автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности процесса сепарации сои путем применения решетного стана с уменьшающейся амплитудой поперечных колебаний по длине решета

Введение. у. 1 Состояние вопроса очистки и разделения на фракции зернобобового вороха, цель и задачи исследования.

1.1 Состояние и основные тенденции механизации очистки сои

1.2 Сравнительный анализ кинематических схем решетных сепараторов

1.3 Обзор исследований сепарации проходовых частиц на решетных полотнах

1.4 Проблемная ситуация и задачи исследования.

2 Теоретические исследования процесса разделения зернового вороха на решетном сепараторе.

2.1 Расчетные исследования движения сепарируемого материала по решету. 2.1.1 Методика расчета движения сепарируемого материала по решету

2.1.2 Результаты исследования движения частицы по решету.

2.2. Расчетные исследования процесса просеваемости проходовых частиц на решетных полотнах.

2.2.1 Методика расчета процесса просеваемости.

2.2.2 Результаты расчета процесса просеваемости.

2.3 Выводы по результатам теоретических исследований и задачи экспериментальных исследований.

3 Программа и методика экспериментальных исследований.

3.1 Общая программа экспериментальных исследований.

3.2 Приборы и оборудование экспериментальной установки.

3.3 Методика определения коэффициента трения скольжения сои.

3.4 Методика исследования движения материальной точки по стальному листу.

3.5 Методика проведения лабораторных исследований решетного кЧ' сепаратора.

3.6 Технологическая схема и методика проведения производственных испытаний линии очистки и фракционирования сои.

3.7 Выводы по главе.

4 Результаты экспериментальных исследований.

4.1 Результаты исследования коэффициента трения частицы сои.

4.2 Результаты исследования зависимости времени прохождения стального листа, частицей сои, от кинематических параметров.

4.3 Результаты исследования влияния кинематических параметров на работу решетного сепаратора.

4.4 Результаты производственных испытаний по очистке и фракционированию сои на решетном сепараторе.

4.5 Выводы по главе.

5 Технико-экономические показатели результатов исследований.

5.1 Выводы по главе.

Для обеспечения населения продуктами питания, а животноводства — кормами требуется увеличение производства зернобобовых культур с высоким содержанием белка. Уникальной культурой по содержанию белка является соя.

В Курганской государственной сельскохозяйственной академии и Челябинском государственном агроинженерном университете проводятся исследования по фракционной очистке сои, замене традиционных прямолинейных колебаний решетных станов на круговые и эллиптические, по определению оптимальных режимов работы сепарирующих органов. Существующие зерноочистительные агрегаты и комплексы для обработки зерновых и бобовых культур и очистки перед переработкой требуют совершенствования, так как выработали свой ресурс.

Заменив традиционные прямолинейные колебания решетных станов на круговые и эллиптические, можно повысить производительность существующих зерноочистительных машин и качество очистки зерна.

Дефицит протеина в кормах достигает 20% на фоне увеличения потребления силоса и грубых кормов, почти полного отсутствия комбикормов и кормовых концентратов. Соевые продукты позволяют решить эту проблему, так как содержат высокую концентрацию белка и биологически активные вещества. Соя содержит: белка - 33.35%, жира- 17.27%, комплекс необходимых аминокислот, фосфатитов, углеводов и витаминов А, Вь В2, В12,С /29,30,41,43/.

Экструдированная соя, богатая белками, является ценным кормом для животных и птиц. Применение соевого молока в хозяйствах позволяет на 15.20% повысить товарность цельного молока и на 10. 15% снизить себестоимость животноводческой продукции /37, 143, 144, 149/.

В настоящее время на мировом рынке широко представлены соевые продукты: соевое масло, мука, изолированный соевый белок, текстурирован-ный соевый белок, соево-белковый концентрат, ферментированные соевые продукты (соевое молоко), масса соевая пищевая (паста, окара), лецитин и кормовые компоненты: полножирная соя, соевые жмыхи и шроты. На российском рынке переработки сое пока уделяется недостаточно внимания, хотя спрос на продукты ее переработки с каждым годом растет.

Сотрудники Курганской государственной сельскохозяйственной академии и Курганского государственного университета в ООО «Молоко Зауралья» г. Кургана разработали, изготовили и запустили технологическую линию по производству соевой основы и окары. В ООО «Научно-производственная компания «Белковые комбикорма» в г. Кургане спроектирован и смонтирован завод по производству экструдированной сои.

