автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение качества кормов на основе конструктивно-параметрического синтеза одношнекового экструдера

0И4Ы 4226

На правах рукописи

Колобов Алексей Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА КОРМОВ НА ОСНОВЕ КОНСТРУКТИВНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ОДНОШНЕКОВОГО ЭКСТРУДЕРА

Специальность: 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 5 НОЯ 2010

Оренбург-2010

004614226

Работа выполнена в отделе биотехнических систем Оренбургского научного центра Уральского отделения РАН и в ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Зубкова Татьяна Михайловна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Поздняков Василий Дмитриевич

доктор технических наук, профессор Межуева Лариса Владимировна

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»

Защита состоится «26» ноября 2010 г. в 10е® часов на заседании диссертационного совета Д 220.051.02 при ФГОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет» по адресу: 460795, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18.

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

Автореферат разослан «21» октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

доцент В.А.Шахов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффективность использования экструдированных кормов для сельскохозяйственных животных неоспорима. Получаемые в результате экструдирования продукты переработки сложны по химическому составу и обладают комплексом различных свойств, которые составляют в совокупности качество продукции. Такие показатели качества экструдированных кормов, как крошимость, прочность, степень вспученности и однородность, существенно влияют на усвоение кормов животными. При высокой однородности корма не только лучше усваиваются животными, но у них выше вкусовые качества, питательная и энергетическая ценность. Прочность гранул в свою очередь позволяет сохранять продукцию при транспортировке, раздаче, увеличивает срок ее хранения. Но идеального рецепта корма для всех видов животных не существует. Для каждого вида и возрастных групп требуется подбор индивидуального корма, для производства которого необходимо иметь механизмы с минимальной энергоемкостью технологического процесса.

В настоящее время недостаточно четко характеризуется качество экструдированных продуктов, а именно: как влияют влажность сырья, геометрические размеры, конструктивные изменения, скорость протекания технологического процесса на готовый корм. Нет исследований, в которых можно было бы на этапе эскизного проектирования определять крошимость, вспученность, прочность гранул, степень их однородности.

Настоящая научная работа выполнена в рамках темы «Влияние вибрационных и экструзионных воздействий на процессы механической переработки (растительных) материалов» (госрегистрация № 012000952373), включенной в тематический план отдела биотехнических систем Оренбургского научного центра Уральского отделения РАН на 2009 - 2011 г.г.

Цель исследования. Разработка методов и средств повышения эффективности процесса экструдирования и улучшение качества готовой продукции за счет совершенствования технологического процесса.

Задачи исследования:

1. На основе анализа литературных данных определить современное состояние и основные направления развития процесса экструдирования.

2. Провести системные исследования, позволяющие оценить качество экструдированной продукции.

3. Уточнить математическую модель, определяющую качество полученного корма.

4. Провести оптимизацию конструкции шнека с целью улучшения показателей качества корма.

5. Разработать новые технические решения конструкции пресс-экструдера, позволяющие улучшить качество готовой продукции за счет смешивания и гомогенизации перерабатываемого сырья.

Объект исследования: процесс экструдирования материалов растительного происхождения в одиошнековых пресс-экструдерах.

Предмет исследования: закономерности изменения показателей качества корма от условий протекания технологического процесса.

Научную новизну работы составляют:

• обобщенные данные о качестве экструдированных кормов;

• методика системных исследований, позволяющая оценивать качество, выпускаемой продукции;

• математическая модель, адекватно описывающая связь между условиями протекания технологического процесса и качеством полученной продукции;

• новые конструкции экструдера.

На защиту выносятся:

• математическая модель теоретических и экспериментальных исследований качества продукции;

• программное средство для расчета показателей качества готового продукта в зависимости от исходного сырья, конструкции и геометрических параметров пресс-экстру дера;

• новые технические решения конструкции рабочих органов пресс-экструдера.

Реализация результатов: результаты научной работы по повышению качества кормов на основе совершенствования конструкции экструдера используются при производстве экструдированных кормов в совхозе «Никольский» и ОАО «Горизонт» Оренбургской области.

Апробация. Основные положения диссертации были доложены и одобрены на конференциях: «Информатика и информационные технологии в образовании, научных исследованиях и производстве» (ГОУ ОГУ 2007 г.); «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии» (ИПК ГОУ ОГУ 2007 г.); «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (ИПК ГОУ ОГУ 2007-2008 г.); «Актуальные проблемы информационных технологий теории управления» (ОВЗРУ 2008 г.); «Научно-технический прогресс в животноводстве - ресурсосбережение на основе создания и применения инновационных технологий и техники» РАСХН, ВНИИМЖ (Подольск 2008 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано семь статей в различных журналах и сборниках, из них одна в рецензируемом научном издании. Получены два патента на изобретения и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, списка использованных источников и приложений. Общий объем диссертации составляет 203 страницы, в том числе: 47 страниц с рисунками и фотографиями, 13 страниц списка использованных источников из 140 наименований (из них 8 иностранных) и 62 страницы приложений.

Содержание работы

Введение посвящено обоснованию актуальности темы, раскрывает цель, предмет, объект исследований, формулируются задачи и основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе «Современное представление и совершенствование технологии экструдирования кормов» рассмотрены различные виды кормов, их переработка. Описан процесс экструдирования, который представляет сложный технологический процесс, осуществляющий глобальные изменения в перераба-

тываемом сырье. Представлены холодная, теплая и горячая технологии экстру-дирования и их применение, а также преимущество использования экструдиро-ванных кормов. Рассмотрены различные конструкции основных элементов пресс-экструдеров в зависимости от их применения.

Рассмотрены работы, в которых отмечается необходимость скармливания животным гранулированных кормов с определенными физико-механическими свойствами. Например, П.Е. Ладан и М.И. Густун указывают, что при оценке гранулированных кормов следует учитывать не только содержание в них питательных веществ, но также и физическую форму скармливаемого корма, которая существенно влияет на потребление и усвоение его животными. Вопросами изучения процесса экструдирования занимались такие ученые, как B.C. Ким, Ф. Стренк, Г.К. Берман, A.A. Ворожцев, Ю.А. Мачихин, И.Э. Груздев, Г. Шенкель, А.Я. Соколов, Н.П. Черняев, Е.С. Макаров, Б.М. Азаров, В.А. Арет, О.И. Скульский, М. Рейнер, Е. Спандиаров, Ю.А. Мачихин, В.А. Силин, J1. П. Карташов и многие другие. Потребительское качество гранул характеризуется прочностью, крошимостью, вспученностью, плотностью, однородностью. В настоящее времени недостаточно полно изучена зависимость параметров качества корма от входных величин процесса экструдирования, таких как размеры, конструкция и кинематика прессующего механизма.

Во второй главе «Математическое моделирование технологического процесса для оценки качества экструдируемой продукции» проведены системные исследования, на основании которых сформулированы показатели, характеризующие качество экструдированных кормов: прочность, крошимость, вспученность и однородность гранул. Выбран метод рабочих характеристик для проведения векторной оптимизации конструктивных параметров с целью повышения кпд технологического процесса при определенных ограничениях на качество выпускаемой продукции. Одношнековый экструдер имеет загрузочное устройство (1), корпус (2), матрицу с фильерами (3), шнек (4) с компрессионными затворами (5) (рисунок 1). Рассмотрение действительного механизма затруднительно из-за сложности пространства между рабочими органами экстру-

дера. Движение прессуемого материала можно представить как движение между парами параллельных плоскостей, при котором сохраняется свойство не' прерывности объемной производительности в шнековом механизме. Для более точного описания процесса экструдер разбит на секции. Секция - элементар-| ный шнековый прессующий механизм с условно постоянными параметрами

Рисунок 1 - Схема шнекового прессующего механизма Математическая модель, описывающая движения обрабатываемого материала в рабочих органах экструдера учитывает, что он проявляет свойства [ псевдопластического тела и описывается уравнением Освальда-де-Виля, связывающим напряжение сдвига тх), со скоростью сдвига ух, тху = ц'у", где /л' -

коэффициент консистенции материала, Па сп; п- индекс течения, характеризующий отклонение свойств данного материала от свойств ньютоновской жидкости.

