автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование технологии и параметров технических средств для переработки отходов эфиромасличного производства на кормовую муку

Страницы

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Состояние вопроса производства кормовой муки.

1.2. Состояние вопроса снижения влажности исходного сырья.

1.3. Состояние вопроса измельчения сырья

1.4. Состояние вопроса стабилизации травяной муки.

1.5. Состояние технологии переработки герани и базилика.

1.6. Цель и задачи исследования.

2. Теоретические исследования.

2.1. Теоретический анализ процессов-предварительной обработки исходного сырья

2.1.1. Измельчение сырья

2.1.2. Предварительная отжимка сырья

2.2. Теоретический анализ процесса сушки

3. Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Программа исследований

3.2. Методика исследований физико-механических и питательных свойств продукта и режимов сушки.

3.3. Методика исследования установки для снижения влажности.

3.4. Методика исследования качества измельчения установками.

4. Результаты исследований

4.1. Физико-механические свойства.

4.2. Предварительные лабораторные опыты и выбор установок для проведения производственных опытов.

4.3. Установление оптимального режима сушки.

4.4. Влияние первоначальной влажности на процесс сушки.

4.5. Влияние однородности массы на режим сушки

4.6. Влияние отлежки отходов на сохранность каротина.

4.7. Результаты исследования установки для снижения влажности.

4.8. Характеристика муки из отходов герани и базилика.

5. Технико-экономическое обоснование технологии переработки отходов эфиромасличного производства на муку.

5.1. Рекомендуемая технология

5.2. Технология ввода стабилизатора.

5.3. Экономическая эффективность переработки

5.4. Практическое применение результатов исследований

Выводы.

