Введение к работе
Актуальность проблемы. Увеличение производства продукции животноводства немыслимо без создания прочной кормовой базы, дальнейшего её укрепления за счет более эффективного использования отходов пищевой и перерабатывающей промышленности. Рациональное комплексное использование сельскохозяйственной продукции и вторичных сырьевых ресурсов, создание безотходных технологий переработки, являются важным фактором охраны окружающей среды и увеличения производства продукции кормового и пищевого назначения из отходов картофелекрахмального производства (ОККП).
При переработке картофеля на крахмал образуются отходы (мезга, разбавленный водой сок и пена), содержащие до 10 сухих веществ. Мезга - твердая фаза ОККП, обладает ценными кормовыми свойствами. Картофельный сок содержит белковые вещества, аминокислоты, углеводы, микроэлементн (медь, марганец, бром, йод и др.), а также витамины групп Б, С. В настоящее время ОККП на кормовые цели реализуются не полностью. В Российской Федерации потери твердой фазы ОККП составляют более 15%, а сока - 80%. Неполное использование ОККП объясняется высокой влажностью их (94.,.97%). Отсутствие специального оборудования для обезвоживания ОККП, коагуляции и выделения белка из кидкой фазы приводит к тому, что заводы вынуждены сбрасы~ вать часть мезги и почти весь сок в сточные воды. Сточные воды, обладающие биологической активностью, попадая в водоёмы, загрязняют их.
Наиболее перспективны технологии переработки ОККП на корм скоту с применением механического обезвокивания, обеспечивающего концентрацию твердой фазы и коагуляцию с выделением белков, содержащихся в жидкой фазе.
Однако практическое внедрение механического обезвоживания твердой фазы и технологии переработки жидкой фазы ОККП сдерживаются из-за отсутствия необходимых технических средств.
Поэтому весьма актуальной явлтется проблема теоретического обоснования, исследования, разраб тки и внедрения в производство энергосберегающих технических средств и экологически чистой технологии переработки ОККП ла корм сю ту.
Проблема разрабатывалась в соответствии с республиканской научно-технической программой: "Разработать экологически чистые, экономически обоснованные технологии производства и переработки продукции животноводства и растениеводства, обеспечивающие рацио-
нплънео иоподьворинив земельних и водных реоураов о учетом охршш окружающей среды, растительного и животного мира", в частности решения проблемы 03.02: "Разработать проекты экологически чистых перерабатывающих предприятий и цехов с замкнутыми технологическими и энергетическими процессами, соответствующие региональным особенностям Российской Федерации" и тематическому плану НИР Рязанской ГСХА: "Разработать экологически чистую технологию и оборудование для приготовления кормов из отходов картофелекрахмальных предприятий" (J6 Гое. per. 01.91.0007517).
Цель исследования. Разработка и обоснование энергосберегакн щей экологически чистой технологии и средств механизации переработки отходов картофеленрахмального производства, путем разделения их на твердую и жидкую фазы, коагуляции и выделения белка из последней с последующим механическим обезвоживанием сгущенной мезги и белка.
Научную новизну работы составляют:
системный подход к исследованию интегрированных объектов технологии переработки ОККП на корм скоту, основанный на выявлении закономерностей построения модели функционирования поточной технологической линии;
основы теории разделения трехфазной среды на фазы в динамическом фильтре-сгустителе непрерывного действия с механическим удалением осадка твердой фазы и двухсторонним отводом фильтрата;
основы теории механического обезвоживания сгущенной твердой фазы ОККП в шнековом прессе двухстороннего сжатия;
математические модели, описывающие рабочий процесс динамического фильтра-сгустителя и процесс отжима твердой фазы в шнековом прессе двухстороннего сжатия, их оптимизированные конструктивно-технологические параметры и режимы работы;
критерий сравнительной оценки работы обезвоживатєлеіі различных конструкций;
закономерности электрохимического способа коагуляции и выделения- белков .из жидкой фазы ОККП;
теоретически и практически обоснованная экологически чистая технология переработки ОККП на корм скоту.
Практическая ценность. Проведенные исследования позволили обосновать и разработать энергосберегающие технические средства и два варианта экологически чистых технологий переработки ОККП на корм скоту.
Разработанная технология решает проблему полного использования ОККП на корм скоту; обеспечивает увеличение запаса качественных кормов и, в конечном итоге, увеличение выхода продукции животноводства; снижение энергетических и транспортных затрат; улучшение условий труда рабочих завода и экологии окружающей среды; сокращает расход воды за счет использования сточных вод в схеме оборотного водоснабжения.
Имеющиеся в диссертации научные положения и рекомендации позволяют на стадии проектирования и конструирования обосновать необходимый комплект оборудования для обезвоживания ОККП, параметры и режимы работы спаренных гидроциклонов, динамических фильтров-сгустителей, шнекового пресса двухстороннего сжатия, поточную линию коагуляции и выделения белков из жидкой фазы ОККП. Разработанный кондуктометрический датчик для контроля влажности твердой фазы ОККП, позволяющий автоматизировать в заданном режиме процесс обезвоживания, осуществляемый в динамическом фильтре и шнековом прессе.
Научно-техническая продукция, созданная в процессе подготовки диссертации, доведена до состояния пригодного для широкого внедрения в производство и даёт значительный экологический и экономический эффект.
Реализация результатов исследований. Технология и средства механизации переработки ОККП прошли ведомственные испытания в производственных условиях Ибредьского крахмалопаточного комбината и Рыбновского картофелекрахмального завода Рязанской области.
Технология и оборудование для обезвоживания ОККП рассмотрены и одобрены на научно-технических советах Рязанского областного агропромышленного комитета, Рязанькрахмалопатока и Научно-производственного объединения по крахмалопродуктам.
Результаты научных исследований используются в учебном процессе Ряза;:.- .ой государственной сельскохозяйственной академии имени профессора П.А. Костычева при подготовке специалистов сельского хозяйства.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных конференциях Рязанского сельскохозяйственного института (1987...1995 гг.), Брянского сельскохозяйственного института (1988 г.), Санкт-Петербургского ордена Красного Знамени государственного аграрного университета (1989 г.), на Всесоюзной научно-практической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в интенсификацию сельскохозяйственного производства" (Алма-Ата, 1989 г.), на
Всесоюзной научно-технической конференции "Совремашшй проблемы земледельческой механики" (Мелитополь, 1989 г.), на научно-техническом совете НПО по крахмалопродуктам (Коренево, 1989 г.), на Российском научно-техническом совещании "Пути повышения эффективности использования крахмалосодержащего сырья" (Рязань, 1992 г.), на межгосударственной научно-технической конференции "Методы исследования, паспортизация и переработка отходов" (Пенза, 1994 г.).
Публикация. По материалам диссертации опубликовано 28 печатных работ, из них семь авторских свидетельств и один патент.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов и рекомендаций производству, приложения. Общий объём 492 страницы, в том числе 132 страницы приложения. Основной текст на 255 страницах. В состав диссертации включены 93 рисунка, 14 таблиц, список использованной литературы включает 198 наименований, в том числе 10 на иностранных языках. В приложениях приведены таблицы по данным теоретических и экспериментальных исследований; копии авторских свидетельств и патентов; программы для обработки данных на ЭВМ; результаты регрессионного анализа моделей, описывающих процессы фильтрования отходов карто-фелекрахмалъного производства и отжима твердой фазы; протокол, под твервдаадий соответствие обезвоживателл 0МК-250'санитарно-техничес-ким требованиям; документы о внедрении и производственной проверке результатов работы.