В Курганскую область для переработки завозится дальневосточная и краснодарская соя. В качестве сырья закупаются, как целые бобы, так и половинки (менее дорогие). Очистка полученного от поставщиков сырья, является первостепенной задачей в процессе переработки, так как качество выполнения этой операции определяет качество конечного продукта.

По требованиям ГОСТ 17109-88 ограничительные нормы для заготовляемых семян сои по сорным и масличным примесям (суммарно) не должны превышать 15,0 %, в том числе сорная примесь - 5,0 %, в числе сорной дурнишник - 3,0 %. Исходя, из этих данных засоренность дурнишником не должна превышать 0,0015 %, что соответствует 15 единицам на 1 кг.

Перед переработкой в соевую основу и окару бобы проходят операции шелушения и замачивания. Поэтому для этих целей необходимы крупные одинаковые по размерам бобы. Для цеха экструдирования необходимо сохранить при очитке всю массу сои. Производительность второго цеха в двадцать раз больше первого, поэтому при очистке целесообразно из вороха выделить фракцию 5,0. 15,0 % крупных бобов.

Настоящая работа посвящена исследованию процесса разделения зернового вороха и обоснованию основных конструктивно-кинематических и технологических параметров решетного стана, совершающего колебания в плоскости сепарирующей поверхности с уменьшающимся динамическим воздействием на сепарируемый материал по мере его, материала, движения.

Актуальность выбранного направления подтверждается соответствием данной темы разделу федеральной программы по научному обеспечению АПК России «Разработать научные основы развития системы технолого-технического обеспечения сельскохозяйственного производства, создание машин и энергетики нового поколения, формирование эффективного инженерно-технического сервиса в условиях рыночной экономики». А так же «Целевой отраслевой программой развития производства и глубокой переработки сои в Российской Федерации на период до 2010 года», утвержденной коллегией Министерства сельского хозяйства Российской Федерации 25 марта 2003 года. [152]. По плану НИР Курганской государственной сельскохозяйственной академии имени Т.С.Мальцева, номер государственной регистрации 01.2.00 109598 от 1 апреля 2001 года.

Цель исследования. Повышение эффективности процесса сепарирования сои путем применения решетного стана с уменьшающейся амплитудой поперечных колебаний по длине решета.

Задачи исследования:

1 Обосновать рациональный способ сепарации зернобобового материала.

2 Обосновать расчетные схемы и разработать математическую модель процесса сепарации зернобобового материала на решетном стане с умень шающейся амплитудой поперечных колебаний по длине решета.

3 Обосновать технологическую схему процесса сепарации решетным станом с уменьшающейся амплитудой поперечных колебаний по длине решета.

4 Установить влияние кинематических параметров решетного стана на удельную просеваемость.

5 Разработать рекомендации по использованию решетного стана в качестве зерноочистительной машины в линии очистки сои.

Объект исследования. Процесс сепарации зернобобового материала решетным станом с уменьшающейся амплитудой поперечных колебаний по длине решета.

Предмет исследования. Закономерности влияния основных конструктивно-кинематических параметров решетного стана на процесс сепарации зернобобового материала.

Научная новизна основных положений выносимых на защиту:

- разработаны математические модели позволяющие исследовать удельную просеваемость решета с уменьшающейся амплитудой поперечных колебаний по длине;

- установлены закономерности скорости движения частицы через отверстие решета, совершающего эллиптические колебания;

- установлена взаимосвязь показателей работы решетного стана от угла наклона решета, амплитуды и частоты колебаний рабочей поверхности;

- обоснованы рациональные конструктивные и кинематические параметры решетного стана.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработана методика расчета, позволяющая на стадии проектирования определять влияние различных факторов на удельную просеваемость решетного стана. Создан новый решетный стан для очистки и фракционирования сои, который внедрен в технологическую линию цеха очистки ООО «НПК БЕЛКОМ» в г. Кургане.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях в КГСХА, (г.Курган, 2004.2006г.), ЧГАУ (г. Челябинск, 2005.2006 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.

1 состояние вопроса очистки и разделен™ на фракции зеонобобового вороха, цель и задачи исследования