Научная статья на тему 'АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПИВНОИ ДРОБИНЫ ПО РОТОРУ ВИБРАЦИОННО-ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ЦЕНТРИФУГИ'

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПИВНОИ ДРОБИНЫ ПО РОТОРУ ВИБРАЦИОННО-ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ЦЕНТРИФУГИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
19
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПИВНАЯ ДРОБИНА / РАЗДЕЛЕНИЕ / ВИБРАЦИЯ / ЦЕНТРИФУГА / РОТОР / ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СИЛЫ

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Николаев Владислав Николаевич, Ахметвалиев Марат Саматович, Литаш Александр Витальевич, Первушин Владислав Владимирович

На основе комплексного подхода к решению утилизации отходов перерабатывающих производств, в том числе и пивоваренных, возможно приготовление качественно новых кормовых материалов. Пивная дробина, являющаяся одним из отходов пивоварения, обладает большим разнообразием питательных веществ и содержит в 1 кг 0,8 ЭКЕ, а также 42 г переваримого протеина. В составе кормовой смеси ее выдают крупному рогатому скоту - до 20 кг, свиноматкам и хрякам - 4-6 кг на голову в сутки. Влажная пивная дробина обладает низкой стойкостью при хранении, из-за чего возникают определенные проблемы с ее реализацией, поэтому возникает необходимость проводить ее обезвоживание в центрифугах с последующей сушкой или прессованием. Цель исследования - аналитическое определение начальной скорости движения пивной дробины по лопасти ротора вибрационно-центробежной центрифуги при разделении ее на густую и жидкую фракции. Предложена вибрационно-центробежная центрифуга, в которой ротор снабжен перфорированными прямолинейными и криволинейными лопастями, установленными друг за другом по ходу его вращения. Ротор при вращении одновременно совершает осевые вибрации в вертикальной плоскости перпендикулярно плоскости своего вращения. Движение пивной дробины на роторе складывается из двух этапов: по горизонтальной поверхности ротора до перфорированных лопастей и по ним. Эффективное разделение пивной дробины на лопастях во многом зависит от характера ее движения по горизонтальной поверхности ротора и начальной скорости при переходе на лопасти. В результате исследования аналитически выявлены условия вибрации лопастного ротора, определяющие минимальные значения основных параметров вибрационно-центробежной центрифуги для эффективного разделения пивной дробины на густую и жидкую фракции и определены траектория движения частицы пивной дробины по диску ротора до момента встречи с лопастью и скорость ее движения, которая и является начальной скоростью движения частицы по лопасти.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Николаев Владислав Николаевич, Ахметвалиев Марат Саматович, Литаш Александр Витальевич, Первушин Владислав Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANALYTICAL DESCRIPTION OF THE MOTION OF A BREWER'S GRAINS ON THE ROTOR VIBRATION AND CENTRIFUGAL CENTRIFUGE

On the basis of an integrated approach to the solution of waste disposal of processing industries, including brewing, it is possible to prepare qualitatively new feed materials. brewer's grains, is one of the wastes of brewing, has a wide variety of nutrients and contains 1 kg of 0.8 EKE, as well as 42 g of digestible protein. As part of the feed mixture it is given: cattle up to 20 kg, sows and boars - 4...6 kg per head per day. Wet brewer's grains has a low resistance to storage and as a result there are some problems with its implementation, so there is a need to carry out its dehydration in centrifuges with subsequent drying or pressing. The aim of the research is the analytical determination of the initial velocity of the brewer's grains movement along the rotor blade of the vibration - centrifugal centrifuge when it is divided into thick and liquid fractions. A vibration-centrifugal centrifuge is proposed, in which the rotor is equipped with perforated rectilinear and curvilinear blades installed one after another in the course of its rotation. The rotor during rotation simultaneously makes axial vibrations in a vertical plane perpendicular to the plane of its rotation. The movement of the brewer's grains on the rotor consists of two stages: on the horizontal surface of the rotor to the perforated blades and on them. The effective separation of the brewer's grains on the blades largely depends on the nature of its movement on the horizontal surface of the rotor and the initial speed during the transition to the blades. As a result of the study, the conditions of vibration of the blade rotor are analytically revealed, which determine the minimum values of the main parameters of the vibration-centrifugal centrifuge for the effective separation of the brewer's grains into the thick and liquid fractions, and the trajectory of the brewer's grains particle movement along the rotor disk until the moment of meeting with the blade and the speed of its movement, which is the initial velocity of the particle movement along the blade, are determined.

