автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование и разработка установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов

На правах рукописи

Шаронова Татьяна Вячеславовна

БОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ КОМБИКОРМОВ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

05 20 01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

05 20 02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

¡1»111№1111!111111111

□ОЗ164243

Чебоксары - 2008

Работа выполнена ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА»

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Новикова Галина Владимировна доктор ветеринарных наук, профессор Кириллов Николай Кириллович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сычугов Николай Павлович доктор технических наук, профессор Рыбаков Леонид Максимович

Ведущая организация

ФГОУ ВПО «Казанский ГАУ»

Защита состоится «29 » февраля 2008 г в 10°° часов на заседании диссертационного совета Д 220 070 01 при ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу 428000, г Чебоксары, ул К Маркса, 29, ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», ауд 222

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА»

Автореферат разослан « 24 » января 2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета

О В Михайлова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Повышение продуктивности животных через улуч-ение качества кормов является весьма актуальной задачей

Средний объем производства комбикормов в России за последние годы со-тавил 13,21 млн т, в том числе по Чувашской Республике 459,14 тыс т Однако качество комбикормов необходимо улучшить

На современном этапе научно-технического развития сельского хозяйства происходит смена технологий обеззараживания комбикормов Таким перспективным пособом обеззараживания, обеспечивающим хорошее качество комбикормов и эко-огическую безопасность, является использование физических факторов, обладающих специфическим действием

Научно-методической основой настоящего исследования послужили труды ведущих ученых по фундаментальным и прикладным вопросам электромеханизации сельского хозяйства и других отраслей, таких как В Р Алешкин, Л Я Ауэрман, И Ф Бородин, В А Бутковский, Ю И Зданович, В Л Кретович, Н М Личко, Л С Львова, Д Н Мусуридзе, Р Д Поландова, И А Рогов, В И Тарушкин, Л А Трисвятский, Н В Цугленок, Т И Шнейдер и др

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИОКР ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» и вписывается в Стратегию машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукцией России на период до 2010 г

Цель исследования. Обоснование и разработка установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов

Для достижения поставленной цели решены следующие научные задачи:

- проанализировать существующие способы и технические средства для обеззараживания комбикормов с использованием физических факторов и определить основное направление развития, изучить диэлектрические и физико-механические характеристики комбикормов,

- теоретически и экспериментально обосновать режимы и конструктивные параметры установки для обеззараживания комбикормов с использованием физических факторов,

- разработать, изготовить и испытать экспериментальную модель циркуляционного смесителя, а также опытный образец производственной установки с источниками физических факторов для обеззараживания комбикормов,

- провести технико-экономическое обоснование реализации установки для обеззараживания комбикормов

Концепция. Анализируя диэлектрические и физико-механические характеристики комбикормов, изучая методику проектирования СВЧ генераторов, УФ и ИК облучателей, определяя динамику экзо-, эндогенного нагрева комбикормов, согласовываются режимы и конструктивные параметры установки для обеззараживания комбикормов с учетом их допустимой бактериальной обсемененности

Объектом исследования является система факторов, обеспечивающих эффективное обеззараживание комбикормов в механизированной установке с источниками электромагнитных излучений (ЭМИ) при минимальных энергозатратах и отрицательных воздействиях СВЧ энергии, УФ и ИК лучей на окружающую среду

Предметом исследований является установление оптимального сочетания доз воздействующих физических факторов на комбикорма, обеспечивающих наибольший эффект их обеззараживания

Методология исследований на основе

- диэлектрических и физико-механических параметров комбикормов,

- теории диэлектрического нагрева и оптического излучения,

- системного подхода к комплексу теоретических и экспериментальных результатов исследований, полученных при помощи математических, физических, статистических методов,

- разрабатывается механизированная установка, состоящая из источников ЭМИ, позволяющая обеззараживать комбикорма в рабочей камере в процессе его транспортирования и ворошения

Научную новизну представляют

- разработанный метод воздействия физических факторов на комбикорма, предусматривающий экзо-, эндогенный нагрев с последующим воздействием бактерицидного потока УФ лучей на фоне радиоволн,

- выражения, позволяющие согласовать дозы воздействия каждого физического фактора со скоростью транспортирования и ворошения комбикорма,

- обоснованные режимы и конструктивные параметры разработанной установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов (заявка №2007104630/13 «Установка для обеззараживания комбикормов»),

- результаты исследования бактериальной микрофлоры после воздействия физических факторов на комбикорма с разной исходной концентрацией общего микробного числа

Практическую ценность работы представляют

- разработанная и созданная механизированная установка для обеззараживания комбикормов последовательным воздействием экзо-, эндогенного тепла и УФ лучей на фоне радиоволн,

- методика проектирования функциональных модулей, являющихся источниками ЭМИ, с механизмами транспортирования и ворошения комбикормов

Реализация результатов исследований. Разработанный метод и созданная установка производительностью 80 100 кг/ч апробирована в ФГУП УОХ «Приволжское» ЧГСХА

Материалы исследований и описания разработанных установок используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», ГОУ ВПО «Марийский ГУ», ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА» Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими актами, приложенными к диссертации

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты исследования по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях, проведенных в ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» (2005 2007 гг ), ФГОУ ВПО «Марийский ГУ» (2006, 2007 гг ), ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА» (2007 г)

Экспериментальная модель циркуляционного смесителя (заявка №2006139786/13 «Циркуляционный смеситель для обеззараживания комбикормов»)

демонстрировалась на XIII Всероссийской универсальной выставке-ярмарке «Регионы — сотрудничество без границ» (Чебоксары, 2006 г), Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодые ученые в решении актуальных проблем современной науки» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», 2006 г ); VIII открытой конференции-фестивале научного творчества учащейся молодежи «Юность Большой Волги» (ФГОУ СПО «Чебоксарский техникум строительства и городского хозяйства», 2006 г ) Опытный образец установки для обеззараживания комбикормов производительностью 80 100 кг/ч демонстрировался на III научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Роль молодых ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», 22 марта 2007 г), Республиканской научно-практической конференции «Роль ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», 22 23 ноября 2007 г )

На защиту выносятся следующие основные положения:

- разработанный метод воздействия физических факторов на комбикорма,

- выражения, позволяющие согласовать дозы воздействия каждого физического фактора со скоростью транспортирования и ворошения комбикормов,

- обоснованные режимы и конструктивные параметры разработанной установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов,

- результаты исследования бактериальной микрофлоры после воздействия физических факторов на комбикорма

Публикации. Материалы диссертации отражены в 13 основных научных работах Из них одна работа опубликована в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК Минобразования и науки РФ Издана монография в соавторстве «Технические разработки для сельскохозяйственных процессов с использованием физических факторов» -Чебоксары ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2005 - 154с

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и общих выводов, приложений и списка литературы из 103 источников, в том числе 4 на иностранном языке Общий объем диссертации составляет 141 страница, в том числе на 121 странице изложен основной текст с 53 рисунками и 12 таблицами

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, выделены объект и предмет исследований, а также основные поло-ения, вынесенные на защиту

В первой главе «АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ КОМ-ИКОРМА» приведен обзор существующих способов и установок, предназначен-ых для обеззараживания комбикормов

Анализ результатов отечественных и зарубежных исследований в области рименения физических факторов в технологическом процессе производства ком-икормов таких авторов, как И Ф Бородин, С В Зверев, В Д Каун, Ф Н Кожевни-ова, В А Новикова, Г В Новикова, В И Пахомов, В В Соколов, И П Спичкин, И Тарушкин, Н В Цугленок и других позволил получить ценные материалы и

рекомендации по совершенствованию установки для обеззараживания комбикормов.

