Сравнительный анализ устройств для измельчения зерновых материалов

УДК 631.363.21

У.К. Сабиев, А.С. Пушкарев

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

ЗЕРНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для развития животноводства нужна прочная кормовая база. Следует совершенствовать способы приготовления кормов с применением более совершенных машин и оборудования, позволяющих перерабатывать в качественный корм необходимые материалы. К кормовой базе предъявляются определенные требования, то есть она должна обеспечить: полное и бесперебойное снабжение животноводства разнообразными и полноценными дешевыми кормами в течение года; оптимальное соотношение в рационах кормовых единиц, переваримого протеина, минеральных веществ и микроэлементов; рациональное использование сельскохозяйственных угодий для максимального производства кормов; производство максимального количества кормов с единицы земельной площади при наименьших затрат труда и средств на их единицу. Самой ценной частью кормового рациона являются комбикорма, позволяющие повысить рост продуктивности скота. При приготовлении комбикормов используется зернофураж, которому принадлежит львиная доля всей массы комбикорма, но без предварительной подготовки зерно теряет ценность до 20%. Один из видов подготовки корма - измельчение, занимающее до 50% всех трудозатрат. Оптимальный выбор способа измельчения влияет на качество готового продукта и его стоимость. Выгодным является измельчение, проводимое по принципу среза и скалывания. Авторы рассматривают проблему измельчения зернофуража. Проведен сравнительный анализ различных технических средств и машин для измельчения зерновых материалов, указаны их преимущества и недостатки.

Ключевые слова: измельчитель зерновых материалов, зернофураж, гранулометрический состав.

Введение

В рационе животных концентрированных кормов - 20-32%. Их главный компонент - зерновой фураж в измельченном виде. От качества измельчения зависит питательная ценность зерна. Существуют разные способы физического разрушения зернового материала, такие как: свободный удар, стесненный удар, истирание, скалывание, плющение, резание. В настоящие время нет такого устройства, в котором бы один из этих способов использовался в чистом виде. Выбор способа зависит от свойств обрабатываемого материала. М.Л. Моргулис считает, что для хрупких выгоднее применять ударные и раздавливающие способы нагружения, для пластичных - сдвиг, вязких - истирание, для волокнистых - разрыв и резание. По мнению С.В. Мельникова, зерно, наряду с некоторыми другими, такими как древесина и пластик, входит в группу упруго-вязко-пластинчатых материалов, особенности которых в наличии структуры, резко выраженной анизотропии и значительной стабильности всей гаммы прочностных характеристик, обусловленной главным образом влиянием влажности [1]. При измельчении зерна механическим способом преобладают два основных процесса: резание и дробление. В многих исследованиях отмечено: резание - наименее энергоемкий процесс при измельчении зерна. Но сухое зерно по физико-механическим свойствам близко к абразивным материалам, из-за чего кромки ножей быстро изнашиваются, что и ограничивают использование этого способа.

При переработке зерна главной задачей становится управление механическими процессами деформаций и разрушений дисперсных систем различного рода и в конечном счете получение продукта с заданными свойствами. Кроме всего прочего, следует учитывать и степень затрат энергии на приготовление кормов, а также простоту конструкции и сложность эксплуатации.

В теории измельчения материалов твердых тел рассматриваются два комплекса вопросов.

© Сабиев У К., Пушкарев А.С., 2016

Первое - это изучение связи затрат энергии на измельчение материалов и результат процесса (качество конечного продукта). Второе - это изучение основных закономерностей в распределении частиц по размеру с целью отыскания методов определения средних частиц, площади их удельной поверхности и численных значений степени измельчения.

Объекты и методы исследования

Измельчение зерновых материалов - одна из самых трудоемких операций в приготовлении кормов. Часто используемы на сегодняшний день для измельчения дробилки молоткового типа, работающие по принципу разрушения материала путем дробления при помощи ударов рабочих органов (молотков), такие как ДКМ-5, КДУ-2 и др.

Перечисленные машины имеют ряд недостатков. Один из них - большая доля пылевидной фракции. Дробление в данных машинах происходит способом плющения, а при плющении материал воспринимает множество ударов с эффектом переизмельчения и выделения большой доли пылевидной фракции до 30%, что не соответствует зоотехническим нормам. Еще одним недостатком является большая металлоемкость и сложность конструкции, а также большие энергозатраты на процесс измельчения. К недостаткам других машин можно отнести недостаточную равномерность измельчения зерна и сложность конструкции.

Наряду с дробилками молоткового типа, существуют и другие устройства для измельчения зерновых материалов, к примеру ИЛС-0,5, ИЛС-5, дезинтеграторы и т.д. с рядом преимуществ: меньшей степенью энергозатрат на измельчение, более выровненным гранулометрическим составом. Однако они либо имеют неравномерное нагружение рабочих органов, либо сложную конструкцию, низкую ремонтопригодность и т.д.