Текст научной работы на тему «АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПИВНОИ ДРОБИНЫ ПО РОТОРУ ВИБРАЦИОННО-ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ЦЕНТРИФУГИ»

УДК 631.363

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ ПО РОТОРУ ВИБРАЦИОННО-ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ЦЕНТРИФУГИ

НИКОЛАЕВ Владислав Николаевич, канд. техн. наук, доцент кафедры, tmgnikolaev@mail.ru АХМЕТВАЛИЕВ Марат Саматович, соискатель, инженер кафедры, tmg.csaa@inbox.ru ЛИТАШ Александр Витальевич, соискатель, инженер кафедры, plastun86@mail.ru ПЕРВУШИН Владислав Владимирович, магистрант кафедры, dkflgthdeiby@mail.ru Кафедра технологии и механизации животноводства и инженерной графики, Институт агроин-женерии, ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ

На основе комплексного подхода к решению утилизации отходов перерабатывающих производств, в том числе и пивоваренных, возможно приготовление качественно новых кормовых материалов. Пивная дробина, являющаяся одним из отходов пивоварения, обладает большим разнообразием питательных веществ и содержит в 1 кг 0,8 ЭКЕ, а также 42 г переваримого протеина. В составе кормовой смеси ее выдают крупному рогатому скоту - до 20 кг, свиноматкам и хрякам - 4-6 кг на голову в сутки. Влажная пивная дробина обладает низкой стойкостью при хранении, из-за чего возникают определенные проблемы с ее реализацией, поэтому возникает необходимость проводить ее обезвоживание в центрифугах с последующей сушкой или прессованием. Цель исследования - аналитическое определение начальной скорости движения пивной дробины по лопасти ротора вибрационно-центробежной центрифуги при разделении ее на густую и жидкую фракции. Предложена вибрационно-центробежная центрифуга, в которой ротор снабжен перфорированными прямолинейными и криволинейными лопастями, установленными друг за другом по ходу его вращения. Ротор при вращении одновременно совершает осевые вибрации в вертикальной плоскости перпендикулярно плоскости своего вращения. Движение пивной дробины на роторе складывается из двух этапов: по горизонтальной поверхности ротора до перфорированных лопастей и по ним. Эффективное разделение пивной дробины на лопастях во многом зависит от характера ее движения по горизонтальной поверхности ротора и начальной скорости при переходе на лопасти. В результате исследования аналитически выявлены условия вибрации лопастного ротора, определяющие минимальные значения основных параметров вибрационно-центробежной центрифуги для эффективного разделения пивной дробины на густую и жидкую фракции и определены траектория движения частицы пивной дробины по диску ротора до момента встречи с лопастью и скорость ее движения, которая и является начальной скоростью движения частицы по лопасти.

Ключевые слова: пивная дробина, разделение, вибрация, центрифуга, ротор, центробежные силы.

Введение

Одна из основных задач отрасли животноводства - повышение продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы, и она во многом реализуется посредством использования качественно приготовленных и новых кормовых материалов, например, на основе утилизации отходов перерабатывающих производств, в том числе и пивоваренных, а также применения современных ресурсосберегающих технических средств и технологий, как отечественных, так и зарубежных.

Влажная пивная дробина обладает низкой стойкостью при хранении и, как следствие, возникают определенные проблемы при транспортировке, а также и другие проблемы с ее реализацией. В ней большая часть различных микроорганизмов от исходного зерна жизнеспособна, и это приводит ее к порче при температуре 15-30° С, из-за чего нельзя хранить пивную дробину более 24-74 часов. Большое разнообразие питательных веществ в пивной дробине способствует сбалансированию рационов по протеину и энергии, незаменимым аминокислотам и витаминам группы В [2, 7, 8].

Сравнительно небольшой срок хранения влажной пивной дробины создает множество проблем для эффективного использования [1, 2, 7, 8], следовательно, возникает необходимость ее обезво-

живания в центрифугах для дальнейшего прессования или сушки с целью получения сухого корма длительного хранения. Выработка высококонцентрированного корма - пивной дробины и ввод в рацион животных и птицы является эффективным решением важной задачи повышения их продуктивности, параллельно утилизируется пивная дробина как отход пивоваренных предприятий, для которых это решение одной из их проблем.