Во второй главе «ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОЗДЕЙСТВИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА КОМБИКОРМА» приведены теоретические исследования технологического процесса обеззараживания комбикормов.

Нами изучены разные варианты обеззараживания комбикормов с использованием физических факторов (рис. 1).

Рис. I. Варианты решения задачи по обеззараживанию комбикормов с использованием физических факторов

Рис. 2. Схема воздействия физических факторов на комбикорм в процессе ворошения и транспортирования в установке для его обеззараживания: 1.2- УФ и ИК облучатели; 3 - комбикорм: 4 - диэлектрический скребок транспортера; 5 - СВЧ генератор; 6 - электрическое поле СВЧ: 7 - магнетрон; 8 - диэлектрический короб: 9 - поддон; 10 - шнековый ворошитель комбикорма

Процесс обеззараживания комбикормов осуществляется последовательным воздействием электрических полей сверхвысокой частоты и ИК, УФ лучей на фоне радиоволн

Приведена методика согласования режимов и конструктивных параметров установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов Она предусматривает согласование между собой экспозиций воздействия всех физических факторов (рис 2)

Обеззараживание комбикорма

Бактерицидный поток УФ излучения

Экспозиция облучения

Чтобы снизить бактериальную обсемененность в несколько раз за счет воздействия УФ лучей, необходимо определить его экспозицию при определенной удельной мощности по известной формуле

1563,4 5 п, ДУФ _ (1)

О N а к. кг \%

Бо)

где <2 - производительность установки, м3/ч, N - количество ламп, шт, а - коэффициент поглощения бактерицидного потока УФ лучей, 1/см, кб - коэффициент сопротивления бактерий, ¿6=2400 2500 мкб с/см2, к2 - коэффициент запаса, Б0 ,Б -количество бактерий в единице объема комбикорма перед и после обеззараживания, соответственно, мк тел/г, 5 -площадь облучаемой поверхности, м2, г)в - коэффициент ослабления бактерицидного потока в комбикорме, А/ - коэффициент, зависящий от формы заполнения комбикорма перед скребком транспортера, к, =0,5 0,64, ДУФ - доза воздействия бактерицидного потока УФ излучений на комбикорм, б с/ м2

Поток И К излучения

Экспозицию облучения ИК лучей следует определить из формулы Н Ф Кожевниковой

Т с (2)

к Е

где к - безразмерный коэффициент, оценивающий долю потока инфракрасного излучения, ощущаемой комбикормом как нагрев, Е- облученность, Вт/м2, S^ - площадь поверхности комбикорма, участвующая в поглощении ИК излучения, м2, V- объем обрабатываемого комбикорма, м3, Дик - доза воздействия ИК излучения, Вт с/м3

Исходя из схемы воздействия физических факторов на комбикорм следует, что

ТвозУФ ~ гвозИК (3)

Электрическое поле СВЧ

Экспозицию воздействия определяем по известной формуле через диэлектрические параметры комбикорма

Доч (4)

0>55 10-.О в ш5 Е2 у- >

где г -диэлектрическая проницаемость комбикорма, tgS - тангенс угла диэлектрических потерь, Дсвч~ доза воздействия электрического поля СВЧ, Вт с/м3, Е - напряженность электрического поля СВЧ, В/м, / - частота электрического поля, Гц (2450 МГц),

или через физико-механические параметры комбикорма р с Г]

А г = ■

А Т,с,

(5)

где Р - удельная мощность, Вт/м3, р - насыпная плотность комбикорма, кг/м3, с - теплоемкость комбикорма, кДж/кг°С, Т]- термический КПД, Д Т - приращение температуры комбикорма (°С) за промежуток времени Ах (с), Т0 - начальная температура исходного комбикорма, °С, АТ = Т — Т0

С учетом эмпирического выражения, описывающего степень уменьшения общего микробного числа (Бо/Б) в зависимости от температуры нагрева комбикормов (6), определяем экспозицию воздействия электрического поля СВЧ (8)

^ = -30,8 е'°03г +9,38 (6)

или

Т=-33,3 1п

I]-9'38

30,8

(7)

Экспозиция воздействия ЭМП СВЧ

р с г/

-33,3 1п

^ 1-9,38 Б

30,8

-тп

(8)

,с

Формула (8) позволяет определить экспозицию воздействия электрического поля в зависимости от удельной мощности СВЧ генератора и необходимой степени снижения бактериальной обсемененности комбикорма

Транспортирование комбикорма

Производительность скребкового транспортера

6^=7 ^ Х,кг/с, (9)

где д-масса комбикорма, перемещаемого одним скребком, кг, 1 - расстояние между скребками, м, иск,кц - скорость передвижения скребкового транспортера, м/с, N - количество скребков, шт

Масса комбикорма, транспортируемого скребковым транспортером в = В Н р г у/к Ы,кг, (10)

где В, Н -ширина и высота канала, м, ^-коэффициент наполнения канала Время нахождения комбикорма в установке

,_В Н р 2 ц>к N ^ (П)

Общее время воздействия физических факторов на комбикорм в установке г = Уг +Ут +Уг ,С, (12)

' 1ео1дУФ т вомКИЧ ^ 1 тую

1=1 ;=1 ;=|

где ттздУФ , ^тздсвч - экспозиции воздействия соответствующих источников излучений, с, т„аую - время паузы, с, и - количество комплектов облучателей, шт

ТвоздУФ + ТвоздСВЧ = Теозд С 3)

Время воздействия соответствующих физических факторов

Т , =г-Уг О4)

вою / , пама

1 = 1

ТвоюУф = Т ~ ТаоМ: НЧ + Тпт'м )»С ^

/=1 1=1

Ворошение комбикорма

В поточной линии обеззараживания комбикормов значения производительности скребкового транспортера и шнекового ворошителя должны быть равны

{ОсЧж6 — Яш)

Производительность ворошителя учитываем при вычислении конструктивных параметров шнека

Угол наклона винтовой линии шнека

ар. (,6)

Л- Ош

где г/, Д„ - шаг и диаметр шнека, м, Диаметр шнека

D _Яш.

-Яш.-(17)

О 047 пш р у/ш Кн Ч 0,047 пш р ц/ш (0,6 + 0,47 е-°,та)' где пш - частота вращения вала шнека, мин ', ц>ш - коэффициент заполнения шнека, КИ - поправочный коэффициент, учитывающий угол наклона шнека, который определяем эмпирическим выражением

К„= 0,6+0,47 епоя", (18)

где а - угол наклона оси винта шнека Тангенс угла наклона оси шнека

-5--(19)

10,047 пш р

Рекомендуемое отношение диаметра вала к диаметру винта шнека dB/Diu=0,44 0,57, при условии dH > z, I(я tgX), где Я - угол трения комбикорма по шнеку

Известно, что частота вращения вала шнека должна быть больше критической Пщ>П№

Критическую частоту вращения вала шнека определяем, пользуясь методикой Ф Г Зуева и Н А Лоткова и с учетом угла наклона оси винта шнека (17,18)

32 , (20) V /ж

где (р - угол подъема винтовой линии шнека, /в - коэффициент трения комбикорма о винт, /ж - коэффициент трения комбикорма о желоб

Скорость перемещения комбикорма с помощью скребкового транспортера принимаем равным скорости перемещения комбикорма вдоль оси шнека ворошителя 0С1/хб = Ош Отношение шага винта к диаметру шнека должно находиться в

пределах г,Юш =0,7 1,2

Скорость перемещения комбикорма - шнековым ворошителем

^ Ч Чт I УП1 ,

,М/С,

60 V0,047 пш р ц/ш (0,6 + 0,47 (21)

где Кв- поправочный коэффициент, учитывающий свойства транспортируемых комбикормов,

