CC BY
15
17. Hassan I. Mohamed, Sami I. Mohamed Nour Gabir, Mohamed A. Ali Omer, Omran Musa Abbas A program for Predicting Performance of Agricultural Machinery in Visual Basic, Research Journal of Agriculture and Biological Sciences,2011, No. 7 (1), pp. 32-41.
18. Jannot Ph, Cairol D. Linear programming as an aid to decision-making for investments in farm equipment for arable farms. Journal of Agricultural Engineering Research, 1994, No. 59, pp. 173-179.
19. Aletdinova A. A., Nemcev A. E. Inzhenerno-tehnicheskaja sistema obespechenija ustojchivogo razvitija APK Novosibirskoja oblast' (Engineering and technical system for sustainable development of agro-industrial complex of Novosibirsk region), Novosibirsk: SiblMJe, 2001, 168 p.
20. Lenski A. V., Ivanov E. M., Kashdan E. Integrated Software System for agricultural enterprise strategy optimization, Conduct of the National Academy of Sciences of Belarus. Series of Agrarian Sciences, 2016, pp. 88-94.
21. Lenski A. V., Ivanov E. M., Kazhdan E. Methodological aspects of optimization of the tractor fleet for plant breeding, Conduct of the National Academy of Sciences of Belarus. Series ofAgrarian Sciences, 2015 pp. 102-111.
Submitted 27.06.2018, revised 10.05.2018.
About the authors:
Anna A. Aletdinova, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Automated control systems» Adress: Novosibirsk State Technical University, 630073, Russia, Novosibirsk, av. К. Marksa, 20 E-mail: aletdinova@corp.nstu.ru Spin-код: 2788-7770
Boris D. Dokin, Dr. Sci. (Engineering), chief researcher of Siberian scientific research institute of mechanization and electrification of agriculture
Adress: SFSCAT RAS, 630501, Russia, Novosibirsk region, Krasnoobsk E-mail: dokin@ngs.ru Spin-код: 9648-0895
Maxim S. Kravchenko, postgraduate student of the chair «Automated control systems» Adress: Novosibirsk State Technical University, 630073, Russia, Novosibirsk, av. К. Marksa, 20 E-mail: m.kravchenko@corp.nstu.ru Spin-код: 5523-3960
Yana S. Tsybina, intern researcher of the chair «Automated control systems» Adress: Novosibirsk State Technical University, 630073, Russia, Novosibirsk, av. К. Marksa, 20 E-mail: tsybinayana@yandex.ru Spin-код: 6752-0629
Contribution of the authors: Anna A. Aletdinova: devising research tools, developed the theoretical framework Boris D. Dokin: managed the research project
Maxim S. Kravchenko: writing of the draft, implementation of experiments.
Yana S. Tsybina: collection and processing of materials, reviewing the relevant literature
All authors have read and approved the final manuscript.
05.20.01 УДК 664.08
ОБОСНОВАНИЕ РАЗМЕЩЕНИЯ ИСТОЧНИКА КОЛЕБАНИЙ НА ЕМКОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО МАСЛОИЗГОТОВИТЕЛЯ
© 2018
Светлана Александровна Лазуткина, кандидат технических наук, доцент кафедры «Агротехнологии, машины и безопасность жизнедеятельности» Ульяновский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина, Ульяновск (Россия) Марсель Робертович Миннибаев, магистрант инженерного факультета
Ульяновский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина, Ульяновск (Россия)
Аннотация
Введение: статья посвящена обоснованию размещения источников колебаний на емкости акустического мас-лоизготовителя.
Вестник НГИЭИ. 2018. № 9 (88)
Материалы и методы: разработан способ производства сливочного масла и установка для его практической реализации, позволяющие эффективно использовать колебания на макроуровне для вибрации емкости со сливками и на микроуровне для воздействия колебаний на жировые шарики до получения требуемого масляного зерна. Исследования предложенного маслоизготовителя в лабораторных условиях показали, что оптимальная частота при производстве для сбивания масла должна быть 5 Гц.
Результаты: для достоверной оценки числа источников вибропривода и места их размещения на поверхности емкости маслоизготовителя необходимо учитывать задаваемую шарикам жира траекторию движения, которая бывает простая и сложная. Для практического обеспечения сложной траектории перемещения жировых шариков разработан способ производства сливочного масла и устройство для его реализации, позволяющие максимально эффективно применять колебания на макроуровне для вибрации емкости со сливками, и на микроуровне для воздействия колебаний на жировые шарики с целью получения необходимого масляного зерна. Для подтверждения теоретических выкладок в экспериментах исследовали расположение двух источников вибропривода акустического диапазона, установленных с нижней внешней стороны емкости. Анализ результатов исследований показал, что сливочное масло, соответствующее ГОСТ, было получено при частоте 5 Гц и амплитуде колебаний емкости со сливками 5 мм. Качество сливочного масла оценивали по содержанию сухого вещества, жирности и влаги.
