автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологических способов и исследование процесса приготовления сухих пищевых композиций в смесительных агрегатах непрерывного действия

РГБ ОД 2 9 ЛПР

На правах рукописи

ФЕДОСЕНКОВ БОРИС АНДРЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СПОСОБОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУХИХ ПИЩЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ В СМЕСИТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТАХ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Специальности: 05.18.04 05.18.12

-технология мясных, молочных и рыбных продуктов. - процессы, машины и агрегаты пищевых производств.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1996

Работа выполнена в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности

Научный руководитель - академик АТН РФ, доктор технических

наук, профессор В.Н. Иванец

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

B.C. Москвин

- кандидат технических наук, доцент А.А. Бобрышев

Ведущая организация - Алтайский филиал ВНИИМП

Защита диссертации состоится " I ~~ и. - 1996 г. в

/ г,

-1// час, на заседании диссертационного Совета Д 064.67.01 при Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 650060, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского технологического института пищевой промышленности.

Автореферат разослан " 4 ^ " ''' Р 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета ;

кандидат технических наук, доцент н н Потипаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важное место в производствах пищепере-эабатывающих отраслей, связанных с реализацией удовлетворения продукто-зых потребностей населения, занимают процессы переработки сухих сыпучих иатериалов.

Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований 1роцессов получения смесей на основе сыпучих компонентов, проведенных в 3оссии и за рубежом, показывает значительное преимущество смесеприготови-■ельчых агрегатов непрерывного действия в сравнении с агрегатами аналогичного назначения периодического действия, что предоставляет широкие возможности по автоматизации процесса смеси приготовления, резкого повышения фоизводительности агрегата при одновременном снижении энергопотребления, металлоемкости и себестоимости готового продукта, улучшения условий труда и >здоровления экологической обстановки.

Однако до последнего времени непрерывно действующие смесительные аппараты не получили широкого применения в промышленности из-за не->ешенности ряда вопросов. В частности, недостаточно изучена проблема влияния входных сигналов, формируемых дозаторами различного типа, на структурные параметры выходных потоков, а также совместное влияние этих факторов и (инамических характеристик смесителей непрерывного действия (СНД) на каче-:тво готовой смеси.

Несмотря на то, что в последние годы рядом российских и зарубежных ченых (Александровский A.A., Ахмадиев Ф.Г., Зайцев А.И., Иванец В.Н., Bibilaro R.G. и др.) опубликованы исследования в области разработки теории 1епрерывного смешивания, перечисленным вопросам, тем не менее, посвящено :равнительно небольшое количество работ, поэтому незавершенность подоб-1ых исследований сдерживает разработку новых, более универсальных, разно-1Идностей смесеприготовительных агрегатов, которые бы полнее удовлетворяли юстоянно растущие требования к качеству готовых продуктов и условиям кон-ретного производства.

Кроме того, в настоящее время отсутствует системный подход к изуче-1ию процессов получения сыпучих смесей, который бы увязывал в единую це-ючку процессы дозирования и смешивания с точки зрения кибернетических |редставлений о динамических системах.

Поэтому решение вопросов разработки и совершенствования техноло-ических способов и исследования смесеприготовительных процессов в непре-|Ывнодействующих агрегатах с центробежными и вибрационными смесителя-

ми для переработки сухих порошкообразных материалов на базе теоретич ских и экспериментальных исследований, создания теории и методик их расч та с использованием математических моделей процесса смесеприготовлени реализуемых на компьютерной основе, является актуальной задачей, пре, ставляющей значительный практический интерес для ряда ведущих отрасле экономики.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами чет! рех программ: научно- технической программы 0.38.06 "Создать и освоив производство продуктов детского питания и витаминизированных пищевь продуктов на основе научных принципов рационального и сбалансированно! питания", утвержденной Постановлением ГКНТ СССР N 555 от 30.10.85г. - т ма 01.04.11 "Разработать и испытать опытно- промышленный комплект об рудования для дозирования и смешения микродобавок витаминов"; комплек ной научно- технической программы "Продовольствие" (приказ Минву: РСФСР N 190 от 30.06.85 г.)- тема 06.63 "Разработка нeпpepывнoдeйcтвy^ щих смесительных агрегатов для приготовления высококачественных проду тов питания"; целевой региональной научно-технической программы "Кузбас - тема 4.2.3 "Интенсификация процесса смешивания высокодисперсных мат риалов и разработка его аппаратурного оформления".