Для определения характеристик качества гранул мы использовали Зд. - импульс напряжений сжатия и Бт импульс напряжений сдвига прессуемого материала в механизме. Целью наших исследований было определение зависимости крошимости, прочности, однородности, вспученности от импульсов нормальных и касательных напряжений, влажности исходного сырья и скорости протекания технологического процесса. Условие образования прочной гранулы оценивается импульсом сжимающих напряжений <зс, сообщаемым готовому продукту за время его прессования. Смешивание и гомогенизация

продукта определяется импульсом Бг касательных напряжений г, воздействующих на прессуемый материал за время его пребывания в прессующем механизме экструдера.

Для того, чтобы вычислить значения данных импульсов, необходимо решить систему уравнений

где I - число всех секций в шнековом механизме; т — \1п\

A, — коэффициент, учитывающий реологические свойства материала, геометрические размеры канала шнека, характер движения, отклонения формы канала шнека от прямоугольной и искажение формы канала по сравнению с пространством между параллельными плоскостями и координату нейтральной плоскости, а также геометрические размеры полости утечек и характер движения материала в полости утечек /(с ■ Па"' ;

B,— коэффициент, определяющий максимально возможный расход в канале с учетом его геометрических размеров, отклонение формы канала шнека от прямоугольной, искажение формы канала [лг /с];

О"2/_1»С- нормальные напряжения в прессуемом материале в соответствующих секциях \Па\;

Ei - коэффициент сопротивления движению материала через кольцевой

1 т

канал между корпусом шнека и насадкой [м /(с Па )].

/ = 2,3,...,/.

Я - коэффициент, зависящий от формы сечения фильеры и реологических свойств сырья /(с • /7а'")^.

Решение этой системы позволяет определить напряженное состояние прессуемого материала, которое является внутренней характеристикой системы данного технологического объекта, а далее найти все технико-экономические показатели, характеризующие технологический процесс, в том числе, и импульсы нормальных и касательных напряжений:

I I

Б о = Бим + ]£] (&ХК/ + Б(ТШ1), ¿V - ^ТМ + + <">!>'( )

1=1 /=1 где Бам -импульс сжимающих напряжений и - импульс касательных напряжений, получаемый материалом в фильерах матрицы, [Па-с\,

5стк/,&гш1—импульс сжимающих напряжений и Бхю, $тии - импульсы касательных напряжений соответственно в компрессионном затворе и канале шнека / - ой секции, [Па с].

Схематически формирование показателей качества экструдированной продукции показано на рисунке 2.

Рисунок 2 - Факторы, влияющие на качество выпускаемой продукции

В третьей главе «Экспериментальные исследования процесса экструди-рования» изложена программа и методика проведения экспериментов. Целью физического эксперимента являлось изучение влияния входных параметров сырья, конструктивных характеристик пресс-экструдера и режима его работы на процесс приготовления экструдированного корма и его качество. Эксперименты проводили при различных видах сырья (пшеница, ячмень, рожь по отдельности и смешанные в равной пропорции, цельном и измельченном виде). На экспериментальной установке (пресс-экструдер ПЭШ-30/4) использовали для эксперимента 3 фильеры разной длины, 3 шнека с различным шагом, изменяли скорость протекания процесса (5 скоростей), и сырье с различной влажностью (24, 28 и 32 %).

В ходе опыта фиксировали показания ваттметра, амперметра и термометра, отбирали образцы экструдата за определенный интервал времени (15 секунд) для определения производительности и дальнейшего исследования. Далее определяли степень вспученности, крошимость (применяли лабораторную установку аналог ППГ-2), прочность гранул (на приборе Строганова) и выясняли смешивающую способность шнекового прессующего механизма при различных параметрах протекания технологического процесса (всего 1080 наблюдений).

В четвертой главе «Обработка и анализ экспериментальных исследований процесса экструдирования» на основании физических экспериментов были получены эмпирические зависимости прочности гранул (Р) от шага лопасти шнека (hlu), длины фильеры (1ф), скорости протекания технологического процесса (со) для всех вариантов сырья при разной влажности. Аналогичные зависимости были получены для определения крошимости (К), вспученности (В) и однородности (О) гранул, как для целого, так и для измельченного зерна. Обработка экспериментальных данных проведена с использованием разработанной программной системы для расчета показателей качества экструдированных кормов.

Для измельченной смеси (рожь, пшеница, ячмень):

ЧК, ,1ф, W, со) = 29,5 -1,45W - 0,74со + 0,027IV со - 0,0000371/J + 0,01 Ж2

Р(кш,1ф,1Г,О)) = ~614,22 + 3,8\}1ш+42,2Ш-0,04/£ -0,00047/^ --0,74Ж2 - 0,01 бсо2

^(Ки^фЛ, со) = 6,577 - 0,268^ + 0,011 со - 0,000018// + 0,004*Р2

0(ЬШ, 1ф, IV, со) = 27,79-1,85Ж + 0,0018/г/ - 0,0005// + 0,05Ж2 + 0,0 Ь2 Для натуральной зерновой смеси (рожь, пшеница, ячмень): Р(кш ,1ф,Ш,су) = -504,4 + 3, + 34,4Ж - 0,04//2 - 0, Шг - 0,013<»2

ЧК. 1ф»со) = 29,8-1,3 Ш - 0,9 со + 0,021У со + 0,01Ж2 + 0,00 бсо2

В^^ф.ЯГ, со) = 2,49 - 0,Ш+ 0,04 со - 0,0009\Усо - 0,00001// +

+ 0,001Г2-0,0001со2

0()гш, 1ф,\У, со) = 39,4-2,3IV + 0,0022 -0,00061ф2 + 0,061У2 + 0,02й>2 Для измельченной пшеницы:

РЦЬи,.1фIV, <о) = -612,99 + 3,81/^ + 42,10 Ш - 0,048/г2 - 0,00046/| --0,74^2-0,016ю2

К(}гш, 1ф, IV, со) = 4,62 - 0,00032И'2 - 0,0026®2

со) = 5,513-0,2691У + 0,009о)~0,0000111ф2 + 0,00Ш2 Для целых зерен пшеницы:

Р&ш' 1ф - = -507>41 + 3> Шш + 34,28Ж - 0,041й2 - 0,603^2 К(ИШ, 1ф, IV, со) = 4,41 - 0,00031Ж2 - О,0025<э2

в[Иш,1ф,Ж, со)= 2,69 - 0,Ш+ 0,04 со - 0,001 Шсо - 0,00001// + + 0,002^2

Для измельченной ржи:

Р(ЬШ, 1ф, \У, а) = -613,02 + 3,80/гш + 42,14^ - 0,048/г2 - 0,00046/Д --0,1Ш2 ~0,016со2

, 1ф, IV, со) = 4,93 - 0,00049 Шг2 - 0, ООЗЗш2

В(Ьш>1ф>№> ®) = 6,897 - 0,257Ж+ 0,014« - 0,000018//+ 0,003Г2 Для целых зерен ржи:

Р(К, 1ф, W, со) = -504,35 + 3,3V + 34,2W - 0,041/z2 - 0,6W2 - 0,013со2

K{hm,1ф,1У,со) = 4,1\-0,00047W2 -0,0031со2

BQhu>l4>'W' <D)= 3'17 " 0,012 со - 0,000011//+ 0,002Г2

Для измельченного ячменя:

pQha, /ф, = -618,1 + 3,8/^ + 43, ЗГ - 0,04й2 - 0,74Г2 - 0,016й>2

, , Г, ю) = 4,72 - 0,00007W:2 - О,004о2

В(К>1ф№> ®) = 6'050 - О.ЗООГ+ 0,01 со - 0,000018//+ 0,004Г2 Для целого ячменя:

р(К,1ф,№,а>) = -506,47 + 3,22/^ + 34,26W-0,04/¿ -0,60fV2 ЧК, 1ф, W, со) = 4,5 - 0,000065Ж2 - 0,003 8со2

В(Иш,1ф,1Г, со) = 3,623 - 0,13\W+ 0,012со - 0,0000023/г,

2

ш

- 0,000012//+ 0,0019W2

Используя результаты физических экспериментов, мы получили уравнения регрессии, отображающие зависимость прочности (Р), крошимости (К), вспученности (В), однородности (О) от импульса нормальных (Sa) и импульса касательных (ST) напряжений, полученные при использовании вычислительных экспериментов, проводимых при тех же условиях и видах сырья.

