Картофельная мезга. Современные проблемы науки и образования. Использование растворимых веществ картофеля

Картофель не только ценная пищевая культура и кормовой продукт, используемый в животноводстве, но и один из наиболее распространенных видов сырья для ряда отраслей пищевой промышленности, в частности спиртовой и крахмало-па-точной. Безазотистые экстрактивные вещества представлены в картофеле крахмалом, сахарами и некоторым количеством иентозан. В зависимости от условий хранения картофеля содержание сахара в нем заметно изменяется.и в отдельных случаях может превышать 5%. Азотистые вещества картофеля состоят в основном из растворимых белков и аминокислот, на долю которых преходится до 80% общего количества белковых веществ. По условиям технологии производства крахмала растворимые вещества, как правило, теряются с промывными водами. Отходом производства на картофелекрахмальных заводах является мезга, которую после частичного обезвоживания (влажность 86-87%) используют на корм скоту.

Содержание крахмала в мезге зависит от степени измельчения картофеля. По данным М. Е. Бурмана, на крупных, хорошо оснащенных заводах коэффициент извлечения крахмала из картофеля равен 80-83%, а на заводах малой мощности- 75%. Повышение его связано со значительным увеличением знергомощности предприятия, а следовательно, и капитальных затрат. В настоящее время на отдельных передовых предприятиях крахмало-паточной промышленности он достигает 86% и выше. Мезга, используемая в качестве корма, - малоценный ч быстропортящийся продукт. В 1 кг мезги содержится 0,13 кормовых единиц, тогда как в свежем картофеле - 0,23. Скармливание свежей мезги скоту следует ограничивать. При переработке картофеля на специализированных крахмальных заводах получается 80-100% мезги по весу картофеля и значительная часть ее нередко остается нереализованной.

Использование растворимых веществ картофеля

Многолетний опыт работы крахмальной промышленности показал, что проблема использования растворимых веществ картофеля одна из наиболее сложных. Она не разрешена до сих пор как на отечественных крахмальных заводах, так и на зарубежных предприятиях. Еще в дореволюционной России с целью более эффективного использования картофельной мезги ее начали перерабатывать на винокуренных заводах, расположенных вблизи крахмальных. Однако, по данным Г. Фота, такая переработка оказалась нерентабельной из-за низкого содержания спирта в бражках. На некоторых спиртовых заводах Чехословакии применили комбинированную переработку картофеля на крахмал и спирт, при которой использовали не только картофельную мезгу, но и часть концентрированных промывных вод.

Такой прием не только увеличивал коэффициент использования крахмала, но и позволил частично использовать растворимые вещества картофеля. Ниже приведена схема баланса сухих веществ картофеля при комбинированном производстве крахмала и спирта на опытном предприятии Норвегии. В СССР М. Е. Бурман и Е. И. Юрченко предложили комбинирование крахмального и спиртового производств на принципиально новой основе. Рекомендуется извлекать из картофеля лишь 50-60% крахмала, что позволяет передавать для переработки на спирт более богатую крахмалом мезгу, а также упростить процесс выделения крахмала, исключив операции по многократной промывке мезги и по вторичному измельчению.

При таком способе переработки картофеля эффективность производства обеспечивают следующие факторы: почти полное использование крахмала, содержащегося в картофеле, для выработки основных продуктов (крахмала и спирта); получение вместо малоценной мезги барды -. весьма ценного питательного корма для скота; использование большей части растворимых веществ картофеля в спиртовом цехе или для микробиологических производств, организованных при спиртзаводах; сокращение транспортных и общезаводских расходов; экономия капиталовложений при строительстве крахмаленого цеха по упрощенной схеме на действующем заводе.

Способ комбинирования производства крахмала и спирта на основе спиртового завода нашел широкое применение в промышленности. К 1963 г. на спиртовых заводах введено в эксплуатацию более 60 картофелекрахмальных цехов. Технологические схемы производства крахмала основываются на вышеупомянутом принципе, однако в аппаратурном оформлении они несколько отличаются друг от друга. Ниже приведена схема, предложенная М. Е. Бурманом и Е. И. Юрченко для Березинского завода. Она предусматривает использование в спиртовом производстве не только мезги, но и растворимых веществ картофеля. Последние выделяются в виде клеточного сока на сотрясательном сите при незначительном разбавлении картофельной кашки водой.