В В Е Д Е Н И Е В директивах ХХУ1 съезда KIluC, в Основных направлениях развития народного хозяйства на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, а также в решениях пленумов ЦК КПСС и ЦК КП Грузии указывается, что главной задачей в области сельского хозяйства является значительное увеличение продуктов животноводства, в целях лучшего удовлетворения растущих потреоностей населения в продуктах питания. Несмотря на значительный прогресс в развитии животноводства между оощественными потребностями в продуктах и достигнутым уровнем производства сохраняется определенный разрыв. В связи с зтим ХХУ1 съезд КПСС особое внимание уделил разработке продовольственной программы, в которой главную роль должно сыграть животноводство. Дальнейшее увеличение производства мяса, молока, яиц, шерсти и снижение их себестоимости возможно только на основе всемерного укрепления кормовой базы животноводства и рационального использования имеющихся резервов. В решении этой важнейшей задачи огромную роль должна сыграть комбикормовая промышленность. Ее задача довести производство комбикормов к концу пятилетки не менее, чем до 80,0 миллионов тонн. Вопрос создания прочной кормовой базы особенно остро стоит Б Грузинской ССР, где производство кормов значительно отстает от потребностей животноводства. Причиной отставания производства кормов в республике является малоземелье и неполное использование местных сырьевых ресурсов. Особенно в малом количестве используются отходы пищевой промышленности и сельского хозяйства.Одним из существенных кормовых резервов являются отходы эфиромаоличного производства, получаемые после экстрагирования эфиромасличных культур герани и базилика. Отходы базилика и герани содержат до 250 мг/кг каротина и достаточно большое количество других ценных веществ, что является основной причиной, привлекающей к ней внимание. Однако, в непосредственном виде эти отходы скармливать животным невозможно ввиду целого ряда причин, как то: отрицательные вкусовые качества, влажность и т.д. Таким образом перед настоящим исследованием стоял вопрос изучения основных свойств отходов герани и базилика, а также обоснования и исследования технических срейств для практического осуществления технологии переработки этих отходов на кормовую муку. Для решения ряда вопросов, связанных с процессом переработки избрана тема: "Обоснование технологии и параметров технических средств для переработки отходов эфиромаоличного производства на кормовую муку". Целью настоящей работы является создание научно-обоснованной технологии и технических средств для производства кормовой муки из отходов эфиромаоличного производства. Научная новизна работы: а) обоснован типаж технических средств для осуществления комплексной механизации технологического процесса переработки отходов эфиромаоличного производства на кормовую муку; б) даны рекомендации по способам подготовки и переработки отходов, а также по технологическим режимам работы средств механизации; в) исследована динамика изменения кормовых достоинств отходов в процессе их переработки; г) исследован способ механического снижения влажности отходов перед сушкой; для снижения влажности создана и исследована установка и установлены ее оптимальные параметры и режимы; д) исследовано влияние предварительной подготовки, отлежки отходов и технологических параметров агрегата на сохранность каротина в процессе переработки отходов; е) дана обоснованная технология переработки отходов на кормовую муку и ввода стабилизатора с учетом перспективы» I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ I.I. Состояние производства кормовой муки Вопросы производства и использования кормовой витаминной муки издавна являлись объектом научных исследований советских и зарубежных ученых. В кормлении животных, особенно птицы, имеющей высокий уровень обмена веществ, огромную роль играют витамины. Отсутствие или недостаток их в рационах приводит к заболеванию животных авитаминозами, снижению их продуктивности и ухудшению качества потомства. Важным источником обогащения кормов протеином и витаминами является витаминная кормовая мука, полученная из зеленой массы растений. К кормовой муке, как составной части комбикормов и белкововитаминной подкормки сельскохозяйственных животных и птиц предъявляются особые требования: она должна содержать в себе много каротина, протеина, полезные для животных минеральные вещества и мало клетчатки. Включение в комбикорм витаминной кормовой муки во многом повышает его биологическую ценность, экономит такое дефицитное белковое сырье, как рыбная и мясокостная мука, жмыхи и шроты из семян масличных культур, снижает расходы дорогостоящих и дефицитных кормов на единицу продукции, сокращает отход молодняка /I/. Опытами /2/ установлено, что в рационах кормления добавка 10% витаминной муки повышает привес свиней на 20%. Поскольку производство синтетического препарата витамина А ограничено, особое значение имеет увеличение производства витаминной кормовой муки, как источника провитамина А каротина.В нашей стране промышленное производство витаминной муки началось лишь с 1959 года в Русненском государственном хозяйстве Литовской ССР, а в Грузии с 1962 года в совхозе Муганло Марнеульского района. Для обеспечения комбикормовой промышленности республики витаминной травяной мукой, в Марнеульском районе созданы три специализированных совхоза, которые в основном заняты производством витаминной травяной муки из люцерны. Годовая производительность этих совхозов составляет 15 тысяч тонн. Но данное количество витаминной муки не удовлетворяет растущих потребностей животноводства. Увеличение же производства витаминной муки в республике ограничивается из-за нехватки сенокосов и пахотных земель для возделывания сеяных трав, однако, для производства витаминной кормовой муки имеются неиспользованные резервы, к которым относятся отходы сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности, в том числе, отходы эфиромасличных культур герани и базилика после экстрагирования из них эфирных масел. Данные о переработке и использовании в кормовых целях отходов герани и базилика в доступной нам литературе не обнаружены. Учитывая то, что по питательности, содержанию минеральных веществ, каротина и протеина эти отходы близки к витаминной травяной муке, мы обобщиж литературу по переработке и использованию травяной муки в комбикормовой промышленности. На качество кормовой травяной муки и ее питательную полноценность влияет не только вид сырья, но и технология ее переработки, к которой предъявляются два основных требования: максимально сохранить в ней основные питательные вещества и до минимума сократить расходы средств на ее производство.протеина в сухой массе в 2 раза больше, каротина в 10-12 раз, а кормовых единиц в 2,5 раза, чем при сушке в естественных условиях. 110 данным научно-исследовательского института сельского хозяйства Литовской ССР /7/, травяная мука искусственной сушки на высокотемпературных сушилках содержит 9U-957o кормовых единиц, скошенная и высушенная трава на вешалах 70-75, а в прокосах 40-50%. Приготовление травяной муки искусственной сушкой позволяет максимально механизировать процесс заготовки ее в любых метеорологических условиях с наименьшими потерями питательных веществ. Такое же мнение высказывается и в других научных трудах /2; 3; 6; 8; 9/. Эти установки отличаются от других типов сушилок ускоренным высушиванием измельченной массы в потоке горячих газов. В процессе сушки быстрое испарение влаги обеспечивает постоянную температуру продукта, не разрушая витамины и другие питательные вещества /3; 9; 10/. В этих агрегатах рабочий процесс состоит из двух фаз: падения материала с лопастей вращающегося барабана и отлежки. Для производства высококачественной витаминной муки большое значение имеет правильный подбор режима сушки. Известно, что при правильном подборе параметров и установлении температурного режима сушки, скорости вращения барабана, подачи сырья и топлива производительность агрегата максимальная, при минимальных расходах топлива и электроэнергии, и качество готовой продукции высокое. При пересушивании муки содержание

ВЫВОДЫ

На основе результатов проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Рекомендовано, что переработку отходов герани и базилика необходимо производить на агрегатах искусственной сушки, высокотемпературных пневмобарабанных сушилках типа АВМ.

