CC BY
23
УДК 631.363.7
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ СМЕСИТЕЛЯ МИКРОДОБАВОК
А. В. Чупшев, аспирант, В. В. Коновалов, доктор техн. наук, профессор ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. 8 (412) 628-272
Даются описание смесителя микродобавок периодического принципа действия, результаты исследований по влиянию объема смесительной емкости, длительности смешивания и доли контрольного компонента на неравномерность смеси. Приводятся обоснование рациональных режимно-технологических параметров смесителя и результаты сравнения различных технологических способов приготовления продукта.
Ключевые слова: смеситель, доля контрольного компонента, неравномерность смеси, способ смешивания.
Недостаточная обеспеченность имеющегося поголовья сельскохозяйственных животных сбалансированными кормами является одной из основных причин низкой продуктивности животноводства. Известно, что продуктивность молочных коров на 60 % определяется уровнем и полноценностью кормления. Из-за недостатка и низкого качества потребляемых кормов в скотоводстве генетический потенциал реализуется в настоящее время всего на 40...60 % [1]. Скармливание полноценных комбикормов повышает продуктивность животных на 25...30 %, при этом сокращаются сроки откорма и на 15...20 % уменьшается расход кормов на единицу продукции [2, 3].
Для приготовления премиксов и кор-молекарственных препаратов в ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» разработан смеситель микродобавок периодического принципа действия (рис. 1), позволяющий вносить в смеси компоненты с малой долей в рецептуре. Смеситель микродобавок состоит из рамы 1, на которой установлен корпус 2 с объемом Уо=30 литров. Внутри него последовательно закреплены три цилиндрические емкости 3, 4, 5, объемами Уо=0,5; 2,5; 9,0 литров, через которые проходит центральный вал 6 с закрепленными на нем мешалками с лопастями 7, выполненными из прутка круглого сечения.
* т
б
Рис. 1. Смеситель микродобавок: а - конструктивно-технологическая схема:
I - рама; 2 - корпус; 3, 4, 5 - смесительные емкости; 6 - центральный вал; 7 - мешалка; 8 - заслонка емкостей; 9 - рукоятка; 10 - выгрузная заслонка корпуса;
II - лоток; 12 - бункер; 13 - заслонки бункера; 14 - гибкий шланг; 15 - гибкая муфта;
16 - электродвигатель; б - внутреннее устройство опытного образца смесителя микродобавок: 1 - вал смесителя, 2, 3, 4 - смесительные емкости, 5 - мешалка
Все емкости имеют выгрузные окна, снабженные заслонками 8, открывающиеся при помощи рукояток 9. Корпус 2 также снабжен выгрузным окном с заслонкой 10 и лотком 11 для отгрузки готовой смеси. Привод смесителя микродобавок осуществляется посредством гибкой муфты 15 от электродвигателя 16.
В процессе исследований выявлено влияние доли контрольного компонента и длительности перемешивания на качество смеси. Для емкостей с объемом Уо=0,5; 2,5; 9 литров доля контрольного компонента составляла йк=0,5; 1,0; 5,0 %, а для Уо=30 литров - йк=0,5; 1,0; 3,0 и 10 % от массы засыпаемой смеси.
Наиболее интенсивно качество смеси улучшается в течение первых 1,5...2 мин. (рис. 2). В дальнейшем значения неравномерности смеси (коэффициент вариации содержания контрольного компонента в пробах V) уменьшаются незначительно (от 7,4.11,0 % до 3.6 %).
14 12 10 8
V,
Рис. 2. Влияние длительности смешивания Т (мин.) и объема смесительной емкости
(л) на неравномерность смеси V (%) при доле контрольного компонента 1 %
Чем меньше емкость, тем быстрее перемешиваются компоненты. Для емкости объемом Vo=30 л длительность смешивания должна составлять Т=10 мин для достижения неравномерности смеси v=7,4 %. У емкостей Vo=2,5 и 0,5 л потребная длительность перемешивания сократится до Т=2,0 и 1,5 мин., соответственно. Для достижения неравномерности смеси 10 % (при доле контрольного компонента 1 %) достаточна длительность смешивания Т=1...2 мин.