Заключение: результаты исследований предложенного способа и средств механизации в лабораторных условиях позволили подтвердить основные теоретические положения. Сливочное масло с содержанием жира более 70 % получено при частоте колебаний 5 Гц и амплитуде колебаний 5 мм.
Ключевые слова: жирность, жировые шарики, маслообразователь, маслоизготовитель, молоко, молочные продукты, сливки, сливочное масло, технология.
Для цитирования: Лазуткина С. А., Миннибаев М. Р. Обоснование размещения источника колебаний на емкости акустического маслоизготовителя // Вестник НГИЭИ. 2018. № 9 (88). С. 92-101.
SUBSTANTIATION OF PLACEMENT OF SOURCE OF VIBRATIONS AT THE CAPACITY OF ACOUSTICAL MACHINE-BUILTER
© 2018
Svetlana Aleksandrovna Lazutkina, Ph. D. (Engineering), the associate professor of the chair of «Technology, machinery and safety» Ulyanovsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin (Russia) Marsel Robertovich Minnibaev, the undergraduate of the faculty of engineering
Ulyanovsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin (Russia)
Abstract
Introduction: the article is devoted to the justification for placing oscillation sources on the capacity of an acoustic oil maker.
Materials and Мethods: a method for the production of butter and an installation for its practical implementation has been developed that make it possible to efficiently use vibrations at the macro level to vibrate a container with cream and at the micro level for the effect of vibrations on fat balls before obtaining the required oil grain. The researches of the proposed butter maker in the laboratory conditions showed that the optimum frequency in the production for churning up the oil should be 5 Hz.
Results: For a reliable assessment of the number of sources of the vibration drive and their location on the surface of the tank of the oil manufacturer, it is necessary to take into account the trajectory of movement given to the fat balls, which can be simple and complex. For the practical provision of a complex trajectory of fat globules movement, a method of production of butter and a device for its implementation have been developed, allowing to apply fluctuations at the macrolevel to the vibration of the container with cream, and to the micro-furs-not to the effect of fluctuations on fat globules in order to obtain the necessary oil grain. To confirm the theoretical calculations in the experiments, the location of two sources of acoustic vibration vibrator located on the lower outer side of the tank was investigated. Analysis of the results of the research showed that the butter, corresponding to GOST, was obtained at a frequency of 5 Hz and the amplitude of the oscillation of the vessel with cream of 5 mm. The quality of butter was evaluated by the content of dry matter, fat content and moisture.
Conclusion: the results of studies of the proposed method and means of mechanization in the laboratory allowed us to confirm the main theoretical positions. Butter, with a fat content of more than 70 %, was obtained at a vibration frequency of 5 Hz and oscillation amplitude of 5 mm.
Key words: butter maker, butter maker, cream, butter, dairy products, milk, fat balls, technology, fat content
For citation: Lazutkina S. A., Minnibaev M. R. Substantiation of placement of source of vibrations at the capacity of acoustical machine-builter // Bulletin NGIEI. 2018. № 9 (88). P. 92-101.
Введение
Известно, что жировые шарики в молоке распределены относительно равномерно. Однако их концентрирование в большей степени происходит на поверхности молока за счет их меньшей плотности, а указанный выше процесс обеспечивает только выработку сливок. Кроме того, естественный процесс концентрирования жировых шариков на поверхности молока требует значительного количества времени и энергетических затрат.
Сливки по своей консистенции содержат молоко, в котором концентрация жира составляет не менее 30 %. Наиболее распространенным способом выделения сливок является сепарирование молока, позволяющее увеличить концентрацию жировых шариков путем их выделения из исходного продукта. Процесс сепарации молока с последующими процессами переработки сливок - требуемые операции любой технологии производства сливочного масла.
Готовое к употреблению сливочное масло представляет сплошную жировую фазу, которая находится в пластичном состоянии при температуре окружающего воздуха 18...25 °С, что обуславливается содержанием в масле олеина. В таком состоянии масла в нем сконцентрированы шарики жира и капельки пахты.
Жир находится в виде шариков. Каждый шарик жира содержит легкоплавкие глицериды. Внешняя оболочка жирового шарика содержит твердоплавкие глицериды, находящиеся в твердой фазе при температуре 18...25 °С. Кроме того, во внешней оболочке также содержатся белки, витамины, фосфолипиды и холестерин.
