автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.02, диссертация на тему:Разработка модели драного процесса мельзаводов по производству сортовой муки

Б ОД ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЯНВ 1995 Ш ВНСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

На правах рукописи

ГОРНЕЦ Ольга Борисовна

УДК 664.71-11.001.51(043.3)

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ДРАНОГО ПРОЦЕССА МЕЛЬЗАВОДОВ ПО ПРОИЗВОДСТВУ СОРТОВОЙ МУКИ

Специальность 05.18.02 - Технология зерновых, бобовых,

крупяных продуктов и комбикормов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

На правах рукописи

ГОРНЕЦ Ольга Борисовна

УДК 664.71-11.001.51(043.3)

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ДРАНОГО ПРОЦЕССА МЕЛЬЗАВОДОВ ПО ПРОИЗВОДСТВУ СОРТОВОЙ МУКИ

Специальность 05.18.02 - Технология зерновых, бобовых,

крупяных продуктов и комбикормов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре технологии хранения и переработки зерна Алтайского государственного технического университета им. И.И.Ползунова

Научный руководитель: кандидат технических наук,

профессор ВАШКЕВИЧ В.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор СЕРГУНОВ B.C. кандидат технических наук, доцент ПАНКРАТОВ Г.Н.

Ведущая организация: Барнаульское ТОО "Мельница"

1995 г. в

Защита состоится на заседании " диссертационного Совета Д 063.51.0 1 при Московской Государственной Академии пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, 11

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАПП.

Автореферат разослан " Лф/иь.1.994 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

к. т.н., доцент И.Б.Кобелева

ANNOTATION

The complete model of the brear process including the following processes is given in the thesis:

- the models of calculation of the break process and its strurture formation;

- models of calculation of aperture sieve size and sending them according to the groups of purifiers sieves;

- models of calculation of quantity- and ash content of all intermediate foods, flour and bran;

- a model of the economic estimation of the breaking process under market conditions.

The software is done on the base of the model and algorithn.

Драной процесс является головным в технологии всех помолов пшеницы и по статистической оценке на 50 % определяет результаты работы мельзавода. Естественно, это обстоятельство подогревает интерес разработчиков моделей технологических процессов, поскольку модель драного процесса — это прогноз его работы.

Представленная работа посвящена проблеме прогноза количественно-качественных и экономических показателей работы драного процесса.

Целью работы является разработка универсальной модели драного процесса в целом, которая могла бы- быть использована при проектировании драного процесса мельзаводов любой производительности, могла легко адаптироваться для условий конкретного мельзавода и применяться как автоматизированное' рабочее место технолога, для исследования влияния различных входных параметров на промежуточные и конечные результаты работы драного процесса, для обучения учащихся, студентов и специалистов, повышающих квалификацию.

Задачи исследований:

- сформировать пакет элементов драного процесса;

- из элементов пакета скомпоновывать технологические схемы;

- разработать модели расчета и расстановки размеров отверстий сит;

- разработать модель расчета количественно-качественного баланса драного процесса;

- разработать критерий экономической оценки драного процесса;

- на основе разработанных моделей и алгоритмов создать программу расчета количественно-качественного баланса;

- провести идентификацию модели драного процесса.

Научная новизна работы. На основе принципов системного

подхода и анализа, а также на основе феноменологических представлений о процессах, происходящих при измельчении зерна пшеницы и сходовых продуктов и последующем сортировании продуктов измельчения, разработана единая модель драного процесса, в которую входят логически увязанные модели:

- модели расчета драного процесса и формирования его структуры;

- модели расчета размеров отверстий сит и адресации их по группам сит рассевов;

- модели расчета количества и зольности всех промежуточных продуктов, муки и отрубей;

- модель экономической оценки драного процесса в условиях рыночной экономики.

На основе системного анализа множества технологических схем драных процессов сформирован пакет элементов, охватывающий все многообразие структур драных процессов, встречающихся на мельзаводах, оснащенных рассевами ЗРШ, и на основе феноменологических представлений о структуре драного процесса разработана модель формирования единой схемы из элементов пакета в зависимости от заданной производительности, мельзавода, количества систем, применяемого оборудования, -нагрузок на это оборудование и извлечений на системах.

Выявлена, научно обоснована и практически подтверждена взаимосвязь между исходными минимальными размерами продуктов, текущими суммарными извлечениями на, системах драного процесса и размерами отверстий сит., проходом и сходом которых получают соответствующие продукты, и на ее основе разработаны модели расчета размеров отверстий сит и адресации их по группам сит рассевов всех систем.

Выявлено, научно обосновано и практически подтверждено комплексное влияние основных количественно-качественных показателей зерна пшеницы, режимов измельчения. на всех системах, кинематических, геометрических и микрогеометрических параметров рабочих органов вальцовых станков и размеров отверстий сит в ¡рассевах на выход и зольность промежуточных продуктов, муки и отрубей, и на этой основе разработана модель расчета количественно-качественного баланса драного процесса.

На основе анализа отношений между переработчиками и потребителями готовой продукции в условиях перехода к рыночной экономике разработан критерий экономической оценки драного процесса, учитывающий количество и цены готовой продукции и

отходов зерноочистительного отделения, а цены на готовую продукцию и отходы зависят от их качества.

