CC BY
23
Инженерно-технические науки Engineering-technical sciences
УДК 631.363
ТЕХНОЛОГИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМБИКОРМОВ
М.Ю. Колобов, С.Е. Сахаров, С.Г. Сахарова
«Ивановский государственный химико-технологический университет
Предложена технология приготовления комбикормов с разработкой наиболее рациональных конструктивных схем измельчителя и смесителя центробежного действия, обеспечивающих снижение энергетических и материальных затрат.
Ключевые слова: технология, комбикорма, установка, измельчение, смешивание, математические модели.
Потребление зерна, нормированный его расход при кормлении крупного рогатого скота приобретают большую актуальность, тем более что конкуренция на рынке кормов постоянно требует поиска новых путей повышения качества кормовых смесей и снижения производственных затрат. В структуре себестоимости животноводческой продукции корма стоят на первом месте. На их долю приходится 60-70% затрат, а в валовом производстве кормов в стране концентрированные корма занимают более 30%. В ближайшее десятилетие планируется производить на комбикормовых заводах около 55% комбикормов, а оставшуюся часть изготавливать в хозяйствах, используя покупные БВД и собственный фураж.
При этом эффективное использование кормов требует их предварительной подготовки и приготовления полнорационных смесей. Наиболее энергоемкими процессами являются измельчение и смешивание кормов. Так, измельчение зерна потребляет до 70% энергии на приготовление комбикорма. К сожалению, существующие измельчители и смесите-
ли кормов энергоемки и не всегда обеспечивают зоотехнические требования на производимый продукт.
Предлагаем технологию приготовления комбикормов, которая представлена установкой (рис. 1), на животноводческих фермах и комплексах [1].
Установка включает загрузочный бункер 1, измельчитель 2, транспортер 3, центральный бункер-дозатор 4 с вертикальным шнеком 9, бункеры-дозаторы 5, конусный смеситель 6, транспортер 7, бункер-накопитель 8. Бункеры-дозаторы 5 изготовлены цилиндрической формы и расположены по окружности с целью сокращения протяженности транспортных путей до смесителя 6, снижения металлоемкости установки и энергоемкости процесса приготовления комбикормов. Центральный бункер-дозатор 4 оснащен вертикальным шнеком 9 с постоянным шагом витка в нижней цилиндрической части и одним-двумя витками в конической части, что исключает возникновение застойных зон и способствует более равномерной подаче материала в смеситель.
Поданный через загрузочный бункер 1 определенный компонент комби-
корма в измельчитель 2 измельчается и подается транспортером 3 в один из бун-керов-дозаторов, после этого аналогичным образом или без измельчения заполняются другие бункеры-дозаторы компонентами комбикорма. После этого включаются дозирующие устройства бункеров-дозаторов 4 и 5 с учетом состава комбикорма. Компоненты комбикорма
5 4
поступают в конусный смеситель 6, смешиваются и транспортером 7 подаются в бункер-накопитель 8.
У становка позволяет повысить компактность расположения оборудования (за счёт сокращения транспортных путей) и снизить энергоемкость процесса приготовления комбикормов.
1 - бункер загрузочный, 2 - измельчитель, 3,7- транспортеры, 4 - бункер-дозатор центральный, 5 - бун-керы-дозаторы, 6 - смеситель, 8 - бункер-накопитель, 9 - шнек
Рис. 1. Установка для приготовления комбикормов
Для измельчения зернового сырья применяют различные по конструктивному исполнению молотковые дробилки. При тонком измельчении эти дробилки дают до 30% пылевидной фракции, а при грубом - до 20% недоизмельченной фракции. Переизмельчение ведет к дополнительным потерям энергии. Наряду с этим, современные исследования в области кормления показывают, что следует не только обеспечить необходимую крупность частиц скармливаемого зерна, но и обеспечить выравненность частиц и
необходимое распределение по крупности измельченного зернового корма. При приготовлении комбикорма из продукта, имеющего частицы одинакового размера, происходит более качественная гомогенизация смеси. Для достижения этой цели были разработаны измельчитель и смеситель центробежного действия [2-3].
Экспериментальные исследования по измельчению зерновых культур (пшеница «Приокская», рожь «Фаленская», овес «Борус») проводили в измельчителе фуражного зерна.
По результатам однофакторных исследований были определены интервалы
и уровни варьирования факторов и реа-
->з
лизована матрица плана эксперимента 3 . В качестве независимых переменных использовались: X] - угол атаки, град.; Х2-частота вращения ротора, мин'1; Хз - производительность измельчителя, кг/час. В качестве критериев оптимизации выбра-
ны: У] - степень измельчения; У2 - мощность, затраченная на процесс измельчения (Np.x~Nx.xX Вт; Уз - количество пылевидной фракции (< 0,2 мм), %; У4 - количество неизмельченной фракции, % , Уз -модуль помола, мм.
