CC BY
38
УДК 631.242.5.:637.4
ПУТИ СНИЖЕНИЯ БОЯ ЯИЦ ПТИЦЫ ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ И ХРАНЕНИИ ИХ В БУГОРЧАТЫХ ПРОКЛАДКАХ
П. А. Емельянов, доктор техн. наук, профессор
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», г. Пенза, Россия, т. 628522
Изложен графический способ обоснования рациональной формы ячейки в бугорчатых прокладках на основе экспериментальных исследований, позволяющей снизить бой куриных яиц (и другой птицы) при их перевозке и хранении.
Ключевые слова: яйцо, прокладка бугорчатая, ячейка, овоид, повреждение, удар.
Сохранность яиц птицы является важным моментом в процессе их перевозки и хранения. Бой яиц приводит к ухудшению товарного качества данной продукции и финансовым потерям.
Причины боя яиц можно разделить на следующие три группы: технологические, технические и биологические.
Согласно исследованиям Р. М. Славина и др. технологические причины боя связаны с содержанием птицы и организацией труда [2, 7, 13, 15]. Повреждение скорлупы увеличивается при нерегулярных сборах яиц, в момент кладки яиц, при нерациональных условиях содержания и кормления, во время транспортирования от операции к операции. В технологическом процессе сбора, обработки яиц и их укладки бой достигает 25 %.
Технические причины боя яиц связаны с устройством клеточных батарей, механизмов и транспортеров для сбора яиц и оборудования для их обработки и укладки, а также с транспортной перевозкой потребителям.
Биологические причины повреждения скорлупы яиц связаны с возрастом птицы (более прочная скорлупа у яиц, снесенных несушкой в начале своей продуктивности),
в ячейке бугорчатой прокладки
породой, рационом кормления, микроклиматом в помещениях, болезнями, формой и размером яиц.
С целью обеспечения сохранности яиц птицы (куриных, утиных и пр.) при перевозке их и хранении на складах, в торговых помещениях и т. д. используют специальные пластиковые бугорчатые прокладки с индивидуальными ячейками 1 для каждого яйца 2 (рис. 1) [4, 5, 11, 12], которые являются стратегическим видом упаковки.
Согласно ГОСТ при перевозке яиц их бой допускается не более 1...3 %. Однако при небрежной ручной укладке и дальнейшей перевозке на автотранспорте бой достигает 9 %.
Для сохранности яиц особое значение имеет форма ячейки и ее размеры, так как форма и размеры яиц различные. В общем яйца делятся на кондиционные и некондиционные - мелкие и крупные. Форма яйца -тело вращения, но в зависимости от длины яйца I форма может быть удлиненной, нормальной и укороченной.
Правильной формой яйца в проекции на плоскость считается овальная, суживающаяся к острому концу [9].
Из геометрии известно, что подобная кривая является кривой овоида. Овоид в зависимости от соотношения размеров 001 и Я (рис. 2) может быть нормальной формы (001 = Я), удлиненной (001 > Я) и укороченной (001 < Я).
Для ее уточнения проводили эксперименты по определению размеров яиц по их длине I и диаметрам С|, с(2, С3 = 2Я - наибольшей ширине яйца.
Была использована следующая методика замеров.
Отобранные из одной партии яйца в количестве 100 штук с помощью штангенциркуля замеряли по выбранным параметрам. Диаметры С1, С2, С3 измеряли от острого конца яйца на одинаковом расстоянии друг от друга вдоль длины (оси) яйца.
Нива Поволжья № 4 (25) 2012 47
Рис. 2. Схема построения кривой овоида по экспериментальным данным
Повторность измерений трехкратная. Обработка данных велась методом вариационной статистики [3, 8].Результаты исследований представлены в виде гистограмм и кривых (рис. 3).
Были определены средние значения параметров: 1ср = 56,1; ср = 38,7; ё2 ср = 43,4; й3 ср = 45,0 мм. Значение С3 является максимальным диаметром. По значениям й3 и I была построена теоретическая кривая укороченного овоида. Для построения укороченной формы овоида проводят вспо-
могательную окружность радиусом К = ООх < К из центра О. Точки сопряжения К! и К2 находят на линии центров 501 и 601 в пересечении их с дугами радиуса К3, проведенными из точек 5 и 6. Этим построением определяют и радиус К2, равный О!К! и О!К2 замыкающей дуги [6, 10, 14]. Затем были отложены экспериментальные данные параметров ср= (точки 1 и 2) и ё2 ср= (точки 3 и 4) (рис. 2). На рисунке видна хорошая сходимость теоретической кривой и экспериментальной.
В ячейках бугорчатых прокладок яйцо опирается острым концом в дно прокладки, поэтому при сотрясении во время перевозки соударяется с дном. Усиления, возникающие при этом, обусловлены взаимодействием сил инерции движущихся масс яйца и преграды (дна ячейки), сил сопротивления деформации и сил упругости. Напряжение ст1, которое возникает в месте контакта соударения яйца с дном прокладки (точка В! рис. 4), определяется по известной из сопротивления материалов формуле [1, 7]
о=^ / А (1)
где ^ - действующая сила, Н;
А - площадь сечения, м .
После столкновения яйца с дном ячейки скорлупа яйца деформируется на величину ДХ (рис. 4). Деформация, характери-
о\
ос
Диаметр С мм
Диаметр СІ2, мм
о\
се
се
1
Диаметр сСз, мм
Длина яйц а I, мм
Рис. 3. Гистограмма и полигон распределения параметров яйца
48 Технические науки
зующая жесткость скорлупы, имеет какую-то предельную величину, после которой скорлупа разрушается.