Практическая ценность работы. На основе разработанных моделей и алгоритмов создана программа расчета

количественно-качественного баланса с графическим отображением технологической схемы драного процесса.

Модель, алгоритм и программа расчета технологических схем драного процесса сложных сортовых помолов пшеницы предназначены для практических целей и могут быть использованы в проектных организациях, на действующих предприятиях, для обучения учащихся, студентов и для повышения квалификации работников мукомольных заводов в качестве обучающей программы и программы-советчика.

Программное обеспечение внедрено в учебный процесс АлтГТУ в качестве лабораторной работы, применяется в курсовом и дипломном проектировании. Программное обеспечение "Драной процесс мельницы макаронного помола ТОО "Мельница" внедрено на трехсортной мельнице названного предприятия. Программное обеспечение "Проектирование технологической схемы мельницы совхоза "Сигнал" Завьяловского района Алтайского края" внедрено в проектно-конструкторском бюро АлтГТУ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях АлтГТУ, на заседаниях кафедры ТХПЗ АлтГТУ, на техническом Совете ТОО "Мельница" (1994 г.).

Публикация результатов исследований. По основным результатам опубликовано 7 печатных работ и получено 3 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 191 страницах машинописного текста и включает 30 таблиц, 35 рисунков. Она состоит из введения, четырех глав, выводов, двух приложений. Список .литературы насчитывает 131 источников.

Содержание работы.

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертационной работы.

В первой главе "Состояние вопроса" сделан анализ структуры технологических схем драного процесса и их основных элементов. Выявлено, что процесс сортирования неотделим от драного процесса, так как это зависит от конструкции рассеоа, а также выявлены причины разделения систем на крупные и мелкие.

Определено, что количество систем в драном процессе может колебаться от трех до шести, а крупообразующих систем - от двух до четырех. Выявлено, что основные элементы не исчерпывают всего многообразия структур схем драного процесса. Сделан анализ существующих моделей драного процесса. Вопросам моделирования драного процесса посвящены работы С.Л.Попкова, В.Б.Ильчука, И. Т. Мерко, Н.В.Остапчука, В.В.Дыбской и В.С.Лузева. В работах С.Л.Попкова, И.Т. Мерко, В.В.Дыбской и В.С.Лузева моделировались первые три драные системы, причем структура схемы в этих работах жестко задана, что резко снижает область применения результатов исследований. Кроме этого не учтен один из основных параметров - размеры отверстий сит. В этих работах число входных параметров составляет от 3 до 35, а выходных - от 3 до 30.

Проведен краткий обзор по оценке эффективности сортовых помолов пшеницы и их этапов. Разработкой критериев занимались В.Я.Гиршсон, Г.М.Левятин, Н.Е.Гинзбург и Л.С.Зубкова, Г.А.Егоров и Л.Ю.Орешкина, B.C. Лузев и др.

В результате найден подход к разработке критерия экономической оценки драного процесса при работе мельзаводов в условиях перехода к рыночной экономике.

Во второй главе "Выбор параметров, влияющих на количественно-качественные показатели драного процесса" рассматриваются параметры, включенные в модель драного процесса, а также определяются пределы их варьирования.

В третьей главе "Разработка модели драного процесса" рассмотрены этапы разработки модели. Поскольку основные

элементы драного процесса не исчерпывают многообразия структур схем драного процесса, нами разработан пакет из 36 элементов с применением рассевов ЗРШ-М и ЗРШ -4(6)-4М и вальцовых станков БВ и А1-БЗН.

Разработана модель расчета и формирования структуры технологических схем драного процесса.

Под структурой технологической схемы нами понимается количество систем драного процесса и их взаимосвязь.

Весь драной процесс условно разделен нами на крупообразующий и вымольный. Крупообразующие системы характеризуются обязательным применением на них двухэтапного сортирования и получения на них всего спектра круподунстовых продуктов от крупной крупки до дунста. Вымольные системы отличаются от крупообразующих тем, что на них получают ограниченное количество наименований крупок. Это объясняется истощением ресурсов эндосперма в продуктах, поступающих на вымольные системы.

Структура драного процесса может отличаться по степени развитости по следующим причинам. Если сходовой продукт с данной системы получают на двух ярусах сит, то появляется возможность разделить следующую систему на крупную и мелкую. В зависимости от весового количества этих сходовых продуктов появляются варианты деления системы на крупную и мелкую.

Для определения степени развитости структуры драного процесса необходимо знать следующие данные:

а) производительность мельзавода ;

б) общее количество драных систем и количество крупообразующих систем;

в) извлечение по системам драного процесса;

г) количество продукта, поступающего на систему и на второй этап сортирования;

д) нагрузки на вальцовые станки и на рассевы.

Количество продукта, поступающего на 1-ю драную систему,

определяется по формуле:

V п N° -

1 1001 1=11 1 и

где " - количество продукта, поступившего на 1 -ю драную

систему, т/сутки; £2М - производительность мельзавода, т/сутки; II - количество извлеченного продукта в процентах к 1-ой драной системе; п - количество драных систем. Количество пар размалывающих вальцов ~ пв , работающих на 1 -ой драной системе, рассчитывается по формуле:

л А, я*

где ql - нагрузка на одну пару размалывающих вальцов, т/сут.