Проанализировав существующие технологии производства сливочного масла, можно заключить, что все они направлены на обращение фаз, в процессе которых реализуют сближение шариков жира с последующим их образованием в масляные зерна.
Из флотационной теории следует, что в процессе переработки исходного сырья, в частности сливок в масло, можно выделить 3 этапа [4]: формирование пузырьков воздуха, уничтожение дисперсии пузырьков воздуха и формирование масляного зерна.
На 1 этапе процессом интенсивного перемешивания сливок образуют значительное число пу-
зырьков воздуха, которые впоследствии разрушаются в приграничном с воздухом слое сливок. Пузырьки воздуха также разрушаются и в тот момент, когда их длительность нахождения в слое сливок является достаточным для растягивания оболочки пузырьков. Тем не менее на первом этапе процесс образования пузырьков воздуха преобладает над процессом их разрушения, а в общем объеме перерабатываемых сливок образуется пена, которая кроме плазмы, содержит воздух и жир.
На 2 этапе достаточно интенсивно сокращается количество «не вспененных» сливок. Это значительно уменьшает время формирования пузырьков воздуха в перерабатываемых сливках. На данном этапе из сливок количество воздуха удаляется несколько больше, чем присоединяется, и способствует уменьшению диспергирования. Кроме того, формируется структурированная ячеистая конструкция, которая представляет пену. Количество этой пены увеличивается за счет включения в нее плазмы сливок. Эта плазма расходуется и на формирование поверхностей, образующихся в процессе разрушения крупных пузырьков воздуха на более мелкие воздушные пузырьки. Часть плазмы из сливок удерживается пеной, состоящей из пузырьков небольших размеров и разделенных между собой неподвижными слоями жидкости. Неподвижность этих слоев обусловлена появлением между триглицеридами добавочных связей кристаллического типа. В процессе механического перемешивания сбиваемой массы возникшие связи кристаллического типа разрушаются с последующим расщеплением агрегатной пены и формированием незначительного размера комочков жира, состоящего из слипшихся жировых шариков.
На 3 этапе за счет продолжающего процесса сбивания сливок из отдельно расположенных комочков жира образуется масляное зерно.
Учитывая, что применение известных технологий механического сбивания сливок перемешивающими рабочими органами маслоизготовителей наиболее часто применимо в промышленности. Однако их недостатком является механическая деформация жировых шариков при удалении белковой оболочки, а также изнашивание рабочих органов маслоизгото-вителей, непосредственно контактирующих со сби-
ваемыми сливками, что значительно влияет на качество получаемого сливочного масла.
Для исключения указанного выше недостатка необходимо изменение существующего способа производства сливочного масла, который позволит реализовать на практике не только все три этапа сбивания сливок, но максимально ограничить контакт механических частей рабочих органов, непосредственно контактирующих со сливками.
При сбивании сливок необходимо ликвидировать белковые оболочки с шариков жира. Однако этот процесс реализуем сочетанием ударов, сдвига жировых шариков под давлением и кавитации. Тем не менее удар является нежелательным, так как способствует не только разрушению оболочки, но и самих жировых шариков, уменьшая качество сливочного масла.
Анализируя труды ведущих ученых и изобретателей РФ, можем заключить, что все ученые отмечают возникновение пены при сбивании сливок. Пена способствует агрегации жировых шариков за счет перехода белковых оболочек на поверхность пузырьков. Шарики жира, в большинстве случаев, застывают, втягиваясь в пену. Вследствие поверхностного давления на пузырьки пены и непосредственного контакта этих пузырьков друг к другу -шарики жира спрессовываются.
Учеными также установлено, что пена оказывает значительное влияние на формирование масляного зерна только при небольших скоростях перемещения сливок при их перемешивания. Увеличение скорости перемешивания сливок способствует уменьшению диаметра шариков жира и, следовательно, ведет к увеличению времени производства масла [1; 2; 3; 4].
Материалы и методы исследований
Исследованиями ученых также установлено, что перспективным направлением производства сливочного масла является применение маслоизго-товителей с виброприводом [4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 13; 14; 15; 16; 17; 18].
Для достоверной оценки числа источников вибропривода и места их размещения на поверхности емкости маслоизготовителя необходимо учитывать задаваемую шарикам жира траекторию движения, которая бывает простая и сложная.
Для обеспечения простого перемещения шариков жира необходим один источник колебаний, который будет установлен, например, в нижней части маслоизготовителя. Кроме того, такое перемещение шариков жира также можно преобразовать в сложное движение путем воздействия модулированного сигнала от источника виброколебаний. В этом случае
шарики жира будут совершать и возвратно-поступательное низкочастотное перемещение и колебательное высокочастотное перемещение.