Для измельченной смеси эти зависимости имеют вид: P(Sa, Sj.) = 41,92 + 0,59Sa -13,725V -0.065ЗД. -0,0055^ +3,7452 K(Sa,ST) = 4,7 + 0,006^ -0,8ST -0,01 SaST + 0,00025ст2 + 0,2055r2 B(Sa, Sr ) = 2,8 + 0,00065^ - 0,4ST + 0,002SaST - 0,00005S2 + 0,03S2

0(^,5r)-28,6 + 0,09SCT- 4,4Sr + 0,09SaST- 0,002S2- 0J9S2

Для натуральной зерновой смеси (рожь, пшеница, ячмень): P(Sa,ST)= 36,1 + 0,35^- 7,lSr + 0,1ЗД.- O.OOSS^2- 0,09Sr2 K(Sa,Sr) = 5,2 + 0,01^- 1,5ST + 0,0lSffST - 0,0006^+ 0,25r2

B(Sa,Sr) = 1,745 - 0,0025^

0(5CT,5r) = 37,4 + 0,3Sff- 10,2ST- 0,1 ЗД. + 0,002S2 + 1,6Sr2 Для измельченной пшеницы: P(Sa,ST)= 30,85 + 0,595д. - 0,00725^ K(Sa,ST) = 0,1057 + 2,6964ST- 0,43925ST2

B(Sa,ST) = 2,3 + 0,0015^- 0,lSr+ 0,003SCTST- 0,00019^+ 0,015r2 Для целых зерен пшеницы:

P(Sa,ST) = 35,7 + 0,3Sa- 6,6Sr+ 0,14SaST- 0,006Sa2 - 0,46Sr2 K(Sa,ST) = \,07 - 0,07Sa + 2,2ST + 0,03ЗД.~ 0,00065^- 0,5Sr2 B(Sv,Sr)= 1,743 - 0,002^ Для измельченной ржи:

P(Sa,Sr)= 40,41 + 1,29SffST- 0,052Sa2 - 7,38S2 K(Sff,ST) = 2,\% + 0,7009Sr

B{Sa,St) = 2,004 - 0,008^+ 0,2Sr + 0,0\SaST- 0,0004Sff2- 0,15r2 Для целых зерен ржи:

P(Sa,ST) = 34,9 + 0,2 Sa- 5,3 ST + 0,19 SaSt- 0,007Sff2 - 1,06 S2 K{SG,ST) = \,2 - 0,065^+ l,85r+ 0,04SaST- 0,0008Sa2- 0,4Sr2 B(Sa,ST) = 1,746 - 0,0025^ Для измельченного ячменя:

P(Sa,ST)= 33,04 + 0,1^+ 6,9ST + 0,07SffST- 0,002Sa2 - 2,1 S 2 K(Sa,ST) = -1,3005 + 4,453 ST- 0,874 ST2

B(Sa, Sr) = 2,001 - 0,006Sa + 0,2ST + 0,0009SaSr + 0,00005S,,2 - 0,04Sr2 Для целого ячменя:

P(Sir,ST) = 34,8 + 0,35^- 5,6Sr+ 0Д5ЗД.- 0,0065^- 0,7Sr2

K(S<r,Sr) = 1,2 - 0,05^ + 1,4ST+ 0,03ЗД-- 0,0009-S^2 - 0,3Sr2 B(Sa,ST)= 1,762 - 0,002^

На рисунках 3-6 показаны некоторые графические зависимости показателей качества от параметров технологического процесса.

л,,лгг««<- '

40 V, ,\Ша

Рисунок 3 -Зависимость прочности (?) Рисунок 4 - Зависимость крошимости

от импульса нормальных и импуль- (К) от импульса нормальных (Ба) и

са касательных ) напряжений для из- импульса касательных (5Г) напряжений

мельченной зерновой смеси для измельченной зерновой смеси

Рисунок 5 - Зависимость вспученности Рисунок 6 - Зависимость однородности

В от влажности IV исходного сырья и О от влажности исходного сырья IV и

скорости вращения шнека со для измель- скорости вращения шнека со для из-

ченной зерновой смеси мельченной зерновой смеси

Анализ этих зависимостей показал, что прочность гранул, полученных из измельченного сырья, выше, чем из целого зерна, крошимость гранул, полученных из измельченного сырья, незначительно, но выше, чем из целого зерна при одних и тех же условиях протекания процесса экструдирования, минимальная крошимость наблюдалась у зерновой смеси. С увеличением длины фильеры и влажности сырья вспученность имеег тенденцию к уменьшению для всех видов сырья. С уменьшением влажности исходного сырья и скорости протекания технологического процесса однородность уменьшается, что говорит

о более эффективном перемешивании экструдируемого сырья (0=0% - идеальная однородность).

Анализ полученных уравнений регрессии зависимости крошимости, вспученности, прочности и однородности гранул от импульсов нормальных и касательных напряжений показал, что с увеличением импульса нормальных напряжений прочность увеличивается, импульс касательных напряжений на прочность оказывает незначительное влияние. С увеличением импульса нормальных напряжений крошимость увеличивается, импульс касательных напряжений большее влияние оказывает на крошимость гранул из дробленого сырья. С увеличением импульса нормальных напряжений вспученность для всех видов сырья в измельченном виде имеет небольшую тенденцию к увеличению, с увеличением импульса касательных напряжений вспученность уменьшается. Однородность с увеличением импульса касательных напряжений для дробленной зерновой смеси уменьшается, при меньших значениях импульса нормальных и больших значениях импульса касательных напряжений, что говорит о более эффективном перемешивании. Для целой зерновой смеси значение однородности увеличивается с уменьшением импульса нормальных напряжений.

В пятой главе «Совершенствование конструкции пресс-экструдера» на основании анализа полученных результатов после проведения физических экспериментов мы установили, что наилучшие характеристики показателей качества и наименьшая энергоемкость технологического процесса наблюдаются при влажности сырья 28% и длине фильеры 0,02 м. Так же было установлено, что технико-экономические показатели и показатели качества больше зависят от того, какое сырье использовалось (натуральное или измельченное) и незначительно отличаются от вида сырья (пшеница, рожь, ячмень). Поэтому мы провели оптимизацию конструктивных параметров шнека экструдера для зерна в целом и измельченном видах, а также для целой и дробленной зерновой смеси при влажности IV =28%.

Для нахождения оптимальных размеров толщины, высоты и шага лопасти шнека использовали вычислительный эксперимент. Установили следующие ограничения на показатели качества: крошимость К< 4 %; вспученность

В>1,5; однородность 0<27 %, прочность Р>33 кг/м*. Приияв высоту лопасти равной h¡= 0,0105 м, изменяли толщину лопасти шнека tui: 0,005; 0,006; 0,007; 0,008; 0,009 (м). Получив графическую интерпретацию результатов при скоростях вращения шнека со: 10, 13, 15, 20, 23 рад/с, установили, что наибольшее значение кпд получается при толщине лопасти шнека, равной =0,005 м. Эта конструкция также укладывается в наши ограничения на параметры качества. Приняв 1Ш =0,005 м, варьировали высотой лопасти шнека, размеры изменяли следующим образом h¡ \ 0,0105; 0,0115; 0,0125; 0,0135; 0,0145 (м). Наибольшее значение кпд было получено при h¡ =0,0125 м с учетом ограничений по показателям качества. Приняв tm =0,005 м и /?/= 0,0125 м варьировали шагом лопасти шнека hut, размеры изменяли следующим образом: 0,025; 0,035; 0,045; 0,055; 0,065 (м). В результате была получена оптимальная область (рисунок 7).

' ¡ ' Sí 1

Граф*« MvrHMamjfwñ обпвсш

ftoct^ftHHe обяает«

Построить область

х .V

___

Рисунок 7 - Построение оптимальной области при изменении шага лопасти шнека Иш

Слева оптимальная область ограничена параметром вспученности гранул при скорости вращения шнека 10 рад/с для 4-й конструкции и 10-15 рад/с для 5-

й конструкции. Все конструкции удовлетворяют заданным ограничениям по прочности. Справа оптимальная область ограничена значениями степени однородности гранул для 1-й - 4-й конструкций при скорости вращения шнека, равной 20-23 рад/с и для пятой конструкции при скорости вращения шнека, равной 15-23 рад/с. По значениям крошимости все конструкции удовлетворяют заданным ограничениям.