- скребковым транспортером

~,м!с (22)

д N

Ниже проанализированы схемы сил, действующих на частицу комбикорма (рис 3) при расположении шнекововго ворошителя под углом над скребковым транспортером (рис 2), пользуясь методикой Ф Г Зуева и Н А Лоткова

Рис 3 Схема сил, действующих на частицу комбикорма в наклонном шнеко-вом ворошителе в пространстве

Для того чтобы определить, при какой частоте вращения шнека ворошителя комбикорм будет перемещаться вверх, рассмотрим поведение частицы М комбикорма, расположенного на винтовой поверхности Проведем через точку М перпендикулярно радиусу Я винта горизонтальную прямую п-п и касательную р - р к поверхности винта. Угол а, образованный линиями п - п и р-р, есть угол подъема винтовой линии

За критическую скорость винта икр принимаем ту линейную скорость точек наружной поверхности винта, при которой частица не имеет движения вдоль его оси, при этом сумма всех сил, спроектированных на направление р - р, будет равна нулю

При иш > Олр комбикорм будет перемещаться вверх

В третьей главе «МЕТОДИКА И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ» изложены частные методики исследования и проектирования функциональных модулей, а также описания разработанных установок для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов

Процесс обеззараживания комбикормов наиболее рационально осуществлять в циркуляционном смесителе кормоцеха ОКЦ-15 В связи с этим разработана и изготовлена экспериментальная модель циркуляционного смесителя, с использованием источников физических факторов производительностью до 30 кг/ч (табл 1) На этой модели проведены предварительные эксперименты по обоснованию эффективной дозы воздействия физических факторов на комбикорма и долевое соотношение каждого физического фактора Далее, пользуясь методикой моделирования, определяли соответствующие удельные мощности каждого физического фактора для производственного циркуляционного смесителя

Многими авторами доказано, что с целью повышения эффективности восприятия УФ лучей биообъектом, необходимо его облучать на фоне радиоволн В следствие этого, с целью снижения бактериальной обсемененности комбикорма, предусмотрены воздействия ИК и УФ лучей на фоне радиоволн в процессе смешивания его компонентов в циркуляционном смесителе

Экспериментальная модель циркуляционного смесителя содержит источники ИК и УФ лучей, а также контур индуктивности от высокочастотного (ВЧ) генератора Между витками шнека дополнительно вмонтированы лопасти для интенсивного перемешивания компонентов по всему объему смесителя Корпус смесителя является экраном-отражателем Центральная труба изготовлена из увиолевого стекла Источники темных ИК лучей, бактерицидного потока УФ лучей и контур индуктивности расположены на внутренней стенке корпуса смесителя Для предотвращения запыления бактерицидной лампы предусмотрен защитный кожух из увиолевого стекла С целью сокращения энергопотерь на высокочастотном кабеле, генераторный блок непосредственно соединен с контуром индуктивности

Установка работает следующим образом В циркуляционный смеситель засыпают компоненты комбикорма через загрузочный патрубок и перемешивают вертикальным шнеком, обеспечивая псевдоожиженное состояние Одновременно включают высокочастотный генератор, источники бактерицидного потока УФ и ИК лучей Обработанный комбикорм выгружается через выгрузной патрубок

Пользуясь данной моделью, проведены эксперименты по изучению влияния дозы воздействия физических факторов на снижение бактериальной обсемененности комбикорма Далее методом моделирования пересчитаны режимы и конструктивные параметры на производственный циркуляционный смеситель, производительностью 1800 кг/ч

1 Эффективные режимы воздействия физических факторов на комбикорма

Схемы установок для обеззараживания комбикорма

s Ш

о I X X

О е

^ к

i

4 KOlITVp ИНТУКТИННОСТИ ВЧ ixiiqwropd 9 - бактсришп пая чзмпа УФ мзлуччшй 7 -источник ИКл> чей 12 шнек

¿I

ti

лучей 2-ни УФ ЭМП ВЧ

СВЧ i икр.пори 8 I MI ИК i) Уф ич(.й

Источники электрофизических факторов

УФ излучений

Л, «,- 17 32 кВт ч/м -О 0292 кВт ч/кг т=/6 7 мин Р,-30Вт Р,*-0 1056 кВт/кг Выбираем лампу ДБ - 30

ИК излучении

у/,»-/ 062

кВт ч/м <> 00/8 кВт ч/кг т-16 7 мин Р,-323Вт 1>„,-0 00647 кВт/кг

Выбираем ТЭН мощностью 300 Вт

Электрическое поле ВЧ или СВЧ

Лпч-8 22 кВт ч/м - 0 014 кВт ч/кг т- 16 7 мин Р,„-250Вт Р„--0 05кВт/кГ Выбираем генератор УВЧ 350/40

Дсвчш =0,045 кВт ч/кг=26,6 кВт ч/ч'

Прощнгаое соотношение доз воздействующих физических факторов на комбикорм

64,89 %__±%_ 31,11 %

;д„ 17 32 кВт ч и' -0 0292 кВт ч'кг т-30 мин - ' 5 кВт Р„ II0587 кВт к • Выбираем 3 лампы НР1-500

Л „к-! 062 кВт ч \i =й 0018кВт ч кг т=30 мин Р,-3 32 кВт Л„ -О 0036

кВт кг Выбираем 3 лампы КГ-220-1000

НнФ 22кВт ч/м 0 014 кВт ч'к.

т-30 \пш Р„ч-25кВт , 0 0278 кВт/кг Выбираем генератор ВЧЛ 25/40

Дсячик=0,045 кВт ч/кг=26,6 кВт ч/м

Процештюесослттошениедда воздействующих физических в на комбикорм

64,89 %

Л-.Ф -3 44 кВт ч,м--0 0037 кВт ч'кг т 1 74 мин /',„>«,- 0 196 кВт кг 1\.„ ОЯкВт Выбираем 2 лампы JU'l 220-400

4 %

Л„к-

8 512кВт ч м -- 0 0144кВт ч кг

Т=1 74 мин 1\„,,к=0 5кВт к~ Р„к'2кВт Выбираем 2 лампы А7 -220-1000

31,11 %

Ла,ч-120 кВт ч •0 0205 кВт ч/кг

т- 1 78 мин Рпскч'О 69Вт 'кг 1\ ,гг / 6кВт Выбираем два СВЧ - генератора, полезной мощностью по 800 Вт

Д=0,0057+0,0144+0,0205=0,0406кВт ч/кг=24 кВт ч/ч'

Проштноесостюшениедоз возжнсщющнх физических факторов на комбикорм 14,0 »_1 35,5 % | 50,5 %

Нами разработана и создана вторая установка для обеззараживания комбикормов (рис 4, 5) производительностью 80 кг/ч с использованием генераторов сверхвысокой частоты (2450 МГц), а также источников УФ и ИК лучей (Заявка №2007104630/13 «Установка для обеззараживания комбикорма» от 06 02 2007 г) Схема установки для обеззараживания комбикормов с использованием физических факторов представлена на рис 4

В связи с тем, что глубина проникновения УФ лучей без фона составляет в пределах 1,5 2 мм, поэтому нижний слой комбикорма слабо подвергается воздействию УФ лучей С этой целью устанавливаем под транспортером шнековый ворошитель.

