Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера

• Автор: Мишанин, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КОРМОВ

1.1 Технология и технологические требования экструдирования кормов растительного происхождения.

1.2 Анализ конструкций матриц прессэкструдеров, их классификация

1.3 Обзор исследований дозирующих зон и матриц прессэкструдеров

1.4 Анализ литературного обзора, цель и задачи исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАБОТЫ

МАТРИЦЫ ПРЕССЭКСТРУДЕРА.
2.1 Обоснование конструктивнотехнологической схемы
устройства. Схема проведения исследований
2.2 Определение давления смеси в выходном сечении шнека
2.3 Обоснование угла при вершине конуса
2.4 Определение расхода материала через кольцевое отверстие матрицы экструдера.
2.5 Обоснование параметров пружины сжатия
Выводы.
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1 Программа и общая методика экспериментальных исследований
3.2 Описание лабораторной установки. Факторы, определяющие технологический процесс и уровни их варьирования.
3.3 Методика экспериментальных исследований
3.3.1 Сырь, используемое в исследованиях, его свойства и подготовка
3.3.2 Определение производительности прессэкструдера
3.3.3 Определение параметров экструдирования.
3.3.4 Определение затрачиваемой мощности и энергомкости
экструдирования.
3.4 Методика обработки результатов.
4 РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Результаты экспериментальных исследований
производительности прессэксгрудера с разработанной матрицей
4.2 Неравномерность давления экструдирования.
4.3 Энергомкость экструдирования
4.4 Определение оптимальных параметров матрицы
Выводы.
5 ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕССЭКСТРУДЕРА С РАЗРАБОТАННОЙ МАТРИЦЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Исследования в производственных условиях
5.1.1 Описание производственной установки
5.1.2 Описание технологической линии.
5.1.3 Результаты исследований в производственных условиях
5.2 Экономическая оценка результатов исследования.
Выводы.
ВЫВОДЫ ОБЩИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Также были разработаны теоретические основы холодной, тёплой и горячей (варочной) экструзии (таблица 1. Исторически первым, появилось холодное экструдирование с температурой продукта на выходе из экструдера до °С. При холодной эксчрузии происходят только механические изменения в материале вследствие медленного перемещения его под давлением и формирование этого продукта с образованием заданных форм. Такая технология используется и для производства макаронных изделий. В этом же режиме гранулируют корма по «влажной» технологии с использованием шнековых прессующих механизмов. При этой технологии гранулы вырабатываются из рассыпного корма влажностью от % и выше. Однако эта технология не получила распространения из-за больших затрат энергии на сушку экструдированных 1ранул []. Наряду с холодной экструзией существует «тёплая» экструзия, при которой наряду с механическим воздействием осуществляется тепловое воздействие на обрабатываемый продукт. На выходе температура конечного продукта обычно не превышает °С []. Одним из перспективных направлений в экструзионной технологии стало создание технологии «горячего» экструдирования с температурой процесса от 0 °С до 0 °С []. Таблица 1. Тёплая . Горячая . Первые публикации о результатах исследования процесса экструзии кормов появились за рубежом в период . Авторы этих работ приводят данные по оптимальным реяшмам работы пресс-экструдеров зарубежных фирм в зависимости от вида приготовляемых кормов. Процесс экструдирования осуществляется следующим образом. Подготовленное исходное сырьё через загрузочное отверстие поступает в рабочую камеру, где шнеком перемещается вдоль неё. Продукт внутри рабочей камеры движется по сложной траектории, при этом увеличивается степень сжатия, которая определяется отношением площади рабочего канала к суммарной площади фильер на выходе продукта из профилирующей матрицы [, ]. В ходе экструдирования исходный материал, подвергнувшись термомеханической деструкции, переходит из сыпучего дисперсного состояния в упруго-вязкопластичную массу (гель), характерную для крахмальных клей-стсров высоких концентраций и денатурированных белков. Эти превращения происходят при действии на сырьё с необходимым количеством влаги (до %), высоких температур (до 0 °С) и давления (до МПа) [, , ]. Если продукт, уплотняясь, прогревается за счёт сил трения частиц о поверхности вращающихся рабочих органов и деформаций сдвига, то такой режим работы называется автогенным; если же присутствует дополнительный регулируемый нагрев от внешнего источника тепла, то режим работы -политроп! Образующаяся масса перемещается шнеком к матрице и при определенном давлении выпрессовывается через её отверстия [, , ]. После выхода продукта из отверстий матрицы, в результате резкого перепада температуры и давления (между зонами высокого и атмосферного давления (3. МПа)), происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объёма экструдата (расширению). При этом в результате «взрыва» продукта (или «декомпрессионного шока») происходят глубокие преобразования его структуры: взрыв клеточных стенок, деструкция. Под воздействием давления пара в продукте образуются поры, а оставшиеся целыми крахмальные зёрна разрываются. Таблица 1. В нашей стране исследования процесса экструдирования кормов начались с года. Широкое проведение исследований было связано с разработкой и внедрением технологии и оборудования приготовления карбамид-ного концентрата [, ]. В современной практике экструзионных технологий нашли применение два типа экструдеров - одношнековые и двухшнековые, которые отличаются по производительности, назначению, технологическим возможностям, по уровню технического исполнения. Несмотря на существенные различия в конст рукциях, одно- и двухшнековые экструдеры могут быть классифицированы по общим для этих машин принципиальным признакам - термодинамическим характеристикам со следующими типами: автогенные, политропные и изотермические [].