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являет« разработка и совершенствование технологических способов приготовлем сухих порошкообразных композиций на базе СМПА, включающих в свой состг дозирующие устройства (ДУ) и СНД, путем направленной организации матер альных потоков и согласования работы ДУ и смесителей на основе теоретич ских и экспериментальных исследований процессов дозирования и смешения оценки совместного влияния материальных потоков ДУ и характеристик СН на качество потока готовой смеси. В соответствии с поставленной цель сформулированы следующие задачи исследования: разработка структура функциональной схемы (СФС) СМПА и формирование на основе кибернетич ских подходов математической модели объекта и разработка метода ее иссл дования, позволяющего на интерактивном уровне рационально согласова-режимные параметры ДУ и СНД для получения смесей требуемого качеств разработка новых конструкций дозирующих устройств и смесителя непреры ного действия; проведение комплексного анализа результатов физического цифрового моделирования системы "дозаторный блок - питающ формирующий узел - смесительное устройство".

Научная новизна работы. Разработана математическая модель непрерывно действующего СМПА со смесителями различных типов, которая по-

о

о-

звопяет на основе ее анализа реализовать новые технологические способы получения смесей заданного качества путем организации ре-циркуляционных контуров и согласно- параллельных каналов; определены способы задания рациональных режимов согласованной работы ДУ и СНД; выявлены качественные и количественные закономерности сглаживания дискретно-релаксационных входных воздействий смесителями непрерывного действия, обладающими разными инерционными свойствами и работающими в различных режимах загрузки.

Практическая ценность и реализация результатов. В результате развития научных основ технологических процессов дозирования и смешивания на основе сухих сыпучих и плохо сыпучих материалов разработаны конструкции объемных дозаторов: шнекового типа(а.с. N 1791720), дозатора вязких масс (патент N 2051335), и вибрационного смесителя (положительное решение от 14.07.93 г. по N 5019775/ 26); разработан технологический комплекс мощностью 15 тыс. тонн в год для непрерывного смесеприготовления в производстве витаминизированных порошкообразных пищевых продуктов (муки, сухих молочных смесей и молочно-овощных концентратов с добавками на основе витаминов В1.В2, РР и С), включающий исследованный непрерывнодействующий центробежный смесительный аппарат; разработано аппаратурное оформление стадий дозирования и непрерывного смешивания на основе вертикально- вибрационного смесителя в производстве плодово- ягодного киселя (350 кг/час); в приготовлении композиции 03- ОЮ- 02 в условиях АО "Токем", г. Кемеро-во(производительность 500 кг/ час) . Приведенные в диссертационной работе материалы внедрены в научно- учебные комплексы кафедр процессов, машин и аппаратов пищевых производств и автоматизации производственных процессов и автоматизированных систем управления Кемеровского технологического института пищевой промышленности.

На защиту выносятся. Комплексное математическое описание технологического процесса смесеприготовления в системе "дозирующие устройства - питающе - формирующий узел- смесительный аппарат" с использованием цифрового интерактивного моделирования с целью выявления рациональных режимов функционирования отдельных фрагментов непрерывнодействующих СМПА; результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов дозирования и смешивания в непрерывнодействующем агрегате путем направленной организации потоков и согласования работы ДУ и СНД и влияния на сглаживающую способность смесителей их характеристик и параметров режимов загрузки; новые конструкции дозирующих устройств объемного типа и смесителя непрерывного действия для переработки сухих, сыпучих материалов.

Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертации, докладывались на Всесоюзных конференциях: "Химтехника- 86", Белгород, 1986 г.; молодых ученых и специалистов "Вклад молодых ученых и специалистов в ускорение научно- технического прогресса в мясной и молочной промышленности", Москва, 1988 г.; "Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания", Москва, 1988 г.; "Технология сыпучих материалов. Химтехника- 89", Ярославль, 1989 г.; на V - той Всесоюзной научной конференции "Механика сыпучих материалов", Одесса, 1991 г.; отраслевом совещании "Задачи и проблемы производства фенопластов в новых условиях хозяйствования", Кемерово, 1989 г.; Всесоюзном совещании "Реализация научно-технической программы "Витаминизация пищи", Углич, 1990 г.; Международной научной конференции "Автоматизация- 61", Пловдивский высший институт пищевой промышленности, Институт технической кибернетики, Пловдив, Болгария, 1991г.; ежегодных научных конференциях Кемеровского технологического института пищевой промышленности, Кемерово, 1985 - 1995 г. 4

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 13 публикациях, в том числе, в 2-х авторских свидетельствах. Имеется положительное решение на изобретение от 14.07.93 г..