Рис. 4. Схема установки для обеззараживания комбикормов с использованием физических факторов: I - алюминиевый корпус-экран: 2 - облучатели бактерицидного потока УФ лучей: 3 - галогенные лампы: 4 - микроволновые печи; 5 - счетчик аэроионов СИГМА-1. ваттметр; 6 - УФиметр; 7 - диэлектрический короб; 8 - комбикорм; 9 - скребок; 10 - термопара; 11 - тахогенератор; 12 - ведущий шкив; 13 - открытая часть короба; 14 - месторасположение ворошителя; 15 - загрузочное окно; 16 - выгрузное окно; /-длина участка, м; У- объем комбикорма, м'; г- время перемещения комбикорма, с; С-масса комбикорма, кг

В этой установке перемещение комбикорма в электрическом поле сверхвысокой частоты, под источниками ультрафиолетовых и инфракрасных лучей осуществляется с помощью радиопрозрачного скребкового транспортера. В процессе транспортирования и ворошения происходит обеззараживание комбикорма воздействием указанных физических факторов. В алюминиевом корпусе расположены две микроволновые печи 4. Через них проложены два параллельных диэлектрических короба 7. Внутри которых движется диэлектрический скребковый транспортер. Над открытой поверхностью короба 7 установлены ИК и УФ облучатели. Загрузочный патрубок проходит через крышку корпуса, а выгрузной - через его нижнее основание. Привод транспортера осуществляется с помощью мотор-редуктора.

Установка работает следующим образом. Через приемный бункер и загрузочное окно 15 засыпают исходный комбикорм в диэлектрический короб 7. Комбикорм захватывается диэлектрическими скребками 9 и транспортируется через мик-ровол-ювые печи 4, подвергаясь эндогенному нагреву. Далее происходит ворошение комбикорма с помощью шнека, после чего он подвергается воздействию УФ и ИК лучей. Причем температура комбикорма при дальнейшем транспортировании поддеоживается за счет ИК нагрева. Этот процесс последовательного воздействия электромагнитных излучений разных длин волн повторяется за счет многократного транспортирования комбикорма по замкнутому контуру. По истечении времени воздействия физических факторов через специальное окно выгружается обеззараженный комбикорм. Схема общего вида установки показана на рис. 5 а. Реальная установка для обеззараживания комбикорма приведена на рис. 5 б, в.

Технические характеристики установок представлены в табл. 1.

2 3 <,5 6 7

для

обеззараживания

б в

Рис.5. Установка ДЛЯ обеззараживания комбикормов: а- схема общего вида; 6. в- реальное исполнение; 1 - алюминиевый корпус—экран; 2 - открытая часть короба; 3 - облучатели УФ лучей (ДРТ-400); 4 - галогенные лампы КГ- 220-1000; 5 - диэлектрический короб; б - загрузочная воронка; 7 - микроволновые печи; 8 - место для расположения микроволновых печей: 9 - диэлектрический скребковый транспортер. 10 - ведущий шкив; 11- мотор-редуктор; 12 - загрузочные окна в диэлектрическом коробе; 13 - выгрузное окно; 14 - ведомый шкив; 15 - алюминиевая поверхность стола; 16 - стол.

комбикормов

В четвертой главе «РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ» приведены материалы исследований, позволяющие обосновать режимы и конструктивные параметры установок для обеззараживания комбикормов.

В Федеральном государственном учреждении «Чувашская республиканская ветеринарная лаборатория» исследована бактериальная загрязненность комбикорма после воздействия физических факторов. Результаты исследования пред-

ставлены на рис. 6, 7, 8.

Пользуясь программным обеспечением Graphical Analysis Column Data, степень уменьшения общего микробного числа в зависимости от температуры экзо-, эндогенного нагрева комбикорма при частоте 40,68 МГц описывается с достаточной доверительной вероятностью эмпирическим выражением (6).

3

Рис. 6. Степень уменьшения общего микробного числа в зависимости от температуры экзо-, эндогенного нагрева комбикорма

т. "с

Нами получена зависимость изменения общего микробного числа (мк-тел/г) в комбикорме от времени воздействия физических факторов при разных дозах (рис.7). Для получения эмпирических зависимостей общего микробного числа (ОМЧ) и от време-ш воздействия физических факторов пользовались программой «Origin 4.11». Исследования общего микробного числа (ОМЧ) показывают, что бактериальная загрязненность комбикорма снижается с 38-105 мк-тел/г до 45-103 мк-тел/r по мере увеличения экспозиции до 18 мин воздействия комплекса физических факторов. Допустимый уровень ОМЧ - 5-105 мк-тел/г.

Рис. 7. Изменение общего микробного числа от времени при разных дозах воздействия физических факторов:

1 - О, =0.0135 кВт-ч/кг;

2 - О, =0.0406 кВт-ч/кг;

3 - допустимый уровень ОМЧ в комбикорме

10'

10°

10

с

, i :

ЦП ju- 2

^4 inn in

801 100 f. U0I IUL J —*—- 3

2 in 100 1JU OUI 0

Л

r- L h

1 \ \

\ \

i с

5)0000

О 120 240 360 480 600 720 840 960 1060

График изменения ОМЧ и температуры комбикорма в процессе воздействия физических факторов в разработанной установке приведен на рис. 8.

ЧФ без родиабалн и ИК T=flrl OM4=fM ЧФ без радиобалн и ИК

Рис. 8. Изменение ОМЧ и температуры комбикорма в процессе воздействия физических факторов в разработанной установке в случае исчкс~, = вш = 0,013 м/с.

В результате исследования обработанного комбикорма выявлены изменения ОМЧ. Проверка комбикорма на выявление бактерий рода Salmonella, E.coli, патогенного протея, анаэробной микрофлоры с высевом сред Кода и Эндо дала отрицательный результат в контрольном варианте.

Рис. 9. Графики зависимости изменения общего микробного числа комбикорма различной исходной концентрации микрофлоры от времени воздействия УФ лучей: 1 - на фоне радиоволн и ИК лучей; 2. 3 - без фона; 1,2- Руд УФ = 30 Вт/г; 3 - Р,., УФ =

53 Вт/г, 1 - О, = 1 кВт-ч/кг; 2 - 02= 1,7 кВт-ч/кг; 3 - Э, = 3 кВт ч/кг

В процессе воздействия УФ лучей в течение 6,3 мин комбикорм циклически экзо-, эндогенно нагревали до 75 °С при удельной мощности Руд Свч = 0,69 кВт/кг, Руд ик = 0,196 кВт/кг, Руд Уф = 0,5 кВт/кг (рис 8)

Используя СВЧ генератор и облучатель ИК лучей, экзо-, эндогенно нагревали комбикорм разной исходной концентрации микрофлоры (6,8 мк тел/г и 3,8 мк тел/г) Причем выявили, что при воздействии бактерицидного потока УФ лучей без фона радиоволн на комбикорм степень снижения бактериальной загрязненности меньше, чем с фоном (рис 9) Степень снижения зависит также от удельной мощности основного воздействующего фактора УФ излучения

В пятой главе «ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ» представлена технико-экономическая оценка применения установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов Результаты технико-экономической оценки приведены в табл 2

2 Технико-экономические показатели внедрения установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов

Показатели Базовый Проектный

Удельный расход электроэнергии, кВт ч/кг 0,0845 0,06825

Эксплуатационные затраты на обеззараживание комбикорма, руб /кг 0,81 0,66

Экономия за счет снижения эксплуатационных затрат составляет 0,15 руб /кг

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Анализ диэлектрических и физико-механических характеристик комбикормов, существующих способов и технических средств для их обеззараживания, с использованием энергии электромагнитных излучений, позволил выявить пути решения поставленных задач

2 Теоретическими и экспериментальными исследованиями обоснованы эффективные режимы воздействия физических факторов

- скорость перемещения комбикормов скребковым транспортером и шнековым ворошителем, равная 0,013м/с,

- доза воздействия ЭМП СВЧ, ИК и УФ лучей ДСвч=0,0205 кВт ч/кг, ДИК=0,0144 кВт ч/кг, Дуф=0,0057 кВт ч/кг,

