Механіко-технологічні основи процесів та агрегатного устаткування для виробництва круп

Предметом дослідження є технологічні процеси переробки зерна, склад і режими обробних операцій, обладнання для їх реалізації та фізико-технологічні властивості зернопродуктів.

Методи досліджень передбачають системний підхід до узагальнення технічних та технологічних вимог, аналіз, синтез і оптимізація компактних технологій і фізичне та математичне моделювання статики і кінетики процесів для обгрунтованого вибору принципів дії, пошуку технологічно доцільних режимів обробних операцій, прийняття технічно раціональних конструктивних рішень робочих органів, розрахунку параметрів функціональних елементів та компоновки блоків агрегатного устаткування для автономного виготовлення крупів.

Наукова новизна одержаних результатів: вперше розглянуто і теоретично обгрунтовано закономірності пропорціонального перерозподілу наявних у зерні анатомічних частин, біополімерів та інших хімічних речовин між продуктами його переробки і доведено, що відношення кількостей цих компонентів у готовій продукції до вмісту їх у зерні є показниками для оцінки рівня продовольчого використання конкретних складових частин та зерна в цілому і визначення ефективності обробних операцій при виготовленні крупів;

вперше на основі теорії графів виконано розширення інформаційного насичення схем існуючих процесів, запропоновано логотипи аналізу структури операцій і режимів їх реалізації за розвиненими технологіями та формалізовано процедуру синтезу компактних технологічних процесів для виробництва круп на агрегатному устаткуванні;

дістав подальшого розвитку аналіз об’єднаної послідовності продуктивностей технологічного обладнання зернопереробних підприємств, установлена можливість її розширення і, на основі одержаної геометричної прогресії, запропоновано вибірковий параметричний ряд існуючого та нового агрегатного устаткування і виконано класифікацію технічного оснащення галузі переробки зерна в крупи;

вперше складено математичні моделі кінетики компактних технологічних процесів та статики циклічної і рециркуляційної переробки зерна в крупи, як послідовностей стану, змін властивостей та структурного складу проміжних продуктів, і створено теоретичні основи їх оптимізації за енерговитратами та аналітичного обгрунтування технологічних параметрів головних функціональних елементів і агрегатного устаткування в цілому;

удосконалена на прикладі зерна пшениці математична модель його форми, установлені геометричні параметри тіла у просторі, вперше визначені відношення периметру перерізів до площі перетинів і площі зовнішньої поверхні до об’єму та проведено їх співставлення з аналогічними показниками для круга і кулі. Такі відношення покладено в основу оцінки досконалості форми зерна і аналітичного визначення добротності та виповненості, як кількісних показників його якості;

вперше виконано аналіз фрикційних зв’язків та рухомості часток сипкого матеріалу в довільних точках поля безпосередньої обробки зернопродуктів, удосконалені наукові основи створення фізичних і математичних моделей операції лущення-шліфування (обрушування) та установлено аналітичні залежності геометрії поля обробки, кінематичних характеристик потоків, динамічного навантаження часток та витрат енергії для відділення покривних тканин з поверхні зерна від технічних параметрів робочих органів функціональних елементів. На основі цих закономірностей створено методику розрахунків продуктивностей і потужностей технологічних блоків на стадії розробки агрегатного устаткування.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені механіко-технологічні основи процесів та агрегатне устаткування для виготовлення крупів спрямовані на децентралізацію зернопереробної промисловості, створення технічного забезпечення системи автономного виробництва хлібопродуктів та зміцнення і удосконалення матеріальної бази переробної галузі агропромислового комплексу України.

Реалізація роботи. Сформульовані і оформлені за результатами виконаної роботи “Рекомендації по обгрунтуванню технологічних основ створення агрегатного обладнання для переробки зерна в фермерських господарствах та на малих переробних підприємствах” впроваджені Вінницьким ПКТІ Консервпромкомплекс, Тернопільскою філією ПКТІ Львівпромбудпроект, Хорольським механічним заводом і т. д. За результатами виконаних проектно-конструкторських робіт крупорушальні агрегати виготовлено: – Вінницьким виробничим об’єднанням “Спектр”; Одеським експериментальним ремонтно-механічним заводом; Міжкафедральною лабораторією машин автоматів і автоматизованих ліній ОДАХТ. Промислові зразки передані замовникам і впроваджені в постійну експлуатацію.

За розрахунками техніко-економічної ефективності впровадження одного малогабаритного крупорушального агрегата для виготовлення пшеничних та горохових крупів щорічний ефект складає відповідно 89, 6 та 84, 7 тис. грн і дозволяє відшкодувати витрати підприємства протягом 3, 5 місяців.

Особистий внесок здобувача полягає в розробці основної концепції роботи, виборі і обгрунтуванні теми, створенні методик, проведенні аналітичних та експериментальних досліджень у лабораторних і виробничих умовах та прийнятті конструктивних рішень. Заявлені в дисертації наукові положення, теоретичні розробки, винаходи мікрогабаритних агрегатних установок та випробування виконані особисто автором. Винаходи функціональних елементів і мало- та мінігабаритних агрегатних установок створені визначеними в публікаціях колективами наукових співробітників за безпосередньою участю здобувача.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідались і обговорювались на: щорічних Наукових конференціях професорсько-викладацького складу ОДАХТ в період з 1970 по 2002 роки; Всесоюзних конференціях “Науково-технічний прогрес в зернопереробній промисловості”, Одеса, 1977 р та “Механіка сипких матеріалів-ІY”, Одеса, 1984 р; Республіканській науково-технічній конференції “Інтенсифікація технологій та удосконалення обладнання переробних галузей АПК”, Київ, 1989 р; Міжгалузевій науково-практичній конференції “Перспективні напрямки розвитку екології, економіки, енергетики”, Одеса, 1999 р; Національних науково-практичних конференціях “Хлібопродукти”, Одеса, 1994, 1997 та 2000 рр; Шостій міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості”, Київ, 2000 р.

Публікації. Матеріали дисертації, одержані результати та рекомендації по їх використанню опубліковані в 64 роботах, в тому числі в: 1-й монографії, 10-ти статтях у наукових журналах, 12-ти збірниках та 1-му віснику наукових праць, 18-ти авторських свідоцтвах, 11-ти патентах України, 2-х патентах Росії та 4-х матеріалах і 5-ти тезах наукових конференцій.

Структура і об’єм роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, 6 розділів, висновків, бібліографій і додатків. Повний зміст виконаної роботи викладено на 472