автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Моделирование процесса экструдирования как объекта управления при переработке материалов растительного происхождения

На праввгрукописи

НАСЫРОВ Александр Шакурович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРУДИРОВАНИЯ

КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Оренбург - 2004

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Полищук Владимир Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Лысов Владимир Ефимович;

кандидат технических наук, доцент Влацкая Ирина Валерьевна

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт мясного скотоводства РАСХН (г. Оренбург)

Защита состоится ^¡^иА^^ 2004 Г. на заседании

диссертационного совета Д 212.181.02 в ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» по адресу: 460352, г.Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 6205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

1УЦ

В.И. Рассоха

дгогоз*

3

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В современных социально-экономических условиях особое значение приобретает повышение эффективности работы перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса. Важную роль в этом процессе играет повышение качества управления технологическими объектами сложной структуры, в том числе путем применения методов математического моделирования при проектировании и эксплуатации оборудования.

Одними из самых энергоемких технологических объектов пищевой промышленности являются одношнековые прессующие механизмы, которые в последнее время стали активно использоваться при экструдировании материалов растительного происхождения (биополимеров). Особенностью прессов-экстру-деров является сложность и разнообразие процессов обработки биополимеров.

Вместе с тем, существующие теории процесса экструдирования не позволяют прогнозировать его технико-экономические характеристики и качество вырабатываемого продукта. В связи с этим, важной представляется задача оптимизации конструкций экструдеров, режимов процесса экструдирования с целью ресурсосбережения и обеспечения необходимого качества полуфабриката.

Таким образом, необходимость создания эффективных систем управления технологическими объектами сложной структуры в пищевой промышленности и недостаточная разработанность теории процесса экструдирования делают данное исследование актуальным.

Работа выполнена в рамках темы «Совершенствование биотехнических систем пищевых производств и кормоприготовления» (номер госрегистрации 01.960.005780), включенной в тематический план НИР Оренбургского государственного университета на 2000-2004 гг.

Цель работы: повышение эффективности процесса экструдирования материалов растительного происхождения.

Задачи исследования:

1. Рассмотреть современное состояние и основные направления развития теории процесса экструдирования;

2. Сформировать математическую модель процесса экструдирования и провести ее алгоритмизацию;

3. Предложить методики экспериментального исследования для идентификации и верификации математической модели;

4. Разработать программные средства для расчета и оптимизации процесса экструдирования на основе современных информационных технологий и экономически обосновать эффективность разработки;

5. Создать эффективный алгоритм управления одношнековым экструде-

ром.

Объект исследований: процесс экструдирования материалов растительного происхождения в одношнековых прессах-экструдерах.

Предмет исследований: параметрический синтез процесса экструдирования.

мс. национальная] библиотека i

Методы исследования: методы инженерной реологии, методы системного исследования, методы математической статистики и моделирования, численные методы решения нелинейных уравнений, методы теории автоматического управления, методика программирования на основе современных информационных технологий, методы тензометрических исследований.

Научная новизна:

1. Создана математическая модель процесса экструдирования материалов растительного происхождения с учетом особенностей режима теплого экс-трудирования, а также в условиях отжима жидкой фазы из прессуемого материала. Данная модель показала достаточную адекватность результатам эксперимента;

2. На основе экспериментальных исследований процесса экструдирова-ния идентифицированы внешние величины математической модели;

3. На основе расчета оптимального режима процесса экструдирования разработан алгоритм управления одношнековым экструдером.

Практическую ценность имеют:

- разработанное оригинальное программное обеспечение, защищенное свидетельствами РОСПАТЕНТА об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2002611226 и № 2003610998, которое позволяет проводить математическое моделирование и оптимизацию процесса экструдирования;

- данные об оптимальных режимах экструдирования растительных материалов и конструктивных параметрах экструдера;

- эффективный алгоритм управления одношнековым экструдером.

Достоверность полученных результатов базируется на нижеследующем: теоретические исследования проведены с использованием разработанной математической модели, в основу которой положены общепринятые научные положения; экспериментальные исследования выполнены на специально созданных установках и на промышленном оборудовании, которые позволили реализовать и контролировать исследуемый процесс экструдирования комбикормов; при исследованиях использовались методики, соответствующие действующим стандартам РФ; исследования проводились с применением тензометрии и аналого-цифрового преобразователя; обработка результатов исследований выполнялась на персональном компьютере с применением стандартных, а также специально разработанных программ.

Реализация результатов диссертационной работы. Определены оптимальные конструктивные и режимные параметры, которые используются при модернизации пресса-экструдера ПЭШ-30/4 для экструдирования материалов растительного происхождения на ОАО «Оренбургский станкозавод». Оптимальные режимные параметры отжима растительного масла были приняты техническим советом ОАО «Оренбургский маслоэкстракционный завод» для использования в технологическом процессе маслоэкстракционного производства предприятия. Разработанное программное обеспечение используется в курсовом и дипломном проектировании при подготовке студентов по специальности 170600 - «Машины и аппараты пищевых производств» ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Основные положения, выносимые на защиту:

- математическая модель процесса экструдирования материалов растительного происхождения;

- результаты экспериментальных исследований процесса экструдирования по идентификации математической модели;

- программный комплекс для расчета и оптимизации параметров эффекта технологического объекта;

- алгоритм управления одношнековым экструдером.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены, обсуждены и одобрены на: региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбургской области (Оренбург, 2002); региональной научно-практической конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2002); всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности на современном этапе» (Мелеуз, 2003); всероссийской научно-практической конференции «Современные аспекты компьютерной интеграции машиностроительного производства» (Оренбург, 2003); всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация сложных биотехнологических систем» (Оренбург 2003); региональной научно-практической конференции (с международным участием) «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2003); II международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности (Воронеж, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 6 статей, 3 тезисов докладов на научных конференциях, получены 2 свидетельства РОСПАТЕНТА об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников (178 источников, из них 17 на иностранном языке), приложений и содержит 161 страницу текста, в том числе 40 рисунков.

Основное содержание работы

Введение посвящено обоснованию актуальности темы и краткому изложению положений, которые выносятся на защиту.

В первой главе рассмотрена технология экструдирования и ее применение в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Проанализированы структура шнековых прессующих механизмов и их конструкции, применяемые для экструдирования пищевых и кормовых продуктов. Дан анализ работ А.Я. Соколова, СВ. Мельникова, Н.П. Черняева, Джадсона М. Харпера, Л. А. Бурова, Г.М. Медведева, Н.И. Назарова, Г. Шенкеля, Б.М. Азарова, П.М. Василенко, Н.Э. Груздева и других авторов, посвященных различным аспектам рассматриваемой проблемы.

Дан обзор теорий прессования и экспериментальных исследований экс-трудирования материалов растительного происхождения, в том числе применяемых реологических моделей по материалам Н.Б. Урьева, Ю.А. Мачихина и

С.А. Мачихина, А.В. Горбатова, Г.К. Бермана, Ю.В. Клаповского. Описаны результаты основных экспериментальных исследований, проведенных Е.С. Макаровым, В.В. Новиковым и другими авторами. Рассмотрены различные подходы к аналитическому описанию движения материала в канале фильеры, канале шнека, полости утечек прессующего механизма.

Проведенный анализ работ по управлению сложными технологическими объектами по материалам В.М. Глушкова, Г. Крона, Р.Т. Абдрашитова, И.В. Влацкой, А.Г. Ивахненко, Э.М. Браверманна и Р. Шеннона показал актуальность применения методов математического моделирования при проектировании и эксплуатации промышленного оборудования.

В конце главы сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе дано математическое описание процесса экструдиро-вания при движении материала в канале шнека, полости утечек и фильерах матрицы.

В шнековых механизмах прессуемый материал движется по различным полостям с изменяющейся конфигурацией. Ввиду сложности этих пространств, при исследовании их обычно заменяют более простыми, причем используются геометрические свойства поверхностей цилиндрических полостей развертываться на плоскости. Таким образом, систему полостей шнекового механизма можно преобразовать в систему нескольких пар параллельных плоскостей, между которыми движется прессуемый материал и для которого при этом сохраняется свойство непрерывности объемной производительности в шнековом механизме.