Для практического обеспечения сложной траектории перемещения жировых шариков разработан способ производства сливочного масла [12] и устройство для его реализации, позволяющие максимально эффективно применять колебания на макроуровне для вибрации емкости со сливками и на микроуровне для воздействия колебаний на жировые шарики с целью получения необходимого масляного зерна.
Предлагаемый способ заключается в механической активации сбивания сливок, совмещаемый с воздействием колебаний. Колебания исходного сырья формируются сигналами акустического диапазона. Такие сигналы способствуют совершению колебаний емкости с исходным сырьем (за счет низких частот) и непосредственно жировых шариков сбиваемой массы высокими частотами.
Расположение источника виброколебаний акустического диапазона с внешней стороны емкости маслоизготовителя зависит от формы траектории, задаваемой жировым шарикам (рис. 1).
Рис. 1. Размещение источника виброколебаний на внешней поверхности емкости (пунктирными
линиями отражены возможные траектории перемещения шариков жира при перемешивании сливок): 1 - емкость; 2 - источник виброколебаний акустического диапазона Fig. 1. Placement of the source of vibration oscillations on the outer surface of the container (dotted lines reflect the possible trajectories of the fat balls moving with cream mixing): 1 - capacity; 2 - source of vibration oscillations of the acoustic range
С учетом того, что емкость заполняют сливками не более чем на 70 %, то считается целесообразным расположить источник виброколебаний на внешней стороне днища емкости.
Предварительное создание сложной траектории перемещения шариков жира способствует увеличению эффективности сбивания сливок и, соот-
ветственно, получения качественного сливочного масла. Исходя из ранее выдвинутого предположения можно заключить, что перемещение шариков жира по сложной траектории возможно обеспечить путем применения не менее двух источников виброколебаний акустического диапазона.
Сложную траекторию перемещения шариков жира в сбиваемых сливках возможно обеспечить двумя методами: сложением однонаправленных колебаний близких частот и сложением взаимно перпендикулярных колебаний.
Первый вариант реализуем при сложении двух колебаний одинаковых амплитуды и фаз, но разной частоты:
X = Asin (<t + q)), (1)
х2 = ^ sin (<1 + q)), (2)
где хь х2 - колебания жировых шариков, задаваемых первым и вторым источниками виброколебаний акустического диапазона соответственно; А - амплитуда вынужденных колебаний жировых шариков; ш1, ш2 -циклическая частота вынужденных колебаний жировых шариков, задаваемая первым и вторым источниками виброколебаний акустического диапазона соответственно; t - время перемещения жировых шариков; ф - фаза колебаний жировых шариков.
После суммирования выражений (1) и (2) получим:
х = х + X = А sin<t + А sin<t =
= A(sin<t + sin<t) = . (3)
= 2А cos
ui
t sin
a* +ю.
2 ) У 2 Если частоты колебаний близки, то выражение (3) будет выглядеть следующим образом:
с — ю
х = 2А cos-
2
—t sin (at) = A(t)sin(®t).
(4)
Полученное колебание жировых шариков, определяемое по уравнению (4), называется биением, которое реализуемо с частотой ш. Однако амплитуда этих биений совершается с увеличенным периодом (рис. 2).
Рис. 2. Сложение однонаправленных колебаний близких частот Fig. 2. Addition of unidirectional oscillations of close frequencies
Суммируя взаимно перпендикулярные колебания, отметим, что одно колебание будет происходить в направлении оси х, а другое - в направлении оси y. Результирующее колебание будет расположено в плоскости xy.
Если фазы и частоты колебаний одинаковы, а их амплитуды различны, то:
х = A sin (<t + q)), (5)
у = A sin (<t + (6)
Для определения результирующей траектории перемещения шариков жира подставим выражение (5) в выражение (6) и, выполнив соответствующие преобразования, получим:
А2
у = — х. у Ai
(7)
Из полученного выражения (7) следует, что результирующее - это прямолинейное колебание шариков жира.
Если фазы суммируемых колебаний друг от друга отличаются на я/2, то траектория результирующего перемещения шариков жира выразится следующим образом:
'у V
A1 J V А2
= 1.
(8)
Формула (8) - это уравнение эллипса, и его ориентация зависит от фазы и амплитуды суммируемых колебаний.
Если суммируемые колебания обладают различными частотами, то финишные траектории перемещений шариков жира будут различны. Если же частоты колебаний кратны друг другу, то перемещения шариков жира будут иметь замкнутую траекторию, которые называют фигурами Лиссажу (рис. 3) [4].
