Повышение эффективности технологического процесса и обоснование параметров шнекового пресса для экструдирования зернового материала

• Автор: Дидык, Татьяна Анатольевна
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1.Технологические линии производства экструдированных продуктов.

1.2. Технологический процесс экструдирования материалов растительного происхождения

1.3. Конструкции и анализ прессэкструдеров

1.4. Выводы по разделу

1.5. Цели и задачи исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ЗЕРНОВОГО МАТЕРИАЛА И ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРЕДЛАГАЕМОГО ШНЕКА
2.1. Энергоемкость процесса экструдирования зернового материала известными экструдерами

2.2. Снижение энергоемкости процесса экструдирования материала

2.2.1. Процесс сжатия материала в ступенчатом канале
2.2.2. Процесс сжатия материала в предлагаемом канале.
2.3. Обоснование основных параметров предлагаемого шнека
2.4. Сравнительный анализ энергоемкости прессэкструдера со ступенчатым каналом и прессэкструдера с предложенным каналом
Выводы по разделу.
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Программа экспериментальных исследований
3.2. Объект исследований.
3.3. Общая методика экспериментальных исследований
3.4. Экспериментальные образцы формы рабочего канала
3.5. Описание экспериментальной установки.
3.6. Методика определения физикомеханических свойств исследуемого зернового материала
3.6.1. Определение влажности материала.
3.6.2. Определение плотности сырья.
3.6.3. Определение коэффициента трения зернового материала по
шнеку и зееру прессэкстру дера
3.6.4. Определение коэффициента внутреннего трения.
3.7. Методика проведения исследований на экспериментальных образцах формы рабочего канала
3.8. Методика проведения исследований на экспериментальном прессэкструдере
3.8.1. Определение частоты вращения шнека
3.8.2. Измерение затрат энергии и производительности прессэкструдера
3.9. Методика обработки результатов исследований
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Определение физикомеханических свойств исследуемого зернового материала.
4.1.1. Определение коэффициентов трения зернового материала по
поверхности шнека и зеера прессэкструдера.
4.2. Анализ лабораторных исследований экспериментальных образцов формы рабочего канала.
4.3. Результаты и анализ исследований па экспериментальном нрсссэкструдере
4.3.1. Влияние частоты вращения шнека и объемной плотности материала на производительность прессэкструдера
4.3.2. Исследование энергетических характеристик нрессэкструдера
4.4. Сравнительный анализ экспериментального прессэкструдера с серийно выпускаемыми прессэкструдерами
Выводы по разделу.
5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПРЕССЭКСТРУДЕРА, ВНЕДРЕНИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
5.1. Производственная проверка прессэкструдера
5.2. Экономическая оценка результатов исследований.
Выводы по разделу.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Жидкость капиллярах и порах удерживается под действием сил поверхностного натяжения. В процессе прессования происходит отжим жидкой части продукта из твердой части. Физическая сущность данного процесса заключается в следующем. При отжиме происходит сближение внешних и внутренних поверхностей частиц отжимаемого материала под действием прилагаемого давления рис. Вследствие сближения этих поверхностей происходят два процесса, относящиеся соответственно к жидкой и к твердой частям 1 выжимание жидкости из промежутков между сближающимися внешними и внутренними поверхностями и 2 соединение сплавление внешних и внутренних поверхностей частиц материала, приводящее к образованию при глубоком отжиме более или менее прочного брикета жмыха. Первоначальный этап отделение жидкости от твердой части выполняется следующим образом. При сближении внутренних и внешних поверхностей происходит выжимание жидкой части из промежутков между поверхностями до тех пор, пока толщина слоя жидкости не уменьшится до некоторых очень малых величин. Вытекание выдавливаемой выжимаемой влаги подчиняется гидродинамическим законам течения вязкой жидкости, мономолекулярные слои которой удерживаются на поверхностях их силовым молекулярным полем и неподвижны. На втором этапе происходит соединение отдельных частиц с образованием брикета. Под действием давления частицы сближаются за счет имевшихся между ними промежутков рис. После того как частицы вступают в непосредственное соприкосновение, они оказывают друг на друга все возрастающее давление, начинается деформация отдельных частиц и их соединение в местах разрыва. Рис. Для обработки материала давлением используют поршневые гидравлические и шнековые прессы. Предпочтение отдают шнековым прессам, так как они полностью механизируют процесс прессования и дают возможность вести его непрерывно. По сравнению с гидравлическими прессами, общая технологическая схема прессования с применением шнековых прессов значительно сокращается. Отпадает необходимость использования гидравлического оборудования насосов, аккумуляторов, распределителей давления и пр. Процесс прессования на шнековых прессах следует рассматривать не только как механическое сжатие прессуемого материала, а как продолжение глубоких физикохимических изменений. Установлено, что в процессе прессования продолжается денатурация белковых веществ и прессуемый материал приобретает новое строение. Сильное разрушение структуры частиц прессуемого материала связано с самим характером работы шнекового механизма разрушение и истирание перемещающихся частиц при их трении по рабочим поверхностям и друг по другу и действием высокого давления раздавливание материла. Таким образом, в процессе экструзии под воздействием давления и сил сдвига происходят измельчение сырья, расщепление белковых структур, уничтожение микроорганизмов и токсинов, частичное обезвоживание, что обеспечивает более полную усвояемость белка животными, повышает переваримость и энергетическую ценность продукции. Общими для всех типов шнековых прессов является наличие одного или нескольких вращающихся шнеков, установленных в соответствующем корпусе цилиндре или зеере, который имеет загрузочное и выходное отверстия. Рис. Нагнетаемый материал оказывается заключенным между движущимися поверхностями основание и боковые стенки шнекового канала и неподвижной внутренней поверхностью зеера. При вращении шнекового вала движущаяся поверхность витков, вступая в соприкосновение с частицами материала, оказывает на них давление, которое передается и соседним частицам, не находящимся в данный момент в непосредственном соприкосновении с витками. В ходе прессования на шнековых прессах происходит значительное трение частиц по рабочим поверхностям, трение частиц друг о друга и внутреннее трение в частицах, связанное с их пластическими деформациями, что приводит к большому расходу энергии при работе шнекового пресса. Анализируя вышеизложенное, можно заключить, что технологический процесс экструдирования и его энергоемкость в основном определяется конструкцией шнека.