Введение к работе
Актуальность проблемы. Основными задачами, стоящими перед пищевой промышленностью, являются создание и внедрение современного высокоэффективного технологического оборудования, способствующего экономии исходного сырья, энергетических и материальных ресурсов, сокращающего негативное воздействие на окружающую среду.
Поэтому в области переработки сыпучих дисперсных материалов приобретают большое значение интенсификация процессов смешивания и диспергирования, разработка и проектирование новых типов аппаратов и методик их расчета. Актуальной задачей является получение многокомпонентных смесей с высокими процентными соотношениями (1:200 и более) в технологии производства сухих пищевых полуфабрикатов. Ввиду сложности учета физико-механических свойств сыпучих материалов надежной основой методов расчета аппаратов для их переработки являются экспериментальные исследования, что требует значительных затрат времени и средств. Для решения этой задачи необходимо использовать известные и апробированные методы математического моделирования процессов, протекающих в дисперсных системах.
Российскими учеными (Макаров Ю.И., Ахмадиев Ф.Г., Иванец В.Н., Баранцева Е.А., Селиванов Ю.Т., Перший В.Ф., Борщёв В.Я. и др.) опубликован ряд работ в области практики и теории процессов смешивания и диспергирования, однако некоторые вопросы так и остались нераскрытыми.
Поэтому изучение закономерностей процессов смешивания и диспергирования в технологии сухих композитных смесей, разработка высокоэффективного смесительного оборудования для их получения и оптимальных режимов его работы является актуальной задачей.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР ФГБОУ ВПО КемТИПП, грантами губернатора Кемеровской области «Разработка научно-практических аспектов создания дозировочно-смесительного оборудования для производства комбинированных кормов и продуктов питания», «Инновационное развитие высокоэффективных технологических процессов производства комбинированных продуктов» (2007г., 2010 г., грантодержатель - Бакин И.А.).
Цель работы: разработка и исследование смесителя-диспергатора центробежного типа для получения сухих композитных смесей на основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Задачи исследований:
разработать математические модели процесса смесеобразования в центробежных аппаратах на микроуровне (в рабочем объеме смесителя) и макроуровне (в системе «дозаторы-смеситель») с применением теории стохастических процессов и кибернетического подхода;
исследовать экспериментальным путем процессы смешивания и диспергирования в центробежном аппарате и определить рациональные режимы его работы;
- реализовать математическую модель смесителя-диспергатора численными
методами на ЭВМ, разработать алгоритм расчета его рациональных параметров
работы и сравнить полученные зависимости с экспериментальными данными;
- разработать новую конструкцию смесителя-диспергатора центробежного типа
и технологию получения сухих мучных композитных смесей в нем.
Научная новизна:
разработаны и средствами компьютерного моделирования реализованы математические модели, описывающие процесс смесеобразования в локальном объеме смесителя-диспергатора и системе «дозаторы-смеситель»;
разработаны алгоритмы расчета рациональных рабочих параметров смесителя-диспергатора сыпучих дисперсных материалов и их программная реализация (положительное решение на выдачу свидетельств о государственной регистрации на ПрЭВМ № 2011617334 и № 2011617335);
- экспериментально исследовано влияние рациональных конструктивных и режимных параметров работы смесителя на качество получаемых мучных композитных смесей.
Практическая значимость и реализация. По результатам исследований усовершенствована технология получения сухих мучных композитных смесей, реализуемая в новой конструкции смесителя-диспергатора центробежного типа (патент РФ № 104867). Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах "Процессы и аппараты пищевых производств" и "Технология и организация общественного питания" ФГБОУ ВПО КемТИПП при подготовке бакалавров и магистрантов.
Автор защищает: математическое описание процесса смесеобразования с применением стохастического и кибернетического подходов; алгоритм расчета рациональных параметров работы смесительного агрегата для получения качественных композитных смесей; новую конструкцию центробежного смесителя-диспергатора и результаты его экспериментальных исследований.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ФГБОУ ВПО КемТИПП (2007 - 2011 г.); III Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)», Воронеж, 2009; Всероссийской научной конференции молодых учёных «Наука. Технологии. Инновации», Новосибирск, 2009; Всероссийской научной конференции молодых учёных «Актуальные вопросы развития пищевой промышленности», Челябинск, 2011.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов, списка литературы и приложений; включает 44 рисунков, 14 таблиц. Основной текст изложен на 126 страницах, приложения на 29. Список литературы включает 117 наименований.