Анализ пивоваренного производства и выпускаемого оборудования для утилизации пивной дробины позволяет сделать вывод, что достаточно иметь устройства для обезвоживания производительностью 3-4 тонны в час, которые в полной мере могут быть загружены в течение рабочей смены.

В настоящее время перерабатывающему производству для утилизации отходов с выработкой кормовых добавок нужны ресурсосберегающие технические средства [10, 11, 12], и их разработка требует более глубокого анализа взаимодействия рабочих органов с обрабатываемым материалом, в частности, в вибрационно-центробежных центрифугах для разделения пивной дробины на фракции, что имеет актуальное значение.

Цель исследования - аналитическое определение начальной скорости движения пивной дроби-

© Николаев В. Н., Ахметвалиев М. С., Литаш А. В., Первушин В. В., 2019 г.

ны по лопасти ротора вибрационно-центробежной центрифуги при разделении дробины на густую и жидкую фракции.

Материалы и методы

Для разделения пивной дробины на жидкую и густую фракции нами предложена вибрационно-центробежная центрифуга [6, 9], в которой ротор снабжен перфорированными прямолинейными и криволинейными лопастями, установленными друг за другом по ходу его вращения. Ротор совершает осевые вибрации в вертикальной плоскости перпендикулярно плоскости своего вращения. Применение реверсного вращения ротора центрифуги и его осевых колебаний способствует самоочищению перфорированных лопастей от застрявших частиц пивной дробины, а использование попарно тангенциально размещенных по отношению к корпусу ротора выходных патрубков обеспечивает эффективную работу устройства, так как позволяет производить отвод осадка в разные стороны.

Движение пивной дробины на роторе складывается из двух этапов: по горизонтальной поверхности ротора до перфорированных лопастей и по ним. Эффективное разделение пивной дробины на лопастях во многом зависит от характера ее движения по горизонтальной поверхности ротора и начальной скорости при переходе на прямолинейную лопасть, отклоненную на угол от радиуса ротора вперед по ходу его вращения. Криволинейная лопасть установлена за прямолинейной.

Для достижения цели исследования нами проанализированы обоснованные решения по выбору геометрических параметров ротора центрифуг. Прототипом нашей конструкции вибрационно-центробежной центрифуги является установка Леонтьева П.И. и Дарханова А.И. [4], поэтому мы воспользовались некоторыми их результатами по конструктивно-кинематическим параметрам. Исходя из этого, выбираем геометрические параметры ротора в пределах: высота 70-90 мм, радиус диска - 200 мм. При этих параметрах площадь живого сечения подачи - 600-800 мм2.

С учетом конструктивных особенностей перфорированной прямолинейной лопасти ротора, заключающихся в том, что высота прямоугольного отверстия и перегородки чередуются и составляют по 2 мм, амплитуду колебаний ротора следует выбрать около 4 мм.

В случае, когда лопасть отклонена на угол от радиуса или имеет форму дуги окружности, фактор разделения Fr равен отношению ускорения Кориолиса и центробежного ускорения в переносном движении к ускорению гравитационного поля:

(1)

а>е - угловая скорость вращения ротора, с-1; г - радиус ротора, м;

ут - относительная скорость движения частицы пивной дробины по лопасти, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

где

у - угол между радиальным направлением и направлением лопасти, град.

Фактор разделения при осевой вибрации тге в случае, когда колебания направлены вверх на горизонтальный вращающийся ротор с лопастями (рис. 1), способствующие созданию микропор в осадке, фактор разделения равен [4]:

(2)

где Ак - амплитуда колебаний ротора центрифуги,

м;

СОк -частота колебаний ротора центрифуги, с-1.

Рис. 1 - Схема сил, действующих на частицу пивной дробины на лопасти ротора при осевой вибрации

4,Й>; зш{>и,,У)

Величина

1-

показывает,

&

что воздействие вибрации на вращающийся ротор способствует увеличению фактора разделения установки.

