|
|
Повышение эффективности технологического процесса выделения семян тыквы с обоснованием параметров сепарирующего рабочего органа
Для нормальной жизнедеятельности человеку в год необходимо около 135 кг плодов овощных и бахчевых культур. В питании они должны составлять не менее 25% от потребляемых продуктов.
Для наиболее полного удовлетворения населения страны в овощной и бахчевой продукции необходимо увеличивать их производство.
Основными районами товарного бахчеводства в стране являются Нижнее Поволжье (Астраханская и Волгоградская области) и Северный Кавказ (Краснодарский край и Ростовская область).
Выращивают бахчевые культуры также в зонах умеренного климата (в основном для местного потребления) — на севере до Рязанской и Нижегородской областей, на западе — до южной части Белоруссии, на востоке — в Башкирии, Саратовской, Челябинской, Омской, Новосибирской, Кемеровской областях и в Приморском крае. Посевные площади продовольственных бахчевых составляют порядка 150...165 тыс.га. Кроме того, на Северном Кавказе и Поволжском регионе высевали ежегодно до 140 тыс.га кормовой бахчи.
Одной из самых ценных и широко культивируемых бахчевых культур является тыква. Сок и мякоть её плодов в значительном количестве содержат необходимые человеку углеводы, витамины, минеральные соли.
Содержащийся в тыкве пектин адсорбирует токсические вещества и способствует выведению из организма человека холестерина. Плоды тыквы также отличаются высоким содержанием каротина. Так в отечественных сортах тыквы (Каротинная 102, Витаминная, и др.), содержание каротина достигает 20 и даже 40 мг%. При среднем урожае 25...30 т/га выход каротина по этим сортам достигает 5...6 кг с 1 га, в то время как томаты и морковь, которые также являются высоко каротинными культурами, дают примерно 1.. .2 кг/га.
Если при этом учесть, что тыква гораздо менее трудоемкая культура, чем морковь и томаты, становится очевидным её значение как источника каротина.
Тыква — ценная кормовая культура, она высокоурожайна (до З00-400 ц/га) и хорошо силосуется. С использованием тыквы получают комбинированный силос, который содержит в два раза больше протеина, чем традиционный кукурузный.
Большую ценность представляют и семена тыквы. Они богаты жирами, составляющими до 40% веса ядра семени, используются как сырье для парфюмерной промышленности, а также в производстве высококачественных пищевых масел. Кроме того, из семян тыквы вырабатываются лекарственные препараты, применяемые при лечении заболеваний печени и жёлчного пузыря.
Таким образом, производство тыквенных культур и их семян имеет важное значение.
Из всех отраслей агропромышленного комплекса семеноводство овощебахчевых культур остаётся наименее механизированным. На производство 100 кг семян в среднем затрачивается 10...12 чел.-ч. Уровень механизации остается низким из-за отсутствия специальной техники в трудоёмких процессах выделения и доработки семян. Машиностроение страны в нынешней ситуации не занимаются её производством вследствие сложного экономического положения сельскохозяйственных производителей.
Семеноводческие хозяйства вынуждены приспосабливать для выделения семян машины, не предназначенные для этой цели или на договорной основе заказывать на предприятиях единичные образцы выделителей.
В последнее время у нас в стране и за рубежом создан ряд образцов выделителей семян тыквенных культур. Опыт их практического использования свидетельствует о том, что существующие конструктивно-технологические решения не обеспечивают, особенно при переработке тыквы, эффективной и качественной работы: остаются высокими и не удовлетворяют агротехническим требованиям потери семян; мала производительность.
Семявыделительные машины, как правило, универсальны (предназначены для переработки ряда культур) и потому имеют сложную и дорогостоющую конструкцию.
Недостаточность теоретических и экспериментальных исследований сдерживает создание более совершенных выделителей семян.
Разработке эффективного технологического процесса выделения семян тыквенных культур, обеспечивающего необходимую производительность и снижение потерь семян при упрощении конструкции выделителя, посвящена настоящая работа.