В статье представлен сравнительный анализ различных машин для измельчения зерновых материалов.

В составе универсальной дробилки КДУ-2,0 (рис. 1): 1 - рама, 2 - дробильная камера, 3 - центробежный вентилятор, 4 - материалопровод, 5 - шлюзовой затвор, 6 - циклон, 7 -воздухопровод, 8 - фильтр, 9 - пульт управления, 10 - подающие транспортеры, 11 - электродвигатель, 12 - система передач.

Дробильный аппарат состоит из камеры, включающей решета, деки и молотковый барабан. Над дробильной камерой установлен приемный бункер для зерна, оборудованный магнитным сепаратором и поворотной заслонкой с рукояткой для регулировки загрузки дробилки [2].

Рис. 1. Универсальная дробилка КДУ-2,0 222

Недостатки данной машины - в больших - металлоемкости, удельном расходе энергии, доле пылевидной фракции.

Дробилка безрешетная ДБ-5 (рис. 2) предназначена для измельчения фуражного зерна влажностью не более 17%. Выпускается в двух модификациях: для комплектования комбикормовых агрегатов - ДБ-5-2 и индивидуального использования - ДБ-5 [2].

Рис. 2. Дробилка безрешетная ДБ-5: 1 - дробильная камера; 2 - ротор с шарнирно подвешенными молотками; 3 - вихревая камера; 4 - возвратный канал; 5 - кормопровод; 6 - выгрузной шнек для отвода измельченного материала из разделительной камеры за пределы дробилки; 7 - поворотные заслонки; 8 - выгрузной шнек; 9 - решетный сепаратор; 10 - разделительная камера; 11 - фильтр; 12 - пылеотделитель; 13 - датчик верхнего уровня; 14 - зерновой бункер; 15 - загрузочный бункер; 16 - датчик нижнего уровня; 17 - заслонка зернового бункера; 18 - канал подачи зерна; 19 - канал возврата воздуха; 20 - дека

Недостатки машины: сложность конструкции, большие затраты электроэнергии, недостаточно выровненный гранулометрический состав.

Известен дезинтегратор [3] (рис. 3), в котором цилиндрический корпус 1 с отражательными планками 2, с возможностью вращения внутри него в противоположных направлениях двух тарельчатых роторов 3 и 4 с рядами измельчающих элементов 5 и 7 ротора 4. Тарельчатые роторы 3 и 4 расположены зеркально относительно друг друга, образуя в осевом сечении равномерно расширяющийся канал. Насажены они на валы 8 и 9, расположенные на одной геометрической оси, каждый с самостоятельным приводом. Корпус имеет загрузочный 10 и выгрузной 11 патрубки.

Недостаток данного дезинтегратора - неравномерность нагружения рабочего органа.

Рис. 3. Дезинтегратор

Схема камеры измельчения ИЛС-0,5 представлена на рис. 3 [1].

Рис. 4. Камера измельчения ИЛС-0,5: 1 - корпус; 2 - заслонка регулировочная; 3 - загрузочный бункер; 4 - выходная горловина; 5 - диск-ротор верхний; 6, 8 - смежные кольцевые ряды рабочих органов; 7 - патрубок выхода готового продукта; 9 - полый вал; 10 - вал; 11 - шкивы привода; 12 - регулировочные прокладки;

13 - диск-ротор нижний

Недостаточно равномерный гранулометрический состав - недостаток данного измельчителя.

На рис. 5 представлен разработанный на кафедре агроинженерии Омского ГАУ измельчитель зерновых материалов [4].

Рис. 5. Измельчитель зерновых материалов

Устройство состоит из электродвигателя 6, дисков передаточных отношений 7, ремня 8, выгрузного патрубка 9, неподвижного корпуса с тангенциальным патрубком 11. Внутри корпуса расположены роторы, состоящие из двух дисков 1 и 2 и рабочих колец, расположенных соосно и горизонтально. Нижний диск укреплен на фланце полого вала 3, верхний диск - на фланце вала 4. Вал 4 - в полости вала 3, соосно к последнему. В верхней части вал 4 выполнен полым. Полость вала сообщается тремя радиальными окнами с пространством между дисками 1 и 2.

Изъян данной машины в недостаточной проходимости материала по рабочим органам в процессе измельчения.

Заключение

Приведенные выше машины имеют ряд недостатков: высокие энергозатраты, неудовлетворительные характеристики конечного продукта с большой долей пылевидной фракции, неравномерность нагружения рабочих органов, металлоемкие и сложные конструкции. В Омском ГАУ ведутся изыскания по совершенствованию технических средств для измельчения зерновых материалов.