2. Установлено, что переработка отходов после экстрагирования растений герани и базилика без предварительной подготовки сопровождается большими потерями питательных кормовых веществ и витаминов, особенно провитамина А - каротина (до

3. Показано, что отходы герани и базилика требуют предварительной подготовки перед сушкой, а именно снижения первоначальной влажности на 20% и однородности измельчения. При этом снижение влажности необходимо производить после экстрагирования растений, а измельчение - до экстрагирования.

4. Для снижения первоначальной влажности отходов создана установка, работа которой основана на принципе отжатия отходов двумя противоположно вращающимися барабанами. Установлено, что наилучшие результаты отжатия получаются при частоте вращения барабанов 34 об/мин. (коэффициент отжатия 0,26-0,28), 10 миллиметровом резиновом слое поверхности барабана, оптимальной скорости подачи отходов, равной 0,28 м/сек. и усилии нажатия на верхний валец - 0,8 кН.

5. При измельчении растений герани и базилика технологическим требованиям производства эфирных масел удовлетворяет установка ЭРА-10. Кондиционные частицы (до 60 мм) при измельчении на этой установке составляют 76у<> от общей массы.

6. Экспериментально доказано, что оптимальными параметрами сушки являются: влажность исходного сырья 60%, температура сушки 120°С, частота вращения сушильного барабана 7 об/мин. и длина резки 2U мм. При указанном режиме сушки отходов мука имеет влажность 11,5%.

7. При рекомендованном режиме сушки потери каротина составляют 12%, производительность агрегата увеличивается на 340 кг/час, расход топлива снижается на 40 кг/час, расход электроэнергии на 28 квт/час, а экспозиция сушки на 8 мин.

8. Изучение влияния отлежки на сохранность каротина показало, что за первые 4 часа отлежки происходит интенсивная потеря каротина (39,3%), после этого интерсивность потерь уменьшается и после 48 часов отлежки потери составляют 78,5%. Поэтому отходы должны перерабатываться поточно.

9. Для максимального сохранения каротина в муке, в процессе хранения необходимо вводить в готовую продукцию антиокислители и подвергать гранулированию.

Антиокислители (сантохин и дилудин) необходимо вводить в циклон сухой массы с помощью форсунки, работающей на принципе пульверизатора.

Антиокислители вводятся в виде раствора с растворителями изопропилового спирта и эмульгатора "ВНИИ1-1".

10. Показано, что переработка отходов эфиромасличного производства на кормовую муку ежегодно дает народному хозяйству республики дополнительно 171 тысяч рублей, а по стране - до 1,6 млн. рублей прибыли.

1. Квашали В.Д. Приготовление травяной муки и применение еедля свиней и птиц (на груз. яз.). Тбилиси: 1959 - 316 с.

2. Ивановский Л и др. Травяная мука ценный белково-витаминный корм. Белгород: 1972 - 265 с.

3. Лисовский И.В. Заготовка витаминных кормов. Ленинград:1. Лениздат, 1969 365 с.

4. Валушис В.Ю. Искусственная сушка травяной муки. М.:1. Колос, 1970 264 с.

5. Гержой А.П., Самочетов В.Ф. Зерносушение и зерносушилки.1. М.: Колос, 1958 360 с.

6. Бороневич В.А. Вопросы технологии и организации производства сухого травянистого корма (белково-витаминной сенной муки). Вильнюс - 264 с.

7. Флоренская Н.К. Технохимический контроль качества сырья икомбикормов. М.: 1965 - 58 с.

8. Конопкин С.В., Глебов Е. Производство витаминной травяноймуки на агрегате АВМ-0,4. Астрахань: 1972-113 с.

9. Производство и использование травяной муки (под ред. М.П.Кадаганова). М.: 1968 - 326 с.

10. Макаренко К.Д. Исследование и оптимизация процесса сушкиизмельченных трав при производстве травяной муки.-Минск: 1968 136 с.

11. Писаренко Г.М. Технология производства белково-витаминнойтравяной муки применительно к условиям Ставропольского края (Автореф.канд.дисс. Ставрополь: 1966- 32 с.

12. Дромантас И.И. и др. Определение скорости передвижения зерна по цилиндрам барабана в агрегате АВМ-0,4. -Тракторы и с.-х. машины, 1972, № 12, с.15 * 16.

13. Антонец Я.О. О причинах загорания массы в агрегатах АВМ-0,4.