Для того чтобы частица начала перемещаться по лопасти от воздействия вибрации, должно выполняться условие:

Ф >¥ +0

в трг

(3)

где Фе - вибрационная сила инерции, Н;

^трг- проекция силы трения в направлении оси ъ, Н;

О - сила тяжести, Н. Вибрационная сила инерции, сила трения, сила тяжести и нормальная реакция лопасти л^равны:

(4)

(5)

(6) (7)

где ф - угол трения, град;

у - коэффициент трения;

N - нормальная реакция лопасти, Н;

Ф - переносная сила инерции, в направлении оси у, Н;

Фк - Кориолисова сила инерции, Н.

С учетом (4 - 7) и сокращая массу, уравнение (3) можно записать

С учетом (4 - 7) и сокращая массу, уравнение (3) можно записать

Из уравнения (8) получим условия для определения значений амплитуды Ак и частоты колебаний^ ротора, при которых частица пивной дробины от вибрационных возмущений начнет колебаться.

(9)

(10)

Соблюдение условий (9) и (10) позволяет задаться необходимыми значениями параметров вибрации для эффективного разделения пивной дробины, поэтому из условий (9) и (10) частоту колебаний ротора выбираем в пределах 400-800 кол/мин.

На ротор, который вращается вокруг вертикальной оси и имеет постоянную угловую скорость через горловину с бесконечно малой скоростью поступает материальная частица М пивной дробины. Исследуем относительное ее движение [5].

Вращение плоскости зададим по часовой стрелке, это необходимо для определения аналитических зависимостей, когда все кинематические параметры относительного движения будут положительными, так как движение неподвижной точки (в инерциальной системе координат) в равномерно вращающейся неинерциальной системе координат обеспечивает противоположность направлений переносной и относительной скоростей.

Обеспечим жесткую связь с диском ротора подвижной системы координат Oxyz, ось z которой направим вдоль оси вращения вверх; ось z1 инерци-альной системы координат О^у^ совпадает по направлению с осью z (рис. 2, а).

На материальную частицу пивной дробины М действуют силы: ^

- сила тяжести О = ; ^

- нормальная реакция N плоскости;

- сила трения скольжения Е^, которая направлена в сторону, обратную направлению отно

сительной скорости Уг ; _».

- переносная сила инерции Фе ;

- Кориолисова сила инерции Фк .

В нашем случае переносное движение враща

тельное, значит

г а

У 7,

*>, а б

Рис. 2 - Силы, действующие на материальную

частицу пивной дробины, движущуюся по диску вращающегося ротора

Так как сое = const и потому ее = Q af и о .

А значит а 'е = а^ и переносная сила инерции

Л ' ос

фе = ~ае направлена вдоль радиуса от оси вращения. Кориолисова сила инерции, определяемая

по известной формуле фк = -2т(а>е х Vr}, имеет

направление, перпендикулярное плоскости векто

ров ®е и Vr в ту сторону, откуда поворот вектора к на кратчайший угол виден в направлении по ходу часовой стрелки.

По поверхности диска ротора конец радиус-вектора Г частицы M описывает относительную траекторию cr. Дифференциальное уравнение относительного движения частицы пивной дробины в векторной форме имеет вид:

та,. = G + N + Fmp + Фе + Ф,

(11)

Запишем это уравнение в цилиндрической системе координат 0гф2 (рис. 2, б): ось г:

(12)

+ тсо„ г -2 тсоУг

V г

ось ср:

ось z:

0 = N - G

(13)

(14)

Последнее уравнение определяет величину нормальной реакции N = mg .

В уравнениях (12) и (13) учитываются проекции

ск°р°сти V на оси г и ф : V,г = Г ; Vф = гф .

Подставив значения этих проекций в выражения (12) и (13), а затем разделив обе части этих уравнений на т, получим:

или

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Результаты и их обсуждение

Уравнения (17) и (18) описывают относительное движение материальной точки (частицы пивной дробины) по шероховатой поверхности.

Численное решение дифференциальных уравнений (17) и (18) с учетом конструктивно-режимных параметров вибрационно-центробежной центрифуги для определения начальных условий движения материальной точки (пивной дробины) по лопастям выполнено методом Рунге-Кутта [3] в программном продукте MathCAD, и теоретически определены траектория движения материальной точки - частицы пивной дробины и скорость ее движения по диску (рис. 3 и 4).

К*

1Ы-

Т1

[г.1

-"¡ИГ ■ 441 '««I ■«« о «41 : « Д'' ,14

п

Рис. 3 - Траектория движения частицы пивной дробины по диску ротора

Из графика на рисунке 3 видно, что движение частицы пивной дробины начинается с начального радиуса приводного вала диска ротора, который составляет 10 мм. Частица движется по сложной траектории и приходит с начальной радиальной скоростью на прямолинейную лопасть на радиусе диска ротора 50 мм.