Количество секций рассевов п^, работающих на 1-ой драной системе, рассчитывается по формуле:

-V.

где - нагрузка на одну секцию рассева, т/сут.

I драная система независимо от производительности мельзавода не делится на крупную и мелкую.

Если количество пар размалывающих вальцов п®, определенное до целого числа, равно 1, то деление 1-ой драной системы на крупную и мелкую не предусматривается.

Если количество пар размалывающих вальцов пв, определенное до целого числа, равно 2, то измельчение продукта на :.-ой драной системе целесообразно проводить раздельно на крупной и мелкой системах, причем деление

производится, естественно, в соотношении 1:1.

Если количество пар размалывающих вальцов пв,

определенное до целого числа, больше или равно 3, то деление на крупные и мелкие системы производится в соотношении 2:1.Это также вытекает из анализа существующих технологических схем.

Просеивающая поверхность рассевов первого этапа сортирования определяется аналогично.

Количество продукта, поступающего на второй этап сортирования, рассчитывается по аналитической зависимости:

3 = и

21 ] I

Р

ПР1 .)

Р

ПР1

где С} - проход ^-го сита на 1-ой драной сйстеме, т/сут.;

2 1 J

- количество извлеченного продукта на 1-ой драной системе, т/сут; - размер отверстий сита, проход которого определяется, мкм; ^пр1 ~ размер отверстий сита, проходом которого идет весь извлеченный продукт, мкм.

Количество секций рассевов п^ , сортирующих продукты на

втором этапе сортирования, определяют по формуле:

(3

пр = 21 Р

Если количество секций рассевов, сортирующих продукты на

р

втором этапе сортирования на вымольных системах,

округленное до целого числа, равно О, то второй этап не предусматривается.

Если количество секций рассевов, сортирующих продукты на втором этапе сортирования округленное до целого числа.,

больше или равно 2, то второй этап сортирования в зависимости от деления на крупные и мелкие первого этапа сортирования осуществляется раздельно в соотношении, принятом на первом этапе сортирования.

Вышесказанное реализовано на модели и выводится на экран дисплея в виде трех таблиц.

По желанию пользователя модели предусмотрена возможность изменять нагрузки на вальцовую линию и просеивающую поверхность на любой системе драного процесса, а также корректировать структуру технологической схемы драного процесса.

На основе анализа существующих технологических схем разработана модель расчета размеров отверстий сит и расстановки их по группам сит рассевов. Размеры отверстий сит определяются нами по приведенным ниже формулам:

для сходового продукта

, а У и - 0,75

Р. =1150 - е У и '

асх.пр. ^ ¿=11

для крупной крупки

^ £ и4- 0,95

Р. =630 - е

1кр.кр.

(Ы

^ 1 = 1 >

для средней крупки

I иг 1.1

Р. =450 - е

1ср.кр.

4 1 = 1 '

для мелкой крупки

I1« I V 12

Р. =315 - е 1м.кр.

(Ы

для жесткого дунста

18 I иг 1.3

Р1ж.д.=250 - е

(Ы

для мягкого дунста

, П У и - 1.4

Р1м.д.=160 - е ( ^ ) - 1

п

где У ТГ - текущее суммарное извлечение, %.

Что касается расстановки полученных значений размеров отверстия по группам сит рассевов, то в программе модели драного процесса для каждого элемента драного крупообразующего и вымолыгаго процессов принято безусловные нахождения адреса, т.е. соответствующей группы сит рассева.

Все данные по размерам отверстий сит и адресации их по группам сит рассевов представляются в виде таблицы.

Если есть необходимость, то пользователь может изменить размеры отверстий любых сит по своему усмотрению до проведения дальнейших расчетов.

Для расчета количественного баланса представим процесс измельчения и просеивания на драной системе в виде: •

_4Р_ . к, (1)

сиз 1 д • где Р - размер отверстий в проходовом сите; (} - количество проходовой фракции; К - коэффициент. Проведем преобразование выражения (1), получим:

"пр

1 j

Р

__п^

Р

прч

где

получен

проходовая фракция; количество извлеченного продукта, %; размер отверстий сита,' проходом которого весь извлеченный продукт;

размер отверстий сита, проходом которого получена ^ —я фракция.

Поскольку количество' извлеченного продукта принято за 100 %, то количество ,]-й проходовой фракции равно:

О

100

р

прч

р

пpj

<3.

пр1 J

100

(} - количество извлеченного продукта к I драной системе.

где

Тогда количество выражением:

5 = и

Лр1 j 1

проходовой

р чК. '

__пpj

РПри

фракции

определяется

Количество фракций, полученных проходом и сходом

с соответствующих сит, определяется:

О. и - 0

^фри чпри

■ Для реализации расчета модель драной системы представлена

в следующем виде:

где

1з

1J

р К Р К 1

__ЗЕ11 1 _ 1

Р Р

ПР1 ПР1

и1

количество фракции, полученной системе проходом сита Р_

Р %•

Пр1— 1 ' '

иа - количество извлеченного

при

на и

1-ои драной сходок сита

1-ой драной

при

Р

ПР1 .)-} р

ПР1

продукта на системе в % к I драной 'системе;

размер отверстий сита, проходом которого получена данная фракция, мкм'; , ,

размер отверстий сита, сходом которого получена данная фракция, мкм;

размер отверстий сита, проходом которого получено и , мкм;

1 'г''". ■

1;2;..,6 - соответственно, мука и .другие продукты в порядке возрастания крупности.