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложения; включает 42 рисунка, 14 таблиц. Основной текст изложен на 118 страницах машинописного текста, приложение - на 42 страницах. Список литературы включает 126 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность и сформулирована цель работы, приведена ее общая характеристика.

В первой главе проведён анализ научно- технической и патентной литературы по вопросам, связанным с повышением эффективности технологического процесса смесеприготовления в аппаратах непрерывного действия, на основе которого выполнено обоснование выбора в качестве объекта исследования непрерывно действующих смесительных аппаратов центробежного и вибрационного типов: Выполнен анализ современного состояния теории и математического описания непрерывного процесса смесеобразования из сыпучих компонентов и показана целесообразность использования при моделировании процесса смесеприготовления методов технической кибернетики. Кроме того, показано, что наличие высокой сглаживающей способности у смесителей непрерывного действия

в широком диапазоне режимов загрузки позволяет применять в составе СМПА дозирующе - питающее оборудование объемного типа, характеризующееся низкой стоимостью, конструктивной простотой, удобством при наладке и. эксплуатации, высокой ремонтопригодностью и производственной технологичностью. Сформулированы требования, которым должны удовлетворять узлы СМПА для получения в нем смесей высокого качества при заданной величине сглаживания флуктуаций дозирующих потоков и требуемом соотношении сме-сеобразующих компонентов.

Во второй главе рассматривается комплексное математическое описание технологического процесса смесеприготовления из сыпучих материалов, базирующееся на кибернетических концепциях. СМПА интерпретируется как динамическая система с заданной топологией, исследование которой производится с использованием методов цифрового моделирования на базе разработанного комплексного пакета программ для автоматизированного анализа динамических структур.

Объектом исследования являются системы, включающие в себя блок дозирующих устройств ( ДУ1 , ¡=1,М), количество и тип которых определяются рецептурой приготовляемой смесевой композиции; питающе - формирующий и транспортирующий узел (ПФУ) и смесители непрерывного действия (СНД). Дозаторы создают входные загрузочные воздействия в виде весовых расходов питающих потоков, поступающие через суммирующий ( бункерный).элемент и ПФУ на СНД. В исследовании были использованы СМПА с прямоточной передачей смешиваемых материалов и агрегаты с дополнительной направленной организацией потоков, которая подразумевает использование одного или двух контуров рецикла (13- каналов) и /или дополнительного канала (Р-канала), сформированного согласно- параллельно участку передачи прямого материа-лопотока (М-каналу).

Общая СФС исследуемых СМПА представлена на рис.1. Дозаторы формируют сигналы весовых расходов ХсК (I), ¡=1,М- номер ДУ; СМ (1)- масса материала, подаваемого от ¡-го дозатора на ПФУ и далее на вход смесителя (СНД); СЭ- суммирующие элементы; СПК- согласно- параллельный канал; ЛРК и РСД - соответственно локальный рецикл- канал и глобальный рецикл (для передачи материала смеси с выхода смесителя на СЭ1). На СФС обозначены параметры материалопотоков в виде мгновенных расходов (концентраций ) X (1) и масс вещества О (1).

ц V л+КкОм 1 ' Хмк(0 Хм(1)

Хс(е-т) ЛРК

хм(0

РСД

Хка(0

Рис.1. Структурно- функциональная схема СМПА с двумя контурами рецикла и параллельным каналом. 6

Детальный анализ СФС приводит к математической модели СМПА, записанной в пространстве оригиналов:

оо

и*ф-(0ехр(-50= = ад; (1)

7 =1, Лг О У=1,Д '

Х/(0 = ГХ^-Т/)-, (2)

+ = 7} = Ои ^0; (3)

—^¡ДО —^(0+^(0]. ш

—з-+ -т-» V4;

ш ш

тм ^^ + Хкм (/) = ^ (/ - гм ); Км = 0,92 -1,0; (5.1)

Для центробежного смесителя:

! Ш '

Хм

со]

(II'

+ Т,

м 1

dXl.it) Ж

+ хкм{1) = КМХ°М{1)\ (5.2)

0^(0 = ^(0^(0 + 0^(0]; Кр =0,2-0,5; <1; (6)

<Ш0

г,

л/к

Л

с!Хр (/) Ж

Л

Кр<\\

+ Хр(!) = КХ[РХр-{1); КХ{Р < 1;

(7)

^=0,95-1,0; АГ^г < 0,95; (8)

— ¿Ом У) /_ч_1' _

^ —+ <2м (0 = (7-№) | ; = 0и * 0; (9)

0л (0 = 0 - ); Гл + (0 = Ккдм (/);

ш

Кк =0,1-0,85; (10.1,2)

(10.1 и 10.2) - Р?- каналы по типу идеального вытеснения и идеального смешения соответственно. Аналогично формируется модель рецикла "смеситель-ДУ" (11.1 и 11.2): (П1) (112)

Ом (0 = КяМм С - ^); Тм +ом (/) = км0м СО;

'Л/—Т— + ХМ\Ч- -Т—> (12)

£Я Ш

<21* (0 = & (0+(0; (13) (0 = (0 + ^ (0; (И)

Модели (3), (4), (7), (9), (12) определяют виртуальные звенья, учитывающие преобразования типа "массопередача- мгновенный расход" соответст-

соответственно в ПФУ, прямоточном канале смесителя, в канале параллельного переноса и каналах рецикла; (2), (5), (8) описывают транспортный перенос материала от ДУ к СНД, изменение расходов материала в прямом и параллельном каналах смесителя; изображение дозирующих сигналов в СЭ1- выражение (1); процесс массопередачи в Р-канале описывается (6), где Кр - коэффициент отбора материала из СЭ2; (10) и (11) характеризуют процессы отбора и переноса приготовляемой композиции в локальном и глобальном рецикл - каналах (рис.1). (13) и (14) описывают процессы формирования массы материала на входе смесителя и изменения расхода на выходе СНД при наличии параллельного канала. 8

На основании математического описания СФС СМПА (1)- (14) сформирован сигнальный граф (рис.2);

Рис.2. Расчетный сигнальный граф СМПА(частный случай: 17 узлов, 22 дуги).

На графе отмаркированы узлы и дуги, операторы дуг заключены в угловые скобки. Если порядок характеристического полинома графа > 20, граф разбивается на подграфы, и сигнал мгновенного расхода на выходе СНД определяется по принципу суперпозиции. В основу расчета СМПА положена модель

топологического анализа динамических систем. В соответствии с этой моделью, передаточная функция (ПФ) агрегата по выходному сигналу в узле 17 определяется как 9

1ЯД5)Ф|.(5)/Ф(^) , (15)

где НФ, (.у) — соответственно ПФ ¡-го канала графа от входа к выходу и вырожденный ¡-й определитель графа.

ф(*) = 1+ 1_(-1У-н9м (16)

<р=\,р Ы\,г9

где Н у ¡(¡¡) — произведение ПФ - ций для 1-го сочетания из (р несоприкасающихся контуров в разомкнутом состоянии; У^ — общее число сочетаний.

На основании рис.1, 2, выражений (15) и (16) имеем систему операторов:

Н\ (*) = ^ С*); Я2 (5) = 1ГФ (*)ж; (5) х

X ^ {8)1ГШ (5); Нх, (5) = ^ {з)\¥° (*); Я12 (5) = 1У§ (*) х (17 х Щ* Ж (*); #,з (5) = 1У°Г (5)^ (*);

Я14 (¿) = IV/(з)1¥МР(*);К(*) = Щ

соответственно: тип; ПФ конструктивного элемента СМПА с учетом преобразования размерности "расход- масса" и ПФ виртуального преобразователя размерности; б- переменная Лапласа.