Для шнекового механизма система уравнений неразрывности объемной производительности может быть представлена следующим образом

где бш — объемная производительность шнековых каналов, образуемых лопастями шнека; (2у — объемная производительность прессуемого материала в зазорах между вершинами лопастей и цилиндрической поверхностью шнекового цилиндра; — объемная производительность компрессионного затвора;

— объемная производительность в предматричном пространстве; - объемная производительность одной фильеры матрицы; —число фильер в матрице.

Секцией прессующего механизма является участок, на котором могут быть приняты постоянными геометрические и реологические параметры процесса прессования. Секция может заканчиваться матрицей или компрессионным затвором.

Объемная производительность в - ой секции шнекового механизма определяется с помощью следующего уравнения:

где I -число всех секций прессующего шнекового механизма.

Подставляя в уравнение объемной производительности шнекового механизма значения, связывающие ее члены с давлением в потоке прессуемого материала, можно из (1) получить систему уравнений, решения которой определяют давление на границе каждой секции шнекового механизма.

С учетом равенства нормальных напряжений на сопряженных границах участков система уравнений приобретет вид:

А1{*1-а2Р+В1=Е1(ст1-стХ

где

2М ~а2/Г' +в1 =

= Л-1(°"2<-3 _СГ2(М)) +В1-Ъ / = 2,3,...,/. °2М = °"2(;-1)

(3)

н=■

К+3)

Я =-

л/Ид+2

, уи| I 2 ] '

/^6(^1К+1)

= кип1 • кр • • ■ (р„с,- - ДОисг)' Л = .4 —А •

Ш1 ^уч»

л(Рс-1гу1)

Аи1 -

(м'^У'(щ +1)

к-иЫ • ( Рпа ~ Я^пЫ )

и,

т,+2

(^¡-Уо)т'+2-(-Уо)

от.+2

т1 +2

(4)

(5)

(6)

(7)

(8) ;(9)

¿,Ьф,Вс,Ък,ку,хп^,х„у,Ь3,ц,рпс,зпс,Ьх- геометрические параметры экстру-

I

дера; ц ,п- реологические параметры экструдируемого материала.

Координата плоскости у0 определяется из уравнения:

у<+- "><)т,+1 -- ] -

)"'(«,+1)1 -1 (10) {тп +1)1- -1

где Ип- толщина слоя проскальзывания экструдируемого материала по дну шнекового канала; ]/п,тп- реологические параметры слоя проскальзывания.

Модель процесса экструзии маслосодержащего сырья отличается от модели экструзии растительного сырья, описанной выше, изменением расхода экструдируемого материала по длине шнека, вызванным оттоком жидкой фазы из рабочего пространства прессующего механизма.

Для каждой /—ой секции можно получить уравнения взаимодействия прессуемого материала с прессующим механизмом с учетом оттока масла из дисперсной системы в предположении, что расход прессуемого материала скачкообразно изменяется в сечении перед / — ым компрессионным затвором до величины и сохраняется постоянным до сечения перед — ым ком-

прессионным затвором, введя коэффициент оттока масла

8,-1

в,

(И)

где - подача материала в - ую секцию прессующего механизма.

С учетом вышесказанного, систему уравнений внутренней характеристики процесса экструзии в условиях отжима жидкой фазы можно записать в виде:

(12)

Решение систем (3) и (12) позволяет определить напряженное состояние прессуемого материала, которое является внутренней характеристикой системы данного технологического объекта. Это дает возможность сформировать комплекс параметров эффекта процесса экструдирования.

Можно выделить три группы параметров эффекта технологического объекта: параметры эффекта, характеризующие масштабы технологического процесса; параметры эффекта, определяющие ресурсосберегающее ведение процесса и параметры эффекта, обеспечивающие необходимое качество получаемого продукта.

К первой группе относятся производительность Q и мощность сил полезного сопротивления N. Ко второй группе - нагрузка на рабочие органы Я, коэффициент полезного действия процесса определяемый отношением энер-

гии, затраченной на превращение полуфабриката в готовый продукт в данной машине, к энергии, подведенной к обрабатываемому продукту рабочими органами. К третьей относятся © - относительная производительность прессующего механизма, величина среднего сдвига и путь смешения

В третьей главе описаны средства получения и обработки данных экспериментальных исследований.

Лабораторный стенд, разработанный на основе пресса-экструдера ПЭШ-30/4, позволяет измерять возникающее в процессе экструзии давление в материале, температуру в головке пресса, угловую скорость вращения шнека, потребляемую электрическую мощность процесса экструдирования, производительность экструдирования. Лабораторный стенд комплектовался двумя матрицами с цилиндрической фильерой и набором сменных шкивов, позволяющим изменять скорость вращения шнека.

Для проведения экспериментов с отжимом жидкой фазы из прессуемого материала был использован сепарирующий цилиндр с отверстиями для выхода масла.

Для регистрации показаний датчиков использован компьютер, получающий сигналы от АЦП LC-212F, который предназначен для электротензометрии.

Для определения усилий, развиваемых в шнековом прессующем механизме в процессе работы, использовано устройство, состоящее из трех втулок, каждая с наклеенными на них тензодатчиками, установленных под головки болтов, стягивающих фланцы (рис. 1).

Втулки были изготовлены из незакаленной стали 45 (ГОСТ 1050-74). На каждой втулке наклеены два датчика 2ПКБ10-100В ТУ25-06-1382-78 - один в меридиональном направлении, а другой - в тангенциальном направлении.

Сечение, где определяется осевое усилие, находится между концом шнека и компрессионным затвором, в зоне максимального осевого усилия, вызванного максимальным напряжением в прессуемом материале.

Измерение температуры производилось в установившемся режиме экс-трудирования цифровым минимультиметром М838, имеющим термопару типа «К».

Рис. 1 — Схема устройства измерения давлений в шнековом прессе

Мощность сил полезного сопротивления определяли по электрической мощности с учетом потерь в двигателе и в передаточных механизмах.

Производительность экструдера определяли как массу экструдата за одну секунду экструдирования. В случае отжима жидкой фазы определяли также массу масла за одну секунду прессования.

Для экспериментальных исследований материалов растительного происхождения был взят рассыпной комбикорм ПК 4-17 ОСТ 8-20-77. Процесс экструдирования комбикормов велся при трех значениях влажности — 24; 28 и 32%. Влажность контролировали по ГОСТ 14849-69.

Для экспериментальных исследований с отжимом жидкой фазы был взят подсолнечник средней масличности по ГОСТу 22391-89. Процесс прессования исходного сырья велся при фиксированном значении влажности - 6,4 %.

При обработке результатов экспериментальных исследований все расчеты производились с помощью электронных таблиц Microsoft Excel XP с использованием встроенных в программу стандартных функций, в том числе и статистических. В качестве критерия оценки достоверности использовался доступный в Microsoft Excel XP коэффициент достоверности аппроксимации.

Для обеспечения требуемых режимов экструдирования применены стандартные и общепринятые методики подготовки сырья и определения технологических параметров процесса экструдирования.

В четвертой главе описан процесс идентификации и верификации разработанной математической модели, а также вычислительный эксперимент по оптимизации процесса экструдирования.

Исходными данными являются геометрические размеры: внешний и внутренний диаметры шнека, шаг и осевая толщина винтовой лопасти шнека, длина шнека, число заходов шнека, коэффициент формы канала шнека, внутренний диаметр шнекового корпуса, диаметр компрессионной шайбы, величина зазора компрессионного затвора и его протяженность, диаметр и длина фильеры, число фильер. Реологические параметры модели получены обработкой результатов диссертационных работ Е.С. Макарова и Р.Ф. Сагитова.

Для описания сопротивления движению прессуемого материала в головке шнека, образованной насадкой типа «торпедо» и матрицей, учитывали коэффициент местных сопротивлений, приведенный к гидравлическому радиусу канала между насадкой и корпусом шнека, определенный в диссертационной работе Д.А. Мусиенко.

Определением реологических параметров слоя проскальзывания материала по дну шнекового канала занимался Р.Н. Абдрафиков.