Для отделения крахмала клеточный сок направляется на осадочную центрифугу, после которой - в сборник продуктов, передаваемых в спиртовой цех. Мезга промывается на двухъярусном экстракторе или сотрясательном сите и направляется на мезгопресс, затем поступает в сборник. Для переработки в спиртовой цех подается также грязевой крахмал из ловушек. Очищается крахмальное молоко от растворимых веществ на осадочной центрифуге, а от мелкой мезги - на рафинировочных ситах.

Окончательная очистка его происходит на желобах. Отделение растворимых веществ картофеля предусматривается до вымывания крахмала из кашки, чтобы получать клеточный сок картофеля в слаборазбавленном виде и не снижать концентрации сухих веществ в смеси продуктов, поступающих в спиртовой цех. Однако, как показали заводские опыты, сотрясательное сито - малопригодный аппарат для выделения концентрированного клеточного сока. По данным авторских исследований, на сите площадью 2,5 м2 с саржевой сеткой № 43 при производительности по картофелю 1,0 тЫас на 1 м2 сита и частоте виб-, раций 1000-1200 в минуту клеточный сок из неразбавленной кашки выделяется в небольшом количестве. В табл. 1 приведены данные, характеризующие выделение клеточного сока при разбавлении картофельной кашки водой.

1

Статья посвящена комплексному исследованию химического состава и показателей безопасности отходов картофельного производства. К основным показателям, контролирующим качество и безопасность продукции, относится: содержание сухих веществ, золы, сырого протеина, крахмала, сахаров, влажность, а также токсичные элементы и микробиологические показатели. Определение физико-химических показателей проведено в соответствии с ГОСТ 7698-78. «Отбор проб и методы анализа». При переработке картофеля теряется около 20% сухого вещества сырья в виде картофельного сока и 20% в виде мезги. Полная утилизация вторичных продуктов помогает рациональнее и экономичнее использовать картофель как промышленное сырье, а также способствует решению проблемы обеспечения кормов и значительно уменьшает загрязнение водоемов стоками картофелеперерабатывающего производства. На основании проведенных исследований показано, что количество сухих веществ в картофельной мезге и клеточном соке содержится 14,6 и 1,5% соответственно. Помимо этого химический состав дополняют также такие витамины, как С, РР, В9, каротин, пантотеновая кислота, минеральные вещества, моносахара и другие. При этом пределы изменения влажности картофеля в лабораторных и производственных условиях равны соответственно 86,65±4,6% и 97,4±0,85%. Содержание токсичных веществ, а так же микробиологические показатели в мезге и клеточном соке не превышают действующих допустимых уровней. Показатели безопасности, в том числе влажности картофельной мезги и клеточного сока доказывают, что данных вид продукта является скоропортящимся и не подлежит длительному хранению. Результаты показали, что состав отходов картофельного производства в большей степени зависят от качества исходного сырья, тем самым установлена возможность их использования в качестве кормов для сельскохозяйственных животных.

отходы картофельного производства

химический состав

показатели безопасности

переработка

кормовая добавка

1. Анисимов Б. В. Картофелеводство в России: производство, рынок, проблемы семеноводства // Картофель и овощи. – 2000. – №1. – С. 2-3.

2. Анисимов Б. В. Картофель 2000-2005: итоги, прогнозы, приоритеты // Картофель и овощи. – 2001. – №1. – С. 2-3.

3. Гаппаров А. М. Проблема продовольственного обеспечения населения России // Пищевая промышленность. – 2001. – №7. – С. 13-14.

4. Гончаров В. Д. Сырьевые ресурсы перерабатывающей промышленности АПК / В. Д. Гончаров, Т. Н. Леонова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2003. – №4. – С. 14-16.