Исследование режимов работы шнековых и спиральных дозаторов, создающих сигналы весового расхода гармонического типа с наложением постоянной составляющей, и дозаторов постоянного расхода проводилось путем описания сигналов дозирования в терминах изображений по Лапласу, после чего в составе графа(между узлами 2 и 6- рис.2) формировалось определен-

определенное число дуг с соответствующими операторами. Сигналы порционных дозаторов, имеющие, в общем виде, форму трапецеидальной волны, интерпретировались экспоненциально- сдвиговыми моделями, полиномиально-степенными дробными моделями Паде и Фурье- моделями. Наиболее оптимальными явились Фурье-модели как максимально отвечавшие двум требованиям:

1. обеспечения минимальной ошибки аппроксимации реального дозирующего воздействия при наименьшем числе членов модели, особенно при

порционном дозировании с высокой (Л > 3,8 ) и низкой (1< Л < 2,0) скважностью Л = Td J6d где Td — период дозирования; 9d_ длительность формирования дозы; 2.наименьшего порядка Vl^ полиномов изображения сигнала i-го дозатора; l\xdj (/)} = Gdj (sn'd )¡Dd] ), где

YYl^ ^ Ид — условие физической реализуемости дозатора.

Для общего случая моделирования порционного сигнала загрузки выведены расчетные формулы коэффициентов Фурье- модели, которые откорректированы для частных случаев дозирования. Произведена параметризация режимов загрузки питающе - смесительной части СМПА при дискретной работе дозаторов.

Определение временных и частотных характеристик рабочих режимов СМПА с учетом варьирования параметров его составных частей производилось с применением числовых алгоритмов и разработанных машинных программ интерактивного анализа.

В третьей главе рассматриваются вопросы аппаратурного и методического обеспечения экспериментальных исследований. С целью изучения не-прерывнодействующего агрегата для приготовления смесей на основе сыпучих материалов был спроектирован и изготовлен лабораторно- экспериментальный стенд, состоящий из трех блоков (рис.3): экспериментально- технического оборудования (БТО), контрольно - измерительного (БКИ) и отбора и анализа проб (БАП). В свою очередь, экспериментально-технический блок включает в себя три модульных блок- узла: блок дозирующих устройств (БДУ), питающе-формирующий узел (ПФУ), модуль смесительных аппаратов (МСА). Е?ДУ укомплектован объемными дозаторами непрерывного действия (двумя шнековыми, спиральным и тарельчатым) и дискретного действия, некоторые из которых защищены а.с. N 1791720 и патентом N 2051335. ПФУ служит для обеспечения технической маршрутизации подаваемого от БДУ вещества к требуемому по условиям эксперимента смесителю (СНД), одновременно играя роль устройства для предварительного перемешивания исходного материала.

Рис.З. Функциональная блок-схема СМПА.

ЗКО - запорно - коммутирующее оборудование. 11

Эсновным объектом исследования являлся смесительный модуль на базе СНД центробежного и вибрационного типов, режимы работы которых

увязаны в рамках единого омесеприготовительного процесса, охватывающего стадии дозирования и смешения.

При исследовании смесительных процессов использовались сыпучие и плохосыпучие материалы с различными физико- механическими характеристиками, широко применяемые в пищевой и других отраслях промышленности. Для поверки качества смешивания, интенсификации исследовательского процесса при изменении режимных и конструктивных параметров омесеприготовительного оборудования, а также с целью снижения погрешностей, в качестве ключевого компонента (трассера) был использован ферромагнитный мелкодисперсный порошок. Текущий контроль концентрации трассера в выходящем потоке готовой смеси проводился при помощи специально разработанного с участием автора контрольно- измерительного блока, состоящего из первичного частотного преобразователя концентрации (ЧПК) и вторичной измерительно -регистрирующей аппаратуры (ВИРА). Функционирование блока основано на измерении частоты индуктивно- емкостного контура, изменяющейся в зависимости от концентрации порошка в составе исследуемой композиции. Разработаны и описаны методы определения концентрации ключевого компонента в смеси и функций распределения времени пребывания частиц материала в смесительном аппарате.

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований работы центробежных и вибрационных смесителей, в том числе аппаратов оригинальной конструкции. Установлено, что центробежные СНД работают как динамические элементы апериодического типа, а вибрационные- как аппараты с колебательными свойствами. Для всестороннего исследования и анализа процессов смесеприготовления в агрегатах, содержащих центробежные смесители, графоаналитическим способом были определены передаточные функции последних. Приведем из них три базовых(18).

