Научное обеспечение процесса дробления сырья залог качества продукции мукомольно-крупяной и комбикормовой промышленности

НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ДРОБЛЕНИЯ СЫРЬЯ – ЗАЛОГ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ МУКОМОЛЬНО-КРУПЯНОЙ И КОМБИКОРМОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Оспанов А.А., д.т.н., профессор, Тлегенов Ш.К., к.т.н., доцент КазНИИ зерна и продуктов его переработки, г. Астана, Казахстан Одним из показателей качества, применяемых для контроля и оценки продукции мукомольно-крупяной и комбикормовой промышленности является крупность, характеризуемая содержанием сходовых и проходовых частиц при просеивании продукта через соответствующие сита. Этот показатель коррелирует со всеми другими показателями качества и является главным при оперативном контроле производства. Особенность структуры зерна, состоящего из различных анатомических частей с различной степенью сопротивляемости дроблению, предопределяет сложность процесса измельчения, являющегося основой технологии мукомольно-крупяного и комбикормового производства. Проблемам измельчения посвящены многие отечественные и зарубежные исследования. Однако до настоящего времени теоретические разработки не позволяют достаточно точно объяснить сложные явления, происходящие в процессе измельчения [ 1 ]. В условиях жесткой конкуренции, присущей рыночной экономике, с возрастанием энергетических потребностей и более рациональным использованием промышленного оборудования, в частности, дробильно-измельчающих машин, увеличились требования на размеры конструкций и машин, а также стали более жесткими условия их эксплуатации. В этой связи при разработке современных конструкций дробильно-измельчающих машин нами предлагается необходимость решения двух глобальных научных проблем. Во-первых, исследование сущности явлений механики разрушения, что тесно связано с проблемами надежности. Развитие науки о дефектоскопии позволило установить, что в деталях машин и аппаратов или элементах конструкции, а также измельчаемых образцах (частицах или кусках) материалов содержится значительное количество микроскопических дефектов (трещины, поры, дислокации и др.). Наличие таких дефектов в частицах или кусках измельчаемых материалов при условии деформации под действием внешней нагрузки приводит к их разрушению или разрыву, что является естественным явлением, происходящим при измельчении или помоле. В то же время разработкой научно-теоретических основ закона эволюции трещин, пор, дислокации, микротрещин и др. дефектов, присутствующих как в частицах (кусках) измельчаемых материалов, так и в элементах конструкций дробильно-измельчающих машин, специально в Республике Казахстан и странах СНГ никто не занимался. Во-вторых, совершенствование существующих научных гипотез об энергии дробления. Данная статья посвящена этой проблеме. Суть проблем состоит в изучении и определении в общем виде связи между затратами энергии и характеристиками измельчаемых продуктов по крупности до и после размола. Предложенные гипотезы для частных случаев (например, для процессов измельчения в пищевой, мукомольной и комбикормовой промышленностей) не позволяют достаточно точно определять расчетным путем необходимые затраты энергии на дробление в зависимости от степени измельчения и физико-механических свойств исходного продукта [ 2, 3 ]. При измельчении рабочие органы машины преодолевают силы молекулярного сцепления частиц, в результате чего образуются новые поверхности, величина которых в процессе измельчения зависит от прочности измельчаемого материала, характера воздействия окружающей среды, а также от вида и схемы приложения механической нагрузки. Существующие основные гипотезы теории Кирпичева-Кика, Афанасьева-Риттингера, Бонда, Ребиндера, Танака и др. имеют преимущественно качественный характер, не учитывающий такого многообразия явлений, протекающих в измельчаемых материалах и не могут быть использованы для количественного описания конкретных процессов [ 3 ]. С другой стороны имеющиеся гипотезы, хотели авторы этого или нет, исходили из того, что прочность материалов является физической константой, хотя она может изменяться в интервале 103... 104 порядков и зависит от свойств материала, конструкции мельницы, состояния рабочих органов. Поэтому необходимые связи устанавливаются экспериментально с учетом свойств материала, заданной степени измельчения, вида и конструкции рабочих органов. Согласно закону Риттингера (1867) удельная энергия Е, затраченная на дробление, пропорциональна вновь образовавшейся в результате дробления поверхности измельчаемого материала. Этот закон определяется равенством ( 1 ) где х1 и х2, - линейные размеры кусков исходных параметров и частиц конечных продуктов измельчения; k - постоянная величина. Предполагается, что закон Риттингера справедлив для хрупких веществ, имеющих плоскости распада и характеризующихся появлением новых трещин. Когда дробление твердого материала при достижении определенного значения напряжения происходит сразу с образованием частиц одного класса независимо от исходного размера x1 объекта измельчения, справедлив закон Кика (1885) ( 2 ) Обе формулы ( 1 ) и (2 ) показывают, что бесконечно большие затраты удельной энергии достигаются только при дроблении тел до минимального предельного размера определяемый по технологическим соображениям, то есть х2 = х min при достижении которого дальнейшее дробление становится нецелесообразным (рис.2). Эффективность процесса 0 х1 х2=хmin крупность частиц Рис.2 - Изменение эффективности измельчения в зависимости от крупности частиц В связи с этим, Т.Танака предложил следующий закон дробления ( 3 ) где S - удельная поверхность материала; S∞- предельная поверхность, при достижении которой дробление практически прекращается. Высказанные соображения позволили проф. А.А.Оспанову (1992) предложить некоторую коррекцию законов Риттингера ( 1 ) и Кика ( 2 ). Суть этой коррекции сводится к следующему. Законы ( 1 ) и ( 2 ) сформулированы на основе гипотезы о том, что затраты удельной энергии на дробление зависит только от линейных размеров предмета и продукта дробления, то есть E=f(x1, х2). С учетом последнего утверждения, нами представляется более естественным считать удельную энергию, зависящей от отклонений линейных размеров (х1 и х2) от их минимального (хmin)значения. В таком случае законы Риттингера и Кика приобретают следующие виды ( 4 ) ( 5 ) где ∆х1 = х1- х min ; ∆х2= х2- х min ; х min - минимальное значение крупности частиц Из двух последних формул ( 4 ) и ( 5 ) видно, что с ростом х, удельная энергия разрушения возрастает со скоростью ve = k/x12 до значения k/x2 и не более. Вместе с тем, опыт показывает, что неограниченное количество увеличение линейного размера продукта измельчения требует неограниченного увеличения величины затрат удельной энергии дробления до размера х2= х min. По этой причине было бы разумно предложить такую формулу зависимости удельной энергии от размеров х1 и х2, которая отражала бы наличие линейных затрат энергоемкости. Среди таких математических зависимостей по нашему утверждению представляется более подходящей зависимость вида [ 2, 3]. , ( 6 ) которая и является новой научной гипотезой об энергии дробления. где k* , а* , β* - параметры, зависящие от вида измельчаемого материала, их физико- механических и прочностных характеристик, которые определяются экспериментальным путем; - поправка проф А.А. Оспанова к существующей научной гипотезе. Значения составляющих зависимости ( 6 ) колеблются в следующих диапазонах ( 7 ) ( 8 ) По величинам параметров k*, а*, β* можно подобрать значения x1 и x2, при которых удельная энергия Е достигает минимума в диапазоне ( 8 ). Этим самым появляется возможность разработки рекомендации наиболее рационального (эффективного) использования измельчающих машин конкретной целевой конструкции и методики их универсальной классификации. ЛИТЕРАТУРА 1. Оспанов А.А., Остапчук Н.В. Основы теории и моделирования процессов измельчения пищевого сырья и кормов. Алматы, «Ѓылым»,1992, 224 с. 2. Оспанов А.А., Глебов А.А. Измельчение зерна и продуктов его переработки. Алматы, «Мектеп», 1998, 177 с. 3. Оспанов А.А., Тлегенов Ш.К. Основы эффективного измельчения и механики разрушения. Алматы, 2000, 107 с.