Коэффициент К4 выведен нами аналитическим путем.

Коэффициент К выведен в работе В.В1Вашкевича. Нами выбраны ст \

дополнительные параметры, влияющие на гранулометрический состав измельченного продукта, к ним относятся биение вальцов и влажность зерна перед I драной системой. Коэффициент К4 можно представить в виде суммы коэффициентов, их произведения и т.п. Нами выбрано представление К4 в следующем виде: К.55 К К у к ,

I ст о 1 к

где Кст - коэффициент, зависящий от стекловидности зерна; - коэффициент, зависящий от биения вальцов; К^ - коэффициент, зависящий от влажности зерна на I драной системе и от влажности отрубей.

К- =

ст х _ о,оозб 8 51 1п 4-

П — 1 о1

Ки = {о,2 [1Гв - -"-Г-Х" (*в- 1Г1)]- 2} ая,

где Б - стекловидность зерна, %;

51 — величина биения вальцов на 1-ой драной системе, мм; И1 - влажность зерна на I драной системе, %; И - влажность отрубей, полученных в драном процессе,%;

О

а^ - коэффициент, позволяющий корректировать влияние влажности перед I драной системой. Эти зависимости выведены аналитическим способом. ' Формула для определения влияния недосева муки на перераспределение фракций измельченного продукта получена из предположения, что недосев муки распределяется по фракциям обратно пропорционально их крупности.

В окончательном виде для реализации расчета модель количественного баланса представлена в виде:

Ч = V. 1

[( Рпр, I ( Рпр, Г Рпр1-Рпри ''¡У

Ь

ПР1

р -р

пр! прц-г г,

Р -Р 1

пр1 прл

где :Г - величина недосева мучных сит 1 -ой драной системы в долях единицы.

На разных драных системах получают различный спектр круподунстовых продуктов. " Например', на крупообразующих системах получаются все продукты, предусмотренные

классификацией их по крупности; на вымольных системах набор наименований крупок уменьшается к концу процесса за счет устранения более крупных фракций. Это отражено при выборе элементов схем на каждой драной системе.

Это обстоятельство учитывается следующим образом. Г.к. расчет продуктов ведется начиная с самого мелкого продукта -муки, то он прекращается в пределах заданного извлечения, когда заканчивается набор продуктов, определенный выбранным для данной системы элементом.' Адрес передачи данных о количестве продуктов осуществляется по алгоритму, принятому для расстановки размеров отверстий сит.

Расчет качественного баланса проводится нами следующим образом.

В основу построения модели качественного баланса положена избирательность измельчения оболочек. и эндосперма при прохождении продукта через зону измельчения.

Под избирательностью измельчения понимают разные результаты одинакового воздействия на оболочки и эндосперм в поступающем' на измельчение продукте. 'Поскольку оболочки продукта прочнее эндосперма, входящего в состав этого продукта, они измельчаются в меньшей степени.по сравнению с эндоспермом. Это означает, что оболочки ■ получаются после измельчения крупнее эндосперма, что позволяет выделить их при последующем сортировании на рассевах.

Принимаем, что отношение размалываемости эндосперма к размалываемости оболочек равно коэффициенту размалываемости К . Коэффициент Кр показывает, во. сколько раз эндосперм измельчается быстрее оболочек.

Ряд авторов отмечают, что .чем больше более размалываемого материала (эндосперма)'в смеси, поступающей на измельчение, тем 'меньше размалывается второй компонент (оболочки).

Влияние относительного содержания эндосперма и оболочек в продукте учитывается нами коэффициентом Кс:

К =

- с «о ' -где СЗЭ - количество эндосперма в зерне, %;

£Зо - количество оболочек в зерне, %.

В работе приведены доказательства необходимости включения

в разработанную модель коэффициентов К и К .

Р ^

Принимаем, что при каждом воздействии рифлей количество эндосперма в извлеченном продукте 5Э1и равно:

чЭ1и К К '

Р с

где количество извлеченного продукта, %;

Ч10и - количество оболочек в извлеченном продукте при одном воздействии рифлей, %. Тогда общее количество эндосперма в извлеченном продукте будет равно: ^

чэ«г ( «1„ - КрТг; ) к1ф-

где Я4ф - фактическое число воздействий рифлей на продукт.

Что касается числа воздействий рифлей на продукт в зоне измельчения, то нами принято рассчитывать число воздействий не на частицу продукта, а на оболочки в ее составе. Поэтому для зерна фактическое число воздействий, рифлей на оболочки будет равно:

И . = Л + И ,

1ф I 2'

где И - число воздействий рифлей на оболочки зерна в момент, когда оно не разрушено; II - число воздействий рифлей на оболочки разрушенных частиц зерна.

