Введение к работе
Актуальность проблемы. На современном этапе развития народного зяйства страны большое внимание уделяется совершенствованию рабо-пищеперерабатывающих отраслей, связанных с наиболее полным удов-сворением потребностей населения в качественном и сбалансирован-а питании. Поэтому необходимо в значительной степени увеличить зштабы создания, освоения и внедрения в производство новой техни-, обеспечивающей рост производительности труда, уменьшение энер- и металлоемкости, значительного улучшения качества готового эдукта и отличающейся высокой эффективностью.
В отраслях пищевой и мясо-молочной промышленностях многие тех-яогические схемы содержат стадии по переработке сыпучих материа-з. Причем одними из распространенных операций при этом являются эшивание и транспортирование, используемые для приготовления од-зодных по составу композиций из мелкодисперсных материалов, полу-змых до настоящего времени, как правило, в аппаратах периодичес-:о действия. Анализ их работы и возросшие в последнее время тре-зания к качеству смесей, показывают, что использование подобного зрудования становится экономически невыгодным из-за большой доли шого труда (загрузка, выгрузка, очистка), запыленностью помеще-\, грязью. Это сказывается и на качестве готовой продукции. Поэ-<у в новых и реконструируемых производствах необходимо избавиться
этих недостатков, путем использования смесителей непрерывного іствия (СНД) укомплектованных соответствующими дозирующими и шспортирующими устройствами, позволяющими получать высококачест-шые смеси. Переход на аппаратурное оформление стадий смешивания, зирования и транспортирования по непрерывной схеме дает несомнен-; преимущества по сравнению с аппаратами периодического действия, э возможность автоматизировать процесс смесеприготовления, умень-рь загрязнение производственных площадей и окружающей среды раз-шыми пылевыделениями, улучшить условия труда и культуру произ-ютва, а также увеличить производительность смесительного агрёга-
с одновременным снижением энерго- и металлоемкости и себестои-зти готового продукта.
В последние годы наши ученые (Макаров Ю.И., Александровский \. , Кафаров В.В., Дорохов И.И., Зайцев А.И., Ахмадиев Ф.Г., Ива-I В.Н., и др.) опубликовали ряд интересных исследований по вопро-i теории процесса смешивания в СНД. Однако, в целом количество Зликаций, посвященных разработке теории и инженерным методам рас-
- 4 -четов непрерывнодействующих смесительных агрегатов, недостаточно; слабо изучено влияние входных сигналов, формируемых дозаторами, и характеристик СНД на качество конечной смеси.
Задача получения высококачественных смесей при соотношении смешиваемых компонентов 1:1000 и выше может быть решена путем разработки новой двухстадийной технологии переработки сыпучих материалов. В этом случае на первом этапе проводится предварительное смешение, а затем окончательное в высокоэффективных смесителях центробежного типа. Т.е. осуществляется метод последовательного "разбавления" смеси. Смесители со спиральным рабочим органом наиболее полно отвечают всем современным требованиям первого этапа. С их помощью можно совместить в одном аппарате несколько технологических операций, таких как смешивание, транспортирование и дозирование.
Поэтому разработка эффективных непрерывнодействующих смесительных агрегатов со спиральным рабочим органом для переработки мелкозернистых и порошкообразных материалов, создание теории и методики их расчетов является актуальной научной задачей, представляющей большой практический интерес для ряда ведущих отраслей народного хозяйства.
Диссертация сформировалась на основе целевой общесоюзной научно-технической программы 0.38.06 "Создать и освоить производство продуктов детского питания и витаминизированных пищевых продуктов на основе научных принципов рационального и сбалансированного питания", утвержденной Постановлением ГКНТ СССР N 555 от 30.10.85г. (Тема 01.04.11 "Разработать и испытать опытно-промышленный комплект оборудования для дозирования и смешения микродобавок витаминов"); комплексной научно-технической программы "Продовольствие", приказ Минвуза РСФСР N 190 от 30.06.85г. (Тема 06.63 "Разработка непрерывнодействующих смесительных агрегатов для приготовления высококачественных смесей порошкообразных комбинированных продуктов питания и t комбикормов") и приказа Министерства науки РФ N 79 от 23.04.93г. (Тема Т-4 "Разработка новых конструкций гибких шнеков для транспортировки, предварительного смешивания и дозирования сыпучих материалов") .