Таким образом, для экструдирования измельченной зерновой смеси целесообразно применять шнек, имеющий шаг винтовой лопасти Иш -0,035м, высоту лопасти шнека 1ц =0,0125 м, толщину лопасти шнека 1Ш -0,005 м и скорость вращения со от 10 рад/с до 20 рад/с.

При использовании измельченного моносырья нет ограничений на однородность, поэтому диапазон используемой скорости протекания технологического процесса со составляет от 10 рад/с до 23 рад/с при тех же геометрических параметрах шнека.

Аналогичные исследования были проведены для сырья, содержащего целые зерна. Установлены следующие параметры: шаг винтовой лопасти Лш=0,055м, высота лопасти шнека й/=0,0135 м, толщина лопасти шнека /ш =0,007 м и скорость вращения су от 13 рад/с до 20 рад/с, а для моносырья скорость вращения со от 13 рад/с до 23 рад/с.

В главе представлены новые конструкции пресс-экструдера (патенты РФ на изобретение № 2354556 и № 2353522), которые позволяют улучшить смешивающую способность машины (рисунок 5). Для этого используется промежуточная матрица (5) с отверстиями (6), которая может жестко крепиться на шнеке (3), либо на корпусе экструдера (1). Для работы экструдера необходимо загрузочное отверстие (2), выходная матрица (7) с фильерой (8), причем между промежуточной матрицей и цилиндром имеется зазор (9).

При прохождении материала через промежуточную матрицу он разделяется на отдельные потоки при вращательном движении шнека, что способствует его перемешиванию, повышению гомогенизации и улучшению качества готового продукта.

Проведенная векторная оптимизация позволила повысить кпд с 3% до 5%, производительность на 15% при высоких показателях качества экструдирован-ных кормов, за счет этого улучшаются показатели экономической эффективности, как показано в таблице.

Рисунок 8 - Пресс-экструдер и промежуточная матрица

Таблица - Технико-экономические показатели

Показатели Единицы измерения Базовая конструкция Модернизируемая конструкция

Производительность кг/час 30 34,5

Фактический годовой объем продукции т/год 60,24 69,276

Энергоемкость кДж/кг 903,61 782,64

Количество рабочих чел. 1 1

Годовая технологическая себестоимость руб./год 243652,57 200160,08

Себестоимость единицы продукции руб./т 4044,70 2889,31

Годовой экономический эффект руб. 43492,49

Общие выводы по работе 1. Анализ трудов различных авторов показал, что использование при кормлении сельскохозяйственных животных экструдированных кормов экономически выгодно. Однако в настоящее время не установлены зависимости между показателями качества экструдированных кормов, конструктивными, геометрическими параметрами рабочих органов экструдера, а также скоростью протекания технологического процесса.

2. На основании системных исследований сформулированы показатели, которые характеризуют качество экструдированных кормов: прочность, кроши-мость, вспученность и однородность гранул. Реализация математической модели позволила провести вычислительные эксперименты по определению технико-экономических показателей технологического процесса и показателей качества готовой продукции. Векторная оптимизация (по методу «рабочих характеристик») конструктивных параметров позволяет повысить кпд технологического процесса при требуемых ограничениях на качество выпускаемой продукции.

3. Предложенная методика проведения экспериментальных исследований позволяет определить реологические свойства исследуемого сырья, прочность, крошимость, вспученность и однородность гранул из пшеницы, ржи, ячменя, зерновой смеси как в натуральном, так и в измельченном виде.

4. Установлено влияние геометрических, конструктивных параметров шнека экструдера и скорости протекания технологического процесса на качество выпускаемой продукции при различных видах сырья и его предварительной подготовки. В ходе физического эксперимента определены границы изменения параметров качества: для прочности от 18,9-103 кг/м2 до 60,4-103 кг/м2, для кро-шимости от 1,04 % до 7,98 %, для вспученности от 1,40 до 2,93 и для однородности от 10,7 % до 46,1 %.

5. Разработанная программа для ЭВМ позволяет рассчитывать показатели качества экструдированных продуктов (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009614615), а предложенные новые конструкции пресс-экструдеров, защищенные патентами РФ, улучшают перемешивание многокомпонентного сырья (патенты 2354556, 2353522).

6. На основании полученных зависимостей между показателями качества готовой продукции и импульсами нормальных и касательных напряжений стало возможным на этапе эскизного проектирования создавать экструзионную технику с прогнозируемыми показателями качества выпускаемого корма.

7. Оптимальные конструктивные параметры шнекового прессующего механизма обеспечивают требуемое качество экструдированного продукта. Для экс-

трудирования измельченной зерновой смеси целесообразно применять шнек, имеющий шаг винтовой лопасти hlu =0,035м, высоту лопасти Л/=0,0125 м, толщину лопасти tlu =0,005 м и скорость вращения со от 10 рад/с до 20 рад/с; для экструдирования целой зерновой смеси лучше использовать шнек, имеющий шаг винтовой лопасти равный =0,055 м, высоту лопасти fy =0,0135 м, толщину лопасти =0,007 м и скорости вращения от 13 рад/с до 20 рад/с.

8. Проведенная векторная оптимизация конструктивных параметров шнека экструдера позволила повысить производительность экструдера на 15 % и кпд с 3 % до 5 % для конкретных вариантов сырья. Проведенный экономический расчет показал, что при применении модернизированного шнека экструдера годовой экономический эффект составляет 43492,49 руб.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации в рецензируемых научных изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Карташов, Л.П. Зависимость показателей качества кормов от параметров экструдера / Л.П. Карташов, Т.М. Зубкова, А.Н. Колобов // Техника в сельском хозяйстве. -2008,- №5. С. 12-14.

Список работ, отражающих содержание диссертации:

2. Зубкова, Т.М. Моделирование технологического процесса производства кормов в зависимости от конструктивных параметров одношнекового экструдера / Т.М. Зубкова, А.Н. Колобов // Информатика и информационные технологии в образовании, научных исследованиях и производстве. Юбилейный сборник научных и научно-методических трудов, посвященный 10-летию кафедры информатики. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. - С. 164-166.

3. Зубкова, Т.М. Использование программных систем для проведения оценки качества готовой продукции и прочности гранул / Т.М. Зубкова, А.Н. Колобов // Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии. Сборник материалов всероссийской научно-практической конференции. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. - С. 128-130.

4. Зубкова, Т.М. Моделирование технологического процесса с использованием программного средства / Т.М. Зубкова, А.Н. Колобов // Современные

информационные технологии в науке, образовании и практике. Материалы VI всероссийской научно-практической конференции (с международным участим). - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. С. 51-53.

5. Зубкова, Т.М. Применение векторной оптимизации для производства продукции с заданными показателями качества / Т.М. Зубкова, Л.Н. Колобов // Актуальные проблемы информационных технологий теории управления. Сборник трудов межвузовского научного семинара. - Оренбург: тип. ОВЗРУ 2008.

. 58-62.

6. Зубкова, Т.М. Использование вычислительного эксперимента для проведения векторной оптимизации конструктивных параметров технологических объектов / Т.М. Зубкова, А.Н. Колобов, М.А. Корякина // Современные информационные технологии в науке, образовании и практике. Материалы VII всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). -Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ 2008. С. 87-91.

7. Зубкова, Т.М. Оптимизация параметров шнека экструдера для повышения качества кормов / Т.М. Зубкова, А.Н. Колобов // Научно-технический прогресс в животноводстве - ресурсосбережение на основе создания и применения инновационных технологий и техники. Сборник научных трудов, том 18, часть 3. - Подольск: ГНУ ВНИИМЖ, 2008. С. 82-89.

8. Патент RU № 2354556 С2, МПК В30В 9/14 Пресс-экструдер / заявители: Зубкова Т.М., Колобов А.Н.; патентообладатель ГОУ ВПО ОГУ. - № 2007123061/02.-Заявлено 19.06.2007. - Опубл. 10.05.2009, Бюл. № 13.

9. Патент RU № 2353522 С1, МПК ВЗОВ 9/14 Пресс-экструдер / заявители: Зубкова Т.М., Колобов А.Н.; патентообладатель ГОУ ВПО ОГУ. - № 2008102904/02.-Заявлено25.01.2008.-Опубл. 27.04.2009, Бюл.№ 12.