удельная мощность физических факторов (Ру, свч=0,69 кВт/кг, Руд ик=0,50 кВт/кг, Ру(, уф=0, 196 кВт/кг,), позволяющих в течение 6,3 мин обеззараживать комбикорм

3 Разработаны и созданы опытные образцы установки для обеззараживания комбикормов на базе

- циркуляционного смесителя, бактерицидной лампы (30 Вт), источника темных инфракрасных лучей (300 Вт) и высокочастотного генератора (350 Вт, 40,68 МГц), производительностью 30 кг/ч,

- скребкового транспортера, бактерицидных ламп ДРТ-400 (800Вт), ИК ламп КГ-220-1000 (2000Вт) и СВЧ генераторов (1600 Вт, 2450 МГ), производительностью 80 кг/ч

Применение данных установок позволяет снизить общее микробное число в комбикорме в 7,6 раз

4 Технико-экономическая оценка применения установки для обеззараживания комбикорма показывает, что экономия за счет снижения эксплуатационных затрат составляет 0,15 руб /кг

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1 Шаронова, Т В Воздействие электромагнитного поля на комбикорм / Н К Кириллов, Г В Новикова, Т В Шаронова // Труды «Чувашской ГСХА» - 2002 -Т 17 - С 139-140

2 Шаронова, Т В Технические разработки для сельскохозяйственных процессов с использованием физических факторов монография / М В Белова, Е Л Белов, Т П Шишкина, ТВ Шаронова, М С Боровков - Чебоксары ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2005 -154 с

3 Шаронова, Т В Смеситель сыпучих материалов с использованием электромагнитных излучений /Н К Кириллов, Г В Новикова, Т В Шаронова, Е А Яруткин // Межрег науч -практ конф «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», Йошкар-Ола, ГОУ ВПО «Марийский ГУ» , 2006 - С 402-403

4 Шаронова, Т В Устройство для обеззараживания комбикорма электромагнитным излучением / Г И Егоров, Т В Шаронова // Мат всерос науч -практ конф, посвященной 75-летию со дня открытия ЧГСХА - Чебоксары ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2006-С 517-518

5 Шаронова, Т В Циркуляционный смеситель комбикормов с источниками электромагнитных излучений /ТВ Шаронова // «Молодые ученые в решении актуальных проблем современной науки» Сборник науч трудов Межрег науч -практ конф молодых ученых, аспирантов и студентов - Чебоксары ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2006 -С 268-271

6 Шаронова, Т В Технология и техническое средство для обеззараживания комбикорма / Г В Новикова, Г И Егоров // Межрег науч -практ конф «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», Йошкар-Ола, ГОУ ВПО «Марийский ГУ», 2007 - С 340-342

7 Шаронова, Т В Обоснование и разработка установки для обеззараживания комбикорма / Г В Новикова, Т В Шаронова // Ш науч -практ конф молодых ученых, аспирантов и студентов «Роль молодых ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК», - Чебоксары ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2007 -С 146-148

8 Шаронова, Т В Электросортирование зернопродуктов./ Н.К Кириллов, Г В Новикова, Т В Шаронова, Е А Яруткин // Межрег науч -практ конф «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», Йошкар-Ола, ГОУ ВПО «Марийский ГУ» , 2006 - С 421-422

9 Шаронова, Т В Установка для обеззараживания и микронизации сыпучих кормов /ТВ Шаронова, М Б Тимохин, А О Сейфуллин, Е А Яруткин // Юность Большой Волги - Сборник тезисов IX межрег конф - фестиваля науч творчества учащейся молодежи - Чебоксары ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2007 - С 79-80

10 Шаронова, Т В Смеситель комбикормов с источниками электромагнитных излучений / Н К Кириллов, Т В Шаронова, А Е Кузнецова // Юность Большой Волги -Сборник тезисов VIII открытая конф - фестиваль науч творчества учащейся молодежи - Чебоксары Дом творчества учащейся молодежи, 2006 - С 129

11 Шаронова, Т В Установка для обеззараживания комбикорма / Н К Кириллов, Г В Новикова, ТВ Шаронова, Г И Егоров//«Комбикорма» -2007-№3 -С 46

12 Шаронова, Т В Установка для обеззараживания комбикорма / НК Кириллов, Г В Новикова, Г И Егоров, Т В Шаронова // «Тракторы и сельскохозяйственные машины» -2007 -№7 - С 13

13 Шаронова, Т В Установка для обеззараживания комбикорма /АО Сейфуллин, Т В Шаронова // Мат студ науч конф факультетов на тему «Роль молодых ученых в решении приоритетного национального проекта «Развитие АПК» - Чебоксары ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2007 - С 220-221

Подписано в печать 11 01 08 Формат 60x84/16 Объем 1 пл Тираж 100 экз Заказ №01 Отпечатано с оригинал-макета Полиграфический отдел ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» 428003, г Чебоксары, ул К Маркса, 29 Лицензия ПЛД №27-36

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ КОМБИКОРМА

1.1. Графики изменения расхода комбикормов в Чувашской Республике

1.2. Обзор существующих электрофизических способов и технических устройств для обеззараживания комбикормов

1.3. Анализ циркуляционных смесителей сыпучих материалов

1.4. Физико-механические свойства комбикорма

1.5. Электрофизические параметры комбикорма

1.6.Терморадиационные характеристики комбикорма

1.7. Выводы, цель и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА КОМБИКОРМА

2.1. Теоретическое обоснование обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов при разных способах

2.2 Обоснование конструктивных параметров и режимов установки для обеззараживания и микронизации комбикормов при последовательном воздействии физических фактров

2.2.1. Обеззараживание комбикормов

2.2.2. Транспортирование комбикормов

2.2.3. Ворошение комбикормов

2.3. Выводы по главе

3. МЕТОДИКА И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ УСТАНОВКИ

3.1. Средства и методы исследований

3.2. Технологическая схема производства комбикорма при обеззараживании с использованием физических факторов в установке периодического действия

3.2.1. Технологическая схема производства комбикорма при обеззараживании с использованием физических факторов в установке непрерывного действия

3.2.2. Операционно-технологическая схема производств комбикормов

3.3. Разработка экспериментальной установки на базе циркуляционного смесителя для обеззараживания комбикормов

3.4. Расчёт режимно-конструктивных параметров установки для обеззараживания комбикормов

3.5. Выводы по главе 71 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Исследование изменения бактериальной обсеменённости комбикормов при воздействии физических факторов

4.1.1. Методика проведения бактериологического исследования

4.1.2. Результаты исследования санитарной экспертизы комбикормов

4.2. Микологическое исследование комбикормов

4.2.1. Результаты микологического анализа

4.3. Результаты экспертизы качества кормов

4.4. Изменение температуры нагрева комбикормов при воздействии физических факторов

4.5. Изменение температуры комбикормов при разном соотношении воздействия СВЧ энергии и ИК лучей

4.6. Изменение температуры нагрева комбикормов в ИК лучах

4.7. Изменение температуры комбикормов в зависимости от высоты расположения УФ лучей

4.8. Исследование изменения температуры комбикорма при воздействии физических факторов

4.9. Изменение температуры нагрева комбикормов под воздействием СВЧ энергии и ИК излучения

4.10. Изменение температуры нагрева комбикормов при воздействии физических факторов при разном соотношении удельной мощности

4.11. Изменение общего микробного числа и температуры комбикорма при разной исходной концентрации микрофлоры

4.12. Изменение ОМЧ и температуры комбикорма в процессе воздействия физических факторов в разработанной установке

4.13. Выводы по главе

5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Технико-экономическая оценка внедрения устройства для обеззараживания комбикормов

5.2. Эксплуатация осветительных и облучательных установок

5.3. Рекомендации по обеззараживанию комбикормов воздействием физических факторов

В настоящее время повышение эффективности использования фуражного зерна в кормлении молодняка животных - одно из главных условий увеличения производства продукции животноводства и улучшения ее качества. Оно включает в себя, прежде всего, повышение питательной ценности скармливаемого зерна. Его качество зависит от многих составляющих, суммарным биологическим эффектом которых является прирост. [18, 102]

Для производства качественных в условиях хозяйств комбикормов, предприятие должно быть оснащено современным оборудованием для эффективной тепловой обработки зернового материала. Применение такого оборудования и технологии обеспечивает уничтожение ингибирующих и антипитательных веществ, улучшение вкусовых качеств, повышение доступности питательных веществ к усвоению организмом животного и поддержание бактериологической чистоты корма. Желательными и необходимыми достоинствами применяемой технологии тепловой обработки исходного продукта являются малое энергопотребление, безопасность, надежность, простота очистки, исключение возможности заражения приготовленного корма [17, 103].