В начальный момент, когда зерно еще не разрушено, рифли воздействуют на зерно с обеих сторон:

Р,

н1-2с1 -I ь

где с - средний размер зерна, мм;

р - число рифлей на 1 см окружности вальца на I драной системе.

Число воздействий рифлей на оболочки частиц разрушенного зерна I* равно:

"11а - (И1Т- V 0,5,

где II - теоретическое число воздействий рифлей.

Коэффициент 0,5 показывает, . что частицы разрушенного зерна представляют собой пластинки, у которых с одной стороны оболочки, с другой - эндосперм. Следовательно, фактическое число воздействий рифлей на оболочки И в два раза меньше, чем если бы частицы были однородными:

к . Н!Т+ 0'2 СЛ

1ф 2

Для остальных драных систем, при условии, что на них поступают сходовые продукты в виде пластин с оболочками с одной стороны и с эндоспермом с другой, число воздействий рифлей на оболочки рассчитывается по формуле:

Л А - Н 0,5 .

1ф 1Т

Теоретическое число воздействий рифлей на продукт Н1Т рассчитывается по известным формулам П.А.Козьмина:

ар <К1 ак- Ц 2 V 4

где р - число рифлей на 1 см окружности вальца;

К - отношение окружных скоростей размалывающих вальцов; длина зоны измельчения, мм;

Р - диаметр вальцов, мм;

с — крупность (средний размер) частицы до измельчения, мм;

Ъ — межвальцовый зазор, мм;

а_, а, - коэффициенты, предусмотренные нами для

Р к

корректировки влияния числа рифлей на 1 см окружности Вальца и отношения окружных скоростей.

Нами выведена формула для определения межвальцового зазора. При выводе формулы данные о извлечениях брались нами с нарастающим итогом:

1

Ь = -0,0165 V и + 1,482, 1

I 1

где £ и - извлечение с нарастающим итогом по отношению к 1=1 I драной системе, %.

Крупность зерна (средний размер) с определяется известной эмпирической формуле:

с = 2 ,1241 т ш 1 , 1 •

где т - толщина зерна, мм;

ш - ширина зерна, мм;

1 - длина зерна, мм.

Средний размер частиц сходового продукта зависит от

условий измельчения на предыдущей системе и определяется по

теоретической зависимости:

с = Ь + 11 1 1-1 п-1

где с - средний размер частиц, поступающих на 1-ю систему, мм;

Ь 5 - межвальцовый зазор на предыдущей драной системе, мм;

Ь 5 - высота рифлей на предыдущей драной системе, мм.

Высота рифлей на 1-ой драной системе рассчитывается

по формуле А.И.Зотьева:

, = _0^875_;Ь1__

п tgal- tg/3i ' где Ъ — шаг рифлей, мм;

<*,Р - соответственно, углы острия и спинки, град.

Учитывая вышеизложенное, количество эндосперма в-

ченном продукте е}ди1 ]

для I,драной системы:

извлеченном продукте Чэц рассчитываем по формулам:

п - ( О - --21ПОСТ 1 с,Рх

ЧЭ<Л ( К К }

р с

для остальных систем:

Я

- Ь -

) 1 ^ ^и1

0,5 И

эи1 I Чи1 Кр Кс | т1

Количество оболочек в зерновке пшеницы определяется по выведенной нами формуле: , -

100 ? Д р„

п 3 О гО

чо V р

3 к3

где ро, рд - плотность оболочек и зерна;

- объем зерновки, равный 0,52-т-ш-1, мм3; Гд - площадь поверхности зерновки, мм3;

15 '

А0 - толщина оболочек, До =0,074 мм.

Учитывая, что при проведении помола основная масса

зародыша попадает в отруби, приплюсуем ее к массе оболочек,

тогда процентное содержание оболочек будет равно:

100 Е А р '

ч = - -3—+ д

Уз рз зар •

где ®зар ~ количество зародыша, %. .

Учитывая наличие бороздки в зерне и приняв форму зерновки за' эллипсоид, нами выведена формула для определения площади поверхности зерновки:

и2 2

7Гш" . л ш 1 /Т

---агсБт VI-

Л-

а,

1 + "2§-

где аб - глубина бороздки, мм.

Принято, что средняя плотность оболочек равна 1,066 10~3 г/мм3, а зерна - 1,366 10"3 г/мм3.

Предположим, что количество зародыша линейно зависит от массы зерновки, тогда количество зародыша будет равно:

Тогда:

<3„„„ = 435 р„ + 0,585. зар з з

100 Г Д^ рп

—г.----—2—2— + 435 V ро + 0,585.

V р з "з

3 3

Количество эндосперма в ¿¡-ой фракции на 1-ой драной

системе в равно:

Э1-) Р 0 О (2 ___

э 1 J Ч

где - РазмеР отверстий сита, проходом которого идет

¿¡-ая фракция, мкм; - количество л-ой фракции, %;

Ч - число, равное количеству микрон в размере отверстий сита, проходом которого идет весь извлеченный продукт на 1-ой драной системе.

Количество оболочек в каждой фракции определяется как разность между количеством этой фракции и содержанием эндосперыа в ней. После этого рассчитывается зольность промежуточных продуктов по известной формуле:

7, О + Z Q

„ _ О Э Э11

2и= •

Подобным же образом определяется зольность . сходовых продуктов.