10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009614615. Программа для расчета показателей качества экструдированных продуктов / заявители: Зубкова Т.М., Колобов А.Н., Корякина М.А.. РОСПАТЕНТ - Заявка № 2009613523 - Заявлено 06.06.2009. - Опубл. 28.08.2009.

Колобов Алексей Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА КОРМОВ НА ОСНОВЕ КОНСТРУКТИВНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ОДНОШНЕКОВОГО ЭКСТРУДЕРА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 20.10 10. Формат 60 x 84/16. Усл. печ. л 1,0 Печать оперативная Тираж 100 экз. Заказ № 68

ООО «Константа-Сервис» 460024, г. Оренбург, Туркестанская, 18 тел : 8(3532) 53-24-25

Введение.

1. Современное представление и совершенствование технологии экструдирования кормов.

1.1 Виды кормов и их переработка.

1.2 Технология экструдирования и применение ее в производстве кормов.

1.3 Обзор шнековых прессующих механизмов и различных конструкций основных элементов шнека.

1.4 Исследования структуры и качества экструдированых продуктов.

2. Математическое моделирование технологического процесса для оценки качества экструдированной продукции.

2.1 Формирование технологических объектов с заданными характеристиками на основе системного анализа.

2.2 Проведение векторной оптимизации по методу рабочих характеристик.

2.3 Формирование математической модели, оценивающей качество выпускаемой продукции.

2.4 Параметры эффекта, оценивающие качество экструдированной продукции.

2.5 Исследование влияния геометрических параметров рабочих органов экструдера на импульсы нормальных и касательных напряжений.

2.6 Выводы по второй главе.

3. Экспериментальные исследования процесса экструдирования.

3.1 Оборудование и приборы, применяемые при исследованиях.

3.2 Используемое сырье и подготовка его к эксперименту.

3.3 Методика проведения эксперимента.

3.3.1 Методика определения производительности и мощности сил полезного сопротивления экструдера.

3.3.2 Методика определения температуры протекания технологического процесса. из

3.3.3 Методика определения степени вспучивания экструдированного материала.

3.3.4 Методика определения крошшуюсти гранул.

3.3.5 Методика определения прочности гранул.

3.3.6 Методика определения степени однородности экструдированного материала.

3.4 Проведение вычислительного эксперимента.

3.5 Выводы по третьей главе.

4. Обработка и анализ экспериментальных исследований процесса экструдирования.

4.1 Зависимости показателей качества экструдированных кормов.

4.1.1 Исследование влияния геометрических размеров шнека, длины фильеры, скорости протекания технологического процесса и влажности сырья на прочность гранул.

4.1.2 Исследование влияния геометрических размеров шнека, длины фильеры, скорости протекания технологического процесса и влажности сырья на крошимость гранул.

4.1.3 Исследование влияния геометрических размеров шнека, длины " фильеры, скорости протекания технологического процесса и влажности сырья на вспученность гранул.

4.1.4 Исследование влияния геометрических размеров шнека, длины фильеры, скорости протекания технологического процесса и влажности сырья на неоднородность гранул.

4.2 Установление зависимостей качества корма от импульсов нормальных и касательных напряжений.

4.2.1 Исследование влияния импульсов нормальных и касательных напряжений на прочность гранул.

4.2.2 Исследование влияния импульсов нормальных и касательных напряжений на крошимость гранул.

4.2.3 Исследование влияния импульсов нормальных и касательных напряжений на вспученность гранул.

4.2.4 Исследование влияния импульсов нормальных и касательных напряжений на неоднородность гранул.

4.3 Выводы по четвертой главе.

5. Совершенствование конструкции пресс-экструдера.

5.1 Оптимизация рабочих органов экструдера.

5.1.1 Проведение векторной оптимизации параметров шнека для измельченной кормовой смеси.

5.1.2 Проведение векторной оптимизации параметров шнека для измельченного кормового моносырья.

5.1.3 Проведение векторной оптимизации параметров шнека для целой кормовой смеси.:.

5.1.4 Проведение векторной оптимизации параметров шнека для целого кормового моносырья.

5.2 Разработка новых конструкций пресс-экструдеров.

5.3 Экономическое обоснование параметрического синтеза конструкции экструдера.

5.4 Выводы по пятой главе.:.

Необходимым и обязательным условием интенсивного ведения животноводства является создание устойчивой кормовой базы, которая достигается использованием современных способов и приемов приготовления и переработки различных видов кормов, обуславливающих их наиболее эффективное использование. В соответствии с прогрессивными технологиями для конкретных условий, определяются комплекты машин и оборудования и организация их использования в технологическом процессе кормления сельскохозяйственных животных.

При традиционном кормлении животных основная часть кормов производится непосредственно в хозяйствах. Использование кормов в необработанном виде характеризуется низкой перевариваемостью, в результате чего животные превращают в продукцию лишь 20 — 25 % энергии корма. Задача приготовления кормов — снизить эти потери путем улучшения* усвояемости кормов [1].

Одним из основных направлений в развитии сельскохозяйственных технологий, является переход к производству комбикормов из имеющегося сырья непосредственно в хозяйствах. Этот подход характеризуется рядом экономических преимуществ: вследствие сокращения транспортных расходов снижается себестоимость, улучшается качество продукции в связи с сокращением сроков хранения готового продукта.

За последнее время наука о кормлении животных накопила огромное количество экспериментальных данных о влиянии питательных веществ, аминокислот, витаминов макро и микроэлементов, антибиотиков, гормонов, ферментов и других факторов влияющих на обмен веществ. Все эти данные служат основой для раскрытия вопроса эффективного использования кормов и дальнейшего совершенствования теории и практики кормления сельскохозяйственных животных. Чем выше уровень кормления, тем выше продуктивность животных и ниже затраты корма на единицу продукции [2].

Как показала практика, одним из способов приготовления высококачественных легкоусвояемы'х кормов является экструдирование. Получаемые в результате экструзионной обработки корма переработки сложны по химическому составу и обладают комплексом различных свойств, которые определяют в совокупности качество продукции и должны быть учтены* при расчете конструкций экструдеров и их совершенствовании. Существующие в настоящее время методы оценки качества продукции часто субъективны и далеки от совершенства [3].

Наиболее полное представление о некоторых существенных показателях качества продукта может дать группа физических свойств, которая проявляет зависимость от биологического и химического состава и внутреннего строения. Наибольшие изменения этих определяющих характеристик должны вызвать значительные изменения величин свойств, которые регистрируются приборами. При этом характеристики сырья предопределяют основные показатели готовых продуктов. К одной из групп таких свойств относятся структурно-механические (реологические).

Реологические свойства используются не только в традиционных случаях, таких как изучение физических величин и расчета движения сырья в рабочих органах машин, но для оценки качественных показателей продуктов, управления или получения заранее заданных технологических характеристик. Оба направления имеют существенное значение в совершенствовании техники и технологии [4].

Реализация исследований сырья методами инженерной физико-химической механики позволяет стабилизировать выход изделий, получать продукты заданного качества, научно обосновать понятие качества продуктов, рассчитывать, совершенствовать и интенсифицировать технологические процессы, «конструировать» те или иные виды продуктов [5].

Эффективность использования экструдированных кормов в кормлении сельскохозяйственных животных неоспорима и доказана рядом исследователей. Но для большей усвояемости корма следует учитывать не только вид, но и возрастную группу откармливаемых животных. Так как способность поедать различные по плотности корма меняется в зависимости от возраста животного. При кормлении экструдированными кормами нужно учитывать, плотность корма, гомогенизацию, размер гранул и другие параметры.

Большинство одношнековых экструдеров, применяемых в промышленной переработке материалов растительного происхождения, являются пластицирующими. Одним из основных рабочих органом экструдера является шнек, он забирает сыпучий материал, поступающий под действием сил тяжести в загрузочное отверстие. В канале шнека частицы транспортируются и сжимаются за счет сил трения, плавятся или пластицируются под действием сил трения, затем равномерно подаются в виде гомогенного расплава к головке. Наряду с плавлением происходят процессы генерирования давления и смешивания материала. Продвигаясь по каналу шнека, материал разогревается за счет сил внутреннего трения, возникающих вследствие больших деформаций сдвига, которые в основном обеспечивают гомогенизацию,' и в некоторых случаях за счет подвода тепла извне.