Рис. 3. Фигуры Лиссажу Fig. 3. Lissajous Figures
\
2
Результаты исследований
Для подтверждения теоретических выкладок в экспериментах исследовали расположение двух источников вибропривода акустического диапазона,
установленных с нижнеи внешней стороны емкости (рис. 4). Такое расположение источников вибропривода позволит обеспечить сложное движение жировых шариков в сбиваемых сливках.
а б
Рис. 4. Акустический маслоизготовитель: а - расположение двух источников виброколебаний на нижней внешней стороне емкости; б - лабораторная установка (общий вид): 1 - емкость; 2 - сбиваемые сливки; 3 - источники виброколебаний (динамик 25 ГДИ-3-4); 4 - генератор; 5 - осциллограф; 6 - усилитель сигнала Fig. 4. Acoustic oil manufacturer: a - the location of the two sources of vibration on the lower outer side of the container; b - laboratory installation (general view): 1 - capacity; 2 - whipped cream; 3 - sources of vibration (speaker 25 GDI-3-4); 4 - generator; 5 - oscilloscope; 6 - signal amplifier
Предварительно исходным сырьем заполняли емкость и закрывали крышкой. Таким образом, исходное сырье изолируют от внешних факторов окружающей среды, чтобы не происходило его насыщение воздухом в процессе переработки. Исследования проводили на следующих режимах: низкие частоты (60...600 Гц), средние частоты (1...6 кГц)
и высокие частоты (12.16 кГц). На частотах 60.600 Гц через 4 минуты образовалась пена. Через 23 минуты сбиваемые сливки превратились в творожную массу, а через 46 минут образовалась пахта и сгустки сливочного масла. Через 55 минут произошло отделение пахты и образование однородной массы сливочного масла.
Рис. 5. Графические изображения времени сбивания сливок от частоты колебаний емкости Fig. 5. Graphic images of the time of cream churning from the frequency of capacity fluctuations
На частотах 1...6 кГц через 10 минут появилась пена. Через 60 минут - творожная масса. Через 115 минут образовалась пахта и сгустки сливочного масла, а через 150 минут произошло отделение пахты и образование однородной массы сливочного масла.
На частотах 12.16 кГц существенных изменений не происходило. Общее время проведения опыта составило 2,5 ч.
Графические изображения времени сбивания сливок от частоты колебаний емкости представлены на рисунке 5.
Анализируя результаты исследований, можно заключить, что получаемое сливочное масло, соответствующее ГОСТ, было получено при частоте 5 Гц и амплитуде колебаний емкости со сливками 5 мм. Качество сливочного масла оценивали по содержанию сухого вещества, жирности и влаги [19; 20].
Заключение Результаты экспериментальных исследований разработанного и запатентованного способа и
технических средств позволили подтвердить основные теоретические положения и выявить, что предложенный способ производства сливочного масла может быть использован в промышленном производстве с применением источников вибропривода акустического диапазона.
Анализ априорной информации позволил выделить из множества действующих четыре независимых управляемых фактора процессов формирования сливочного масла: размер емкости, масса исходного сырья (сливок), частота сигналов генератора, амплитуда колебаний. Проведенные поисковые опыты позволили определить границы области эксперимента по вышеуказанным факторам и назначить уровни их варьирования.
Сливочное масло с содержанием жира более 70 % получено при частоте колебаний 5 Гц и амплитуде колебаний 5 мм. В этом случае необходимо выбрать емкость с крышкой, установить два источника вибропривода с нижней внешней стороны емкости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антонова В. С., Соловьев А. С. Технология молока и молочных продуктов. Оренбург : Издательский центр ОГАУ, 2001. 440 с.
2. Грищенко А. Д. Регулирование структуры и консистенции сливочного масла // Сыроделие и маслоделие. 2002. № 3. С. 29-32.
3. Курочкин, А. А. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства. М. : КолосС, 2010. 503 с.
4. Лазуткина С. А. Разработка акустического маслоизготовителя с обоснованием конструктивных и режимных параметров : дис. ... канд. техн. наук. 05.20.01 «Технологии и средства механизации сельского хозяйства». Пенза, 2012. 139 с.
5. Лазуткина С. А. Экспериментальное исследование маслоизготовителя для «бесконтактного» сбивания сливок // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: сборник материалов III Международной НПК. Ульяновск : УГСХА, 2011. С. 262-267.
6. Лазуткина С. А. Способы бактерицидной обработки молока // Инновации молодых ученых агропромышленному комплексу: сборник материалов научно-практической конференции. Пенза : РИО ПГСХА, 2007. С.91-93.