Нами предусмотрено представление , количественно-

качественных показателей драного процесса в табличной форме.

Программа по разработанному алгоритму написана для 1ВМ-совместимых персональных ЭВМ.

Пример представления данных расчета по модели приведен в табл. 1, 2, 3, 4.

Таблица 1

Нагрузки. Исходные и фактические данные

Система Нагрузка на вальцовые станки, кг/(см*сут) : Нагрузка : рассева, на 1 т/сут секцию

максимал. минимал. фактич. :максимал.:минимал .:фактич.

1 ДР.с. 840 750 833 95 85 83

2 др.с. 630 560 625 80 60 62

3 др.с. 525 250 312 60 40 31

4 др.с. 300 190 258 40 30 26

1 сорт. 25 20 22

2 сорт. 25 20 26

3 сорт. 25 20 12

Таблица 2 Структура схемы драного процесса

:Количество количество секций рассева

:пар разма- :-------------------------

Система:лывающих :Первый этап :Второй этап

:вальцов :сортирования:сортирования

:крупн.:мелк:крупн.:мелк.:крупн.:мелк.

Схема рассева

1 этап :2 этап сорти- :сортирования: рования

1 ДР.с.

2 др.с.

3 др.с.

4 др.с.

3

2 1 2 1 2

сх. 1 сх. 2

сх. 1 сх. 2

сх. 1 сх. 2

сх. 2

Таблица 3

^Размеры отверстий сит, мкм

Система

1 этап сортирования по группам сит

2-этап сортирования по группам•сит

1 . 2 : 3 : 4 : 1 2 : 3 : 4

1 ДР 2167 1128 443 619 310 157 157 157

2 ДР кр. 1984 1039 422 579

2 ДР м. 1528 748 402 540 283 146 146 146

3 ДР кр. 946 489 140 376

3 ДР м. 740 457 136 360 257 136 136 136

4 ДР 400 133 133 251

Таблица 4

Количественно-качественный баланс драного процеса в процентах

Система:и, %: Крупная: Средняя : Мелкая : Дунет : Мука : : крупка : крупка :. крупка : :

1 др. 25 11.41/1.24 3.92/0.91 2.75/0.79 4.80/0.60 2.12/0.55 2др.кр. 50 8.75/1.24 3.38/0.92

2др.М. 50 4.22/1.26 1.62/0.95 4.16/0.81 7.84/0.61 7.53/0.56

Здр. 45 3.35/1.31 4.37/0.96 9.15/0.79

4 др. 20 2.44/1.82 1.69/1.56 Отруби драного процесса - 16.50/6.50

При рыночных отношениях мельзаводов с потребителями готовой продукции возникает необходимость прогноза экономической оценки производственной деятельности. По нашему мнению, цена на готовую продукцию должна быть тесно увязана с основными качественными показателями готовой продукции.

Нами разработан критерий экономической оценки драного процесса в производственной деятельности мельзавода. Принято, что минимальная цена муки по сортам и отрубей определяется отпускными ценами на муку высшего сорта с зольностью 0,55 %, первого сорта - 0,75%, второго сорта - 1,25 % и отрубей - 5 %, а- минимальная цена годных отходов определяется по содержанию зерна в них — 2 %. Вопросы ценообразования на муку, отруби и

зерновые отходы выходят за рамки наших исследований, но они

должны быть увязаны с минимальной нормативной рентабельностью

работы мельзавода при условии выработки муки с фактическими

выходами и указанными уровнями зольности по сортам.

Э =0 , Ц , +0, Ц , +о„ Ц „ +0 Ц +0 II т чв/счрв/с ч1счр1с ч2с р2с чотрчотр отхчотх'

где Эт - теоретическая экономическая оценка, руб.;

^в/с'С!1с'<32с'3отр^отх ~ соответственно, количество

муки по сортам, отрубей и отходов, т; ^рв/с ''' ^ротх ~ соотв®тственно1 расчетные цены муки по сортам, отрубей и отходов, руб. за 1 т.

•7 _ 2

шах1с в/с,1с

чрв/с, 1с~ 2тах1с-2шахв/с [«в/с- + Чхс

Чр2с= Кс - Ц2с] + Ц2С.

ргс тах2с Лтах1с I 10 гс> Ас

ц = _^Ш§хотЕ:_^ОТЕ__ Гц — И ) + II Р°ТР 2шахотр-2тах2с Г2с ^^ отР'

ротх 100 - Сй1пз рз чотх^ чотх'

где г . , - зольность полученной муки высшего и первого В/ С , с

сортов, %;

~ зольность полученной муки второго сорта, %; 2отр ~~ зольность полученных отрубей, %; Сд - содержание зерна в отходах, %;

Цв/с' ''' Цотр' Цотх ~ отпУскные Чены готовой

продукции и отходов, руб. за 1 т. Фактическая экономическая оценка Эф рассчитывается по формуле:

Эф _ ^в/с^в/с+^1.с^1с+^2с^2с+^отр^отр+^отх^отх' Анализ сравнительных расчетов показал, что разница между фактической и теоретической оценками служит для оценки драного процесса, а именно структуры драного процесса, подбора сит, режимов измельчения и сортирования.