14. Техника в сельском хозяйстве, 1970, № б, с.71 4- 72,

15. Дромантас И.И. Режимы сушки зерна на агрегатах АВМ-0,4.

16. Мех. и электр. соц.сельского хозяйства, 1972, №12, с. 9 4- Ю.

17. Каиров Б.Ф. Исследование процессов сушки виноградных выжимок в кормовых целях. (Депонированная рукопись канд. дисс.). Харьков: 1973 - 160 с.

18. Мурусидзе Д.Н., Сидоров П.А. О технологии производства БВтравяной муки. Вестник с.-х.наук", 1972, № 2, с.72 4-75.

19. Худайбердыев Н.Р. Технология производства травяной муки.

20. Сельское хозяйство Туркменистана, 1967, № 2, с. 21 4- 23.

21. Зайцев Н.П. Теоретические основы сушки зерна вентилированием. Мех. и электр. с.-х. производства, 1971, № 14, с. 9 4- 10.

22. Производство травяной муки и комбикормов во Франции:

23. ЦНИИТЭИ. М.: 1970 - 348 с.

24. РейгРГШ PtssetR. lo I urerre a99^erre p*" Us cteveres.: R*.v. FCasape. l97l Spec Jf^ О, . p ?? ~ 8 Э21. B„b*H. PbuU.iy1. Pe„sboi. L3TI Rites

25. Фомин В.И. К вопросу механического обезвоживания травянистых растений. Тракторы и с.-х. машины, 1972, № 6, с. 27 * 29.

26. Сергазин С. Производство травяной витаминной муки. Птицеводство, 1971, № 7, с. 14 * 15.

27. Скользаев В.А., Липатов А.Е. Оценка эффективности измельчающей машины и качества массы. Вестник с.-х. науки, 1966, № II, с. 91 * 96.

28. М- Antn, MarМ. 13П Vol А/3 р ЫЪ-ЧК

29. Голик М.Г., Александрова И. Изменение содержания каротинав стабилизированной муке при хранении. Мукомоль-но-элеваторная промышленность, 1970, № 4, с.15-16.

30. Жедек М.С. Эффективность различных стабилизаторов каротина в травяной муке. Мех, и электр. с.-х. производства, 1968, № I, с. 55 - 59.

31. Солусте Л.И. Избегать ошибок при приготовлении и хранениитравяной муки. Животноводство, 1964, № 7, с.14-16.

32. CritHot М GO»servo{Ler> Jes iuvrrct^es- Ipadeuns

33. Масв. 1971. *l3 ^3, Li?(3) p. SS-S?

34. Доморученко Л., Гирш В. Опыты стабилизации каротина в травяной муке. Мукомольно-элеваторная промышленность, 1968, № 6, с.12 - 13.

35. Трак Э.Э. Исследование процесса искусственной сушки травыв слое на сенную муку в условиях Северо-запада. Ав-тореф.канд.дирс. Рига, 1962, 28 с.

36. Сельскохозяйственные машины, теория и технология расчета.под ред. Б.Г. Турбина). Л.: Машиностроение, 1967386 с.

37. Агроправила по культуре герани (на груз.го) Тбилиси:1. Госиздат, 1953 53 с.

38. Агроправила по культуре евгенольного базилика (на груз.яз.)

39. Тбилиси: Госиздат ГССР, 1953 62 с.

40. Якобашвили И. Технология производства эфирных масел.

41. Тбилиси: Сабчота Сакартвело, 1968 480 с.

42. Якобашвили И., Топадзе Г. Эфиромасличная промышленность

43. ГССР. Тбилиси: Сабчота Сакартвело, 1968 - 480 с.

44. Карасев А.И. Теория вероятностей и математическая статистика. 4-е изд. - М.: Статистика, 1979 - 279 с.

45. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука - 1964.

46. Долгов И.А., Васильев Г.К. Математические методы в земледельческой механике. М.: Машиностроение, 1967 - 204 с.

47. Рогов И.А., Горбатов А.В. Физические методы обработки пищевых продуктов. М.: Колос, 1974 - 250 с.

48. Горячкин В.II. Собрание сочинений в 7 томах. Изд. 2-е. т.Ш.1. М.: Колос, 1965 423.

49. Ванчик Ц.Р. Оборудование предприятий винодельческой промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1968 - 180 с.

50. Месаркишвили С.С., Иоселиани М.А. Машина и аппараты винногопроизводства (на груз.яз.) Тбилиси: Ганатлеба, 1970 - 271 с.