Похожие:

	Программа учебной дисциплины «метрология, стандартизация и сертификация» Целью изучения дисциплины является подготовка студентов к производственно-технической деятельности, направленной на обеспечение качества...		Метрологическое обеспечение экспертных измерений для контроля качества... О предложениях Медведевской районной организации профсоюза работников народного образования и науки РФ по проекту
	Примерная программа наименование дисциплины технология хранения и... Цели формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков, позволяющих им осуществлять приемку, хранение и контроль...		Программа дисциплины «Развитие систем менеджмента качества» для магистров... Качество как фундаментальная категория развития современного общества. Стадии формирования качества продукции. Зависимость эффективности...
	Рабочая программа по дисциплине В. В методы анализа качества сельскохозяйственного сырья Технологическое оборудование для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции		Академик, вице-президент Россельхозакадемии Научное обеспечение Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции
	Калькуляция себестоимости продукции. Структура себестоимости Охватывает только затраты, связанные с процессом производства продукции – начиная с момента запуска сырья в производство и кончая...		«Неорганическая химия в пищевой и перерабатывающей промышленности»... Целью изучения дисциплины является приобретение студентами знаний о составе, строении, химических свойствах, получение, применение,...
	Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Совершенствование... Цель проекта Разработка теоретических основ, методов и технических средств, обеспечивающих высокое качество термической обработки...		Программа дисциплины «Пищевая химия» Дисциплина дает возможность магистрантам познакомиться с современными направлениями развития пищевой технологии, помогает разобраться...
	Совершенствование инвестиционной политики в системе управления предприятиями... Охватывает все виды деятельности легкой промышленности: от глубокой переработки сырья до производства готовых товаров и их продвижения...		«Зерно сырье для мукомольной и крупяной промышленности. Зерномучные... «товароведение и экспертиза продовольственных товаров» для студентов итрриФ курса
	Переработка литиеносного поликомпонентного гидроминерального сырья... Лгмс в Южной Америке произвели коренной переворот на рынке литиевой продукции за счет резкого снижения себестоимости переработки...		Практикум по технохимическому контролю чайного сырья и готовой продукции... Лабораторный практикум по технохимическому контролю чайного сырья и готовой продукции чайного производства
	Обеспечение образовательного процесса мбдоу детского сада №56 № п/п Смотр-конкурс учебно-методической продукции в области духовно-нравственного воспитания детей и молодежи		Темы реферата: 1 Роль лекарственной формы в современной фармакотерапии... ...