Одношнековые экструдеры имеют как свои достоинства, так и недостатки. К достоинствам можно отнести простоту в изготовлении по сравнению с многошнековыми, относительно дешевы, у них возможно восстановление геометрии их рабочего органа, поскольку износ шнека наблюдается по торцу и наружной кромке витков шнека, кроме того, для них лучше развито математическое описание теории процесса, что расширяет возможности оптимизации таких прессующих механизмов. Недостатком одношнековых экструдеров являются иногда не достаточно качественное смешивание сырья состоящего из нескольких компонентов по сравнению с многошнековыми [6]. Поэтому зависимость качества готового продукта от технических характеристик экструдера и исходного сырья, а также задача совершенствования конструктивных и геометрических параметров пресс-экструдеров в направлении большей смешиваемости и гомогенизации готовой продукции является актуальной задачей при приготовлении качественных экструдированных кормов:

Данная научная работа выполнена в рамках темы «Влияние вибрационных и экструзионных воздействий на процессы механической переработки (растительных) материалов», включенная в тематический план отдела биотехнических систем Оренбургского научного центра Уральского отделения РАН на 2009 - 2011 г.г. Номер госрегистрации темы № 012000952373.

Цель исследования. Разработка методов и средств повышения эффективности процесса экструдирования и улучшение качества готовой продукции за счет совершенствования технологического процесса.

Задачи исследования:

1. На основе анализа литературных данных определить современное состояние и основные направления развития процесса экструдирования.

2. Провести системные исследования, позволяющие оценить качество экструдированной продукции.

3. Уточнить математическую модель, определяющую качество полученного корма.

4. Провести оптимизацию конструкции шнека, с целью улучшения показателей качества корма. -

5. Разработать новые технические решения конструкции пресс-экструдера, позволяющие улучшить качество готовой продукции за счет смешивания и гомогенизации перерабатываемого сырья.

Объект исследования: процесс экструдирования материалов растительного происхождения в одношнековых пресс-экструдерах.

Предмет исследования: закономерности изменения показателей качества корма от условий протекания технологического процесса.

Научную и техническую новизну работы составляют:

• обобщенные данные о качестве экструдированных кормов;

• методика системных исследований, позволяющая оценивать качество, выпускаемой продукции;

• математическая модель, адекватно описывающая связь между условиями протекания технологического процесса и качеством полученной продукции;

• новые конструкции экструдера.

Реализация результатов: результаты научной работы по повышению качествам кормов, на основе, совершенствования конструкции экструдера используются при производстве экструдированных кормов всовхозе «Никольский» и ОАО «Горизонт» Оренбургской области (приложение А).

Апробация. Основные . положения диссертации были доложены и одобрены на конференциях: «Информатика и информационные технологии в образовании, научных исследованиях и производстве» (ГОУ ОГУ 2007 г.); «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии» (ИПК ГОУ ОГУ 2007 г.); «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (ИПК ГОУ ОГУ 2007-2008 г.); «Актуальные проблемы информационных технологий теории управления» (ОВЗРУ 2008 г.); «Научно-технический прогресс в животноводстве - ресурсосбережение; на основе создания> и. применения инновационных технологий и техники» РАСХН, ВНИИМЖ (Подольск 2008 г.).

На защиту выносятся:

• математическая^ модель теоретических и экспериментальных исследований качества продукции;

• программное средство для расчетов качества готового1 продукта в зависимости от исходного сырья, конструкции и геометрических параметров пресс-экструдера;

• новые технические решения конструкции рабочих органов пресс-экструдера.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано семь статей в различных журналах и сборниках из них 1 в рецензируемом научном издании. Получены два патента на изобретения и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, списка использованных источников и приложений. Общий объем диссертации .составляет 203 страницы, в том числе: 47 страниц с рисунками и фотографиями, 13 страниц списка использованных источников из 140 наименований (из них 8 иностранных) и 62 страницы приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ трудов различных авторов показал, что использование при кормлении сельскохозяйственных животных экструдированных кормов экономически выгодно. Но в настоящее время не установлены зависимости между показателями качества экструдированных кормов конструктивными, геометрическими параметрами рабочих органов экструдера, а также скоростью протекания технологического процесса.

2. На основании системных исследований сформулированы показатели, которые характеризуют качество экструдированных кормов: прочность, крошимость, вспученность и однородность гранул. Определена математическая модель, реализация которой позволяет проводить вычислительные эксперименты по определению технико-экономических показателей технологического процесса и показателей качества готовой продукции. Выбран метод «рабочих характеристик» для проведения векторной оптимизации конструктивных параметров с целью повышения кпд технологического процесса при определенных ограничениях на качество выпускаемой продукции.

3. Разработана методика проведения экспериментальных исследований с целью определения реологических свойств исследуемого сырья, прочности крошимости, вспученности однородности гранул из пшеницы, ржи, ячменя, зерновой смеси как в натуральном виде, так и измельченном.

4. Установлено влияние геометрических, конструктивных параметров шнека экструдера и скорости протекания технологического процесса на качество выпускаемой продукции при различных видах сырья его предварительной подготовки и влажности. Определены в ходе физического эксперимента границы изменения параметров качества: для прочности от 18,9-103 кг/м2 до 60,4-103 кг/м2, для крошимости от 1,04 % до 7,98 %, для вспученности от 1,40 до 2,93 и для однородности от 10,7 % до 46,1 %.

5. Разработана программа для расчета показателей качества экструдированных продуктов (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009614615). Для улучшения перемешивания многокомпонентного сырья были предложены новые конструкции пресс-экструдеров, защищенные патентами РФ (патент № 2354556, патент № 2353522).

6. На основании полученных зависимостей, между показателями качества готовой продукции и импульсами нормальных и касательных напряжений, стало возможным, на этапе эскизного проектирования, создавать экструзионную технику с прогнозируемыми показателями качества выпускаемого корма.

7. Определены рациональные конструктивные параметры шнекового прессующего механизма, обеспечивающие требуемое качество экструдированного продукта: для экструдирования измельченной зерновой смеси целесообразно применять шнек имеющий шаг винтовой лопасти /7ш=0,035м, высоту лопасти шнека /г/ =0,0125 м, толщину лопасти шнека

0,005 м и скорость вращения со от 10 рад/с до 20 рад/с; для экструдирования целой зерновой смеси целесообразно применять шнек имеющий шаг винтовой лопасти шнека равный /тш=0,055м, высоту лопасти шнека /7/=0,0135 м и толщину лопасти шнека =0,007 м и скорости вращения от 13 рад/с до 20 рад/с.

8. Проведенная векторная оптимизация шнека экструдера позволила повысить производительность экструдера на 15 % и кпд с 3 % до 5 % для конкретных вариантов сырья. Проведенный экономический расчет при применении модернизированного шнека экструдера показал, что годовой экономический эффект составляет 43492,49 руб.

128

1. Голиков В.А., Гамбург Е.М., Пашевкин О.Б. Кормоцехи. - Алма-Ата: Кайнар, 1982.- 144 с.

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

3. Горбатов А.И. "Структурно-механические характеристики пищевых продуктов". М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 317 с.

4. Измайлов В.Н., Ребиндер П.А. Структурообразование в белковых системах. М.: Наука, 1974. - 268 с.

5. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. -М.: Наука, 1966. 5 с.

6. Соколов А.Я. Прессы пищевых и кормовых производств. М.: Машиностроение, 1973. - 288 с.

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

8. Эрнст Л.К., Боярский Л.Г., Коноплев Е.Г. Зельнер В.Р. Производство и использование полнорационных кормовых смесей. М.: Колос, 1976 -192 с.

9. Копейкина Т.К. Мельников Е.М. Практикум по мукомольно-крупяному и комбикормовому производству: Учеб. пособие для техникумов. 2-ое изд. доп. и перераб. - М.: Колос, 1980. - 200 с.

10. Ю.Клейменов В.Н., Вертаков К.Б. Экструдирование зерновых кормов. Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства. ВНИИ электрификации сельского хозяйства, 1984. 152 с.

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

12. Бондарева И.А. Совершенствование процесса гранулирования комбикормов. Автореф. дис. . канд. техн. наук/МТИПП М., 1985. - 22 с.

13. Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование/ Под ред. А.Н. Богатырева, В.П. Юрьева. М.: "Ступень", 1994.200 с.