Объём производства комбикормов в России на протяжении семи месяцев текущего года существенно превышает прошлогодние показатели. По данным Росстата, с января по июль 2007 года российские предприятия изготовили 6952,4 тыс. т комбикорма, что на 8,3% больше, чем за тот же период в прошлом году. В ближайшие 10 лет необходимо производить в хозяйствах до 40 млн. т комбикормов. Для этого потребуется выпускать ежегодно по 9. 10 тыс. комбикормовых установок производительностью от 0,5 до 8 т/ч. [64, 73]

Актуальность работы. Повышение продуктивности животных через улучшение качества кормов является весьма актуальной задачей.

Средний объём производства комбикормов в России за последние годы составил 13,21 млн. т., в том числе по Чувашской Республике 459,14 тыс. т. Однако качество комбикормов необходимо улучшить.

На современном этапе научно-технического развития сельского хозяйства происходит смена технологий обеззараживания комбикормов. Таким, перспективным способом обеззараживания, обеспечивающим хорошее качество комбикорма и экологическую безопасность, является использование физических факторов как обладающих специфическим действием.

Научно-методической основой настоящего исследования послужили труды ведущих ученых по фундаментальным и прикладным вопросам электромеханизации сельского хозяйства и других отраслей, таких как В.Р. Алешкин, Л.Я. Ауэрман, И.Ф. Бородин, В.А. Бутковский, Ю.И. Зданович, B.JI. Кретович; Н.М. Личко, Л.С. Львова, Д.Н. Мусуридзе, Г.В. Новикова, Р.Д. Поландова, И.А. Рогов, В.И. Тарушкин, Л.А.Трисвятский, А.В. Харьков, Н.В. Цугленок, Т.И. Шнейдер и др.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИОКР ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» и вписывается в Стратегию машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукцией России на период до 2010 г.

Цель исследования. Обоснование и разработка установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов.

Для достижения поставленной цели решены следующие научные задачи:

- проанализировать существующие способы и технические средства для обеззараживания комбикормов с использованием физических факторов и определить основное направление развития; изучить диэлектрические и физико-механические характеристики комбикормов; теоретически и экспериментально обосновать режимы и конструктивные параметры установки для обеззараживания комбикормов с использованием физических факторов;

- разработать, изготовить и испытать экспериментальную модель циркуляционного смесителя, а также опытный образец производственной установки с источниками физических факторов для обеззараживания комбикормов;

- провести технико-экономическое обоснование реализации установки для обеззараживания комбикормов.

Концепция. Анализируя диэлектрические и физико-механические, характеристики комбикормов, изучая методику проектирования СВЧ генераторов, УФ и ИК облучателей; определяя динамику экзо-, эндогенного, нагрева комбикормов, согласовываются режимные и конструктивные параметры установки для обеззараживания комбикормов с учетом их допустимой бактериальной обсемененности.

Объектом исследования является система факторов, обеспечивающих эффективное обеззараживание комбикормов в механизированной установке с источниками электромагнитных излучений при минимальных энергозатратах и отрицательных воздействиях СВЧ энергии, УФ и ИК лучей на окружающую среду.

Предметом исследований является установление оптимального сочетания доз воздействующих физических факторов на комбикорма, обеспечивающих наибольший эффект их обеззараживания.

Методология исследований на основе:

- диэлектрических и физико-механических параметров комбикормов;

- теории диэлектрического нагрева и оптического излучения;

- системного подхода к комплексу теоретических и экспериментальных результатов исследований, полученных при помощи математических, физических, статистических методов;

- разрабатывается механизированная установка, состоящая из источников ЭМИ, позволяющая обеззараживать комбикорма в рабочей камере в процессе его транспортирования и ворошения.

Научную новизну представляют: разработанный метод воздействия физических факторов на комбикорма, предусматривающий экзо-, эндогенный нагрев с последующим воздействием бактерицидного потока УФ лучей на фоне радиоволн;

- выражения, позволяющие согласовать дозы воздействия каждого физического фактора со скоростью транспортирования и ворошения> комбикорма;

- обоснованные режимы и конструктивные параметры разработанной установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов (заявка №2007104630/13 «Установка для обеззараживания комбикормов»); результаты исследования бактериальной микрофлоры после воздействия физических факторов на комбикорма с разной исходной концентрацией общего микробного числа.

Практическую ценность работы представляют:

- разработанная и созданная механизированная установка для обеззараживания комбикормов последовательным воздействием экзо-, эндогенного тепла и УФ лучей на фоне радиоволн;

- методика проектирования функциональных модулей,, являющихся источниками ЭМИ, с механизмами транспортирования и ворошения комбикормов;

Реализация результатов исследований. Разработанный метод и созданная установка производительностью 80.100 кг/ч апробирована на комбикормах, производимых в ФГУП УОХ «Приволжское» ЧГСХА.

Материалы исследований и описания разработанных установок используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», ФГОУ ВПО «Марийский ГУ», ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА». Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими актами, приложенными к диссертации.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты исследования по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях, проведённых в ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» (2005.2007 гг.); ФГОУ ВПО «Марийский ГУ» (2006, 2007 гг.); ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА» (2007 г.).

Экспериментальная модель циркуляционного смесителя (заявка №2006139786/13 «Циркуляционный смеситель для обеззараживания комбикормов») демонстрировалась на: XIII Всероссийской универсальной выставке-ярмарке «Регионы - сотрудничество без границ» (Чебоксары, 2006 г.); Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодые ученые в решении актуальных проблем современной науки» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», 2006 г.); VIII открытой конференции-фестивале научного творчества учащейся молодежи «Юность Большой Волги» (ФГОУ СПО «Чебоксарский техникум строительства и городского хозяйства», 2006 г.). Опытный образец производственной установки для обеззараживания комбикормов производительностью 80.100 кг/ч демонстрировался на: III научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Роль молодых ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», 22 марта 2007 г.); Республиканской научно-практической конференции «Роль ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», 22.23 ноября 2007 г.).

На защиту выносятся следующие основные положения: разработанный метод воздействия физических факторов на комбикорма;

- выражения, позволяющие согласовать дозы воздействия каждого физического фактора со скоростью транспортирования и ворошения комбикорма;

- обоснованные режимы и конструктивные параметры разработанной установки для обеззараживания комбикормов воздействием физических факторов; результаты исследования бактериальной микрофлоры после воздействия физических факторов на комбикорма.