5. Кокина Т. П. Контроль качества и сертификации семенного картофеля / Т. П. Кокина, Б. В. Анисимов // Картофель и овощи. – 2001. – №2. – С. 6-7.

6. Колчин Н. Н. Картофельный комплекс России: состояние и перспективы развития // Картофель и овощи. – 2000. – №4. – С. 2-3.

7. Позняковский В. М. Гигиенические основы питания, качество и безопасность пищевых продуктов: учебник. – Изд-е 5-е, исправ. и доп. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2000. – 480 с.

8. Просеков А. Ю. Емкость рынка Кемеровской области на полуфабрикаты из картофеля / А.Ю. Просеков, Я.М. Карманова // Пищевая промышленность. – 2005. – №6. – С. 76.

9. Пшеченков К. А. Пригодность сортов к переработке в зависимости от условий выращивания и хранения / К. А. Пшеченков, О. Н. Давыденкова // Картофель и овощи. – 2004. – №1. – С. 22-25.

10. Степанова В. С. Обоснование потребностей населения региона в продуктах питания // Пищевая промышленность. – 2004. – №7. – С. 42-43.

Введение

Одним из приоритетных направлений Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013 - 2020 годы является развитие биотехнологии и рациональное стимулирование роста производства основных видов сельскохозяйственной продукции и производства пищевых продуктов.

Отходы пищевой промышленности, в большинстве случаев, в умеренных количествах могут быть непосредственно использованы в сельском хозяйстве для кормления животных. Они обладают высокой энергетической и биологической активностью, безвредны, гипоаллергенны, легко поддаются ферментативной и микробиологической биоконверсии, различным видам переработки. Лимитирующим фактором, при этом, обычно является большое содержание в отходах воды, что повышает стоимость транспортировки, ограничивает количество этих отходов в рационах и не способствует длительному хранению продукта.

На большинстве картофелеперерабатывающих заводов, в связи с отсутствием утилизационных цехов для переработки отходов, рационально используется только их небольшая часть для кормовых целей. В то же время, количество отходов постоянно растет. Известно, что при переработке картофеля образуются побочные продукты, имеющие повышенное количество влаги . Только в России за год образуются следующие отходы картофельного производства: мезга - 60-70 тыс. тонн, отходы при производстве сухого картофельного пюре - до 10 тыс. тонн, сточные воды - 100-120 тыс. тонн .

Только на территории Кемеровской области ежедневно перерабатывается до 600 тысяч тонн картофеля различных сортов для получения различных видов продукции, и в процессе переработки остаётся до 30-50% картофельных отходов, из которых можно получить крахмал .

Несмотря на тот факт, что химический состав и свойства картофеля и его отходов производства достаточно подробно освещены в справочной литературе, они значительно варьируют в относительных цифрах в зависимости от различных факторов .

На основании вышеизложенного целью данной работы является исследование химического состава и показателей безопасности отходов картофельного производства.

Объектами исследований явились: отходы картофельного производства (картофельная мезга, клеточный сок, крахмал).

При выполнении работы использовали стандартные, общепринятые и оригинальные методы исследований , в том числе физико-химические: спектрофотометрия, поляриметрия, микроскопия, рефрактометрия. Определение физико-химических показателей проведено в соответствии с ГОСТ 7698-78. «Отбор проб и методы анализа». Полученные результаты сравнивались с предъявляемыми нормами и требованиями к качеству картофельного крахмала по ГОСТ Р 53876-2010 «Крахмал картофельный. Технические условия».

Результаты исследований

При использовании картофельной мезги и клеточного сока на пищевые или кормовые цели необходимо знание их химического состава и других показателей, оценивающих их технологические свойства. Поэтому, для уточнения химического состава картофельной мезги и клеточного сока проведены исследования в направлении оценки их качества и безопасности.

В таблице 1 представлены пределы изменения показателей физико-химических свойств картофельной мезги и клеточного сока.