Рис. 4 - Зависимость радиальной скорости движения частицы пивной дробины по диску ротора

За время движения частицы по диску радиальная скорость в момент встречи с лопастью составила 0,54 м/с, что является начальной скоростью движения частицы по лопасти.

Выводы

Аналитически выявлены условия вибрации лопастного ротора, определяющие минимальные значения основных параметров вибрационно-цен-тробежной центрифуги для эффективного разделения пивной дробины на густую и жидкую фракции.

Аналитически определены траектория движения частицы пивной дробины по диску ротора до момента встречи с лопастью и скорость ее движения, которая и является начальной скоростью движения частицы по лопасти.

Список литературы

1. Балашов О. Ю. Особенности получения прессованных кормов из побочных продуктов пивоваренного производства / О. Ю. Балашов, В. В. Утолин, Н. Е. Лузгин // Аграрный вестник Верхневолжья. -2018. -№ 1 (22). -С. 50-54.

2. Батищева Н. В. Инновационные способы утилизации пивной дробины / Н. В. Батищева // Научное обозрение. Технические науки. -2016. -№6. -С. 10-14.

3. Бахвалов Н. С. Численные методы : учебное пособие / Н. С. Бахвалов, Н. П. Жидков, Г.М. Кобельков. -Москва : Наука, 1987. - 600 с.

4. Дарханов А. И. Разработка и обоснование основных параметров вибрационно-центробеж-ной установки для разделения пивной дробины на жидкую и густую фракции : дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 / А. И. Дарханов. -Челябинск, 1994. -167 с.

5. Жилкин В. А. Динамика материальной точки : учеб. пособие / В. А. Жилкин. -Челябинск : ЧГАУ, 1998. -331 с.

6. Николаев В. Н. Установка для разделения пивной дробины на жидкую и густую фракции / В. Н. Николаев, М. С. Ахметвалиев, А. В. Литаш // Актуальные вопросы аграрной науки. -2018. -№ 28. -С.14-22.

7. Рекомендации по производству и использо-

ванию углеводно-белкового корма полученного путем биоферментации пивной дробины / [Н. А. Табаков [и др.] ; -Красноярск : Красноярский ГАУ, 2013. -54 с.

8. Рециклинг отходов в АПК : справочник / [И. Г. Голубев [и др.]. - Москва : ФГБНУ «Росинформа-гротех», 2011. -296 с.

9. Устройство для обезвоживания пивной дробины : пат. 157095 Рос. Федерация : МПК В 01 й 33/21, В 04 В 5/12. / Николаев В.В. [и др.] ; заявитель и патентообладатель Литаш Александр Витальевич. -№ 2015129920/05 ; заявл. 20.07.2015; опубл. 20.11.2015, Бюл. № 32. -9 с.

10. Федоренко И. Я. Ресурсосберегающие тех-

нологии и оборудование в животноводстве : учеб. пособие /И. Я. Федоренко, В. В. Садов. -Санкт-Петербург : Лань, 2012. -304 с.

11. Sparks T. Solid-Liquid Filtration. A users guide to minimizing costs and environmental impact; maximizing quality and productivity / T. Sparks. -United Kingdom : Butterworth-Heinemann is an imprint of Elsevier, 2012. -185 p.

12. Tarleton S. Progress in filtration and separation. Department of Chemical Engineering Loughborough University Loughborough / S. Tarleton. - United Kingdom : Academic Press is an imprint of Elsevier, 2015. -684 p.

