Механіко-технологічні основи процесів та агрегатного устаткування для виробництва круп

 

 

У вступі дисертації обгрунтована актуальність теми, наведена загальна характеристика роботи і вказані мета, головні задачі та наукова новизна досліджень.

У першому розділі наведено результати аналізу напрямків розвитку галузі переробки зерна в Україні, стану процесів та структури операцій виробництва круп і перспектив технічного забезпечення малих круп’яних підприємств та удосконалена методика оцінки технологічної, технічної і енергетичної ефективності переробки зерна в крупи.

Аналізом недоліків та переваг існуючої системи централізованої переробки зерна установлена необхідність децентралізації виробництва хлібопродуктів на основі створення малих переробних підприємств і цехів у фермерських господарствах. Доповнення галузі системою підприємств для автономної переробки зерна забезпечить підвищення рівня його продовольчого використання, розширення асортименту та оперативного задовільнення попиту споживачів. Це підтверджує актуальність поставленої проблеми технічного забезпечення малих зернопереробних підприємств, підіймає її до рівня першочергових завдань сучасного розвитку агропромислового комплексу України і вимагає розробки та впровадження механіко-технологічних основ створення процесів та агрегатного устаткування.

Узагальненням принципів дії, будови, технічного рівня та призначення існуючого комплектного обладнання для переробки зерна в крупи за розвиненими технологіями установлено обмежені можливості їх використання в автономних умовах та підтверджена необхідність створення нового агрегатного обладнання для малих переробних підприємств та цехів.

На підставі проведеного аналізу публікацій за темою дисертації у науково-технічній літературі, узагальнення фундаментальних робіт відомих учених у галузі технологій та техніки для виробництва круп, Я. Н. Куприця, М. Є. Гінзбурга, Є. Н. Грінберга, М. В. Роменського, І. Т. Мерко, Є. М. Мельникова, Г. О. Єгорова, В. А. Бутковського, О. Я. Соколова, В. В. Гортинського, Я. М. Жисліна, В. М. Цециновського, А. Б. Демського, І. Р. Дударєва і реального стану галузі круп’яного виробництва визначені головні напрямки проведення наукових та експериментальних досліджень, розроблена програма їх реалізації (рис. 1) та визначені основи практичного застосування результатів у проектно-конструкторських рішеннях.

Підтверджена необхідність удосконалення існуючих показників ефективності та розробки нових оцінок рівня продовольчого використання зерна для порівняння існуючого обладнання і мало-, міні та мікрогабаритного устаткування. Відношення кількості одержаної лузги до наявних оболонок у зерні, фактичного виходу ядра до його кількості у зерні та затрат енергії на виконання корисної роботи до загально необхідних для виготовлення крупів покладені в основу показників відповідно технологічної (Ет), технічної (Ем), енергетичної (Ее) та загальної ЕП=ЕтЕмЕе ефективності технологічного процесу, як комплексної оцінки виробництва. Випадкові варіації показника ЕП, при прийнятій точності вимірювання впливових факторів, знаходяться в інтервалі від -5, 13 до +1, 89%.

У другому розділі визначені науково-методичні основи проведення теоретичних та експериментальних досліджень по темі роботи. Відповідно до призначення механіко-технологічних основ у вирішенні проблеми технічного забезпечення галузі децентралізованого виробництва круп проведено обгрунтування параметричного ряду продуктивностей обладнання для переробки зерна та запропонована класифікація технологічного устаткування для виробництва круп, розроблені методичні основи аналізу розвинених технологій виготовлення крупів та синтезу компактних технологічних процесів і закладено теоретичні основи визначення рівня продовольчого використання зерна.

Для обгрунтування параметричного ряду продуктивностей зернопереробних машин, врахування необхідності взаємозамінності, забезпечення вимог до уніфікації та скорочення кількості типорозмірів до оптимальних значень використано вибірковий ряд переважних чисел R40/12 (7... 199), в основу якого покладена геометрична прогресія Qі=10і/R із знаменником q=101/40. Ряд складено з кожного дванадцятого члена прогресії, починаючи з сьомого і=7 і закінчуючи і=199. По розрахованим продуктивностям утворено систематизовані групи: існуючого крупногабаритного (100; 50 и 24 т/г) і средньогабаритного (12; 6; 3 і 1, 5 т/г) обладнання для великих та середніх підприємств централізованої переробки зерна; запропонованого: малогабаритного (0, 75; 0, 375 і 0, 2 т/г) -для малих зернопереробних підприємств та об’єднань фермерських господарств; мінігабаритного (100; 50 і 24 кг/г) – для переробних цехів фермерських господарств та мікрогабаритного (12; 6 і 3 кг/г) – для індивідуальних господарств, торгівельної мережі та спеціальних установ.

Аналіз розвинених технологічних процесів та підвищення інформативності їх схем на основі теорії графів підтвердили можливості постадійної реалізації окремих етапів і скорочення виробничих ліній для виготовлення крупів шляхом зменшення кількості технологічних, транспортних та інших головних і допоміжних операцій і встановили необхідність компоновки обладнання в агрегатне устаткування.

Синтез компактних технологічних процесів виконано на основі властивостей графів шляхом видалення петель, зниження кількості циклів, вилучення подібних за параметрами вершин та ліквідації аналогічних за характеристиками дуг. Суміщенням однотипних основних операцій, об’єднанням подібних за властивостями потоків, перетворенням простих циклів у складні та усуненням другорядних операцій створено зразки придатних для реалізації на агрегатному устаткуванні компактних процесів автономного виготовлення крупів.

Упорядкуванням структури аналогічного за призначенням та суміщенням функцій подібного за принципом дії основного і допоміжного обладнання для виконання однотипних операцій обгрунтована блочна структура агрегатного устаткування та установлена необхідність розробки нових універсальних машин або модернізації та використання резервних можливостей існуючих пристроїв.

Для встановлення залежності якості продуктів переробки від ефективності дії технологічних машин і потенційних можливостей зернової сировини запропоновано коефіцієнт використання її анатомічних частин – відношення вмісту, наприклад, ендосперму зерна пшениці (Веі) в крупах (полтавська №1, 2, 3, 4 та артек) і мучці (при виходах Ві) до наявності його у зерні (Ве)