Таблица 1

Химический состав картофельной мезги и сока

Показатели	Значение
		Клеточный сок
Сухие вещества, %
Сырой протеин, %
Крахмал, %
Редуцирующие сахара, %
Клетчатка, %

В таблице 2 приведены данные изменения влажности картофельной мезги и клеточного сока, полученные в лабораторных и производственных условиях. В период исследований пределы изменения влажности (среднее значение) картофеля в лабораторных и производственных условиях были равны соответственно 86,65±4,6% и 97,4±0,85%. Высокая влажность получаемых побочных продуктов не позволяет длительно их хранить.

Таблица 2

Изменение влажности картофельной мезги и клеточного сока

Влажность, %
		Клеточный сок
Лабораторные условия	Производственные условия	Лабораторные условия	Производственные условия

Значение рН сока составляет 5,6-6,2. Высокая кислотность клеточного сока обусловлена наличием в клубнях значительного количества органических кислот. Среди них лимонная, яблочная, щавелевая, пировиноградная, винная, янтарная и некоторые другие кислоты. Особенно много в клубнях лимонной кислоты (до 0,4-0,6%).

Полагая, что технологические свойства биологических объектов определяются содержанием в них белковых веществ и содержащихся в них аминокислот, поэтому одним из перспективных источников природного растительного белка мог бы стать картофельный сок. При исследовании клеточного сока в этом направлении обнаружено не менее 12 свободных аминокислот, среди которых имеются жизненно необходимые аминокислоты: валин, лейцин, метионин, лизин, аргинин.

В свежем картофельном соке и мезге содержатся также такие витамины, такие как С, РР, В9, каротин, пантотеновая кислота. Однако при соприкосновении с железными деталями оборудования содержание некоторых витаминов, особенно витамина С, в картофельном соке значительно снижается по сравнению с их содержанием в клубнях.

Широко представлены зольные элементы сока. Около 60% золы приходится на долю оксида калия. В золе сока содержатся практически все микроэлементы. Замечено, что значительных различий в количестве минеральных веществ в исследуемых образцах не наблюдалось.

Исследование углеводов клеточного сока показало, что они, в основном, представлены моносахарами: глюкозой, маннозой, фруктозой. Содержание редуцирующих сахаров зависит от сорта, степени зрелости клубней, условий выращивания и хранения. При увеличении содержания редуцирующих сахаров в клубнях до 0,5% картофелепродукт приобретает коричневую окраску и горьковатый привкус, недопустимые для конечного продукта.

В ходе исследований изучено содержание в исследуемых образцах токсичных элементов, нитратов, пестицидов и радионуклидов. Результаты исследований представлены в таблицах 3-4.

Таблица 3

Показатели безопасности картофельной мезги и клеточного сока

Наименование	Допустимый уровень содержания мг/кг, не более		Клеточный сок
охратоксин А стеригматоцистин Т-2 токсин
Диоксиноподобных полихлорированных бифенилов нг ВОЗ-ТЭФ/кг, не более:
Радиоактивный цезий, Бк/кг
Радиоактивный стронций, Бк/кг

Таблица 4

Микробиологические показатели картофельной мезги и клеточного сока

Наименование	Допустимый уровень содержания		Клеточный сок
ОЧГ, КОЕ/г, не более
КМАФАнМ, КОЕ/г, не более
БГКП (колиформы), в 0,01 г	не допускаются	не обнаружены	не обнаружены
Наличие патогенных микроорганизмов:
сальмонеллы в 50,0 г	не допускаются	не обнаружены	не обнаружены
патогенные эшерихии в 50,0 г	не допускаются	не обнаружены	не обнаружены
Дрожжи, КОЕ/г, не более			менее 1,0·10 1
Плесени, КОЕ/г, не более		менее 1,0·10 1	менее 1,0·10 1

Отмечено, что содержание радионуклидов в мезге и клеточном соке не превышает действующих допустимых уровней. Наличие токсичных веществ и патогенных микроорганизмов в исследуемых образцах сырья и побочных продуктов его переработки не обнаружено. Ртуть, мышьяк, микотоксины и пестициды в картофельной мезге и клеточном соке не обнаружены. Содержание нитратов в картофельной мезге и клеточном соке в среднем равно 89,75 мг/кг.