Список литературы

1. Сергеев, Н.С. Центробежно-роторные измельчители фуражного зерна : дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01 / Н.С. Сергеев. - Челябинск, 2008. - 259 с.

2. Завражнов, А.И. Мехнизация приготовления и хранения кормов / А.И. Завражнов, Д.И. Николаев -М. : Агропромиздат, 1990. - 336 с.

3. А.с. № 118710 Рос. Федерация : УДК 621.926.4(088.8). Дезинтегратор / Леонтьев П.И. (RU), Золотарев С.В. (RU) ; патентообладатель Челябинский ордена Трудового Красного Знамени институт механизации и электрификации сельского хозяйства. - Бюл. № 36 ; заявл. 05.08.83 ; опубл. 30.09.85.

4. Сабиев, У.К. Устройство для измельчения зерновых материалов / У.К. Сабиев, В.В. Фомин / Вестн. Ом. гос. ун-та. - 2008. - № 2. - С. 75-77.

Сабиев Уахит Калижанович, доктор техн. наук, профессор, Омский ГАУ; Пушкарев Александр Сергеевич, аспирант, Омский ГАУ, e-mail: as.pushkarev350604@omgau.org.

SUMMARY

U.K. Sabiev, A.S. Pushkarev

Comparative analysis devices for crushing grain materials

As part of the development of animal husbandry, creation of a stable fodder base. Improvement of methods of preparation of feed with the use of better machines and equipment allowing us to process high-quality food in the required materials. The most valuable part of the ration, are feed, allowing you to boost higher growth in livestock productivity. Used In the preparation of fodder grain fodder, which makes up the lion's share throughout the feed, but without prior preparation the grain loses its value to 20%. One type of preparation is grinding of the feed, covering up to 50% of all labor costs of the feed preparation. The optimal choice of method of grinding affects the quality of the finished product and its cost. One of the most beneficial ways of crushing grinding is conducted on the principle of shear and spallation. The authors consider the problem of grinding grain fodder. A comparative analysis of different technical means and machinery for grinding grain materials, advantages and disadvantages.

Keywords: chopper grain materials, fodder, grain size composition.

Sabiev Uakhit Kalizhanovich, Dr. Eng. Sci., Prof., Omsk SAU; Pushkarev Aleksandr Sergeevich, Postgraduate, Omsk SAU, e-mail: as.pushkarev350604@omgau.org.

УДК 001.53

М.И. Лесовская, З.Е. Шапорова

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

Работа нацелена на повышение эффективности и снижение риска использования адаптогенов. С помощью компьютерной диагностики проанализирована реактивность клеток крови, продуцирующих свободные радикалы. В условиях in vitro измеряли параметры свободнорадикального фона внутренней среды организма практически здоровых людей относительно абсолютной нормы, а также параметры антирадикальной активности 69 коммерческих продуктов функционального питания. Клеточная реактивность в пределах нормы была лишь у 37% пробандов, у 6% - достоверно снижена до уровня предпатологии, предотвращение которой требует не антиоксидантной, а прооксидантной коррекции. У большинства обследованных (57% - при стимуляции клеток in vitro; 80% - в базальных условиях) выявлены признаки свободнорадикального стресса внутренней среды организма, что, напротив, предполагает использование алиме-нитарных антиоксидантов. Компьютерная диагностика антирадикальной активности широкого спектра функциональных нутриентов зарубежного и отечественного производства показала: только десять из 69 образцов эффективно тормозят свободнорадикальные процессы, в то время как остальные дорогостоящие продукты, рекламируемые как антиоксиданты, таковыми не являются. У трёх препаратов выявлен регуля-торный прооксидантный эффект, что позволяет приоритетно тестировать их как возможныхе корректоры гипореактивных состояний фагоцитов, выявленных у 6% обследованных пробандов. Подобные результаты достижимы только при использовании данной информационной технологии. Традиционные методы исследования резистентности мало чувствительны и инерционны. У производителей и дистрибьюторов появляется реальная возможность включать в аннотации и рекламные проспекты объективную информацию об антиоксидантной активности субстратов. Оценочные суждения о качестве функциональных продуктов не имеют смысла без учёта свободнорадикального статуса внутренней среды организма адресного потребителя. Технология автоматизированного хемилюминесцентного анализа надёжно обеспечивает данное сочетание в контексте системы управления качеством функционального питания.

Ключевые слова: управление качеством, компьютерная диагностика, информационная технология, функциональное питание, адаптогены, антиоксиданты.

© Лесовская М.И., Шапорова З.Е., 2016