7. Лазуткина С. А. Анализ конструкций маслоизготовителей // Наука и молодежь: новые идеи и решения: сборник материалов IV Международной научно-практической конференции. Волгоград : ИПК Нива ВГСХА, 2010. С. 188-190.
8. Лазуткина С. А. Оценка возможности использования акустических волн в качестве рабочего органа маслоизготовителя // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. Москва : РИЦ РГА-ЗУ, 2010. № 8 (13). С. 95-98.
9. Лазуткина С. А., Симдянкина Е. Е. Оценка амплитудно-частотных характеристик маслоизготовителя «бесконтактного» типа // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы: сборник материалов научно-практической конференции МГУ им. Н. П. Огарева. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2010. С. 116-122.
10. Лазуткина С. А. Лабораторные исследования маслоизготовителя, основанного на использовании волн акустического диапазона // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. Москва : РИЦ РГАЗУ, 2010. № 9 (14). С. 84-87.
11. Лазуткина С. А. Производственная проверка параметров маслоизготовителя для «бесконтактного» сбивания сливок // Энергоэффективность технологии и средств механизации в АПК: сборник материалов международной научно-практической конференции МГУ им. Н. П. Огарева. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2011.С. 113-115.
12. Симдянкин А. А., Симдянкина Е. В., Лазуткина С. А. Патент 2446695 Российская Федерация, МПК А23С15/02, А23С15/06. Способ приготовления сливочного масла; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный заочный университет». № 2010112678/10; заявл. 01.04.2010; опубл. 10.04.2012, Бюл. № 10.
13. АдлерЮ. П. Введение в планирование эксперимента. М. : Металлургия, 1969. 159 с.
14. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М. : Наука, 1976. 279 с.
15. Старожилова О. В. Численные методы исследования гибких пологих оболочек // Математическое моделирование и краевые задачи Труды пятой Всероссийской научной конференции с международным участием. 2008. С.284-287.
16. Курдюмов В. И. Разработка и исследование машин для механизации животноводства и их рабочих органов. Ульяновск, 2002. 159 с.
17. Табаков П. А. О техническом оснащении сельского хозяйства Чувашской Республики // Техника и оборудование для села. 2013. № 8 (194). С. 10-13.
18. Курдюмов В. И., Зыкин Е. С. Технология и средства механизации гребневого возделывания пропашных культур : монография. Ульяновск : Вега-МЦ, 2017. 320 с.
19. ГОСТ Р 52969-2008. Масло сливочное. Технические условия. Введ. 2008-10-13. М. : Издательство стандартов. 23 с.
20. ТУ 10.02.848-90. Масло сладкосливочное бутербродное. Технические условия (Изменение к стандарту 10-02.848-90). Введ. 01.04.1991. 16 с.
Дата поступления статьи в редакцию 27.06.2018, принята к публикации 25.07.2018.
Информация об авторах: Лазуткина Светлана Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Агротехнологии, машины и безопасность жизнедеятельности»
Адрес: Ульяновский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина, Ульяновск, 432017, Россия, Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1 E-mail: lazutksvetlana@yandex.ru Spin-код: 6016-4620
Миннибаев Марсель Робертович, магистрант инженерного факультета
Адрес: Ульяновский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина, Ульяновск, 432017, Россия, Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1 E-mail: marsel 1minnibaev@gmail .com Spin-код: 2575-2554
Заявленный вклад авторов:
Лазуткина Светлана Александровна: общее руководство научной работой, анализ и дополнение текста статьи. Миннибаев Марсель Робертович: сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Antonova V. S., Solov'ev A. S. Tekhnologiya moloka i molochnyh produktov [Technology of milk and dairy products], Orenburg: Izdatel'skij centr OGAU, 2001, 440 p.
2. Grishchenko A. D. Regulirovanie struktury i konsistencii slivochnogo masla [Regulation of the structure and consistency of butter], Syrodelie i maslodelie [Cheese and butter], 2002, No. 3, pр. 29-32.
3. Kurochkin A. A. Tekhnologicheskoe oborudovanie dlya pererabotki produkcii zhivotnovodstva [Technological equipment for processing of livestock products], Moscow: KolosS, 2010, 503 р.
4. Lazutkina S. A. Razrabotka akusticheskogo masloizgotovitelya s obosnovaniem konstruktivnyh i rezhimnyh parametrov [Development of acoustic masloizgotovitelyah with substantiation of constructive and regime parameters. Ph. D. (Engineering) diss.], Penza, 2012, 139 р.