ANALYTICAL DESCRIPTION OF THE MOTION OF A BREWER'S GRAINS ON THE ROTOR VIBRATION AND CENTRIFUGAL CENTRIFUGE

Nikolaev Vladislav N., candidate of technical Sciences, associate Professor, tmgnikolaev@mail.ru

Akhmetvaliev Marat S., aspirant. tmg.csaa@inbox.ru

Litash Alexandr V., aspirant, plastun86@mail.ru

Pervushin Vladislav V., undergraduate, dkflgthdeiby@mail.ru Institute of Agroengineering in South Ural State Agrarian University

On the basis of an integrated approach to the solution of waste disposal of processing industries, including brewing, it is possible to prepare qualitatively new feed materials. brewer's grains, is one of the wastes of brewing, has a wide variety of nutrients and contains 1 kg of 0.8 EKE, as well as 42 g of digestible protein. As part of the feed mixture it is given: cattle up to 20 kg, sows and boars - 4...6 kg per head per day. Wet brewer's grains has a low resistance to storage and as a result there are some problems with its implementation, so there is a need to carry out its dehydration in centrifuges with subsequent drying or pressing. The aim of the research is the analytical determination of the initial velocity of the brewer's grains movement along the rotor blade of the vibration - centrifugal centrifuge when it is divided into thick and liquid fractions. A vibration-centrifugal centrifuge is proposed, in which the rotor is equipped with perforated rectilinear and curvilinear blades installed one after another in the course of its rotation. The rotor during rotation simultaneously makes axial vibrations in a vertical plane perpendicular to the plane of its rotation. The movement of the brewer's grains on the rotor consists of two stages: on the horizontal surface of the rotor to the perforated blades and on them. The effective separation of the brewer's grains on the blades largely depends on the nature of its movement on the horizontal surface of the rotor and the initial speed during the transition to the blades. As a result of the study, the conditions of vibration of the blade rotor are analytically revealed, which determine the minimum values of the main parameters of the vibration-centrifugal centrifuge for the effective separation of the brewer's grains into the thick and liquid fractions, and the trajectory of the brewer's grains particle movement along the rotor disk until the moment of meeting with the blade and the speed of its movement, which is the initial velocity of the particle movement along the blade, are determined.

Key words: brewer's grains, separation, vibration, centrifuge, rotor, centrifugal forces.

Literatura

1. Balashov O. YU. Osobennosti polucheniya pressovannyh kormov iz pobochnyh produktov pivovarennogo proizvodstva /O. YU. Balashov, V. V. Utolin, N. E. Luzgin //Agrarnyj vestnik Verhnevolzh'ya. -2018. -№ 1 (22). -S. 50-54.

2. Batishcheva N. V. Innovacionnye sposoby utilizacii pivnoj drobiny / N. V. Batishcheva // Nauchnoe obozrenie. Tekhnicheskie nauki. -2016. -№6. -S. 10-14.

3. Bahvalov N. S. CHislennye metody: uchebnoe posobie /N. S. Bahvalov, N. P. ZHidkov, G.M. Kobel'kov. -Moskva : Nauka, 1987. - 600 s.

4. Darhanov A. I. Razrabotka i obosnovanie osnovnyh parametrov vibracionno-centrobezhnoj ustanovki dlya razdeleniya pivnoj drobiny na zhidkuyu i gustuyu frakcii: dis. ... kand. tekhn. nauk : 05.20.01 / A. I. Darhanov. -CHelyabinsk, 1994. -167 s.

5. ZHilkin V. A. Dinamika material'noj tochki: ucheb. posobie / V. A. ZHilkin. -CHelyabinsk: CHGAU, 1998. -331 s.

6. Nikolaev V. N. Ustanovka dlya razdeleniya pivnoj drobiny na zhidkuyu i gustuyu frakcii / V. N. Nikolaev, M. S. Ahmetvaliev, A. V. Litash //Aktual'nye voprosy agrarnoj nauki. -2018. -№ 28. -S. 14-22.

7. Rekomendacii po proizvodstvu i ispol'zovaniyu uglevodno-belkovogo korma poluchennogo putem biofermentacii pivnoj drobiny /[N. A. Tabakov [i dr.]; -Krasnoyarsk: Krasnoyarskij GAU, 2013. -54 s.

8. Recikling othodov v APK: spravochnik /[I. G. Golubev [i dr.]. - Moskva : FGBNU «Rosinformagrotekh», 2011. -296 s.

9. Ustrojstvo dlya obezvozhivaniya pivnoj drobiny : pat. 157095 Ros. Federaciya : MPK B 01 D 33/21, B 04 B 5/12. / Nikolaev V.V. [i dr.] ; zayavitel' i patentoobladatel' Litash Aleksandr Vital'evich. -№ 2015129920/05 ; zayavl. 20.07.2015; opubl. 20.11.2015, Byul. № 32. -9 s.