14. Медведев Г.М. Разработка высокотемпературных режимов замеса и прессования теста на шнековых макаронных прессах. Автореф. дис. . докт. техн. наук /МТИПП М., 1990. - 39 с.

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

16. Берман Т.К., Мачихин Ю.А,, Лунин J1.H. Течение вязко-пластичных пищевых масс в предматричной камере шнекового пресса. Хлебопекарная и кондитерская промышленность, 1972, N 3. С. 18-20.

17. Грузнов Г.Ф. Машины для переработки пластических масс. М. - Л., «Машиностроение». - 1970. - 328 с.

18. S.Seiler К. Rohstoffe für Extrudate zum Anfban vor Riegeln // Cordain. -1985. N4. S. 60-64.

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

20. Seiler K., Rohstoffe und Extrusion. Verholten ligiger Rohstoffe und Cetrei-debasses Währenddes Extrusionsprozess //Cordain 1980.- № 9. S. 210, 1980-N10, S. 235-242.

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

22. Мартыненко Я.Ф. Промышленное производство комбикормов. ■— М.: Колос, 1975.-216 с.

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

24. Голдовский А.М., Мацук Ю.П. К пониманию некоторых явлений, происходящих в ходе прессования в шнековых прессах. // Тр. ВНИИЖи-ров. Л., 1959. Вып. XIX. - 71-77 с.

25. Мачихин Ю.А., Зурабишвили Г.Г., Панфилова С.Н. Современное оборудование в обработке пищевых материалов давлением. М.: А/О Рос-вузнаука, 1991. - 318 с.

26. Карташов Л.П., Зубкова Т.М. Об оценке качества экструдирования // Техника в сельском хозяйстве. 2002. — №3. — 19—21 с.

27. Братерский Ф.Д., Пелевин А.Д. Оценка качества сырья и комбикормов. -М.: Колос, 1983.-319 с.

28. Чайка, И.П. Егоров, Б.В. Левицкий А.П. Влияние технологических способов обработки на содержание ингибиторов трипсина в семенах зерновых и зернобобовых культур / И.П.Чайка, Б.В.Егоров, А.П.Левицкий // Тр. / ВСГИ. Одесса, 1982. - 17-58 с.

29. Троневский В.В. Продуктивные качества молодняка свиней при использовании в рационах витаминизированного соевого «молока» Дис. . канд. с-хоз. наук /Ставрополь, 2007. - 217 с.

30. Полищук В.Ю. Концепция развития прессующих механизмов непрерывного действия технологических машин сельскохозяйственного производства. Дис. . докт. техн. наук: / ОрПИ Оренбург, 1994. - 357 с.

31. Полищук В.Ю., Ханин В.П. О структурном режиме течения псевдопластического материала в круглых цилиндрических каналах // Сборник научных трудов Оренбургского университета, «Машиностроение». -Оренбург: ОГУ, 1997. 121 с.

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

33. ЗЗ.Карташов Л.П., Полищук В.Ю., Зубкова Т.М., Фисенко К.А. Учет изменения параметров прессования в одношнековых механизмах // Техника в сельском хозяйстве. 2001. - №1. - 6-8 с.

34. Ульянко С. Белок бобовых в рационах/УСвиноводство. -1987. — №1. С. 36-37.

35. Экструдеры для зерновых и полножирной сои// Комбикорма. — 2004. -№3. С. 27.

36. Брицман Д. Лекции по производству комбикормов. С.: 1996 - 53 с.

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

38. Каширина Л.Г. Физико-механические свойства брикетов и их влияние на пищеварение, обмен веществ и продуктивность коров. Дис. . канд. биол. наук. - Дубровицы Московской обл., 1984. - 167 с.

39. Хохрин С.Н. Кормление сельскохозяйственных животных/ С.Н.Хохрин -М.: Колос.-2004.-688 с.

40. Скварук, B.C. Кормление поросят в период отъема / B.C. Скварук, И.И. Ливак // Животноводство. 1986. -№10.- 39-40 с.

41. Шевченко, В.П. Выращивание и откорм поросят раннего отъема при различных уровнях лизина в рационах: Автореф. дис. канд. сел. хоз. наук / В.П.Шевченко Краснодар, 1985. - 24 с.

42. Зоотехнический анализ кормов /Е.А. Петухова, Р.Ф. Бессаробова, Л.Д. Халенева, О.А. Антонова. М.: Колос, 1981. - 256 с.

43. Ledward D.A., Mitchell J.R. Protein extrusion more questions than answers. - In: Food Structure - Its Cretion and Evalution/Eds. J.M.V. Blan-shard, J.R. Mitchell.- Butterworths: Elsevier Applied Science Publishers. 1988, ch 12, pp. 219-229.

44. Миллауэр X. Экструдеры и экструзионные установки// Материалы семинара по технологии производства комбикормов, фирма Buhler-BiihlerMlAG, 1989.

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

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

47. 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.

48. Выгодин В.A., Касперович B.JI., Зинюхин Г.Б., Попов В.П., Буцко В.А. Экструзионная техника и технология: состояние, перспективы. Пищевая промышленность, № 7, 1995. 4-6 с.

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

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

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

52. Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Агропромиздат, 1985. - 503 с.

53. Мусиенко Д.А. Определение рациональных параметров работы экстру-дера и влияние их на качество экструдирования комбикормов. Дис. . канд. тех. наук. Оренбург, ОГУ, 2002. - 207 с.

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

55. Кукта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. — М.: Агропропиздат, 1987. 303 с.

56. Кабушка В.Г. Принцип действия и конструкция экструдеров. М.: Машиностроение, 1991. - 187 с.

57. Экструзионная обработка крахмала и крахмалосодержащего сырья/ А.И. Жушман, Е.К. Коптелова, В.Г. Карпов. М.: ЦНИИТЭИ пищепром, 1980. - 1-36 с. - (Сер. Крахмало-паточная пром-сть. Обзор, ин-фор. Вып. 3).

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

59. Жислин Я.М. Оборудование для производства комбикормов, обогатительных смесей и премиксов. М.: Колос, 1981. - 319 с.65.3убкова Т.М. Повышение эффективности работы одношнекового экс-трудера для производства кормов на основе параметрического синтеза:

60. Дис. . докт. техн. наук / ОГУ Оренбург, 2006.

61. Морин И.В. Теория и расчет винта шнекового пресса// Пищевое машиностроение. 1953. - №2. С. 54-56.

62. Геррман X. Шнековые машины в технологии/ Пер. с нем. Под ред.ЛЬМ. Фридмана. -Л.: Химия, 1975. -232 с.бБ.Ребиндер П.А. Физико-химическая механика новая область науки. -М.: Знание, 1958.-64 с.

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

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

65. Астарита Д., Маруччи Д. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей. Перевод с английского под ред. Ю.А. Буевича. М.: Мир, 1978.-309 с.

66. Мак-Келви Д.М. Переработка полимеров: перевод с английского. М.: Химия, 1965.-442 с.

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

68. Степанов Р.Д., Шленский О.Ф. Введение в механику полимеров. Саратов: изд. Саратовского ун-та, 1975. - 231 с.75.0гибалов П.М., Мирзаджанзаде А.Х. Нестационарные движения вязко-пластичных сред. М.: Изд. МГУ, 1970. - 416 с.

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

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

71. Бостанджиян С.А., Столин A.M. Течение неньютоновской жидкости между двумя параллельными плоскостями. Известия АН СССР, Механика, 1965, N 1.- 185-188 с.

72. Спандиаров Е. Разработка и совершенствование процессов и оборудования производства комбикормов. Дис.докт.техн. наук. -М.:МГАПП, 1994. 339 с.

73. Макаров Е.С. Определение параметров процесса экструдирования кормов и разработка методики расчета пресса-экструдера Дис.докт.техн. наук. М.: ВИЭСХ, 1985.-461 с.

74. Новиков В.В. Исследование рабочего процесса и обоснование параметров пресса-экструдера для приготовления карбамидного концентрата. Афтореф. Дис. Канд. техн. наук. Волгоград. Волгоградский СХИ,1981.-23 с.

75. Ханин В.П. Ресурсосберегающий процесс экструзионной обработки зернового сырья: Дис. . канд. техн. наук / ОГУ Оренбург, 1999. -130 с.