Исследование математической модели смешивания в виде гра-фа(рис.2) позволило установить характеристики сглаживания неоднородностей загрузочных потоков, определить рациональные допустимые частотные диапазоны дозирования. ПФ вибросмесителя с внешним рециклом при меняющихся параметрах вибрации и рабочего органа представлены моделью инерционного

звена с запаздыванием: 1¥у (,!?) = ехр(— 5 + 1;

(5) = 7-2 2~5' ч,--; (1Ю

18,8^ + 26,025 + 1Д2+ 5л)

7с2

(*) = 7-г-111^-:; (18)

[39,69л-2 + 14,5 л-1)(2+55) 2-55

^ 3(5) =-

(323,2852 + 37,825 +1)(2 + 55)'

Выявлены зависимости постоянных времени от частоты вибрационного воз-гйствия О)у при разных значениях степени внешней рециркуляции К^, амплитуды |бросмещения Ут и размера перфораций ^ (рис.4) в виде областей локализа-1И Г„ (0)у ) и Ту ).

Ту(сОу)

Т^с&Х

136,3 157,0

а)

СОу,С

136,3 157,0 1

► с"

Ь)

1

Рис.4. Области локализации параметров ПФ вибросмесителя, а )-при Fp = 8 мм; Ь)- при Рр =12 мм; - у

= 3,2 мм; Ут2 =3,6 мм. —_ у ^

Кроме вибросмесителя с апериодического типа ПФ, в исследованиях у1-вовал смеситель с колебательными свойствами, ПФ которого имеет вид:

0,965 (2 -7^)

\Уу (5) =--у-—-г;

(2 + 7яД506,352 + 41,57$ +1|

Параметры смесителя таковы:

£ = 0,92- относительный коэффициент демпфирования;

а, — 0,037с 1 — параметр затухания флуктуации концентрации;

Ц = 0,04с 1 И СО = 0,016с 1 — собственная частота и демпфированная ча та работы смесителя, на которой происходит гашение колебаний концентра Полное представление об изменениях амплитудных и инерционных характерист СМПА дают годографы передаточных функций смесительных агрегатов. На ос1 их анализа определены конкретные значения частот.

Таблица 1

Степень сглажив ания,в Частота режима дозирования, со, Параметры СНД (форм.(18)) с'1

Т2 = 10,9с Г" = 6,3с т111 = 17,98с

Постоянная времени Т|,с

26,02 35,7 64,2 14,5 25,2 40.4 37,82 59,8 184,6

2,0 0,079 0,05 0,025 0,125 0,063 0,039 0,05 0.031 > 0,0

5,0 0,158 0,125 0,079 0,31 0,199 0,125 0,1 0,079 0,0:

10,0 0,25 0,25 0,15 0,5 0,39 0,25 0,158 0,158 0,1

Из таблицы 1 видно, что для обеспечения, например, степени сглаживг входных пульсаций смесителями с минимальными значениями Т1 (которой, в ос ном, и определяется инерционность СНД) при заданной величине Тг (6,3с; 10; 17,98с), не ниже пятикратной, требуется обеспечить настройку дозирующего уст ства на частоту формирования дозы, не менее соответственно 0,31с"1 ; 0,158 0,1 с"1.

В пятой главе отражено практическое использование результатов работ!

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе кибернетических методов разработана математическая модель работающего по непрерывной схеме смесеприготовительного агрегата, включающего смеситель центробежного типа, позволяющая определить согласованные параметры настройки дозаторов и смесителя, и, тем самым, оптимизировать процесс получения смеси заданного качества.

2. Получена математическая модель выходных сигналов порционных дозаторов, учитывающая динамику формирования дозы (частоту, длительность выдачи, скважность дозирования и др. параметры). Это дало возможность повысить точность оценки потоков компонентов и установить зависимость характера выходного потока готовой смеси от рабочих режимов доза-торного блока.

3. Разработаны математические модели центробежного и вибрационного смесителей, частотно-временной анализ которых позволил установить целесообразные диапазоны частот входных концентраций: 0,015...0,125 с'1 и более - для обеспечения степени сглаживания смесителем не хуже двукратной; 0,1...0,5 с"1 - не хуже десятикратной.

4. Предложены конструкции дозаторов объемного типа (шнекового и порционного) и вибрационного смесителя лоткового типа с выравнивателем, техническая новизна которых защищена авторским свидетельством, патентом и одним положительным решением. Определены их параметры, оказывающие наибольшее влияние на качество готовых смесей. В результате экспериментальной проверки результатов машинного моделирования подтверждена адекватность разработанных математических моделей процессу смесеприготовле-ния на основе сыпучих материалов.