Проведенная идентификация позволила определить параметры слоя проскальзывания при экструдировании комбикормов: коэффициент консистенции слоя проскальзывания 0,0001 МПа-с"; индекс течения слоя проскальзывания определена толщина слоя проскальзывания в виде функции от линейной скорости движения материала в канале шнека и относительной влажности прессуемого материала при экструдировании кормов:

Ил = 1,14-Ю-3 —1,69 •10_3vc -3,37 •10~5ff + 5,03-10_5vcW. (i3)

Коэффициенты уравнения определены методами регрессионного анализа. Значимость коэффициентов регрессионного уравнения определялась методом ^статистики. Адекватность уравнения регрессии определялось по критерию Фишера.

Для приближенных вычислений по математической модели можно использовать величину

При экструдировании масличного сырья проведенная идентификация позволила определить следующие параметры слоя проскальзывания: коэффициент консистенции слоя проскальзывания индекс течения слоя проскальзывания Пп— 1; толщина слоя проскальзывания для приближенных вычислений по математической модели

Полученные с помощью модели процесса экструдирования расчетные данные сравнивали с экспериментальными по производительности экструдера, по мощности сил полезного сопротивления и по величине максимального напряжения в прессуемом материале.

Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных кривых при исследовании прессования комбикормов показал, что расхождение между результатами составляет не более 2 % (рис. 2-4), а при исследовании отжима масличного сырья - не более 5%, что доказывает достоверность математической модели.

На рисунках 2-4 сплошными и пунктирными линиями показаны расчетные кривые, а маркерами - экспериментальные точки.

Рис. 2 - Зависимость производительности 0 от линейной скорости движения материала ус

При построении рабочих характеристик было выявлено, что на технологический процесс экструдирования комбикормов существенное влияние оказывает изменение относительной влажности прессуемого материала а при увеличении угловой скорости вращения шнека заметна тенденция роста производительности пресса-экструдера ¡2 и значений мощности сил полезного сопротивления N.

В результате вычислительного эксперимента были определены оптимальные значения относительной влажности прессуемого материала IV и угловой скорости вращения шнека СО, обеспечивающие эффективность процесса экструдирования комбикормов (рис. 5).

В пятой главе рассмотрена задача управления одношнековым экстру-дером на этапе эксплуатации.

На технологический процесс большое влияние оказывает материал, который подвергается экструзии, в основном это биополимеры. Реологические свойства материала характеризуются коэффициентом консистенции материала и индексом течения, определяющим отклонение свойств данного материала от свойств ньютоновской жидкости.

На данный процесс также оказывает влияние влажность прессуемого материала IV, угловая скорость шнека СО, набор его конструктивных параметров , и, как следствие этих факторов, - температура, создаваемая в экструде-ре, которая влияет на качество конечного продукта и степень его готовности.

В качестве управляющих параметров технологического процесса экс-трудирования принимаем влажность материала IV и угловую скорость О. Эффективность процесса экструдирования удобно оценивать при помощи комплекса параметров эффекта, которые рассматриваются в качестве выходных параметров системы. Возмущением в данной системе управления будем считать изменение реологических свойств материала в процессе экструдирования, которое определяется его исходной влажностью.

Задачу управления одношнековым экструдером можно рассматривать как задачу поддержания параметров эффекта процесса в оптимальной области. На основании математической модели, описанной в главе 2, и результатов экспериментальных исследований, приведенных в главе 4, для пресса-экструдера ПЭШ 30/4 предложена следующая схема управления:

Рис. 6 - Схема управления процессом экструдирования комбикормов

Основными элементами схемы являются: исполнительный механизм дозатора воды (ИМ1), исполнительный механизм регулятора оборотов (ИМ2), регулирующие органы 1-го и 2-го параметров (Р01, Р02), датчики управляющих воздействий для 1-го и 2-го параметров (Д1, Д2), блок оптимизации, являющийся системой настройки. Блок оптимизации предполагает вычисление адекватных управляющих воздействий для поддержания в оптимальной области значений параметров эффекта процесса экструдирования.

На примере решения задачи оптимизации режимных параметров процесса экструдирования комбикормов (рис. 5) был разработан алгоритм управления, схема которого представлена на рисунке 7.

Рис. 7 - Схема алгоритма управления одношнековым экструдером

На основе математической модели, описанной в главе 2, и метода рабочих характеристик был разработан единый программный комплекс, позволяющий проводить математическое моделирование процесса экструдирования с учетом изменения геометрических параметров и реологических параметров экструдируемого материала, а также оптимизацию параметров эффекта технологического объекта; определяющий напряженное состояние прессуемого материала, которое является внутренней характеристикой системы данного технологического объекта, что дает возможность сформировать комплекс параметров эффекта процесса экструдирования.

Полученные расчеты дают возможность определения оптимальных конструктивных параметров шнекового механизма и подбора экструдируемого материала.

Программный комплекс осуществляет построение оптимальной области конструктивных, реологических и технологических параметров в виде графика, а также позволяет провести анализ этих параметров.

Полученные расчеты дают возможность получить оптимальный режим работы технологического объекта путем варьирования граничными значениями параметров эффекта.

Таким образом, разработанное программное обеспечение может быть использовано при создании автоматизированной системы управления технологическим процессом экструдирования в качестве специального программного обеспечения.

Общие выводы по работе

1. Анализ современного состояния теории процесса экструдирования материалов растительного происхождения показал, что решение задачи оптимального управления технологическим процессом экструдирования требует уточнения информации и представлений о характере протекания процесса экс-трудирования в одношнековых прессующих механизмах.

2. Процесс движения экструдируемого материала в канале шнека при проскальзывании материала по дну шнекового канала адекватно описывается моделью двухслойного течения псевдопластического материала с различными реологическими параметрами между двумя бесконечными параллельными плоскостями, полученными разверткой цилиндрических поверхностей шнека и шнекового цилиндра.

3. Разделение прессующего механизма на секции при соблюдении условия неразрывности потока материала и равенстве нормальных напряжений в материале на границе между соседними секциями позволяет построить алгоритм решения задачи математического моделирования процесса экструдирова-ния, рассчитанный на произвольное количество секций.

4. В ходе исследований идентифицированы внешние величины математической модели при экструдировании кормов: коэффициент консистенции слоя проскальзывания = 0,0001 МПа-Сп; индекс течения слоя проскальзывания определена толщина слоя проскальзывания в виде функции от

линейной скорости движения материала в канале шнека и относительной влажности прессуемого материала при экструдировании кормов (13). Для приближенных вычислений по математической модели можно использовать величину /г,, =6,8-10"5м.

5. В ходе исследований идентифицированы внешние величины модели при экструдировании масличного материала: коэффициент консистенции слоя проскальзывания индекс течения слоя проскальзывания

толщина слоя проскальзывания для приближенных вычислений по математической модели

6. Верификация математической модели, выполненная по производительности прессующего механизма, мощности сил полезного сопротивления и величине максимального нормального напряжения материала в механизме, показала адекватность модели реальному процессу с точностью 95 %.

7. Разработано программное обеспечение математического моделирования процесса экструдирования материалов растительного происхождения в условиях проскальзывания материала по дну шнекового канала и оттока жидкой фазы из прессуемого материала с учетом изменения конструктивных, кинематических параметров прессующего механизма и режимных параметров процесса экструдирования. Программное обеспечение позволяет строить рабочие, характеристики процесса экструдирования, на которых выделяет оптимальную область параметров эффекта, позволяющих контролировать ход процесса (свидетельства РОСПАТЕНТА № 2002611226, № 2003610998).

8. Параметрический синтез технологического объекта позволяет решить задачу управления технологическим процессом экструдирования.

9. Проведенная оптимизация параметров процесса экструдирования кормов позволила построить алгоритм управления одношнековым прессующим механизмом, повышающий эффективность технологического процесса экстру-дирования за счет адекватного управляющего воздействия.

10. Расчет экономической эффективности показал, что внедрение разработанного программного обеспечения для расчета и оптимизации процесса экс-трудирования материалов растительного происхождения в одношнековых прессующих механизмах в производство экономически выгодно.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Насыров А.Ш. Моделирование технологических процессов // Сборник материалов региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбургской области. - Оренбург: ИПК ОГУ, 2002. -С. 44-45.

2. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Реализация математической модели технологического объекта // Современные информационные технологии в науке, образовании и практике: Материалы региональной научн. конф. - Оренбург: ИПК ОГУ, 2002. - С. 33-35.