Тогда критерий эффективности ведения драного процесса Эс будет равен:

Э = Э - Э, . с т ф

Доказано, что чем меньше значение критерия Эс , тем выше эффективность ведения драного процесса. Следовательно, этот критерий может применяться для оценки показателей драного процесса при его моделировании.

Данные об экономической оценке приводятся после таблицы количественно-качественных показателей драного процесса.

В четвертой главе "Исследование модели драного процесса и ее адекватность реальным объектам" приведено исследование модели драного процесса и ее адекватности реальным объектам, которое разбито нами на ряд этапов.

1. Структурная идентификация, т.е. соответствие структур различных вариантов построения драного процесса структурам драного процесса реальных объектов. -

2. Сравнительный анализ значений размеров отверстий сит по модели и в реальных условиях.

3. Проверка выполнения моделью основных технологических закономерностей.

4. Проверка адекватности количественно-качественных показателей модели и объекта.

Принято решение, что адекватность расчетных и фактических данных будет проверяться без адаптации теоретического драного процесса фактическому, чтобы объективно выявить степень совершенства теоретической модели. Разумеется, что степень адекватности расчетных и фактических данных адаптированного драного процесса будет значительно выше, чем не адаптированного.

Так как структура (степень развитости) драного процесса зависит, в основном, от производительности'мельзавода, то ее исследование нами проводилось в диапазоне от 50 до 400 тонн в сутки при условии, что все остальные параметры модели остаются постоянными. Значения этих параметров выбраны нами в соответствии с Правилами организации и ведения технологического процесса на мельзаводах.

В результате исследования' структуры драного процесса в указанном диапазоне производительностей получено 10 разновидностей схем. С увеличением производительности происходит постепенное усложнение структуры схемы.

Так, в диапазоне производительности мельзавода от 50 до 128 тонн в сутки схема характеризуется первыми тремя драными системами с двухэтапным сортированием и двумя - с одноэтапным без разделения систем на крупные и мелкие.

Последний диапазон производительности 389 - 400 тонн в сутки характеризуется делением на крупные и мелкие системы всех драных систем.

В табл. 5 приведены полученные диапазоны производительности.

Таблица 5

Изменение диапазонов производительностей в зависимости от длины применяемых вальцов

Длина вальцов, мм

1000 : 800

50 - 128 50 - 102

129 - 146 103 - 117

147 - 156 118 - 146

157 - 182 147 - 157

183 - 220 158 - 180

221 - 225 181 - 220

226 - 285 221 - 225

286 - 359 226 - 285

360 - 388 286 - 359

389 - 400 360 - 388

Проведена проверка выполнения технологических

закономерностей, которые сформулированы следующим образом.

1. При всех прочих равных условиях, чем мельче продукт, тем ниже технологическая эффективность его переработки.

2. На данной драной системе качество продуктов улучшается с уменьшением их крупности.

3. В пределах драного процесса качество продуктов одинакового наименования ухудшается к концу процесса. Исключение составляет I драная система при извлечении на ней приблизительно до 30 %.

4. Любая система драного процесса работает более эффективно, если на нее поступает продукт, однородный по крупности и качеству.

5. Чем точнее параметры рабочих органов основных технологических машин, тем выше технологическая эффективность их работы.

Проверка показала, что все они выполняются моделью.

Доказательство адекватности расчетных и фактических значений размеров отверстий сит проводилась по данным трех мельзаводов двумя способами: определением абсолютных и относительных погрешностей, а также с помощью выборочных коэффициентов корреляции г по системам драного процесса с оценкой их достоверности по критерию Стьюдента и определением доверительных интервалов с помощью г-преобразования Фишера.

Адекватность расчетных и фактических количественно- качественных показателей проводилась вторым способом на примере данных количественно-качественного баланса мельзавода Алейского КХП.

Данные по доказательству адекватности модели и объекта приведены в табл. 6.

Таблица 6

Оценка адекватности расчетных и фактических значений размеров отверстий сит Р и количественно-качественных показателей

Показатели: г :__К2итеЕИЙ_Стьюдента__:95-% доверительный

:расчетный фактический:__интервал

р 1J р 2.! р Р 5.1 _ Количество фракций 0 .997 4.46 2.10 0.995; 0 .999

0 .980 4.46 2.07 0.953; 0 .991

0 .982 2.13 2.06 0.960; 0 .992

0 .966 4.46 2.12 0.909; 0. .988

0 .988 2.54 2.45 0.916; 0. .998

0 .997 2.27 2.20 0.991; 0. .999

Зольность фракций 0.897 2.27 2.20 0.683; 0,969

Анализ данных табл. 6 показывает, что модель адекватно описывает реальный объект.

Таким образом, исследование модели драного процесса и ее адекватности реальным объектам на соответствие структур различных вариантов построения драного процесса структурам реальных объектов, сравнительный анализ значений размеров отверстий сит по модели и в реальных условиях, проверка выполнения технологических закономерностей моделью и проверка адекватности количественно-качественных показателей модели и объекта показали, что разработанная модель может быть использована в. реальных условиях.