Основные положения:
- результаты аналитического обзора известных выделителей семян овощебахчевых культур с обоснованием их перспективности, классификация выделителей и их рабочих органов;
- результаты исследований некоторых физико-механических свойств семян и вороха измельченных плодов тыкв сортов широко распространенных в зоне Поволжья;
- предложенный, на основании ретроспективных исследований и результатов предварительных экспериментов технологический процесс выделителя семян тыквенных культур с принципиально новым сепарирующим рабочим органом;
- теоретические разработки, позволившие получить аналитические выражения для описания технологического процесса и расчета конструктивных параметров предложенного сепаратора тыквенного вороха;
- результаты лабораторных исследований и производственной проверки созданной машины, подтвердившие правильность теоретических разработок и позволившие определить оптимальные технологические и конструктивные параметры, показатели надежности её работы;
- результаты расчетов экономической эффективности применения разработанного технологического процесса выделения семян.
Заключение:
- На основании анализа технологии выделения семян из тыквенных культур, а также технических средств для их выполнения разработана перспективная конструктивно-технологическая схема выделителя с измельчающим аппаратом динамического воздействия и разделением вороха на роторном многогранном сепараторе.
- Определены физико-механические свойства плодов и измельченной массы тыквенных культур: выход сырых семян из плодов тыкв варьирует в широких пределах (1,8...2,8% — сорт Волжская серая 92 и 3,35...3,9% — Миндальная 35); коэффициенты трения движения семян и мякоти тыкв по двум видам поверхностей (решета с продольным и поперечным расположением стальных прутков) составили соответственно 0,29; 0,32; 0,42; 0,3; 0,34; 0,62 (Волжская серая 92) и 0,12; 0,34; 0,32; 0,14; 0,35; 0,63 (Миндальная 35); также коэффициент трения покоя: 0,29; 0,31; 0,41; 0,31; 0,41; 030; 0,33; 0,62 (Волжская серая 92) и 0,13; 0,35; 0,31; 0,17; 0,37; 0,68 (Миндальная 35); насыпная плотность плодов тыквы находится в диапазоне 480...510 кг/м3; плотность вороха измельченных плодов была 560...780 кг/м3.
- Предложена математическая модель, описывающая процесс движения измельченного тыквенного вороха по рабочей решетчатой поверхности роторного многогранного сепаратора (4.11; 4.12; 4.17; 4.27; 4.31; 4.32), позволившая:
- установить зависимость относительной скорости и перемещения обрабатываемого материала от угловой скорости ротора, его диаметра и наклона оси вращения ротора относительно горизонта;
- построить траекторию движения сепарируемого вороха внутри многогранного сепаратора.
- Экспериментально подтверждены теоретические предпосылки и определены оптимальные параметры, обеспечивающие наиболее качественные режимы технологического процесса исследуемого сепаратора: частота вращения ротора — 17,4 мин-; При этом подача вороха составляла 5,78 кг/с, а потери семян не превышали 3,4%.
- Сравнительные испытания серийного и предложенного сепарирующих устройств показали допустимую технологическую надежность исследуемого сепаратора: при наработке 36,4 ч чистой работы простой из-за нарушения технологического процесса составили 1,19 ч; коэффициент использования эксплуатационного времени был равен 0,7; производительность за час эксплуатационного времени 14,2 т/ч. С целью повышения надежности эксплуатации сепараторов разработана методика и произведены прочностные расчеты соответствующих элементов конструкции.
- Проверка исследуемого измельчителя-выделителя в производственных условиях и последующие расчеты показали его высокую экономическую эффективность:
- снижение трудоемкости производства — 24%;
- снижение энергоемкости процесса — 46%;
- снижение материалоемкости процесса — 37%;
- годовой экономический эффектно приведенным затратам — 38,9 тыс. руб.;
- срок окупаемости — 0,95 года.
перейти в раздел Статьи
|
