Введение к работе
Актуальность проблемы. Питание является одним из важнейших факторов, который обеспечивает нормальный рост и развитие детей, способствует продлению жизни, повышению работоспособности, профилактике заболеваний, создает условия для адекватной адаптации человека к окружающей среде. Поэтому в настоящее время в НИИ и ведущих вузах пищевого профиля уже разработаны принципиально новые, энергетически выгодные технологии, для выпуска экологически безопасных продуктов, обогащенных витаминами и биологически ценными компонентами, с учетом различных возрастных потребностей и состояния здоровья населения.
В процессе их производства на различных стадиях часто требуется создавать сухие композиции. Одной из основных проблем при этом является равномерное распределение ингредиентов. Но в тех случаях, когда соотношение компонентов не велико (до 1:50) и процесс можно осуществить непрерывно, для решения многих задач целесообразно использовать вертикальные смесители непрерывного действия (СНД) вибрационного типа, разработанные учеными КемТИППа. При высокой эффективности процесса время смешивания в этих аппаратах незначительно. Кроме того, они обладают высокой накопительной способностью и, в совокупности с рециркуляцией, хорошо сглаживают флуктуации питающих потоков, что включить в состав агрегата дозаторы объемного типа. Поэтому дальнейшая разработка этих СНД для переработки дисперсных материалов, создание теории и методики их расчета является актуальной научной задачей, представляющей практический интерес для пищевых и ряда других отраслей народного хозяйства.
Цель и задачи исследований. Разработка новой конструкции высокоэффективного вертикального СНД вибрационного типа, обладающего регулируемой инерционностью, для получения сухих дисперсных композиций на основе проведения комплексных теоретических и экспериментальных исследований процесса смешения, взаимного влияния входных сигналов, формируемых дозаторами, и характеристик смесителя на качество готового продукта.
В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие основные задачи:
математическое описание и анализ процесса смешивания в вертикально-вибрационных смесителях непрерывного действия с различной топологией перерабатываемых потоков сухих дисперсных материалов; разработка методов их исследования на базе персонального компьютера;
разработка новой конструкции вертикального СНД с направленной организацией движения материальных потоков в нем;
исследование влияния различных параметров на процесс смешения сыпучих материалов в вибрационном СНД;
нахождение алгоритма расчета рациональных динамических и конструктивных параметров разрабатываемого смесителя с учетом входных воздействий, оказываемых со стороны дозирующих устройств.
Научная новизна. Математические модели СНД вибрационного типа на базе корреляционного анализа и кибернетического подхода и результаты их исследования. Результаты экспериментальных исследований вертикально-вибрационного смесителя при переработке СМ.
Практическая ценность и реализация результатов. Развитие научных основ непрерывного процесса смешивания сухих комбинированных смесей, позволило разработать новую конструкцию вертикальнотвибрационного смесителя (ВВС). Ее техническая новизна защищена патентом РФ на изобретение.
При непосредственном участии автора разработано аппаратурное оформление стадии непрерывного смешивания в технологической схеме производства посолочных смесей для рыбных лресервов и сухой штукатурки, включающей в свой состав ВВС новой конструкции. Кроме того, материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» КемТИППа.
На защиту выносятся. Математическое описание процесса смешивания с использованием элементов корреляционного анализа; математическая модель СНД, разработанная с использованием методов технической кибернетики; результаты исследования сглаживания входных сигналов, формируемых дозаторами, в вибрационном смесителе на основе кибернетического подхода; новую конструкцию смесителя; результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса смешивания в непрерывнодействующем агрегате с учетом влияния режимных и конструктивных параметров ВВС.
Апробация работы. Основные положения диссертации ежегодно докладывались и обсуждались на научных конференциях Кемеровского технологического института пищевой промышленности (2002-2003 гг.); Межрегиональной конференций молодых учёных - Казань, 2003 г.; Второй международной научной конференции «Живые системы и биологическая безопасность населения» Москва, 2003 г.; в сборниках статей «Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов» Кемерово, 2004 г. и «Пищевые продукты и здоровье человека» Кемерово, (2004-2008 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, получен 1 патент РФ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 119 страницах машинописного текста, приложения - на .23 страницах. Диссертация содержит 30 рисунков и 9 таблиц. Список использованной литературы включает 97 наименований.