По результатам диссертационной работы сформулированы следующие выводы:

1.На основе принципов системного подхода и анализа, а также на основе феноменологических представлений о процессах, происходящих при измельчении зерна пшеницы и сходовых продуктов и последующем сортировании продуктов измельчения, разработана единая модель драного процесса, в которую входят логически увязанные модели:

- модели расчета драного процесса и формирования его структуры;

- модели расчета размеров отверстий сит и адресации их по группам сит рассевов;

- модели расчета количества и зольности всех промежуточных продуктов, муки и отрубей;

- модель экономической оценки драного процесса в условиях рыночной экономики.

2. На основе системного анализа множества технологических схем драных процессов сформирован пакет элементов, охватывающий все многообразие структур драных процессов, встречающихся на мельзаводах, оснащенных рассевами ЗРШ, и на основе феноменологических представлений о структуре драного процесса разработана модель формирования единой схемы из элементов пакета в зависимости от заданной производительности мельзавода, количества систем, применяемого оборудования, нагрузок на это оборудование и извлечений на системах.

3. Выявлена, научно обоснована и практически подтверждена взаимосвязь между исходными минимальными размерами продуктов, текущими суммарными извлечениями на системах драного процесса и размерами отверстий сит, проходом и сходом которых получают соответствующие продукты, и на ее основе разработаны модели расчета размеров отверстий сит -и адресации их по группам сит рассевов всех систем.

" 4. Выявлено, научно обосновано и практически подтверждено комплексное влияние основных количественно-качественных показателей зерна пшеницы, режимов измельчения на всех системах, кинематических, геометрических и микрогеометрических параметров рабочих органов вальцовых станков и размеров отверстий в рассевах на выход и зольность промежуточных продуктов, муки и отрубей, и на этой основе разработана модель расчета количественно-качественного баланса драного процесса.

5. На основе анализа отношений между переработчиками и потребителями готовой продукции в условиях перехода к рыночной экономике разработан критерий экономической оценки драного процесса, учитывающий количество и цены готовой продукции и отходов зерноочистительного отделения, цены ' на готовую продукцию и отходы зависят от их качества.

6. По модели разработан алгоритм и написана программа расчета драного процесса для персональных 1ВМ-совместимых ЭВМ. Программа позволяет получить табличный вывод всех выходных параметров с графическим изображением технологической схемы драного процесса.

.7. Модель внедрена в учебный процесс Алтайского государственного технического университета им. И.И.Ползунова и используется для проведения лабораторных работ, в курсовом и дипломном проектировании. Модель и программа были использованы при проектировании мельницы производительностью 120 т/сутки для совхоза "Сигнал" Завьяловского района Алтайского края. Модель и программа внедрены на Барнаульском мельзаводе ТОО ' "Мельница".

8. Модель и программа расчета может быть использована при проектировании мельниц любой производительности, в качестве автоматизированного рабочего места (АРМ) технолога мукомольного завода.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вашкевич В.В., Горнец О.Б. Анализ технологической схемы размольного отделения мельзавода с помощью ЭВМ. - Деп. ЦНИИТЭИ хлебопродуктов 29.04.87, N 771-хб. - 6 с.

2. Вашкевич В.В., Горнец О.Б. Основы систем автоматизированного проектирования драного процесса'. - Деп. ЦНИИТЭИ Минзага СССР 19.02.85, N 535. - 13 с.

3. Вашкевич В.В., Горнец О.Б. Методические указания к лабораторным работам по технологии мукомольного производства/ Алт. политехи, ин-т им. И.И.Ползунова.- Барнаул: Б.и.,1991.-81 с.

4. В.В.Вашкевич, В.С.Лузев, О.Б.Горнец. Универсальная программа "Технология „переработки зерна"//Тез. док. науч.-практ. конф. "Специалисты АлтПИ - промышленности страны"/Алт.политехи. ин-т им.И.И.Ползунова. - Барнаул: Б. и., 1992,- 1 С.

5. В.В.Вашкевич, О.Б.Горнец. Модель количественного баланса драного процесса//Труды факультета пищевых производств: Сб.статей / Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1994. - 3 с.

6. В.В.Вашкевич, О.Б.Горнец. Модель качественного баланса драного процесса//Труды факультета пищевых производств: Сб.статей / Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1994. - 4 с.

7. В.В.Вашкевич, О.Б.Горнец. Оценка степени совершенства технологического процесса сложных сортовых помолов пшеницы//Труды факультета пищевых производств: Сб.статей / Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1994. - 2 с.

8. A.c. 1777956 СССР, МКИ В02 с 4/06,4/38. Вальцовый станок / В.В.Вашкевич, О.Б.Горнец и др. Опубл. в Бюл. ,N 44, 1992.

9. Патент 1569039 РФ, МКИ, В07 В 1/42. Устройство для сообщения колебаний рассеву / В.В.Вашкевич, О.Б.Горнец. Опубл. в Бюл. N 21, 1990.

10. Патент 1671367 ' РФ, МКИ В07 В 1/38. Рассев/В,В.Вашкевич, О.Б.Горнец и др. Опубл. в Бюл. 45-46, 1993.

Отпечатано в издательстве АГТУ. П.л I " Заказ 537 Тираж 100.

Бесплатно Барнаул.