10. Fedorenko I. YA. Resursosberegayushchie tekhnologii i oborudovanie v zhivotnovodstve : ucheb. posobie /I. YA. Fedorenko, V. V. Sadov. -Sankt-Peterburg : Lan', 2012. -304 s.

11. Sparks T. Solid-Liquid Filtration. A users guide to minimizing costs and environmental impact; maximizing qualityandproductivity/T.Sparks.-UnitedKingdom:Butterworth-HeinemannisanimprintofElsevier,2012.-185p.

12. Tarleton S. Progress in filtration and separation. Department of Chemical Engineering Loughborough University Loughborough / S. Tarleton. - United Kingdom: Academic Press is an imprint of Elsevier, 2015.-684 p.

УДК 631.363:664.22

К ВОПРОСУ ФИЛЬТРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ В ДИНАМИЧЕСКОМ ФИЛЬТРЕ-ПРЕССЕ

ОРЕШКИНА Мария Владимировна, д-р техн. наук, профессор кафедры «Технические системы в агропромышленном комплексе», oreshkina.mariya@yandex.ru, Рязанский государственный агротех-нологический университет имени П.А. Костычева

Статья посвящена фильтрованию продуктов картофелекрахмального производства (ПККП). Анализ показывает, что в кормах, получаемых за счёт полевого кормопроизводства, на каждую кормовую единицу приходится 90 г переваримого протеина, а научно обоснованными нормами кормления животных предусмотрено 105-110г. В мезгу переходит крахмал в связном (в неразорванных клетках) и свободном состоянии до 4% в пересчете на сухое вещество мезги. Картофельная мезга содержит 94-96% влаги. Содержание в мезге значительного количества крахмала придаёт ей высокую кормовую ценность, но малое содержание белковых веществ и большая влажность снижают её питательность и транспортабельность. Заводы вынуждены сбрасывать большую часть мезги и весь клеточный сок в сточные воды. Сточные воды, обладающие биологической активностью и попадающие в водоемы, загрязняют их, что приводит к уничтожению рыбных ресурсов. Продукты, образующиеся при переработке картофеля на крахмал (ПККП), отличаются по агрегатному состоянию от продуктов, получаемых при производстве картофелепродуктов. По агрегатному состоянию ПККП представляют собой жидкую неоднородную тонкодисперсную среду, состоящую из мелких частиц мезги размером 0,1-0,3 мм, крупных - 0,3-1,2 мм, концентрированного или разбавленного водой сока и пены. Разработана конструкция динамического фильтра-пресса, в котором осуществляется непрерывный процесс фильтрования. Фильтрующие поверхности выполнены в виде двух соосно расположенных перфорированных цилиндров с рабочим зазором 50 мм, где размещен трехзаходный спиральный очиститель, обеспечивающий одновременную очистку обоих поверхностей от осевших частиц и транспортировку их в зону выгрузного шнека.Теоретически определена объёмная скорость фильтрования продуктов картофелекрахмального производства, площадь трехзаходной спирали и площадь поверхности выделенного осадка.

Ключевые слова: мезга, неразбавленный сок, разбавленный картофельный сок и соковая вода, объёмная скорость фильтрования, внешний перфорированный цилиндр, внутренний цилиндр, осадок.

Введение

Увеличение производства продукции животноводства немыслимо без создания прочной кормовой базы, дальнейшего её укрепления за счет использования отходов пищевой и перерабатывающей промышленности.

Анализ показывает, что в кормах, получаемых за счёт полевого кормопроизводства, на каждую кормовую единицу приходится 90 г переваримого протеина, а научно обоснованными нормами кормления животных предусмотрено 105-110 г [1].

В мезгу переходит крахмал в связном (в неразорванных клетках) и свободном состоянии до 4%

в пересчете на сухое вещество (СВ) мезги. Картофельная мезга содержит 94-96% влаги [2].

В зависимости от применяемой технологии и технического оснащения картофелекрахмальных заводов получается неразбавленный сок с 6-7% сухого вещества, разбавленный картофельный сок с 4-5% СВ и соковая вода с 5-8-кратным разбавлением сока [2].

Картофельный сок содержит до 22 аминокислот, а также мине-ральные вещества, такие как калий, фосфор, магний, железо, сера, хлор, цинк и микроэлементы (медь, бром, марганец и кобальт и др.). Питательная ценность белковых веществ

© Орешкина М. В., 2019 г

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.