3. Свидетельство РОСПАТЕНТА об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2002611226. Моделирование процесса экструдирования в одношнековых механизмах / А.Ш. Насыров, Т.М. Зубкова - 2002611010.

Заявлено 06.06.2002. Зарегистрировано 26.07.2002.

4. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Исследования процесса прессования корма в цилиндрических фильерах матрицы экструдера // Актуальные проблемы развития пищевой промышленности на современном этапе: Материалы всероссийской научн. конф. - Мелеуз: МГТА, 2003. - С.40-44.

5. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Анализ изменения производительности одношнекового экструдера от режима эксплуатации // Современные аспекты компьютерной интеграции машиностроительного производства: Материалы всероссийской научн. конф. - Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2003. - С. 177178.

6. Свидетельство РОСПАТЕНТА об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003610998. Оптимизация параметров эффекта технологического объекта / А.Ш. Насыров, Т.М. Зубкова - 2003610488. Заявлено 03.03.2003. Зарегистрировано 24.04.2003.

7. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Методика программирования технологических объектов // Оптимизация сложных биотехнологических систем: Материалы всероссийской научн. конф. - Оренбург: ОГУ, - 2003. - С. 58-62.

8. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Определение оптимальных режимов эксплуатации одношнековых прессующих механизмов // Современные информационные технологии в науке, образовании и практике: Материалы региональной научн. конф. - Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2003. - С. 30-36.

9. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Учет характера движения материала в канале шнека при математическом моделировании экструдирования растительного сырья // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2003. -№1.-С. 147-151.

10. Карташов Л.П., Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Анализ режимов эксплуатации одношнековых прессующих механизмов // Техника в сельском хозяйстве. - 2003. - № 5. - С. 9 - 11.

11. Василевская СП., Насыров А.Ш. Измерение давлений в головке шнекового пресса // Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности: Материалы II Международной научн. конф. - Воронеж: ВГТА,2004.-С. 112-114.

Свидетельство ЮО 17472 Формат 60x84. Усл. печ. л. 1,2 Тираж 100 экз. зак. 134 Отпечатано27.10.2004 г. г. Оренбург.

* 216 6 5

РНБ Русский фонд

2005-4 20895

Введение.

1 Современное состояние и основные направления развития техники и технологии процесса экструдирования

1.1 Технология экструдирования и ее применение в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

1.2 Структура шнековых прессующих механизмов и особенности конструкции их рабочих органов.

1.3 Современное состояние теоретических и экспериментальных исследований процесса экструзии.

1.4 Современные методы решения задач управления сложными технологическими объектами

1.5 Цель и задачи исследования

2 Математическое моделирование процесса экструдирования материалов растительного происхождения

2.1 Движение материала в канале шнека

2.2 Движение материала в кольцевых полостях шнекового прессующего механизма.

2.3 Движение материала в цилиндрических фильерах матрицы

2.4 Уравнения внутренней характеристики

2.5 Моделирование процесса экструзии в условиях отжима жидкой фазы из прессуемого материала

2.6 Комплекс параметров эффекта процесса экструдирования

2.6.1 Производительность шнекового пресса-экструдера.

2.6.2 Мощность сил полезного сопротивления шнекового прессующего механизма.

2.6.3 Параметры эффекта, оценивающие нагрузки на рабочие органы прессующего механизма

2.6.4 Параметры эффекта, оценивающие качество вырабатываемого продукта.

2.6.5 Коэффициент полезного действия прессующего механизма.

2.7 Алгоритмизация.

2.8 Выводы по главе

3 Методика экспериментальных исследований процесса экструдирования.i.

3.1 Экспериментальная установка, приборы и оборудование, применяемые при исследованиях.

3.2 Материалы, применяемые при исследованиях

3.3 Описание тензометрической системы измерения давления в шнековом прессующем механизме

3.3.1 Методика тензометрических измерений

3.3.2 Расчет нормальных напряжений в материале по осевым усилиям во фланцах

3.4 Методика проведения эксперимента. Отбор и обработка результатов.

3.4.1 Измерение температуры экструдируемого материала

3.4.2 Измерение угловой скорости шнека.

3.4.3 Определение мощности сил полезного сопротивления в шнековом прессующем механизме

3.4.4 Измерение производительности экструдера

3.5 Анализ образцов и оценка качества процесса.

3.6 Методика вычислительного эксперимента

3.7 Выводы по главе

4 Экспериментальные исследования по идентификации и верификации математической модели процесса экструдирования

4.1 Экспериментальные исследования по идентификации математической модели

4.2 Экспериментальные исследования по верификации математической модели

4.3 Обоснование оптимальных параметров процесса экструдирования комбикормов методом вычислительного эксперимента

4.3.1 Построение рабочих характеристик процесса экструдирования

4.3.2 Оптимизация режима процесса экструдирования комбикормов

4.4 Выводы по главе

5 Реализация результатов исследования

5.1 Постановка задачи управления одношнековым прессом-экструдером.

5.2 Разработка программного обеспечения для моделирования и оптимизации процесса экструдирования растительных материалов в одношнековых механизмах.

5.3 Экономическое обоснование разработки

5.4 Выводы по пятой главе.

Актуальность темы. В современных социально-экономических условиях особое значение приобретает повышение эффективности работы перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса. Важную роль в этом процессе играет повышение качества управления технологическими объектами сложной структуры, в том числе путем применения методов математического моделирования при проектировании и эксплуатации оборудования.

Одними из самых энергоемких технологических объектов пищевой промышленности являются одношнековые прессующие механизмы, которые в последнее время стали активно использоваться при экструдировании материалов растительного происхождения (биополимеров). Особенностью прессов-экструдеров является сложность и разнообразие процессов обработки биополимеров.

Вместе с тем, существующие теории процесса экструдирования не позволяют прогнозировать его технико-экономические характеристики и качество вырабатываемого продукта. В связи с этим важной представляется оптимизация режимов процесса экструдирования и систем управления с целью ресурсосбережения и обеспечения необходимого качества полуфабриката.

Таким образом, необходимость создания эффективных систем управления технологическими объектами сложной структуры в пищевой промышленности и недостаточная разработанность теории процесса экструдирования делают данную научно-исследовательскую работу актуальной.

Работа выполнена в рамках темы «Совершенствование биотехнических систем пищевых производств и кормоприготовления», включенной в тематический план НИР Оренбургского государственного университета на 2000-2004 гг. Номер госрегистрации темы: 01.960.005780.

Цель работы: Повышение эффективности процесса экструдирования материалов растительного происхождения.

Задачи исследования.

1. Рассмотреть современное состояние и основные направления развития теории процесса экструдирования. .

2. Сформировать математическую модель процесса экструдирования и провести ее алгоритмизацию.

3. Предложить методики экспериментального исследования для идентификации и верификации математической модели.

4. Разработать программные средства для расчета и оптимизации процесса экструдирования на основе современных информационных технологий и экономически обосновать эффективность разработки.

5. Создать эффективный алгоритм управления одношнековым экструдером.

Объект исследований: Процесс экструдирования материалов растительного происхождения в одношнековых прессах-экструдерах.

Предмет исследования: Параметрический синтез процесса экструдирования.

Методы исследования: методы инженерной реологии, методы системного исследования, методы математической статистики и моделирования, численные методы решения нелинейных уравнений, методы теории автоматического управления, методика программирования на основе современных информационных технологий, методы тензометрических исследований.

Научная новизна:

1. Создана математическая модель процесса экструдирования материалов растительного происхождения с учетом особенностей режима теплого экструдирования, а также в условиях отжима жидкой фазы из прессуемого материала. Данная модель показала достаточную адекватность результатам эксперимента;

2. На основе экспериментальных исследований процесса экструдирования идентифицированы внешние величины математической модели;

3. На основе расчета оптимального режима процесса экструдирования разработан алгоритм управления одношнековым экструдером.

Практическую ценность имеют:

1. Разработанное оригинальное программное обеспечение, защищенное свидетельствами РОСПАТЕНТА об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2002611226 и № 2003610998, которое позволяет проводить математическое моделирование и оптимизацию процесса экструдирования;

2. Данные об оптимальных режимах экструдирования растительных материалов и конструктивных параметрах экструдера;

3. Эффективный алгоритм управления одношнековым экструдером.

