Повышение качества кормов на основе конструктивно-параметрического синтеза одношнекового экструдера

• Автор: Колобов, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 203 с. : ил.

Содержание
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
3.3.3 Методика определения степени вспучивания экструдированного материала
3.3.4 Методика определения кропппуюсти 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 гранулV
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.7.
4.3 Выводы по четвертой главе
5. Совершенствование консчрукции прессэкструдера.
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 прессэкструдеров
5.3 Экономическое обоснование параметрического синтеза конструкции экструдера
5.4 Выводы по пятой главе
Общие выводы
Список литературы


Технологический процесс экструдирования осуществляется следующим образом сырь подается через загрузочный бункер в машину. По мере перемещения частиц в рабочей камере увеличивается степень сжатия, которая определяется отношением площади рабочего канала и площади фильеры на выходе. Уплотняясь, сырь прогревается как за счт сил трения частиц с поверхностью вращающихся рабочих органов, так и за счт в отдельных моделях дополнительного источника тепла т. Под действием этих факторов зерно всех культур может подвергаться фазовым превращениям из хрупкого состояния в начале процесса в высоко эластичное, а затем в вязкотекучее . Фазовые переходы разделяют весь процесс экструдирования на технологические зоны загрузки, сжатия, гомогенизации и взрыва. В зоне загрузки изменения в сырье практически не происходят. Высокоэластичное состояние оно приобретает в зоне сжатия, где происходит частичное разрушение клеток крахмала, целлюлозы и лигнина. В зоне гомогенизации сырь приобретает особое состояние вязкотекучее. В отдельных биополимерах белок, крахмал, клетчатка появляются структурные изменения. Аккумулированная сырьм энергия освобождаетсясо скоростью взрыва, что приводит к вспучиванию продукта с глубоким преобразованием структуры и свойств отдельных питательных веществ, . Наряду с термической обработкой происходят глубокие деструктивные изменения в питательных веществах. Так , . Таблица 1. Характеристика углеводного комплекса зерновыхкуль тур до и после зкструдированм, от сухого вещества. В результате такой комплексной обработки получают экструдант с приятным хлебным вкусом и запахом. Он должен иметь степень декстризации крахмала не менее , быть негигроскопичным, иметь коэффициент взорванности не менее 4, а также иметь степень кристаллизации набухания не менее . Хорошие результаты получены , после скармливания комбикормов, в состав которых входят экструдированной пшеницы и экструдированного гороха, при этом можно заменить до кормов животного происхождения в рацион поросят сосунов отъемышей таблица 1. Таблица 1. Как понятно из вышесказанного, при такой уникальной обработке практически удваивается питательная ценность зерна. Кроме того, на процесс экструдации практически не влияют такие факторы как влажность перерабатываемого продукта и засоренность семенами других культур и семенами сорняков вес идет в дело. Другими словами, минуя процесс сушки и сортировки, производится великолепный корм для скота. Единственное требование к сырью при экструдировании, это отсутствие крупных примесейземли, камней, соломы и прочего механического мусора в зерне. Даже обработка влажного залежалого зерна, уже имеющего запах аммиака, превращала зсрносмесь в прекрасный корм. При экструдировании так называемых мертвых отходов, оболочки гречки десятилетиями накапливаемых на гоках. Кормление животных не обработанными кормами можно сравнивать с кормлением конфетами в свинцовой оболочке животное усваивает лишь половину, поскольку почти вся энергия уходит на переваривание обертки, и просто поддерживается жизнедеятельность животных, получая мизерные привесы и надои. При обработке зерна и зерноотходов в экструдере, половина работы пищеварительного факта желудка выполняется экструдером и поэтому энергия корма целиком идет на сфоительство организма животного. Рисунок 1. Преимущества экструдированных кормов. Как очевидно из вышесказанного экструдированные корма незаменимы при откорме молодняка животных. При кормлении молодняка экструдантом стренгами гибель животных от кишечножелудочных заболеваний снижается в 1, раза. И в дальнейшем при переходе на грубые корма животное в раннем возрасте, не измученное кишечными расстройствами, значительно обгоняет своих сверстников в росте . При влажности комбикорма естественное разложение витаминов происходит значительно интенсивнее, чем в гранулах . При экструдировании воздействие высоких температур происходит по длительности сек. Из практических наблюдений за животными, особенно поросятами, специалисты знают, сколько комбикорма при кормлении животные выбрасывают в подстилку из кормушки, а это от общего веса корма.