Получены адекватные математические модели (выборочно):
- для пшеницы:
V, = 1,722532 - 0,0370IX, -0,0706Х,2 + 0,19149Х2-0,05912Х3 (1)
У2 = 669,9498 + 351,5713X2 — 98,8152Х22 + 13,16363Х3 + 15,65429Х2Х3 (2)
Уз = 1,885214 - 0,24236Х} - 0,30 72Х,2 + 0,758908Х2 +0,474401Х22 -У4 = 4,11823 + 0,17875Х] + 0,50603Х}2 - 2,59 759Х2 + 0,5905ЗХ22 + 0,79671Х3- 0,36308Х32 - 0,53625Х2Х3
У, = 1,747837 + 0,034866Х, + 0,076246Х,2- 0,217X-
'5
0,033997X-г + 0,072374Хз- 0,0275Х2Х3
0,18508Х3 (3) (4) (5)
Расчетные данные, полученные с помощью уравнений (1) - (5), хорошо согласуются с экспериментальными, расхождение соответствующих величин не превышает 10%.
Графическое изображение поверхностей откликов (выборочно) показано на рисунках 2-3.
■ 1,9
I 1,8 И 1,7
И 1,6
И 1,5 ■ 1,4
Рис. 2. Зависимость степени измельчения пшеницы (Г?) от частоты вращения ротора (Х:) и производительности измельчителя (Хз) (при угле атаки X, = 90°)
X
I 1,96 I 1,91
И 1,86 И 1,81
I I 1,76
^ * У 1.71
I 1,66 ■ 1,61
Рис. 3. Зависимость степени измельчения ржи (К,) от угла атаки (Л1,) и производительности измельчителя (Х3) (при частоте вращения ротора Х: = 5405 мин"1)
Результаты исследований позволяют рекомендовать с учетом энергоемкости процесса и гранулометрического состава готового продукта следующие параметры измельчения зерновых культур: Х\ = 90°, Х2 = 5405 мин'1, Хз = 1500 кг/ч (полный удельный расход энергии на размол - Э' ~ 2,0 кВт-ч/(т-ед.ст.изм.); содержание пылевидной фракции не превышает 3,15%, неизмельченной фракции - 3,43%).
Проведены исследования по смешиванию зерновых компонентов комбикормов в разработанном смесителе.
По результатам однофакторных исследований были определены интервалы
и уровни варьирования факторов и реа-
->з
лизована матрица плана эксперимента 3 . В качестве независимых переменных использовались: X) - производительность смесителя, кг/ч; Х2 - частота вращения диска, мин'1; Хз - высота выгрузки, мм. В качестве критерия оптимизации выбран: У] - коэффициент неоднородности, %.
Были получены математические модели процесса смешивания зерновых компонентов комбикормов в смесителе непрерывного действия:
- зерно целое:
Yj =5,78189 + 1,14083Х1
- зерно дробленное (фракция 1-2 мм):
Y, =5,19177 + 0,44575Х1 л
0,44237Xf - 1, ОО8ЗЗХ3
1,63Х2 + 0,53592Х2 1,350 72Х32
2
(6)
0,10671Хг - L3634X, + 0,52617Xi
Расчетные данные, полученные с помощью уравнений (6) - (7), хорошо согласуются с экспериментальными, расхождение соответствующих величин не превышает 7%.
0,98116Х3 + 1,1297ЗХз~ (7)
Графическое изображение поверхностей откликов (выборочно) показано на рисунке 4.
■ 11 ■ 10
□ 9 □ 8
□ 7
□ б
■ 5
■ 4
Рис. 4. Зависимость коэффициента неоднородности (Y,) от производительности смесителя (X,) и частоты вращения диска (Х2) (при высоте выгрузки Х3 = 125 мм, зерно целое)
Рекомендуются следующие оптимальные параметры смешивания зерновых культур: О = 500 кг/ч, п = 8000 мин"1, h = 255 мм (коэффициент неоднородности не превышает 4 %).
Предложена технология приготовления комбикормов с разработкой наиболее рациональных конструктивных схем измельчителя и смесителя центробежного действия, обеспечивающих снижение энергетических и материальных затрат.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент на полезную модель 1Ш № 71861 Ш. Установка для приготовления комбикормов / Колобов М.К)., Лапшин В.Б., Сахаров С.Е. // Бюл. № 9, 2008.
2. Патент на полезную модель 1Ш № 66229 Ш. Измельчитель фуражного зерна / Колобов М.К)., Лапшин В.Б., Абалихин А.М., Баусов А.М. // Бюл. № 25, 2007.
3. Патент на изобретение 1Ш № 2336122 С1. Смеситель / Лапшин В.Б., Колобов М.Ю., Сахаров С.Е., Боброва Н.В. // Бюл. № 29, 2008.
Рукопись поступала в редакцию 15.11.2012.
MIXED FODDER PRODUCTION TECHNOLOGY
M. Kolobov, S. Sakharov, S. Sakharova
The mixed fodder production technology with shredder and centrifugal action mixer most rational constructive schemes development ensuring energy and material spending reduction is offered.
Key words: technology, mixed fodder, installation, crumbling up, mixing, mathematical models.