Влияние доли контрольного компонента йк и длительности перемешивания Т на качество смеси для емкостей различного объема представлено на рис. 3.
а
6
4
2
0,5
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
ок
9 10
Рис. 3. Влияние длительности смешивания Т (мин) и доли контрольного компонента йк (%) на неравномерность смеси V а - при УО=0,5 л.; б - при УО=2,5 л; в - при УО=9 л; г - при УО=30 л
При доле контрольного компонента более 1,5 % неравномерность смеси достигает 5.9 % во всех емкостях при длительности смешивания Т=1,5...2,0 мин. Лучшие значения качества смешивания наблюдаются при малых объемах смесительной емкости. При доле контрольного компонента 0,5 и 1,0 % и длительности перемешивания Т=15 минут достигается следующее качество смеси: при объеме емкостей У0=30 л неравномерность смеси v=14,1 и 5,9 % соответственно; при Уо=9 л - v=13,8 и 5,0 %. Для объема емкости Уо=2,5 л длительность перемешивания составила Т=10 и 5 мин., неравномерность смеси - v=11 и 5,5 %; при Уо=0,5 л - v=8,6 и 4,8 % для Т=4,5 и 1,6 мин.
При доле контрольного компонента более 1,5.2,0 % и требуемой неравномерности смеси 10 % достаточна длительность
смешивания 1,5.2 мин., а для неравномерности смеси v<5 % требуется Т=2...5 мин. В малых емкостях (2,5 л и менее) смешивание можно сократить до 0,5.1,0 мин.
При доле контрольного компонента 1 % и v<10 % длительность смешивания должна осуществляться (не менее): для Уо=0,5 л - 1,0 мин; для Уо=2,5 л - 1,5 мин.; для Уо=9,0 л - 2,5 мин.; для Уо=30 л - 3,0 мин. При доле контрольного компонента 1 % и v<5 % длительность смешивания составит (не менее): для Уо=0,5 л - 1,6 мин.; для Уо=2,5 л - 5,0 мин.; для Уо=9,0 л - 12,0 мин.; для Уо=30 л - 15,0 мин.
Также исследовалось влияние равномерности (Ур=100-у) предварительной смеси (Ур=60, 80, и 95 %) на качество конечного продукта. Объем емкости предварительного смешивания составлял 2,5 л. Объем ем-
6
4
4
2
2
к
в
г
>
............ ........Ур=60%
▲ -Ур=80%
- - Ур=95%
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
2 4 6
Т, мин
Рис. 4. Влияние качества предварительной смеси (равномерность смеси Ур, %) и длительности основного смешивания Т (мин) на коэффициент вариации последующей ступени смешивания V, %
кости смесителя конечного продукта - 9 л. Доля контролируемого компонента - 1 %. Полученные значения неравномерности конечной смеси представлены на рис. 4.
Равномерность предварительной смеси в интервале Ур=80...95 % (рис. 4) практи-
чески не оказывает влияния на качественные показатели конечного продукта. При равномерности смеси Ур=60 % длительность смешивания для достижения того же качества конечного продукта увеличивается почти в 2 раза (при Ур=80...90 %, для
900
8
Рис. 5. Потребная длительность смешивания Т (с) до получения неравномерности конечного продукта v=5 % №Р=95 %) при различных технологических способах Б получения смеси: Б1 - равномерность смеси на предварительных этапах смешивания смесей 80 %; Б2 - равномерность смеси на предварительных этапах смешивания смесей 90 %; Б3 - равномерность смеси на предварительных этапах смешивания смесей 95 %; Б4 - смешивание в одну ступень до достижения равномерности V =95 %; СI - емкость смесителя, от малой до наибольшей
и Н
270 240 210 180 150 120 90 60 30 0
г
=
=
« =
=
Ив мВШ : =
В Ур=80% В Ур=90% И Ур=95%
С1
Рис. 6. Влияние технологии приготовления смеси при равномерности предварительных смесей ^р= 95, 90 и 80 % на необходимую длительность перемешивания компонентов Т (с) в соответствующей смесительной емкости С1
v=7 % время смешивания Т=2 мин, при Ур=60 % время смешивания Т=4 мин).
