей затуплены и лишены режущих граней, что позволяет в момент его вращения только развернуть червя, не нанося вреда его жизнедеятельности.
Установка для приготовления биогумуса работает следующим образом. Компоненты загружают в виде основного материала внутрь емкости в следующей очередности: слой компоста 5~10 см, содержащий червей, затем компост, который необходимо переработать в биогумус. Через 2-3 дня массу рыхлят с помощью рабочего органа. Ежедневно в реактор подается в необходимом количестве воздух для аэрации, а также осуществляется увлажнение компоста с целью создания оптимального режима влажности для червей.
За 30-35 дней при поддержании оптимальных условий жизнедеятельности вермикультура перерабатывает компост в биогумус. Последняя часть выгружаемого биогумуса делится примерно пополам, одна из частей выступает в качестве компоста с червями в новом цикле, а другая половина
ИЗВЕ
биоп стаді и пос в пре етея, В, проці отра> нови:
но Мс
мати1 биог) пред? виде В і стави для п задач созда: точне всем разра из бл Вр ке 1 произ завис: вермн го в р
АВ
ЭЛ
ю.п. , Д.в. д
Кубансь
В п
пищев машии Автс вод К0' ческук базе дв
-3,1998
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2-3, 1998
65
3.18.05
перфо-в виде льного мпоста ірмору-ш тем-'ималь-
ІЛЯЄТСЯ
в тер-
I.
Воздух
рабаты-органа, )ст рав-нию по здриче-
й рабо-;ишены нт его нанося
работа-жают в )следу-, содер-эбходи-ц. массу ЇЄВНО в воздух кнение )ежима
альных а пере-я часть о попо-імпоста ловина
Рис. 2
биогумуса с червями поступает на следующие стадии процесса, где черви и биогумус разделяются и после соответствующей обработки направляются в продажу. Основная же масса биогумуса сортируется, обрабатывается и также поступает в продажу.
В литературе вопрос математического описания процесса получения биогумуса практически не отражен. Это можно объяснить относительной новизной данной технологии, а также сравнительно малой сферой ее использования. С целью математического описания установки для производства биогумуса и системы управления процессом нами предложено рассматривать исследуемый объект в виде двух блоков (рис. 2).
В блоке /, представляющем собой биореактор, ставится задача разработки оптимального режима для производства биогумуса. В блоке 2 решается задача управления процессом, которая состоит в создании системы автоматики, обеспечивающей точное соблюдение оптимальных параметров на всем протяжении рабочего цикла. Это позволяет разработать математическую модель для каждого из блоков по отдельности.
В результате структурной идентификации в блоке 1 решается задача максимального количества производимого биогумуса № в единицу времени в зависимости от плотности заселения субстрата вермикультурой Р, количества воздуха, подаваемого в реактор для аэрации А, типа навоза, выступа-
ющего за основу для применяемого субстрата, и типа органических добавок Ы, изменения количества вермикультуры в течение технологического цикла Д5, а также в зависимости от параметра субстрата pH, его температуры Т и влажности Я. В блоке 2 решается задача оптимального перевода системы из начального состояния, в котором температура и влажность субстрата не оптимальны, в состояние, при котором эти параметры оптимизируются, причем в соответствии с условиями решения задачи в блоке 1. Практически перевод системы из начального состояния в конечное (блок 2) осуществляется подачей холодной или горячей воды в терморубашку биореактора (для регулирования температуры) и подачей воды или воздуха в биореактор (для регулирования влажности).
ЛИТЕРАТУРА
1. Городний Н.М., Мельник И.А., Новхан М.Ф. Биоконверсия органических отходов в биодинамическом хозяйстве. — Киев: Урожай, 1990. — 350 с.
2. Городний Н.М., Морев Ю.В. Вермикультура и ее использование / Информ. письмо УСХА и ин-та АН Кирг. ССР. — Киев, 1988.
3. Морев Ю.В. Дождевые черви, органическое удобрение ’’биогумус”. — Фрунзе: Изд-во АН Кирг. ССР, 1989. — 110 с.
Кафедра автоматизации производственных процессов
Поступила 30.01.98
664.002.51:621.313.13
ТРЕХКРАТНО-ИНТЕГРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
Ю.П. ДОБРОБАБА, С.В. НЕСТЕРОВ, А.Ю. ЧУМАК. Д.В. ДОРОФЕЕВ
Кубанский государственный технологический университет
В пищевой промышленности процесс резания пищевых материалов осуществляется резальными машинами.
Автоматизация резальных машин, электропривод которых должен обеспечивать нулевую статическую ошибку контура скорости, выполнена на базе двукратно-интегрирующей системы автомати-
ческого регулирования САР угловой скорости электропривода ]1].
Опыт эксплуатации таких систем показал, что они не всегда обеспечивают требуемые производительность и точность движения рабочих органов резальных машин, так как обладают следующими недостатками:
низкое быстродействие контуров регулирования;
значительная динамическая ошибка контура скорости;