5. Lazutkina S. A. Eksperimental'noe issledovanie masloizgotovitelya dlya «beskontaktnogo» sbivaniya slivok [Experimental study of masloizgotovitelyah for «contactless» churning the cream], Agrarnaya nauka i obrazovanie na sovremennom ehtape razvitiya: opyt, problemy i puti ih resheniya: sbornik materialov III mezhdunarodnoj NPK [Agricultural science and education at the present stage of development: experience, problems and ways to solve them: collection of materials III International SPC], Ul'yanovsk: UGSHA, 2011, pр. 262-267.
6. Lazutkina S. A. Sposoby baktericidnoj obrabotki moloka [Methods of bactericidal treatment of milk], Inno-vacii molodyh uchenyh agropromyshlennomu kompleksu: sbornik materialov nauchno-prakticheskoj konferencii [Innovations of young scientists to agro-industrial complex: collection of materials of scientific and practical conference], Penza: RIO PGSHA, 2007, pp. 91-93.
7. Lazutkina S. A. Analiz konstrukcij masloizgotovitelej [The structural analysis of the buttermaking machine], Nauka i molodezh': novye idei i resheniya: sbornik materialov IVmezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Science and youth: new ideas and solutions: proceedings of the IV International scientific and practical conference], Volgograd: IPK Niva VGSHA, 2010, pp. 188-190.
8. Lazutkina S. A. Ocenka vozmozhnosti ispol'zovaniya akusticheskih voln v kachestve rabochego organa mas-loizgotovitelya [To assess the possibility of using acoustic waves as a working body of masloizgotovitelyah], Vestnik Rossijskogo gosudarstvennogo agarnogo zaochnogo universiteta [Bulletin Of the Russian state agrarian correspondence University], Moscow: RIC RGAZU, 2010, No. 8 (13), pp. 95-98.
9. Lazutkina S. A., Simdyankina S. A. Ocenka amplitudno-chastotnyh harakteristik masloizgotovitelya «beskon-taktnogo» tipa [Evaluation of amplitude-frequency characteristics of masloizgotovitelyah «non-contact» type], Ener-goehffektivnye i resursosberegayushchie tekhnologii i sistemy: sbornik materialov nauchno-prakticheskoj konferencii MGU im. N. P. Ogareva [Energy-efficient and resource-saving technologies and systems: collection of materials of scientific and practical conference of MSU. N. P. Ogarev], Saransk: Publ. Mordov. un-ta, 2010, pp. 116-122.
10. Lazutkina S. A. Laboratornye issledovaniya masloizgotovitelya, osnovannogo na ispol'zovanii voln akusti-cheskogo diapazona [Laboratory studies of masloizgotovitelyah based on the use of acoustic waves of the range], Vestnik Rossijskogo gosudarstvennogo agarnogo zaochnogo universiteta [Bulletin Of the Russian state agrarian correspondence University], Moscow: RIC RGAZU, 2010, No. 9 (14), pp. 84-87.
11. Lazutkina S. A. Proizvodstvennaya proverka parametrov masloizgotovitelya dlya «beskontaktnogo» sbivaniya slivok [Production test of parameters of masloizgotovitelyah for «contactless» churning the cream], Energoehffektivnost' tekhnologii i sredstv mekhanizacii v APK: sbornik materialov mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii MGU im. N. P. Ogareva [Energy-efficient and resource-saving technologies and systems: collection of materials of scientific and practical conference of MSU. N. P. Ogarev], Saransk: Publ. Mordov. un-ta, 2011, pp. 113-115.
12. Simdyankin A. A., Simdyankina E. V., Lazutkina S. A. Patent 2446695 Rossijskaya Federaciya, MPK A23S15/02, A23S15/06. Sposob prigotovleniya slivochnogo masla (Method of cooking butter) [Method of preparation of butter]; zayavitel' i patentoobladatel' FGOU VPO «Rossijskij gosudarstvennyj agrarnyj zaochnyj universitet». No. 2010112678/10; zayavl. 01.04.2010; opubl. 10.04.2012, Byul. No. 10.
13. Adler Yu. P. Vvedenie v planirovanie ehksperimenta [Introduction to design of experiments], Moscow: Me-tallurgiya, 1969, 159 p.
14. Adler Yu. P., Markova E. V., Granovskij Yu. V. Planirovanie ehksperimenta pri poiske optimal'nyh uslovij [Planning of experiment when searching optimal conditions], Moscow: Nauka, 1976, 279 p.
15. Starozhilova O. V. Chislennye metody issledovaniya gibkih pologih obolochek [Numerical methods of research of flexible flat shells], Matematicheskoe modelirovanie i kraevye zadachi Trudy pyatoj Vserossijskoj nauchnoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem [Mathematical modeling and boundary value problems Proceedings of the fifth all-Russian scientific conference with international participation], 2008. pp. 284-287.