р
Рис. 4. Схема положения яйца в обоснованной и стандартной ячейке
Из формулы (1) видно, что напряжение (деформация) скорлупы прямопропорционально силе ^ и обратнопропорционально площади сечения яйца, на которую действует сила К Так как действующую силу сложно определить и технически трудно ее регулировать во время перевозки яиц, то снизить напряжение скорлупы можно за счет увеличения площади опорного сечения яйца в ячейке бугорчатой прокладки. Это возможно выполнить путём обоснова-
ния и изготовления рациональной формы ячейки. На рисунке 4 показано положение яйца в стандартной ячейке. Оно опирается в дно ячейки в точке В. В случае несколько увеличенных размеров диаметра 4 от ёср яйцо зависает на стенках ячейки. В обоснованной ячейке 2 яйцо укладывается в нее, так как поверхность ячейки выполнена по кривой овоида с переменным диаметром от до й„ (ф> и 3,4 мм - диаметр поперечного сечения яйца, при котором наступает разрушение его скорлупы [15]).
По данным экспериментальных исследований, изложенным в статье выше, и данным о действующей на яйцо силе ^ и 186 Н во время соударения с преградой, взятым из работы Р. М. Славина [15], был построен график зависимости напряжения скорлупы яйца от площади его опоры в обоснованной ячейке (рис. 5).
Из графика видно, что напряжение в скорлупе яйца значительно снижается с увеличением площади опоры его в ячейке.
Расчеты показывают, что при транспортных перевозках напряжение в скорлупе от динамических нагрузок в обоснованной ячейке по сравнению со стандартной (с опорой в точке В, рис. 4) можно снизить в 5000 раз, то есть при выполнении данной операции бой яиц можно практически исключить. Из-за различной длины яиц Ь повреждения скорлупы наблюдаются и при статической нагрузке во время их хранения. В обоснованной ячейке благодаря большой площади опоры яйца повреждения скорлупы исключаются.
Таким образом, проведенные теоретические расчеты и сходимость эксперимен-
0,160
0,145
0,130
£
0,100
1200
1400
1300 1500
ГЛошадь сечения яйца А, мм
1600
2
1700
Рис. 5. График зависимости напряжения а скорлупы яйца от площади его сечения А
при постоянно действующей силе р
Нива Поволжья № 4 (25) 2012 49
тальной кривой и теоретической, построенной по двум параметрам яйца - длине и наибольшему диаметру (ширине), позволяют рассчитывать и изготавливать бугорчатые прокладки с рациональной формой ячеек, способствующей снижению боя яиц, повышению их качества и экономии денежных средств.
Литература
1. Беляев, Н. М. Сопротивление материалов: учебник / Н. М. Беляев. - М.: Наука, 1976. - 607 с.
2. Бессарабов, Б. Ф. Птицеводство и технология производства яиц и мяса птиц: учебник / Б. Ф. Бессарабов, Э. И. Бондарев, Т. А. Столляр. - 2-е изд., доп. - СПб.: Лань, 2005.- 352 с.
3. Гордон, В. О. Курс начертательной геометрии: учебное пособие для втузов / В. О. Гордон, М. А. Семенцов-Огиевский; под ред. В. О. Гордона и Ю. Б. Иванова. - 24-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2000. - 272 с.
4. Доспехов, В. А. Методика полевого
опыта (с обоснованием статистической обработки результатов исследований) /
В. А. Доспехов. - М.: Колос, 1979. - 416 с.
5. Иванов, В. М. Математическая статистика / В. М. Иванов, В. Н. Калинина, Л. А. Нешутова и др. - М.: Высшая школа, 1981. -371 с.
6. Ицкович, Г. М. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов: учебное пособие для вузов / Г. М. Ицкович, Л. С. Минин, А. И. Винокуров; под ред. Л. С. Минина. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агро-промиздат, 1991. - 343 с.
7. Кочиш, И. И. Птицеводство: учебник / И. И. Кочиш, М. Г. Петраш, С. Б. Смирнов.
- 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Колос, 2007. - 414 с.
8. Левицкий, В. С. Машиностроительное черчение и автоматизация выполнения чертежей: учебник для втузов / В. С. Левицкий.
- 4-е изд, испр. - М.: Высшая школа, 2000. -422 с.
9. Машины ЕСМ и АРРЕЫТА // Зарубежные машины и оборудование для животноводства: каталог. - М.: ФГНУ «Ро-синформагротех», 2006. - Ч. 1. - 196 с.
10. Оборудование по ручной упаковке яиц МОВА 9А // Техника для животноводства ведущих зарубежных фирм: каталог.-М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2002. -84 с.
11. Оборудование для сбора, транспортировки и закладки яиц // Сельскохозяйственная техника: каталог. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. - Т. 4. Техника для животноводства. - 356 с.
12. Пат. № 2395958 Россия, МПК А 01
К45/00 (2006.01). Способ определения
прочности скорлупы яиц и устройство для его осуществления / П. П. Царенко, Л. Т. Васильева. - СПбГАУ. - № 2008122141/12; заявл. 02.06.2008; опубл. 10.08.2010.
13. Пигарев, Н. В. Технология производства продуктов птицеводства и их переработка: учебник / Н. В. Пигарев, Т. А. Столляр, Е. Г. Шумков. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1991. - 343 с.
14. Привалов, И. И. Аналитическая геометрия: учебник / И. И. Привалов. - 33-е изд, стер. - СПб.: Лань, 2004. - 304 с.
15. Славин, Р. М. Комплексная механизация и автоматизация промышленного птицеводства / Р. М. Славин. - М.: Колос, 1978. - 320 с.
50 Технические науки