Достоверность полученных результатов базируется на нижеследующем: теоретические исследования проведены с использованием разработанной математической модели, в основу которой положены общепринятые научные положения; экспериментальные исследования выполнены на специально созданных установках и на промышленном оборудовании, которые позволили реализовать* и контролировать исследуемый процесс экструдирования; при исследования* использовались стандартные методики, соответствующие действующим стандартам РФ; исследования проводились с применением тензометрии и аналого-цифрового преобразователя АЦП LC-212F; обработка результатов исследований выполнялась на персональном компьютере с применением стандартных, а также специально разработанных программ.

Реализация результатов диссертационной работы:

Определены оптимальные конструктивные и режимные параметры, которые используются при модернизации пресса-экструдера ПЭШ-30/4 для экструдирования материалов растительного происхождения на ОАО «Оренбургский станкозавод»; оптимальные режимные параметры отжима растительного масла были приняты техническим советом ОАО «Оренбургский маслоэкстракцион-ный завод» для использования в технологическом процессе маслоэкстракцион-ного производства предприятия. Разработанное программное обеспечение используется в курсовом и дипломном проектировании при подготовке студентов по специальности 170600 - «Машины и аппараты пищевых производств» ГОУ ВПО Оренбургский государственный университет.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены, обсуждены и одобрены на: региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбургской области (Оренбург, 2002); региональной научно-практической конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2002); всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности на современном этапе» (Мелеуз, 2003); всероссийской научно-практической конференции «Современные аспекты компьютерной интеграции машиностроительного производства» (Оренбург, 2003); всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация сложных биотехнологических систем» (Оренбург, 2003); региональной научно-практической конференции (с международным участием) «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2003); II международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (Воронеж, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 6 статей, 3 тезисов докладов на научных конференциях, получены 2 свидетельства РОСПАТЕНТА об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников (178 источников, из них 17 на иностранном языке), приложений и содержит 161 страницы текста, в том числе 40 рисунков.

На защиту выносятся:

1. Математическая модель процесса экструдирования материалов растительного происхождения;

2. Результаты экспериментальных исследований процесса экструдирования по идентификации математической модели;

3. Программный комплекс для расчета и оптимизации параметров эффекта технологического объекта;

4. Алгоритм управления одношнековым экструдером.

Общие выводы по работе

1. Анализ современного состояния теории процесса экструдирования материалов растительного происхождения показал, что решение задачи оптимального управления технологическим процессом экструдирования требует уточнения информации и представлений о характере протекания процесса экструдирования в одношнековых прессующих механизмах.

2. Процесс движения экструдируемого материала в канале шнека при проскальзывании материала по дну шнекового канала адекватно описывается моделью двухслойного течения псевдопластического материала с различными реологическими параметрами между двумя бесконечными параллельными плоскостями, полученными разверткой цилиндрических поверхностей шнека и шнекового цилиндра.

3. Разделение прессующего механизма на секции при соблюдении условия неразрывности потока материала и равенстве нормальных напряжений в материале на границе между соседними секциями позволяет построить алгоритм решения задачи математического моделирования процесса экструдирования, рассчитанный на произвольное количество секций.

4. В ходе исследований идентифицированы внешние величины математической модели при экструдировании кормов: коэффициент консистенции слоя проскальзывания ju[ = 0,0001 МПа с11; индекс течения слоя проскальзывания пп= 1; определена толщина слоя проскальзывания Лд в виде функции от линейной скорости движения материала в канале шнека и относительной влажности прессуемого материала при экструдировании кормов (4.3). Для приближенных вычислений по математической модели можно использовать величину h^ = 6,8 - Ю-5 м.

5. В ходе исследований идентифицированы внешние величины модели при экструдировании масличного материала: коэффициент консистенции слоя проскальзывания //„= 0,0457 Па с"; индекс течения слоя проскальзывания пи= 1; толщина слоя проскальзывания для приближенных вычислений по математической модели h^ = 6,8 - Ю-5 м.

6. Верификация математической модели, выполненная по производительности прессующего механизма, мощности сил полезного сопротивления и величине максимального нормального напряжения материала в механизме, показала адекватность модели реальному процессу с точностью 95%.

7. Разработано программное обеспечение математического моделирования процесса экструдирования материалов растительного происхождения в условиях проскальзывания материала по дну шнекового канала и оттока жидкой фазы из прессуемого материала с учетом изменения конструктивных, кинематических параметров прессующего механизма и режимных параметров процесса экструдирования. Программное обеспечение позволяет строить рабочие характеристики процесса экструдирования, на которых выделяет оптимальную область параметров эффекта, позволяющих контролировать ход процесса (свидетельства РОСПАТЕНТА № 2002611226, №2003610998).

8. Параметрический синтез технологического объекта позволяет решить задачу управления технологическим процессом экструдирования.

9. Проведенная оптимизация параметров процесса экструдирования кормов позволила построить алгоритм управления одношнековым прессующим механизмом повышающий эффективность технологического процесса экструдирования за счет адекватного управляющего воздействия.

10. Расчет экономической эффективности показал, что внедрение разработанного программного обеспечения для расчета и оптимизации процесса экструдирования материалов растительного происхождения в одношнековых прессующих механизмах в производство экономически выгодно.

1. Черняев Н.П. Технология комбикормового производства. М.: Агропромиздат, 1985. - 256 с.

2. Егоров А.Г., Мельников Е.М., Максимчук Б.М. Технология муки, крупы и комбикормов. М.: Колос, 1984. - 376 с.

3. Чернов М.Е., Медведев Г.М., Негруб В.П. Справочник по макаронному производству. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 304 с.

4. Кремов И.Т., Воскобойников В.А. Оборудование пищеконцентратного производства. М.: Агропромиздат, 1989. - С. 92-96.

5. Азаров Б.М. Формирование давлением изделий пищевой промышленности (Реологические основы расчета параметров и режимов): Дисс. . д-ра техн. наук.- М., 1972. 344 с.

6. Клейменов В.Н., Вартанов К.Б. Экструдирование зерновых кормов//Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства/ВНИИ электрификации сельского хозяйства. 1984. - С. 152.

7. Линниченко В.Т., Шинулина Е.Г. Экструзия пищевых продуктов за рубежом. // Деп. в ЦНИИТЭП Хлебопродуктов. 15.11.98. № 998 С. 688.

8. Богатырев А.Н., Юрьев В.П. Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование М.: Ступень, 1994. - 158 с.

9. Вайстих Г.Я., Дарманьян П.М. Гранулирование кормов. М.: Колос, 1978. - 192 с.

10. Мак-Келви Д.М. Переработка полимеров: Пер. с англ. М.: Химия, 1965.-442 с.

11. Большая советская энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1978.-30 т.

12. Торнер Р.В. Основные процессы переработки полимеров. М.: Химия, 1972.-456 с.

13. Тадмор 3., Гогос К. Теоретические основы переработки полимеров: Пер. с англ. М.: Химия, 1984. - 632 с.

14. Медведев Г.М. Разработка новых видов экструдированных сухих завтраков. Обзорная информация. М.: ЦНИИТЭИ Хлебпродинформ, 1995.- 18 с.

15. Мартыненко Я.Ф. Промышленное производство комбикормов. М.: Колос, 1975. -216 с.

16. Seller К. Technische faktoren und deren bedeutung furdie extrusion von lebensmitteln // Cordain. - 1982. - №7-8. - S. 56-157; №9. - S.176-178; №10. - S. 202 -204.

17. Геррман X. Шнековые машины в технологии: Пер. с нем. Д.: Химия, 1975.-232 с.

18. Выгодин В.А., Касперович В.Д., Зинюхин Г.Б., Попов В.П., Буцко

19. B.А. Экструзионная техника и технология: состояние, перспективы // Пищевая промышленность. 1995. - №7. - С. 4 - 6.

20. Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс: Пер. с нем./Под ред. А.Я. Шапиро. Д.: Госхимиздат, 1962. - 467 с.

21. Фишер Э. Экструзия пластических масс: Пер. с англ./Под ред.

22. C.И. Гдалина. М.: Химия, 1970. - 288 с.

23. Миллауэр X. Экструдеры и экструзионные установки // Семинар по технологии производства комбикормов: Тез. докл. М., 1989. - 23 с.