Таким образом, при осуществлении ступенчатого смешивания имеется возможность сокращения длительности перемешивания компонентов за счет снижения допустимой равномерности смеси на предварительных этапах до Ур=80 % и проведения на заключительном этапе основного перемешивания до получения равномерности смеси 90 % Л>=10 %/ или 95 % Л>=5 % /.
Для выбора той или иной технологии приготовления смеси многоступенчатым смесителем проводились сравнительные
исследования четырех вариантов (способов) получения готового продукта (рис. 5).
Первый способ Б1 заключается в соблюдении качества смеси на каждом этапе с равномерностью УР. ¡=80 %, и лишь на конечном этапе УР4=95 %. При втором способе Б2 обеспечивается качество смеси на каждом этапе с равномерностью УР. ¡=90 %, и лишь на конечном этапе УР4=95 %. Для реализации третьего способа Б3 соблюдалось качество смеси на каждом этапе с равномерностью УР. ¡=95 %. При четвертом способе Б4 применялось одноступенчатое приготовление смеси до равномерности
£
24 21 18 15 12 9 6 3 0
Ш Ур=95% а Ур=90% Ш Ур=80%
а
Рис. 7. Влияние технологии приготовления смеси при равномерности предварительных смесей Ур= 95, 90 и 80 % на качество (неравномерность) конечного продукта V в смесительных емкостях С1
УР4=95 % [4]. Числовые значения длительности перемешивания на каждом этапе С производства конечной смеси (рис. 5) представлены на рис. 6. Результаты сравнения различных способов приготовления смеси по качеству получаемого продукта даны на рис. 7.
Как видно из рис. 5, наименьшая длительность приготовления конечного продукта наблюдается с неравномерностью v=5 % при первом способе. При этом на предварительных этапах смешивания достаточна равномерность смеси 80 %. С увеличением равномерности смеси на предварительных (С1, С2, С3) этапах суммарная длительность приготовления продукта возрастает в два раза (для равномерности предварительных смесей 90 %) или три раза (равномерность предварительных смесей 95 %).
Тем самым, для сокращения длительности приготовления конечного продукта достаточно получение предварительных смесей с равномерностью 80 %. Время всего цикла смешивания составляет 120 с (при сохранении качества конечного продукта С4, рис. 7).
Объем наименьшей используемой смесительной емкости определяется массой контролируемого компонента в смеси. Рационально использование смесительной
емкости при доле контрольного компонента не менее 1 %. Ввиду этого перемешивание в четыре этапа намного эффективнее по сравнению с одноступенчатым смешиванием: длительность приготовления продукта по первому варианту сокращается в восемь раз, а это неизбежно влияет на производительность смесительного устройства и энергоемкость приготовления смеси.
Литература
1. Завражнов, А. И. Механизация приготовления и хранения кормов / А. И. Завражнов, Д. И. Николаев. - М.: Агропром-издат, 1990. - С. 336.
2. Речкин, И. В. Молочная продуктивность коров черно-пестрой породы, получавших бентонит и соли микроэлементов / И. В. Реч-кин, Ю. А. Кармацих // Аграрный вестник Урала. - 2008. - № 8. - С. 59-60.
3. Винников, Н. Т. Влияние полноценного и неполноценного кормления коров-матерей на неспецифические факторы защиты у новорожденных телят / Н. Т. Вин-ников, М. Г. Султанов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2008. - № 6. - С. 12.
4. Чупшев, А. В. Экспериментальные исследования смесителя кормов / А. В. Чуп-шев, В. В. Коновалов, С. В. Гусев // Нива Поволжья. - 2008. - № 2(7). - С. 69-75.