5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке аппаратурного оформления непрерывного смесеприготовительного процесса в производствах: витаминизированных пищевых продуктов ( сухие порошкообразные молочные смеси, пищевые концентраты , мука и др. ) мощностью 15 тыс. тонн в год; плодово-ягодного киселя ( производительность 350 кг/час ) на пищекомбинате г. Топки и композиции 03-01002 ( производительность 500 кг/час ) на предприятии "Токем" г. Кемерова.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ Основные положения диссертации опубликованны в следующих работах:

1. Иванец В.Н., Федосенков Б.А., Курочкин A.C. Системный частотно-временной анализ процессов смешивания сыпучих материалов при периодических изменениях входной концентрации. - В сб.: "Технология сыпучих материалов. Химтехника - 86". Тез. докл. Всесоюзн. конф. 4.2. - Белгород. - 1986. -с. 33-35.

2. Иванец В.Н, Федосенков Б.А. Методы интерактивного машинного моделирования смесительных систем. - В. Сб.: "Технология сыпучих материалов при периодических изменениях входной концентрации. - В сб.: "Технология сыпучих материалов. Химтехника - 86". Тез. докл. Всесоюзн. конф. 4.2. - Белгород. - 1986. - с. 15-17.

3. Иванец В.И, Курочкин A.C., Федосенков Б.А. Интерактивные методы машинного моделирования процессов получения пресскомпозиций полимерных материалов. - В сб. Процессы и аппараты производства полимерных материалов, методы и оборудование для переработки их в изделия. Том 2. Тез. докл. Всезоюзн. конф. - М.: МИХМ, 1986. - с.14.

4. Исследование и расчет систем управления с применением комплекса программ "АРДИС" . / Безвиконный A.A., Горшков Г.Д, Федосенков Б.А., и др: под ред. Кузьмина H.H. Л.: ЛЭТИ. - 1986. - 64с.

5. Иванец В.Н, Федосенков Б.А. Методы анализа процессов смешения при дискретной подаче материалов в смесительный аппарат. // Научн. тр. / Ивановский хим. -технол. ин-т. - 1988. - с.69-75.

6. Иванец В.Н, Федосенков Б.А. Методы моделирования процессов смешивания дисперсных материалов при непрерывной и дискретной загрузке смесительного аппарата. // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1988. - №5. -с.68-72.

7. Построение математических моделей технологических объектов. Жданова Т.О., Карпенко Т.В., Федосенков Б.А., и др.: под ред. Яковлева В.Б. Л.: ЛЭТИ. - 1986. -64с.

8. Иванец В.Н, Федосенков Б.А. Выбор режима работы смесительного агрегата при непрерывном дозировании. - В кн.: Процессы в зернистых средах. Межвуз. сб. научн. тр. - Иваново. - 1989. - с.51-56.

9. Федосенков Б.А. Исследование режимов работы смесительных аппаратов с учетом случайных факторов загрузки микроингредиентов. - В сб.: Реализация научн. - техн. программы "Витаминизация пищи". // Материалы Всезоюзн. совещан. - Углич. - 1990. - с. 185.

10. Крохалев A.A., Федосенков Б.А. и др. Прибор и методика измерения концентраций ферромагнитного трассера в смеси. // Тест докл. 3-й Всезоюзн. научн. конф "Механика сыпучих материалов". - Одесса. -1991. - с.44.

11. Положительное решение от 14.07.93 г. по заявке №5019775 / 26, В 01 F 11 / 00, 39-91. Вибрационный смеситель. Шенер В.Л., Иванец В.Н., Шуш-панников А.Б., Федосенков Б.А.

12. A.C. 1791720 СССР, G 01 F 13 / 00, 4818674/10. Дозатор. Пимаков А.Г., Иванец В.Н., Акулов С.К., Федосенков Б.А., Крохалев A.A. (СССР). Опубл. -1993. -БИ №4.

13. Патент 2051335 РФ, G 01 F 11 / 22, 5033235 / 28. Дозатор вязких масс. Пимаков А.Г., Иванец В.Н., Федосенков Б.А., Петрушев P.A. (Россия). Опубл. - 1995. - БИ №36.

Лаборатория множительной техники КемТИПП. Бульвар Строителей, 47. Тираж 100 экз.