51. Резцов П.Я. Исследование процесса работы вальцов рогаткоотделяющих аппаратов кукурузоуборочных машин. Кишинев: 1964 - 286 с.

52. Бежанишвили Г.Н. Исследования планетарного рогаткоотделяющего аппарата на примере кукурузоуборочного комбайна "Херсонец" в условиях Восточной Грузии. Канд.дисс. Тбилиси: ГрузСХИ, 1970 176 с.

53. Флорин В.А. Основы механики грунтов. = Деформация и устойчивость оснований сооружений. T.2-JI.-M.: Гос.изд.лит. по строит., арх. и строит.материалам, 1961 540 с.

54. Орнатский Н.В. Механика грунтов. М.: Изд. МГУ, 1962- 446 с.

55. Левин Д. Термодинамическая теория и расчет сушильных установок. М.: Пищепромиздат, 1958 - 410 с.

56. Валушис В.Ю. Исследование процесса высокотемпературной сушки трав в пневмобарабанной сушилке. Автореф.канд.дисс.-М., 1966 18 с.

57. Валушис В.Ю. Основы высокотемпературной сушки кормов.1. М.: Колос, 1977 303 с.

58. Федоров И.М. Теория и расчет процесса сушки во взвешенномсостоянии. М.+Л.: Госэнергоиздат, 1955 215 с.

59. Муштоев В.И, Теория и расчет сушильных процессов. М.:1. МИХМ, 1974 152 с.

60. Пестов Н.Е. Физико-химические свойства зернистых и порошкообразных продуктов. М.-Л.: Пищеиздат, 1947 - 460 с.

61. Зенков Р.Л. Механизация насыпных грузов. М.: Машгиз,1952 238 с.

62. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин.1. М.: Энергия, 1976 103 с.

63. Электрические измерения неэлектрических величин (Туригин

64. Л.Н. и др.) Л.: Энергия, 1975 - 575 с.

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

66. Изменение коэффициента внешнего трения для базилика и герани по' стали и резине (Площадь соприкосновения поверхностей F = 0,02 м2; относиг. тельная влажность W %; герань 83,2%; базилик - 85,0%)

67. Культура Вертикальная нагрузка ф) Давление Рп , (кЛа) Касательная сила Т Коэффициент внешнего трения jffHпо стали (Ч) но резине По стали По резине

68. Герань 20 30 40 50 1;0 1,5 2,0 2,5 13,4 20.7 22.8 25,0 14.6 20.7 26,0 30,0 0,67 0,69 0,57 0,50 0,73 0,69 0,65 0,60

69. Базилик 20 1,0 12,0 14,0 0,60 0,7030 1,5 15,6 18,9 0,52 0,6340 . 2,0 ' 19,2 22,0 0,48 0,5550 2,5. 20,0 23,0 0,40 0,47

70. Изменение касательного напряжения сдвига

71. Площадь соприкосновения поверхностей F = 0,02 м2. Относительная влажность W %: герани 83,2%, базилика - 85,0%)

72. Культура Вертикальная нагрузка О сч; Нормальное давление Р (кПа) Усилие сдвига Т (и) Касательное напряжение с^ига U/Ia) Коэффициент внутреннего трения ien

73. Герань 20 1,0 28,0 1,40 1,4030 1,5 48,2 2,11 1,3040 2,0 54,0 2,70 1,3050 2,5 63,0 3,15 1,25

74. Базилик 20 30 40 50 1,0 1,5 2,0 2,5 23,0 38,0 47,0 52,0 1,15 1,90 2,35 2,60 1,15 1,26 1,17 1,04

75. Результаты измерений угла естественного откоса и объемного веса отходов герани и базилика

76. Параметр Культура Номер измерения Среднее квадрат. отклон. в Коэффициент вариа--ПШЦ/% --V Средняя х\12 3 4 5 6 7 8 9 10 - Угол естественного откоса (град.) Герань 69,5 70,0 71,5 71,5 69,0 72,0 70,5 71,5 70,0 69,5 1,05 1,49 70,5

77. Базилик 63,5 62,0 63,5 62,0 62,5 63,0 63,0 61,5 61,5 62,5 0,68 1,09 62,45о CD РЧ ^—\ Герань 7,81 7,82 7,79 7,80 7,81 7,79 7,78 7,82 7,81 7,80 1,33 1,71 7,80за со S ЕС CD И tfl » Базилик .3,51 3,49 3,48 3,52 3,50 3,50 3,49 3,51 3,50 3,49 1,19 0,34 3,49