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка технологии процесса смешения и высокоэффективного непре-рывнодействующего смесительного агрегата для получения смесей заданного качества при соотношении компонентов 1:1000 на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований процесса смешивания мелкозернистых материалов, взаимного влияния входных
- 5 -налов формируемых дозаторами и характеристик СНД спирального ти-и транспортирующих устройств для плохосыпучих и слеживающихся учих материалов. Исходя из поставленной цели сформулированы сле-щие задачи: формирование и математическое описание функциональ-структурной схемы смеситель-дозатор; разработка новых конструк-транспортирующих устройств; проведение анализа результатов фи-еского и машинного моделирования системы смеситель-дозатор.
Научная новизна работы. Создана математическая модель непре-нодействующего смесительного агрегата спирального типа, позволя-я на основе ее анализа назначать рациональные режимы совместной оты дозаторов и смесителя ; выявлено влияние режимных и конс-ктивных параметров работы спирального смесителя на качество сме-
определены рациональные режимы работы спирально-винтового кон-ера.
Практическая ценность и реализация результатов. На основе раз
ня научных основ непрерывного процесса смешивания сыпучих мате-
лов разработан, изготовлен и внедрен на Московском областном за-
е по производству ветпрепаратов высокоэффективный непрерывно-
ствующий смесительный агрегат для получения смесей хорошего ка-
тва при соотношении компонентов 1:1000; разработана схема аппа-
урного оформления технологии непрерывного процесса смешения при
аминизации порошкообразных пищевых продуктов (внесение витаминов
/, Bg , РРj С в сухие молочные смеси, муку и т.д.) пронз-
ительностью 15 тыс.тонн в год; разработан, изготовлен и внедрен Московском экспериментальном консервном заводе спирально-винто-коивейер (гибкий шнек) для транспортировки пряных смесей; изго-лен и работает в производственных условиях Кулундинской конди1-ской фабрики (Алтайский край) спирально-винтовой конвейер для нспортировки сахара производительностью 300 кг/ч.; на ПО "Алмаз" Ереван) в составе смесительного агрегата прошел промышленные ис-ания спирально-винтовой конвейер для транспортирования пульвер-елита. Материалы диссертационной работы используются в учебном цессе кафедры процессов, машин и аппаратов пищевых производств еровского технологического института пищевой промышленности при совом и дипломном проектировании.
На защиту выносятся. Математическое описание процесса смешива-
с использованием методов цифрового машинного моделирования, воляюших подобрать рациональные режимы работы непрерывнодейству-го смесительного агрегата, необходимые для получения смеси за-ного качества; результаты теоретических и экспериментальных исс-
ледований процесса смешивания с учетом влияния входных сигналов дозирующих устройств; новые конструкции спирально-винтовых конвейеров.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: ежегодных научных конференциях Кемеровского технологического института пищевой промышленности (1985-1995); Третьей Всесоюзної научно-технической конференции "Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания (медико-биологические аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация)", Москва, 1988; Всесоюзной отраслевой научно-технической конференции молодых ученых і специалистов "Вклад молодых ученых и специалистов в ускорение научно-технического прогресса в мясной и молочной промышленности", Москва, 1988; Всесоюзной конференции "Технология сыпучих материалов", Ярославль, 1989; Республиканской научно-технической конференции "Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающи) технологий оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую I перерабатывающую отрасли АПК", Киев, 1991; четвертой Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка комбинированных продуктої питания (медикобиологические аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация)", Кемерово, 1991; V Всесоюзной конференщн "Механика сыпучих материалов", Одесса, 1991.
Публикации. По теме -диссертации опубликовано 14 работ, в ш числе 3 авторских свидетельства.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложения, включает 56 рисунок, 13 таблиц. Основной текст изложен на 113 страницах машинописного текста, приложения на 28 страницах. Список литературы включает 117 наименований.