24. Жушман А.И. и др Экструзионная обработка крахмала и крахмалосодержащего сырья / А.И. Жушман, Е.К. Коптелова, В.Г. Карпов. М.: ЦНИИТЭИ пищепром, 1980,- 36 с.

25. Медведев Г.М. Разработка высокотемпературных режимов замеса и прессования теста на шнековых макаронных прессах: Дисс. . д-ра техн. наук. -М., 1990.-325 с.

26. Медведев Г.М. Использование режимов тепловой экструзии для формования полуфабрикатов крекеров на шнековых макаронных прессах. Обзорная информация. М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1992. - 33 с.

27. Seller К. Rohstoffe fur Extrudate zum Anfban vor Riegeln // Cordain. -1985. N4. S. 60-64.

28. Schneeweib R., Maack E., Schneille W. Die Extrusionein technologisches Verfahren zur Herstellang Von Lebensmitteln // Lebensmittelindustrie. 1983. - № 3. S. 391 -396.

29. Seller K., Rohstoffe und Extrusion. Verholten ligiger Rohstoffe und Cetreidebasses Wahrenddes Extrusionsprozess // Cordain 1980. - №9. S. 210, 1980-N10. S. 235 -242.

30. Титова Г.П. Производство сухих завтраков в США . М.ЦНИИТЭК Пищепром СССР, 1979. - вып. 13. - 24 с.

31. Schneeweib R., Schnellenc W. Der Lebrnsmittelextruder. // Lebensmittelindustrie. 1984. № 4. S. 155 - 158.

32. Van Zuilichem D.j., Stolp W. Survey of the present extrusion cooking techniquers in the tood and cofectionary indudtry. Proc. Europ. // Conf.: Extrusion Technology for the Food Industry. - Dublin, Rep. Ireland: 9-10 Dec. 1986. - P. 1-15.

33. Smith O.B. Extrusion cooking. In: New Protein Foods/Ed. A.M. Altscus. -London: Academic Press, v.2, 1976. - P.86 - 121.

34. Lillford P.J. Texturization of Proteins. In: Food Structure - Its Creation and Evaluation/ Eds. J.M.V. Blanshard, J.R. Mitchell. - Butterworths: Elsevier Applied Science Publishers, 1988, ch. 8. - P. 355 - 384.

35. Guy R.G.E., Home A.W. Extrusion and co-extrusion of cereals. In: Food Structure-Its Creation and Evaluation/ Eds. J.M.V. Blanshard, J.R. Mitchell. -Butterworths: Elsevier Applied Science Publishers, 1988. ch. 18. - P. 331 - 349.

36. Карабуля Б.В. Экструзионная технология перспективный способ создания новых пищевых продуктов. - Кишинев: Молд-НИИНТИ, 1989. - С. 126.

37. Юрьев В.П., Засыпкин Д.В., Богатырев А.Н. Физико-химические основы получения экструзионных продуктов питания // Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование/ Под ред. А.Н. Богатырева и В.П. Юрьева. М.: Ступень, 1994. - С.5-24.

38. Yuryev V.P., Likhodzievskaya I.B., Zasypkin D.V., Alexeev V.V., Grinberg V.Ya., Polyakov V.I., Tolstoguzov V.B. Investigation of the microstructure of textured proteins produced by thermoplastic extrusion. Narung, 1989. v.33. - № 9. - P. 823 - 830.

39. Юрьев В.П., Богатырев А.Н. Физико-химические основы получения экструзионных продуктов на основе растительного сырья // Вестник сельскохозяйственной науки. 1991. - № 12. - С. 43 - 51.

40. Van Lengerich В., Mauser F., Pfaller W. Whet is Uni Qui: Structure, Composition Processing End Use Properties and Products. Ed. by Pomeranz Y.- St. Paul Minesota. - Amerikan Associat fo Cereal Chemist., 1989. - Part C, ch.23.

41. Толстогузов В.Б. Новые формы белковой пищи. М.: Агропромиздат, 1987.-236 с.

42. Карпов В.Г. Получение набухающих крахмалопродуктов экструзионным методом: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1981. - 158 с.

43. Юрьев В.П. Богатырев А.Н. Физико-химические основы получения экструзионных продуктов на основе растительного сырья // Вестник сельскохозяйственной науки. 1991. - № 12. - С. 43-51.

44. Карташов Л.П., Полищук В.Ю. Системный синтез технологических объектов АПК. Екатеринбург: УрО РАН, 1998.

45. Соколов А.Я. Прессы пищевых и кормовых производств. М.: Машиностроение, 1973. - 283 с.

46. Производство карбамидного концентрата / Н.П.Черняев, А.Н. Борисенко и др.; под ред. Н.П. Черняева. М.: Колос, 1980. - 160 с.

47. Груздев И.Э. Обработка пищевых масс в шнековых устройствах: Дисс. д-ра. техн. наук. Л., 1985. - 461 с.

48. Структурный анализ шнековых устройств, применяемых в пищевой промышленности: Интенсификация процессов и оборудования пищевых производств / И.Э. Груздев, Н.В. Горбань, И.Б. Корнильев, В.Н. Шувалов. Л.: ЛТИХП, 1976. - С. 106 - 109.

49. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Л.: Колос, Ленингр. отд. 1978. - 560 с.

50. Жислин Я.М. Оборудование для производства комбикормов, обогатительных смесей и премиксов. М.: Колос, 1981. - 319 с.

51. Judson М. Harper Extrusion of Foods, vol 1,2,1981.

52. Буров Л. А., Медведев Г.М. Технологическое оборудование макаронных предприятий. М.: Пищевая промышленность, 1980. - 248 с.

53. Назаров Н.И. Технология макаронных изделий. М.: Пищевая промышленность, 1978. - 287 с.

54. Азаров Б.М. Технологическое оборудование для формования путем выдавливания (экструзии) // Технологическое оборудование пищевых производств/ Под ред. Б.М. Азарова. М.: Агропромиздат, 1988. - С. 203-235.

55. Василенко П.М., Василенко И.И. Механизация и автоматизация процессов приготовления и дозирования кормов. М.: Агропромиздат, 1985. -224 с.

56. Кукта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.

57. Жушман А.И., Карпов В.Г., Костенко В.Г. Опыт промышленного освоения технологии экструдированных крахмалопродуктов // Пищевая промышленность СССР. Обзорная информация. Крахмалопаточная промышленность. М.: ЦНИИТЭИ, 1982. - вып. 5, - С.32.

58. Darnell W.H., Mol E.A.J. S.P.E. Journal, 12, 20, 1956.

59. Gore W.L., Мс Kelvey J.M. Theory of Screw Extruders, Rheology Theory a. Applications, v.3, N. Y., Academic Press, 1958.

60. Wiedman W., Strobel E. Processing and economic advantages of extrusion cooking in comparison with conventional progresses in the food industry, Werner & Pfleiderer GmbH, Stuttgart, BRD.

61. Пелеев А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. М., Пищевая промышленность, 1971. - 523 с.

62. Масликов В.А. Технологическое оборудование производства растительных масел. М.: Пищепромиздат, 1962. - 428 с.

63. Алексеев В.В., Степанов В.И., Большаков О.В. Машины и процессы в термопластической экструзии // Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование/ Под ред. А.Н. Богатырева и В.П. Юрьева, -М.: Ступень, 1994. С. 137-168.

64. Попов В. П. Разработка технологии производства сухих полуфабрикатов крекеров с использованием варочных экструдеров: Автореф. . канд. техн. наук. М., 1995. - 24 с.

65. А.с. 328670 СССР. Червячный пресс / В.А Ковальчук (СССР). 1983, Бюл. 1. -С.76.

66. А.с. 450723 СССР. Гранулятор / В.А. Ковальчук (СССР). 1973, Бюл. 43.-С. 40.

67. А.с. 1547772 СССР. Устройство для прессования сыпучих материалов / Е. Спандияров, К.А. Кумамбетов (СССР). 1990, Бюл. 9. С. 14.

68. Григорьев А.М. Винтовые конвейеры. М.: Машиностроение, 1972.182 с.

69. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика новая область науки. -М.: Знание, 1958.-64 с.

70. Рейнер М. Деформация и течение. М.: Гостоптехиздат, 1963. - 318 с.

71. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. М.: Мир, 1964. - 216 с.

