автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технология и устройство для измельчения перговых сотов

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕММЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Эффективность использования перги в народном хозяйстве.

1.2. Анализ технологий извлечения перги из пчелиных сотов.

1.3. Анализ способов и средств механизации измельчения вязкопластичных материалов.

1.4. Анализ выполненных исследований по измельчению вязкопластичных материалов.

1.5. Постановка проблемы, цель работы и задачи исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕРГОВЫХ СОТОВ И ПРОДУКТОВ ИХ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ.

2.1. Программа исследований.

2.1.1. Методика определения влажности и объемной массы воскового вороха и перговых коконов.

2.1.2. Методика определения пластических свойств восковой основы перговых сотов.

2.1.3.Методика изучения влияния физико-механических свойства перговых коконов на технологические факторы процесса извлечения перги.

2.1.4. Методика определения прочности перговых коконов на сжатие в радиальном направление.

2.1.5. Методика определения адгезионных свойств перги.

2.1.6. Методика определения статического коэффициента трения перговых коконов.

2.2. Результаты исследований.

2.2.1.Результаты исследования физика-механических свойств перговых коконов и воскового вороха.

2.2.2. Результаты исследования пластических свойств восковой основы перговых сотов.

2.2.3. Результаты исследования прочности перговых коконов на сжатие в радиальном направлении.

2.2.4.Результаты исследования адгезионных свойств перговых коконов.

2.2.5.Результаты исследования статического коэффициента трения перговых коконов.

ВЫВОДЫ.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПЕРГОВЫХ СОТОВ.

3.1. Конструктивно - технологическая схема измельчителя.

3.2. Обоснование конструктивно - кинематических параметров штифтового измельчителя.

3.3. Обоснование конструктивно - кинематических и технологических параметров ситового механизма.

3.3.1. Теоретическое исследование относительного движения пергового кокона по поверхности ситового механизма с расширенными функциональными возможностями.

3.3.2. Определение условий попадания пергового кокона в отверстие ситового механизма с целью разрушения его оболочки.

3.3.3. Определение продолжительности фазы сжатия и фазы пропускания ситового механизма.

3.3.4. Определение толщины ситового механизма.

3.3.5.Определение производительности ситового механизма.

3.4. Обоснование энергетических параметров измельчителя.

ВЫВОДЫ.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПЕРГОВЫХ СОТОВ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ.

4.1. Программа исследований.

4.1.1. Методика определения рационального диаметра отверстий ситового механизма.

4.1.2. Методика определения оптимального кинематического режима ситового механизма.

4.1.3. Методика определения влияние толщины слоя воскопергового вороха на поверхности ситового механизма на процесс очистки перговых коконов от оболочки.

4.2. Результаты исследований.

4.2.1. Результаты определения рационального диаметра отверстий ситового механизма.

4.2.2. Результаты определения оптимального кинематического режима ситового механизма.

4.2.3. Результаты определения влияния толщины слоя измельченной массы перговых сотов на поверхности ситового механизма на процесс очистки перговых коконов от оболочек.

ВЫВОДЫ.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПЕРГОВЫХ СОТОВ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ.

5.1. Программа и методика исследований.

5.2.Результаты исследования процесса измельчения перговых сотов в производственных условиях.

5.3. Экономическая эффективность использования измельчителя.

ВЫВОДЫ.

Одной из важнейших отраслей сельского хозяйства, играющей существенную роль в экономике страны, является пчеловодство. В результате своей жизнедеятельности пчелы создают мед, воск, пчелиный яд, прополис, маточное молочко, обножку и пергу - уникальные продукты необходимые для полноценного развития пчелиной семьи, находящие широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Не менее важным является тот факт, что от успешного развития пчеловодства в значительной степени зависит повышение уровня отдачи ресурсов земледелия.

Перга - продукт, приготовленный пчелами из цветочной пыльцы и меда с добавлением секретов различных желез. Она является не только исключительно важной составляющей питания пчел, но и обязательным компонентом ряда лекарственных препаратов.

Исследования показали /1, 2, 3, 6, 62/, что в благоприятных условиях отбор от одной пчелиной семьи 3-4 перговых сотов за сезон не снижает медовой продуктивности пчел. Это позволяет говорить о возможности получения перги в промышленных масштабах.

Существующие технологии предусматривают заготовку перги как непосредственно в сотах, так и отдельно от восковой основы.

При заготовке перговых сотов их отбирают из улья в середине лета и хранят при определенной влажности и температуре. Ранней весной соты устанавливают в улей с целью подкормки пчелиной семьи.