16. Kurdyumov V. I. Razrabotka i issledovanie mashin dlya mekhanizacii zhivotnovodstva i ih rabochih orga-nov [Development and research of machines for the mechanization of livestock and their working bodies], Ul'yanovsk, 2002, 159 p.
17. Tabakov P. A. O tekhnicheskom osnashchenii sel'skogo hozyajstva Chuvashskoj Respubliki [About technical equipment of agriculture of the Chuvash Republic], Tekhnika i oborudovanie dlya sela [Machinery and equipment for the village], 2013. No. 8 (194). pp. 10-13.
18. Kurdyumov V. I., Zykin E. S. Tekhnologiya i sredstva mekhanizacii grebnevogo vozdelyvaniya propashnyh kul'tur: monografiya [Technology and means of mechanization of ridge cultivation of row crops] Ul'yanovsk: Vega-MC, 2017, 320 p.
19. GOST R 52969-2008. Maslo slivochnoe. Tekhnicheskie usloviya [Butter. Specifications], Vved. 2008-10-13, Moscow: Izdatel'stvo standartov, 23 p.
20. TU 10.02.848-90. Maslo sladkoslivochnoe buterbrodnoe. Tekhnicheskie usloviya (Izmenenie k standartu 10-02.848-90) [Sweet butter sandwich. Technical specifications (Changes to the standard 10-02.848-90)], Vved. 01.04.1991, 16 p.
Submitted 27.06.2018, revised 25.07.2018.
About the authors:
Svetlana A. Lazutkina, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair of «Technology, machinery and safety»
Address: Ulyanovsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin, 432017, Russia, Ulyanovsk,
Boulevard Novy Venets, 1
E-mail: lazutksvetlana@yandex.ru
Spin-code: 6016-4620
Мarsel R. Мinnibaev, the undergraduate of the faculty of engineering
Address: Ulyanovsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin, 432017, Russia, Ulyanovsk,
Boulevard Novy Venets, 1
E-mail : marsel 1minnibaev@gmail .com
Spin-code: 2575-2554
Contribution of the authors: Svetlana A. Lazutkina: general supervision of the research work, analysis and addition of article. Мarsel R. Мinnibaev: collection and processing of materials, preparation of the initial version of the text.
All authors have read and approved the final manuscript.
05.20.01 УДК 633.521
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МАСЛИЧНОГО ЛЬНА ПО СХЕМЕ ПОЛЕ-ЗАВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ ИННОВАЦИОННОГО МОБИЛЬНОГО АГРЕГАТА КВЛ-1М
© 2018
Эдуард Валерьевич Новиков, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией Елена Валерьевна Соболева, старший научный сотрудник Александр Владиславович Безбабченко, старший научный сотрудник Сергей Владимирович Прокофьев, научный сотрудник Владимир Геннадьевич Внуков, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации льноводства, Тверь (Россия)
Аннотация
Введение: одним из малозатратных способов повышения продуктивности полей является возделывание культур, которые не требуют высоких затрат. К таким культурам относится лен масличный, содержание волокна в котором составляет от 24 до 34 %. Для большей эффективности получения волокна из масличного льна целесообразно перерабатывать его в поле, для чего в 2017 году впервые создан мобильный агрегат КВЛ-1М. Материалы и методы: впервые экспериментально и статистически исследованы различные технологические схемы переработки льна масличного, начиная с поля в агрегате КВЛ-1М и заканчивая его доработкой в стационарных условиях.
Результаты: анализ результатов показал, что исходной массой для переработки является масличный лен с небольшой длиной поломанных стеблей, относительно высоким содержанием волокна и отделяемостью, нормальной степени вылежки и низкой прочностью волокна. Представлены технологические схемы переработки льна и получены характеристики волокна.
Обсуждение: по результатам экспериментальных исследований рекомендуется технология переработки масличного льна по схеме поле-завод со следующим составом технологического оборудования: агрегатом КВЛ-1М в поле, далее в стационарных условиях на следующей линии: дезинтеграторе и двух трясильных машинах или с верхним или с нижним гребенным полем (КВЛ-1М+Д+Т+Т). Используя указанное оборудование, можно получать короткое волокно со средней массодлиной 77-98 мм, линейной плотностью 9-10 текс и массовой долей костры 30-45 %, которое может быть использовано для производства межвенцовых и объемных утеплителей, нетканых материалов, технической ваты и др.
Заключение: впервые исследован инновационный агрегат КВЛ-1М для первичной переработки масличного льна в полевых условиях и дальнейшая переработка костроволокнистой массы после агрегата в стационарных