76. Горбатов A.B. Реология мясных и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1979. - 384 с.

77. Кузьмин H.A., Новиков H.H. Ивкина Е.П. Кормопроизводство. МСХ РФ, 2004-280с.

78. Попов В.В., Рыбина Е.Т. Метод определения перевариваемости кормов «in vitro». —Животноводство. — 1983, №8. с. 37-39.

79. Ивашов В.И. и др. Биотехнология и оценка качества животных кормов /В.И. Ивашов, А.И. Сницарь, И.М. Чернуха. М.: Агропромиздат, 1991.-192 с.

80. Мазник А.П., Хазина З.И. Справочник по комбикормам. М.: Колос,1982.- 192 с.

81. ГОСТ 13496.13-75. Комбикорма. Методы определения запаха, зараженности вредителями хлебных запасов и плотности брикетов. 5 с.

82. ГОСТ 28497-90. Комбикорма, сырье гранулированные. Методы определения крошимости. 5 с.

83. Ладан П.Е., Густун М.И. Полнорационный корм в гранулах. М.: Колос, 1974,- 109 с.

84. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных /справочное пособие. М.: Агропромиздат, 1985. 532 с.

85. Щеглов В.В. Принципы рационального использования кормов // Эффективное использование кормов: Сборник /Сост. Т.Н. Багдасарьянц. -М.: Московский рабочий, 1986, 13-24 с.

86. Набиев Н.Х. Рациональное использование объемистых кормов и полнорационных кормосмесей при откорме крупного рогатого скота. М.: ВНИИТЭИСХ, 1986, - 4-7с.

87. Промышленное производство молока и говядины /Е.И. Адлин и др. -М.: Колос, 1983,- 295 с.

88. Боярский Л.Г. Выращивание и откорм молодняка крупного рогатого скота на полноценных объемистых кормах без концентратов //Научные основы полноценного кормления сельскохозяйственных животных /Всесоюзн. акад. с.-х. наук. М.: Колос, 1986, - 113-123 с.

89. Кукта Г.М. Технология переработки и приготовления кормов. М.: Колос, 1978,-240 с.

90. Руднев В.Е., Володин K.M., Лучанский В.Б., Петров В.Б. Формирование технических объектов на основе системного анализа. — М.: Машиностроение, 1991. 318 с.

91. Карташов Л.П., Полищук В.Ю. Системный синтез технологических объектов АПК. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - 185 с.

92. Куватов Д.М., Зубкова Т.М., Касперович В.Л. Проектирование тепло-технологических процессов сушки зерна/ Академия наук республики

93. Башкортостан. Отделение технических наук. Уфа, 2001. - 187 с.

94. Зубкова Т.М., Фисенко К.А. Математическое моделирование технологических объектов// Труды сотрудников и преподавателей факультета механизации сельского хозяйства. Том 3 / ОГАУ — Оренбург, 1999. С.75-76.

95. Павловский Ю.Н. Имитационные системы и модели/ Сер. «Математика, кибернетика». М.: Знание, 1990. - N 6. - 46 с.

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

97. Карташов Л.П., Полищук В.Ю., Зубкова Т.М. Уточнение математической модели экструдирования кормов в одношнековых прессующих механизмах // Техника в сельском хозяйстве. 1996. - №2. - 19-21 с.

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

99. Полищук В.Ю. Коротков В.Г. Зубкова Т.М. Проектирование экстру-деров для отраслей АПК. Екатеринбург: УрО РАН - 2003. - 201с.

100. Полищук В.Ю., Зубкова Т.М. О характере движения корма в шнеко-вом канале экструдера // Тезисы докладов научно-практической конференции, посвященной 25-летию кафедры «Механизации животноводства» ОГАУ. Оренбург, 1995. - 27- 28 с.

101. Груздев И.Э., Мирзоев Р.Г., Янков В.И. Теория шнековых устройств.- Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1978. 144 с.

102. Кудрин Ю.П., Ложешник В.К., Толчинский Ю.А. Аналитическое уравнение производительности шнековых прессов. // Масложировая промышленность. 1977. - № 3. - 19 с.

103. Полищук В.Ю. Особенности шнекового прессующего механизма экструдера// Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1993. — N5. — 19-21 с.

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

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

106. Груздев И.Э. Обработка пищевых масс в шнековых устройствах. Дис. докт. техн. наук. Л.: ЛТИХП, 1985.-461 с.

107. Унксов Е.П. Инженерная теория пластичности. М.: Машгиз, 1959. -328 с.

108. Карташов Л.П., Зубкова Т.М., Колобов А.Н. Зависимость показателей качества кормов от параметров экструдера// Техника в сельском хозяйстве. 2008. - №5. С. 12-14.

109. Боднер В.А., Алферов Ф.В. Измерительные приборы. 1 т. М.: Издательство стандартов, 1986. - 392 с.

110. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. Л.:Энергоатомиздат, 1983. - 320 с.

111. Карташов Л.П. Полищук В.Ю., Зубкова Т.М., Ханин В.П. Учет изменяющейся температуры в математической модели экструдера // Техника в сельском хозяйстве. 2000. - №1. 12-14 с.

112. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т.: Т.2. М.-Машиностроение, 1992.-784 с.

113. Зарембо Г.В., Медведев A.A. К выводу формулы производительности шнековых прессов. // Тр. ВНИИЖиров. Л., 1959. Вып. XIX. - 86 -103 с.

114. Некрашевич В.Ф., Каширина Л.Г., Сандриков Н.И. Оптимальная прочность гранулированной кормосмеси //Овцеводство, 1988, №1. — 35-36 с.

115. Егоров Б., Гончаренко В., Хоренжий Н. Экструдирование комбикормов с измельченной люцерной//Комбикорма. -2004. -№8. 37-38 с.

116. Крохина В.А. и др. Справочник Комбикорма, кормовые добавки и ЗЦМ для животных. - М.: Агропромиздат, 1990. - 304 с.

117. Зоткин В.И. и др. Изменение показателей качества гороха при экстру-дировании.//ВНИИКП, 1981. вып. 19. - 16-19 с.

118. Пахомов В. Проектирование внутрихозяйственных комбикормовых предприятий // Комбикорма. -2005. №2. 35-36 с.

119. Лапшин A.A. Оценка эффективности перемешивания. — М.: Агропромиздат, 2005. — 187 с.

120. Коротков В. Г., Зубкова Т.М., Мусиенко Д.А. Оценка процесса смешения экструдируемого продукта в канале шнека // Вестник ОГУ. -2000. -№3.- 104-106 с.

121. Карташов Л.П., Зубкова Т.М. Параметрический и структурный синтез технологических объектов на основе системного подхода и математического моделирования. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 225 с.

122. Насыров А.Ш., Зубкова Т.М. Моделирование процесса экструдирова-ния в одношнековых механизмах / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. РОСПАТЕНТ №2002611226, 2002.

123. Насыров А.Ш., Зубкова Т.М. Оптимизация параметров эффекта технологического объекта /Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. РОСПАТЕНТ № 2003610998, 2003.

124. Зубкова Т.М., Колобов А.Н., Корякина М.А. Программа для расчета показателей качества экструдированных продуктов /Свидетельство обофициальной регистрации программы для ЭВМ. РОСПАТЕНТ № 2009614615,2009 г.

125. Карасев А.И., Кремер Н.Ш., Савельев Т.И. Математические методы и модели в планировании. -М.: «Экономика», 1987. 234с.

126. Патент RU №2354556 С1, МПК В30В 9/14 Пресс-экструдер / Т.М. Зубкова, А.Н. Колобов (РФ). № 2008102904/02. - Заявлено 25.01.2008. - Опубл. 27.04.2009, Бюл.№ 12. - 3 с.

127. Патент RU № 2353522 С2, МПК ВЗОВ 9/14 Пресс-экструдер / Т.М. Зубкова, А.Н. Колобов (РФ). № 2007123061/02. - Заявлено 19.06.2007. - Опубл. 10.05.2009, Бюл. № 13. - 3 с.

128. Беклешев В.К. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов. -М: Высшая школа, 1991. 176 с.

129. Колтынюк Б.А. Инвестиционные проекты. Санкт-Петербург, 2002. -622 с.

130. Информация о ценах на товары и услуги. Челябинск, 2002. 216 с.