Наибольшие трудности при использовании данной технологии возникают в процессе хранения сотов, так как под воздействием окружающей среды перга быстро теряет свои биологические свойства. Незначительные отклонения влажности или температуры приводят к плесневению или усыханию перговых гранулы, что делает их использование невозможным. Установка сотов в улей ранней весной существенно нарушает тепловой режим пчелиной семьи. При этом исключается возможность приготовления подкормок на основе перги и использование ее для нужд человека.

Поэтому наиболее перспективным представляется заготовка перговых гранул отдельно от восковой основы сота.

Для решения этой задачи различными авторами /1, 6, 126, 129. 134/ предложен ряд технологий, которые можно разделить на три основные группы.

Многие пчеловоды предлагают различные способы механического разрушения восковой основы сотов и дальнейшее использование полученной воско-перговой смеси как непосредственно, так и после выделения перги за счет разделения смеси на решетах. Несовершенство данных способов приводит к потери части продукта и воска в результате переработки. При использовании полученных таким образом подкормок восковые частицы с примесью перги скапливаться на дне улья, что способствует появлению восковой моли -вредителя сотового хозяйства. Не решенной остается проблема отделения примесей в виде экскрементов личинок и оболочки коконов от получаемой подкормки.

Существует ряд способов получения перги, основанных на замачивании перговых сотов в воде и дальнейшем отделение перговых комочков как непосредственно в воде, так и после просушивания восковой основы. Суть этой группы способов заключается в уменьшении размеров гранул. Поскольку с водой из перги удаляется часть водо-растворимых веществ, то очевидно, что при этом существенно снижается биологическая ценность продукта. Замачивание нередко вызывает неуправляемый процесс развития бактерий, приводящий к порче. Эти способы не нашли широкого применения.

Третья группа технологий, предлагаемая различными исследователями, заключается в отделении гранул от восковой основы сота под действием вакуума. Все эти способы, как правило, включают в себя последовательное выполнение следующих операций: нагревание сотов с целью размягчения восковой основы и дальнейшее отделение гранул из ячеек под действием вакуума.

Известно, что нагревание перги до температуры 50-55°С, значительно снижает ее биологическую ценность. Использование вакуума осложняет процесс отделения гранул и делает невозможным применение этих технологий в промышленных масштабах.

Проанализировав существующие способы и средства механизации заготовки перги, необходимо отметить, что все они являются "кустарными" и не могут применяться при заготовке больших объемов продукта.

Единственно возможной для использования в промышленных условиях является механизированная технология, разработанная сотрудниками Рязанской ГСХА, представляющая собой последовательное выполнение следующих операций:

- осушение сотов от меда;

- сушка естественная или искусственная для устранения липкостных свойств перги;

- отделение воско-перговой массы от рамок;

- охлаждение сотов до температуры 0.+5°С с целью предания восковой основе хрупких свойств;

- измельчение;

- пневмосепарирование с разделением на пергу и восковое сырье.

В связи с тем, что технология является новой, существует необходимость в создании специализированных машин для ее выполнения.

Наиболее сложным является процесс измельчения перговых сотов, так как необходимо разрушать восковую основу с минимальным повреждением перговых гранул. В связи с этим целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности процесса измельчения перговых сотов и улучшение качества перги путем разработки технологии измельчения и специального измельчителя, обеспечивающих разрушение восковой основы сота и отделение восковой оболочки от перговых гранул при их максимальном выходе целыми.

Народнохозяйственное значение выполненной работы заключается в том, что повышается выход неповрежденных, и очищенных от примесей гранул перги, снижаются энергозатраты на производство единицы продукции.

Основные полученные результаты данной работы:

- разработана конструктивно - технологическая схема измельчителя перговых сотов;

- теоретически и экспериментально обоснованы параметры устройства для очистки гранул от примесей; определены оптимальные параметры технологического процесса измельчения перговых сотов;

- изучены физико-механические свойства перги и восковой основы перговых сотов.

На защиту выносится:

- технология измельчения перговых сотов и модель функционирования измельчителя для ее осуществления;

- теоретические модели, обосновывающие параметры измельчителя с устройством для разрушения восковых оболочек на гранулах перги;

- показатели физико - механических свойств перги и воско - пергового вороха;

- оптимальные параметры рабочего процесса измельчителя и устройства для разрушения восковой оболочки на гранулах перги.

Автор выражает благодарность и глубокую признательность научному руководителю, доктору технических наук, профессору В.Ф. Некрашевичу, старшему преподавателю кафедры «Механизация животноводства» В.И. Бронникову, кандидату технических наук, доценту кафедры «Электроника, электрооборудование и автоматика» Н.Г. Кипарисову, доктору технических наук И.Е. Кущеву, кандидату технических наук Е.И. Кущеву, сотрудникам кафедры «Механизация животноводства» и Проблемной научно -исследовательской лаборатории гранулирования и брикетирования кормов за помощь, оказанную при выполнении данной работы.