72. Астарита Д., Маруччи Д. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей: Пер. с англ. / Под ред. Ю.А. Буевича. М.: Мир, 1978. - 309 с.

73. Мидлман С. Течение полимеров. М.: Мир, 1971. - 259 с.

74. Степанов Р.Д., Шленский О.Ф. Введение в механику полимеров. -Саратов: изд. Саратовского ун-та, 1975. 231 с.

75. Огибалов П.М., Мирзаджанзаде А.Х. Нестационарные движения вязко-пластичных сред. М.: Изд. МГУ, 1970. - 416 с.

76. Виноградов Г.В., Малкин Л .Я. Реология полимеров. М.: Химия, 1977.-440 с.

77. Чанг Дей Хан. Реология в процессах переработки полимеров. М.: Химия, 1979.-365 с.

78. Мачихин Ю.А. Реометрия пищевого сырья и продуктов. М.: Агропромиздат, 1990. - 271 с.

79. Урьев Н.Б., Талейсник М.А. Физико-химическая механика и интенсификация образования пищевых масс. М.: Пищевая промышленность, 1994.-240 с.

80. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 216 с.

81. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1979. - 384 с.

82. Мачихин Ю.А. и др. Современное оборудование в обработке пищевых материалов давлением / Ю.А. Мачихин, Г.Г. Зурабишвили, С.Н. Панфилова -М.: А/О Росвузнаука, 1991. 318 с.

83. Мачихин Ю.А. и др. , Формование пищевых масс / Ю.А. Мачихин, Г.К. Берман, Ю.В. Клаповский. М.: Колос, 1992. - 272 с.

84. Макаров Е.С. Определение параметров процесса экструдирования кормов и разработка методики расчета пресс-экструдера: Дисс. . канд. техн. наук. -М., 1985.-207 с.

85. Горюнов А.Д. Исследование структурно-механических характеристик макаронного теста и течения его в шнековом и других каналах прессов: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1971. - 209 с.

86. Малышев П.Н. Исследование насосной зоны быстроходного червячного пресса. Автореф. . канд. техн. наук. JL, 1967. - 32 с.

87. Горбатов А.В. и др. Гидравлика и гидравлические машины для пластично-вязких мясных и молочных продуктов / А.В. Горбатов, В.Д. Косой, Я.М. Виноградов. М.: Агропромиздат, 1991. - 176 с.

88. Спандиаров Е. Разработка и совершенствование процессов и оборудования производства комбикормов: Дисс. . д-ра. техн. наук. М., 1994. -339 с.

89. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высшая школа, 1978. -447 с.

90. Жданович Г.М. Теория прессования металлических порошков. М.: Металлургия, 1978. - 262 с.

91. Балыпин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна. М.: Металлургия, 1972. - 336 с.

92. Кучинскас З.М. и др. Оборудование для сушки, гранулирования и брикетирования кормов / З.М. Кучинскас, В.И. Особов, Ю.М. Фрегер М.: Агропромиздат, 1988. - 207 с.

93. Широв Ю.П. Разработка и обоснование технологического процесса экструдирования ощелоченной соломы: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1972. -184 с.

94. Силин В.А. Динамика процессов переработки пластмасс в червячных механизмах. М.: Машистроение, 1972. - 147 с.

95. Караваев М.Н. Шнековые макаронные прессы // Основы расчета и конструирования машин и автоматов пищевых производств/ Под ред. А.Я. Соколова. М.: Машиностроение, 1967. - С. 317-330.

96. Прагер В., Ходж Ф. Теория идеально пластических тел: Пер. с англ. -М.: ИЛ, 1956.-398 с.

97. Берман Г.К. Мачихин Ю.А. Лунин Л.Н. Течение вязко-пластичных пищевых масс в предматричной камере шнекового пресса // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1972. - N 3. - С. 18 - 20.

98. Берман Г.К. Мачихин Ю.А. Течение вязко-пластичных масс по коническому каналу // Известия вузов. Пищевая технология. 1972. - N 5. - С. 122 - 124.

99. Полшцук В.Ю. Концепция развития прессующих механизмов непрерывного действия технологических машин сельскохозяйственного производства: Дисс. д-ра техн. наук. Оренбург, 1994. - 393 с.

100. Зубкова Т.М. Исследование и оптимальное проектирование одношнековых прессующих механизмов экструдеров: Автореф. . канд. тех. наук. Оренбург, 1997. - 22 с.

101. Бондарева И.А. Совершенствование процесса гранулирования комбикормов: Автореф. . канд. техн. наук. М., 1985. - 22 с.

102. Сагитов Р.Ф. Исследование и оптимизация процесса экструдирования масличного сырья в шнековых прессах: Дисс. . канд. техн. наук. Оренбург, 2000. - 173 с.

103. Калинин Ю.В. Исследование реологических свойств макаронного теста и течение его в трубах тубусных прессов: Автореф. . канд. техн. наук. -М., 1966. 20 с.

104. Никаноров С.Н. Исследование процессов макаронной промышленности с целью повышения эффективности их работы: Автореф. . канд. техн. наук. М., 1979. - 32 с.

105. Атыханов А.К. Оптимизация процесса экструдирования при производстве комбикормовых добавок для жвачных животных: Дисс. . канд. техн. наук. Алма-Ата, 1984. - 203 с.

106. Вешкин И.И. Интенсификация процесса получения саго из крахмала экструзионным способом: Дисс. канд. техн. наук. М., 1990. - 180 с.

107. Новиков В.В. Исследование рабочего процесса и обоснование параметров пресса-экструдера для приготовления карбамидного концентрата: Афтореф. . канд. техн. наук. Волгоград, 1981. - 23 с.

108. Магопец А.С. Исследование эффективности влаготепловой обработки зернового сырья в процессе экструзии. Афтореф. . канд. техн. наук. Одесса., 1980. - 25 с.

109. Орлов А.И., Подгорнова Н.М. Производство комбикормов с применением экструзионной технологии. М.: В НПО Зернопродукт, 1990. - 56 с.

110. Моисеев П.И. Использование карбамидного концентрата. Л.: Лениздат, 1982. - 40 с.

111. Азаров Б.М., Арет В.А. Инженерная реология пищевых продуктов. -М. МТИПП, 1978. 113 с.

112. Скульский О.И. Разработка методов расчета одно- и двухчервячных экструзионных машин для получения полимеров и дисперсных систем с учетом гидромеханических, тепловых и ориентационных явлений. Дисс. . д-ра. техн. наук. Пермь., 1992. - 314 с.

113. Груздев И.Э. и др. Теория шнековых устройств / И.Э. Груздев, Р.Г. Мирзоев. В.И. Янков. JI.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1978. - 144 с.

114. Бостанджиян С.А. Столин A.M. Течение неньютоновской жидкости между двумя параллельными плоскостями // Известия АН СССР. Механика. -1965.-№1, -С. 185- 188.

115. Берман Г.К. Ворожцев А. А. Мачихин Ю.А. Течение вязкопластичных масс в шнеке // Известия вузов. Пищевая технология 1970. -№3. - С. 160-161.

116. Боярченко В.И. Макрокинетическая теория экструзии полимерных и полимеризующих материалов: Дисс. . д-ра. техн. наук. Черноголовка, 1982. -393 с.

117. Ким B.C. Исследование смешивающей способности экструзионных машин и разработка основ теории и методов расчета процессов смешиванияполимерных материалов в экструдерах: Диссд-ра. техн. наук. М., 1979. 507 с.

118. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. JL: Химия, 1975. -232 с.

119. Груздев И.Э. Анализ процесса смешивания в шнековых устройствах//Тр. ин-та/ЛТИХП. 1975. - С. 72-76.

120. Чень Юнг Разработка метода расчета и исследования смесительных элементов одношнековых экструдеров: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1993. -169 с.

121. Ханин В.П. Ресурсосберегающий процесс экструзионной обработки зернового сырья: Дисс. . канд. техн. наук. Оренбург, 1999. - 130 с.

122. Фисенко К. А. Исследование и оптимизация процесса экструдирования кормов с учетом изменения геометрических и режимных параметров рабочего пространства шнекового прессующего механизма: Автореф. . канд. тех. наук. Оренбург, 2000. 22 с.

123. Мусиенко Д.А. Определение рациональных параметров работы экструдера и влияние их на качество экструдированных кормов. Дисс. . канд. техн. наук. Оренбург, 2002. - 212 с.