Публикации. Материалы диссертации отражены в 13 основных научных работах. Из них одна работа опубликована в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованным ВАК Минобразования и науки РФ. Издана монография в соавторстве «Технические разработки для сельскохозяйственных процессов с использованием физических факторов». - Чебоксары: ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2005.- 154 с.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и общих выводов, приложений и списка литературы из 103 источников, в том числе 4 на иностранном языке. Общий объем диссертации составляет 141 страница, в том числе на 121 странице изложен основной текст с 53 рисунками и 12 таблицами.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ диэлектрических и физико-механических характеристик комбикормов, существующих способов и технических средств для их обеззараживания, с использованием энергии электромагнитных излучений, позволил выявить пути решения поставленных задач.

2. Теоретическими и экспериментальными исследованиями обоснованы эффективные режимы воздействия физических факторов:

- скорость перемещения комбикормов скребковым транспортером и шнековым ворошителем, равная 0,013м/с;

- доза воздействия ЭМП СВЧ, ИК и УФ лучей: ДСвч=0,0205 кВт-ч/кг; Дик=0,0144 кВт-ч/кг; ДУФ=0,0057 кВт-ч/кг;

- удельная мощность физических факторов {Рхб свч=0,69 кВт/кг; Руд ик~0,50 кВт/кг; Pvd Уф=0,196 кВт/кг;), позволяющих в течение 6,3 мин обеззараживать комбикорм.

3. Разработаны и созданы опытные образцы установки для обеззараживания комбикормов на базе:

- циркуляционного смесителя, бактерицидной лампы (30 Вт), источника темных инфракрасных лучей (300 Вт) и высокочастотного генератора (350 Вт; 40,68 МГц), производительностью 30 кг/ч;

- скребкового транспортера, бактерицидных ламп ДРТ-400 (800Вт), ИК ламп КГ-220-1000 (2000Вт) и СВЧ генераторов (1600 Вт, 2450 МГ), производительностью 80 кг/ч.

Применение данных установок позволяет снизить общее микробное число в комбикорме в 7,6 раз.

4. Технико-экономическая оценка применения установки для обеззараживания комбикорма показывает, что экономия за счет снижения эксплуатационных затрат составляет 0,15 руб./кг.

1. Алёшкин В.Р., Рощии П.М. Механизация животноводства. - М.: Агропромиздат, 1985. - 336с.

2. Азаров Б.М. Технологическое оборудование пищевых производств. — М.: Агропромиздат, 1988. 463 с.

3. Александров М.П. Грузоподъемные машины. М.:МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.-522с.

4. АС СССР №1056989, кл. В 23 К 1/00. Устройство для облучения кормов , 1983.

5. АС СССР №1409212, кл. А 23 N 17/00. Устройство для электротермической обработки кормов, 1988.

6. АС СССР №1574196, кл. А 59/00. Схема оборудования сыпучих кормов с помощью импульсного тока, 1990.

7. АС СССР № 2001629. Способ дезинфекции и стерилизации открытых поверхностей объектов, жидкости и воздуха, 1993.

8. Баев В.И. Практикум но электричекому освещению и облучению. -М.: Агропромиздат, 1991.- 175 с.

9. Басов A.M., Быков В.Г., Лаптев А.В., Фаин В.Б. Электротехнология. -М.: Агропромиздат, 1985. 256 с.

10. Белянчиков Н.Н., Смирнов А.И. Механизация животноводства и кормопрготовления. М.: Агропромиздат, 1990 - 432 с.

11. Бородин И. Ф. и др. Автоматизация технологических процессов. М.: Агропромиздат, 1986. - 254 с.

12. Бутковский В.А., Мельников Е.И. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производства. М.: Агропромиздат, 1989. - 464 с.

13. Вайсон А.А. Подъемно-транспортные машины. М.Машиностроение, 1989.-563с.

14. Верещании Ю.Д. Машины и оборудование для приготовления и раздачи кормов. М.: Колос, 1983.

15. Воробьев В.А. Электрофикация сельскохозяйственного производства. -М.: Агропромиздат, 1985. -208 с.

16. Гайдук В.Н., Шмигель В.Н. Практикум по электротехнологии. М.: Агропромиздат, 1989. - 175 с.

17. Герасимов Е. Я., Пусеп Ф.А. Комбинированные корма (часть 1,2). -М.: Издательство технической литературы, 1979.

18. Герасимов С.Я. Обогащение комбикормов витаминами, микроэлементами и антибиотиками. М.: Золотиздат, 1981.

19. Додонов Б.П., Лифанов В.К. Грузоподъемные и транспортные устройства. — М.: Машиностроение, 1990.-248с.

20. Живописцев Е.Н., Косицын О.А. Элсктротехнология и электрическое освещение. М.: Агропромиздат, 1990. - 303 с.

21. Жилинскпй Ю.М., Кумин В.Д. Электрическое освещение и облучение. -М.: Колос, 1982.-272 с.

22. Жисмин Я.М. Оборудование для производства комбикормов и обогатительных смесей. М.: Колос, 1976.23 .Завражнов А.И., Николаев ДМ. Механизация приготовления и хранения кормов. М.: Агропромиздат, 1990. -336 с.

23. Земеков В.И. Повышение эффективности работы кормоцехов. -Новосибирск: 1983. 96 с.

24. Израйлевич М. Л., Гриидин Б. Я. Конвейеры с погруженными скребками. М.: Машиностроение, 1970. -144 с.

25. Кавецкий Г.Д., Васильев Б. В. Процессы и аппараты пищевой технологии. — 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Колос, 1997. 551 с.

26. Казимир А. П., Керпелева И. Е. Эксплуатация электротермических установок в сельскохозяйственном производстве. М.: Россельхозиздат, 1984.-208 с.

27. ЪХ.Камруков А.С., Козлов Н.П., Шашковскый С.Г., Ярловик М.С. Новые биоцидные ультрафиолетовые технологии и аппараты для санитарии, микробиологии и медицины. // Безопасность жизнедеятельности.-2003. № 1.С.32-40.

28. Ъ2.Каптур З.Ф. Производство комбикормов. Минск. Урожай, 1977.

29. Карташов Л.П. и др. Механизация, электрификация и автоматизация животноводства. М.: Колос, 1997 - 368 с.

30. Княлсевская Г.С., Фирсова М.Г. Высокочастотный нагрев диэлектрических материалов. JI.: Машиностроение, 1980. - 73 с.35 .Кожевникова Н.Ф., Алфёрова Л.К., Лямцов А.К. Применение оптического излучения в животноводстве. М.: Россельхозиздат, 1987. - 88 с.

31. Кулаковский И.В. Машины и оборудование для приготовления кормов. Справочник 1 часть.-М.: Россельхозиздат, 1987. 285 с.

32. Курочкин А.А., Зимняков В.М., Ляшенко В.В., Парфёнов B.C., Спицин И.А. Дипломное проектирование по механизации переработки продукции животноводства. Пенза: Пензенская ГСХА, 1998. - 250 с.

33. Кухта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. М.: Агропромиздат, 1987. 303 с.

34. Кухта Г.М. Технология переработки и приготовления кормов. М.: Колос, 1978.-240 с.

35. Личко К.И. Технология переработки продукции растениеводства. — М.: Колос, 2000.-562 с.

36. Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов. — М.: Машиностроение, 1973.-215 с.

37. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники М.: ВИЭСХ, 1998. - 4.1. - 220 с.

38. Михайлов Ю. И. и др. Конвейеры с погруженным рабочим органом. М.: Машиностроение, 1984. -176 с.

39. Михайлова О. В. Обоснование и разработка технических средств с источниками электромагнитных излучений для технологических процессов птицеводства: дис. докт. тех. наук. Чебоксары: ЧГСХА, 2004.

40. Михайлова О.В. Электромагнитные излучения в технологических процессах птицеводства. Чебоксары: ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2004 - 130 с.

41. Моисеев П.И. Механизированное приготовление кормов. Ленинград: Лениздат, 1980.

42. Мурусидзе Д.Н., Зайцев A.M., Степанова И.А. и др. Установки для создания микроклимата на животноводческих фермах. М.: Колос, 1979 -327 с.

43. Мянд А.Э. Кормоприготовительные машины и агрегаты. М.: Машиностроение, 1970. 256 с.

44. Новикова В.А. Снижение удельных энергозатрат на микранизацию фуражного зерна за счет использования двухстороннего подвода теплоты. Автореф. дис. канд. техн. наук. Челябинск: ФГОУ ВПО «Челябинский ГАУ», 2006. - 22 с.

45. Новикова Г.В. Диэлектрические установки интенсификации технологических процессов в животноводстве. Красноярск: Красноярский ГАУ, 1993.-262 с.

46. Новикова Г.В., Заъщев П. В., Кириллов Н.К Электро-, светотехника в животноводстве. Чебоксары: ЧГСХА, 1999. - 400 с.52,Остриков А.Н. Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств.- СПб.: ГИОРД, 2003. 352 с.

47. Осъмак В.Я., Пономаре?iko А.Ф. Эксплуатация кормоуборочных машин. -М.: Агропромиздат, 1990.5А.Пахомов В.И., Смоленский А. Комбикормовый агрегат.// «Сельский механизатор».-2000.№8.С.36.

48. ЪЪ.Пахомов В.И., Каун В.Д. Оптимизация тепловой обработки фуражногозерна СВЧ-энергией . // «Механизация и электрификация сельского хозяйства».-2000.№ 9.С.8-10

49. Передня В.И., Верекма П.Г. Поточные линии приготовления и раздачи кормов. Минск: Урожай, 1980.

50. Передня В.И. Механизация приготовления кормосмесей для КРС.-Минск: Урожай, 1990.-306 с.

51. Пилипенко А.И., Тимановский А.В. Механизация переработки и приготовления кормов в личных подсобных хозяйствах. М.: Росагропромиздат, 1989.- 184 с.

52. Порсев Е.Г. Основы создания электрокинетических технологий для агропроизводства/ Сиб НИПТИП СО РАХСН. Новосибирск, 2001.- С. 119.

53. Правила бактериологического исследования кормов / Мин. с/х СССР. -М.: Колос, 1976.- 18 с.

54. Применение электрической энергии в сельскохозяйственном производстве / Под ред. П.Н. Листова. М.: Колос, 1974. - 623 с.

55. Резник Е.И. Кормоцехи на фермах. М.: Россельхозиздат, 1980.-248 с.

56. Рогов И. А. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов. М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1981.-288 с.

57. Российский статистический ежегодник 2005: Стат. сб. /Росстат. М.: 2006.-819 с.

58. Рощин. П.М. Механизация ветеринарно-санитарных работ. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Росагропромиздат, 1990. - 224 с.

59. Рубцов П.А., Осетров П.А. Применение электрической энергии в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1971. - 524 с.

60. Сапожников A.II. Терморадиационная обработка хлебопекарного сырья как перспективное направление в повышении качества хлеба и хлебобулочных изделий. Новосибирск: НГТУ, 2005. — 27 с.

61. Сибирмовский Ю. М. Техника безопасности при погрузочно-разгрузочных работах. М.: Колос, 1984. -160 с.

62. Соколов А. Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна.- М.: Колос, 1975.- 496 с.

63. Соколов В.И. Основы расчёта и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. М.: Колос, 1992. - 399 с.

64. Стенк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. /Пер. с польск. Под ред. Щупяка И.А. JL: Химия, 1975.-384с.

65. Степух Л.Я. Механизация дозирования в кормоприготовлении. -Минск. Урожай, 1986.-156 с.

66. Стратегия машинно- технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года. М.: Россельхозакадемия, 2003. - 52с.

67. Сыроватка В И. и др. Справочник. Механизация приготовление кормов .-М.: Агропромиздат, 1985.-368 с.

68. Сысуев В.А. Приоритеты научных исследований по производству и переработке зерна озимой ржи //Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, № 1, 2004. С. 12-14.

69. Торосян Р.Н. Применение ультрафиолетовых установок в животноводстве. М. Россельхозиздат, 1987. - 43 с.

70. Чижиков А.Г. и др. Операционная технология послеуборочной обработки и хранения зерна. М.: Россельхозиздат, 1981.

71. Шаронова Т. В., Кириллов Н. К., Новикова Г. В. Воздействие электромагнитного поля на комбикорм // Труды Чувашской государственной сельскохозяйственной академии, т. 17.- Чебоксары: ЧГСХА, 2002.- с. 139-140.

72. Шаронова Т. В., Белова М. В., Белов Е. Л., Шишкина Т. П., Боровков М. С Технические разработки для сельскохозяйственных процессов сиспользованием физических факторов // монография / Чебоксары: ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2005. - 154 с.

73. Шаронова Т.В., Кириллов Н. К, Новикова Г. В., Егоров Г. И. Установка для обеззараживания комбикорма // «Комбикорма». 2007.-№3. с 46.

74. Шаронова Т.В. Установка для обеззараживания комбикорма / Кириллов Н. К, Новикова Г. В., Шаронова Т. В., Егоров Г. И. // «Комбикорма». -2007.-№3. С. 46.

75. Шаронова Т. В. Установка для обеззараживания комбикорма / Кириллов Н. К., Новикова Г. В., Егоров Г. И., Шаронова Т. B.II «Тракторы и сельскохозяйственные машины», 2007. - №7. С. 13.

76. Шаронова, Т. В. Установка для обеззараживания комбикорма / Сейфуллин А. О., Шаронова Т. В. II Мат. студ. научн. конфер. «Роль молодых учёных в решении приоритетного национального проекта «Развитие АПК». -Чебоксары: ЧГСХА, 2007, С. 220-221.

77. Шаферман ИИ. Дозирование и смешивание ингредиентов комбикормов. -М.: Колос, 1976. 80 с.

78. Шахмейстер Л. Г., Дмитриев В. Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. М.: Машиностроение, 1987.- 336 с.

79. Шестопалов К. К. Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование. М.: Мастерство, 2002. - 320 с.

80. Шеффлер М. Н. Основы расчета и конструирования подъемно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1980. - 255 с.

81. Электрооборудование животноводческих предприятий и автоматизация производственных процессов в животноводстве / Под ред. И.Ф. Кудрявцева. М.: Колос, 1979. - 368 с.

82. Юрков М.В. Микроклимат животноводческих ферм и комплексов. -М.: Россельхозиздат, 1985. 223 с.

83. Языкбаев Е.С. Обеззараживание и повышение качества сырья и комбикормов на различных стадиях их переработки и потребления. // Комбикормовая промышленность. М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1992. -35 с.

84. Ясенецкий В.А., Гончаренко П.В. Машин для измельчения кормов. — Киев: Техника, 1990.

85. Development of high quality cereal drying and storage equipment. Pt 1. Microorganism control using ultraviolet irradiation // J. Japan. Soc. Agr. Mach.-2004.-Vol.66, № l.-.P. 104-108.

86. Van der Sluis W.CPF installs largest pellet mill ever // Feed Tcch.-2005.-Vol.9,№2.-P.26-27.

87. Ziggers D.QC with NIRS for HACCP and GMP // Feed Tech.-2005.-Vol.9,№3.-P.21-23.

88. Sumberg J.Livestock nutrition and foodstuff research in Africa: when is a nutritional constraint not a priory research problem? // Anim.Sc.-2002.-Vol.75,pt 3.-P.332-338.-Anra.-Bibliogr.:p.337-338.