124. Абдрашитов Р.Т. Аналитические методы поиска закономерностей техники // Системное проектирование и закономерности техники. Тез. докл. Научн. семин. 1991 г. Волгоград, 1991.-С. 11-13.

125. Ефимов Е.И. Решатели интеллектуальных задач. М.: Наука, 1982.320 с.

126. Ивахненко А.Г. Самообучающиеся системы распознавания и автоматического управления. Киев: Техника, 1969. - 392 с.

127. Борзенко И.М. Адаптация, прогнозирование и выбор решений в алгоритмах управления технологическими объектами. М.: Энергоатомиздат, 1984.- 144 с.

128. Федоренко Р.П. Приближенное решение задач оптимизационного управления. М.: Наука, 1978. - 486 с.

129. Растригин JI.A. Системы экстремального управления. М.: Наука, 1974.-630 с.

130. Карпин Е.Б. Автоматизация технологических процессов пищевых производств. М.: Агропромиздат, 1985. - 536с.

131. Воронин В.Г. Экономико-математические методы и модели планирования и управления в пищевой промышленности. М.: Агропромиздат, 1990. - 456 с.

132. Демьянюк Ф.С. Технологические основы поточно-автоматизированного производства. М.: Высшая школа, 1965. - 690 с.

133. Растригин JI.А. Современные принципы управления сложными объектами. М.: Советское радио, 1980. - 232 с.

134. Системный анализ технологических производств: Метод, пособие. -М.: МОСФАБ ОСУ, 1978. вып. 4. 43 с.

135. Пуртов Г.С. Автоматизированные системы управления. М.: Высшая школа, 1980. - 192 с.

136. Ивахненко А.Г. Долгосрочное прогнозирование и управление сложными системами. Киев: Техника, 1975. - 312 с.

137. Дадаян B.C. Глобальные экономические модели. М.: Мир, 1978.420 с.

138. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. - М.: Мир, 1978. - 420 с.

139. Максимовский И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988. - 232 с.

140. Прикладные задачи оптимального управления: модели, методы, алгоритмы: Сб. тр. М.: ИПЦ, 1990. - 73 с.

141. Минеева И.В., Полищук В.Ю. Методика моделирования технологических процессов // Анализ структур электронной и вычислительной техники: Сб. тр. Оренбург, 1995. - 93-97 с.

142. Дегтяренко Г.Н., Минеева И.В. Повышение эффективности процесса экструзии методом математического моделирования. Информ. листок №297-95. Оренбург: ЦНТИ, 1996.

143. Карташов Л.П., Полищук В.Ю., Минеева И.В. Применение механико-математических моделей технологических процессов в качестве объектов системного исследования // Техника в сельском хозяйстве. 1995. - № 5. -С. 18-21.

144. Минеева И.В. Автоматизация управления технологическим процессом пищевого производства // Совершенствование технологическихпроцессов пищевой промышленности и АПК. Тез. докл. Российской научн. конф.- Оренбург, 1996. С. 34-35.

145. Минеева И.В., Дегтяренко Г.Н. Моделирование технологического процесса методом факторного анализа // Совершенствование технологических процессов пищевой промышленности и АПК. Тез. докл. Российской научн. конф. Оренбург, 1996. - С. 45-46.

146. Формирование технических объектов на основе системного анализа. / В.Е. Руднев, В.В.Володин, К.М. Лучанский, В.Б. Петров М.: Машиностроение, 1991.- 318 с.

147. Уайлд Д. Оптимальное проектирование: Пер. с англ. М.: Мир, 1981. - 228 с.

148. Абдрашитов Р.Т. Методы синтеза оптимальных автоматических систем управления сельскохозяйственными технологическими процессами: Дисс. . д-ра техн. наук. Оренбург, 1980. - 335 с.

149. Карташов Л.П., Полищук В.Ю., Зубкова Т.М. Моделирование процесса экструдирования в одношнековых прессующих механизмах // Техника в сельском хозяйстве. 1998. - №6. - С. 12-14.

150. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Учет характера движения материала в канале шнека при математическом моделировании экструдирования растительного сырья // Вестник ОГУ. 2003. - №1. - С. 147-151.

151. Зубкова Т.М., Абдрафиков Р.Н., Д.А. Мусиенко. Определение скорости проскальзывания экструдируемого материала по дну шнекового канала // Вестник ОГУ. 2002. - № 5. - С. 195-197.

152. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Методика программирования технологических объектов // Оптимизация сложных биотехнологическихсистем. Тез. докл. Всероссийской научи, конф. 9-10 октября 2003 г. Оренбург, -2003. - С. 58-62.

153. Бахвалов Н.С. и др. Численные методы / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков. М.: Высшая школа 1987.

154. Боглаев Ю.П. Вычислительная математика и программирование. -М.: Высшая школа 1990.

155. Полшцук В.Ю. Особенности шнекового прессующего механизма экструдера // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1993. - № 5. - С. 1921.

156. Писаренко Г.С. Исследование прочности деталей машин при помощи тензодатчиков сопротивления. Киев: Техника, 1967. - 241 с.

157. Тензометрия в машиностроении: Справочное пособие / Р.А. Макаров, А.Б. Ренский, Г.Х. Боркунский, М.И. Этингоф. М.: Машиностроение, 1975. - 288 с.

158. Василевская С.П., Насыров А.1П. Измерение давлений в головке шнекового пресса // Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности: Материалы II Международной научн. конф. Воронеж: ВГТА, 2004. - С. 112-114.

159. Зинюхин Г.Б., Ханин В.П., Медведев П.В. Исследование влияния картофельного крахмала на качество крекеров // Региональная конференция молодых ученых и специалистов: Тез. докл. Оренбург, 1995. - С. 109.

160. Дегтяренко Г.Н., Ханин В.П. Исследование процесса производства крупяных палочек на универсальном прессе-экструдере // Региональная конференция молодых ученых и специалистов: Тез. докл. Оренбург, 1995. - С. 112.

161. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: ГИТТЛ, 1953.-712 с.

162. Карташов Л.П., Полищук В.Ю., Зубкова Т.М., Ханин В.П. Параметрический синтез технологических объектов АПК // Техника в сельском хозяйстве. 1998. - №4. - С. 31-34.

163. Грачев Ю. П. Математические методы планирования экспериментов.- М.: Пищевая промышленность, 1979. 200 с.

164. Влацкая И.В. Решение задач управления технологическими объектами сложной структуры: Дисс. . канд. техн. наук. Оренбург, 1999. -121 с.

165. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Определение оптимальных режимов эксплуатации одношнековых прессующих механизмов // Современные информационные технологии в науке, образовании и практике. Материалы региональной научн. конф. Оренбург, 2003. - С. 30-36.

166. Карташов Л.П., Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Анализ режимов эксплуатации одношнековых прессующих механизмов // Техника в сельском хозяйстве. 2003. - № 5. - С. 9 - 11.

167. Калверт Чарльз Delphi 4.0. Энциклопедия пользователя. М: ДиаСофт, 1998.-798 с.

168. Свидетельство РОСПАТЕНТА об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2002611226. Моделирование процесса экструдирования в одношнековых механизмах / А.Ш. Насыров, Т.М. Зубкова (RU). 2002611010; Заявлено 06.06.2002; Зарегистрировано 26.07.2002.

169. Свидетельство РОСПАТЕНТА об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003610998. Оптимизация параметров эффекта технологического объекта / А.Ш. Насыров, Т.М. Зубкова (RU). 2003610488; Заявлено 03.03.2003; Зарегистрировано 24.04.2003.

170. Насыров А.Ш. Моделирование технологических процессов // Сборник материалов региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбургской области. Оренбург, 2002. - С. 44-45.

171. Зубкова Т.М., Насыров А.Ш. Реализация математической модели технологического объекта // Современные информационные технологии в науке, образовании и практике. Материалы региональной научн. конф. -Оренбург, 2002. С. 33-35.

172. Архангельский А .Я. Программирование в Delphi 6. М.: ЗАО «Издательство БНОМ», 2001. - 435 с.

173. Стефани Е.П. Основы построения АСУ ТП: Учеб. пособие. М.: Энергоиздат, 1982. - 352 с.