Установлено, что контролируемые потенциально опасные химические вещества содержатся в продукте в концентрациях, не превышающих установленных нормативов, и соответствуют требованиям СанПин 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» и технического регламента таможенного союза «О безопасности кормов и кормовых добавок».

Таким образом, анализ литературных и собственных экспериментальных данных показал, что химический состав и показатели, характеризующие физико-химические и технологические свойства картофельной мезги и клеточного сока в большей степени зависят от качества исходного сырья. Это предопределяет дальнейшие исследования по использованию в пищевой промышленности. Химический состав побочных продуктов переработки картофеля свидетельствует о возможности их использования в качестве компонентов пищевых продуктов. В то же время, основные показатели технологических свойств побочных продуктов свидетельствует о необходимости применения специальных приемов их обработки или подготовки.

С внедрением инновационных технологий переработки, с изменением спроса на вырабатываемую продукцию отходы пищевых производств могут менять свою общественную полезность и стать исходным сырьем для получения новых высококачественных кормов.

Рецензенты:

Курбанова М.Г., д.т.н., доцент, заведующая кафедрой «Технология хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» ФГБОУ ВПО «Кемеровского государственного сельскохозяйственного института», г. Кемерово.

Попов А.М., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Прикладная механика» ФГБОУ ВПО «Кемеровского технологического института пищевой промышленности», г. Кемерово.

Библиографическая ссылка

Дышлюк Л.С., Асякина Л.К., Карчин К.В., Зимина М.И. ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОТХОДОВ КАРТОФЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13587 (дата обращения: 01.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Способ относится к кормопроизводству. Способ заключается во внесении в измельченную мезгу серы гранулированной или раствора гипохлорита натрия с расходом соответственно 1,8-2,3 г и 420-25 мл на 1 кг силосуемой массы. Способ позволяет снизить потери питательных веществ. 1 табл.

Изобретение относится к животноводству, конкретно к способам консервирования кормов, и может быть использовано при их силосовании.

Консервирование кормов широко применяют в кормопроизводстве для повышения сохранности кормов .

В качестве консервантов используют различные химические вещества - кислоты, соли, органические вещества. Химконсерванты в результате превращений в кормах способствуют понижению рН среды, ингибированию нежелательной микрофлоры и получению качественного корма.

В крахмально-паточном производстве в качестве побочного продукта образуется картофельная мезга - водянистый, малотранспортабельный продукт, который сразу используют на корм скоту, т.к. он быстро портится либо его подвергают силосованию. Ввиду наличия в мезге углеводов происходит брожение, и получают силос, пригодный для скармливания сельскохозяйственным животным . Однако при этом происходят относительно высокие потери питательных веществ.

Технический результат - использование доступных консервантов для снижения потерь питательных веществ. Это достигается тем, что в предложенном способе для консервирования мезги картофельной используют химконсерванты местного производства - серу гранулированную - отход производства очистки нефтепродуктов (ТУ 2112-061-1051465-02) при расходе 1,8-2,3 г/кг или гипохлорита натрия - препарат «Белизна» после разбавления водой в соотношении 1:9 при расходе 20-25 мл/кг массы.

Состав мезги картофельной, % мас.:

Сера гранулированная представляет собой гранулы полусферической формы желтого цвета диаметром 2-5 мм с содержанием основного вещества - серы не менее 99,5% мас. органических кислот 0,01% с насыпной массой 1,04-1,33 г/см 3 .

Препарат «Белизна» - товарный продукт - раствор гипохлорита натрия с концентрацией до 90 г/л.

В условиях силосования под действием ферментов и сока мезги картофельной происходят химические превращения серы с образованием сероводорода, сульфитов и сульфатов. Указанные соединения, а также гипохлорит натрия обладают бактерицидными свойствами, подавляют развитие нежелательной микрофлоры. Одновременно практически не угнетается деятельность молочнокислых бактерий, происходит подкисление силосуемой массы, в результате чего получают доброкачественный силос. В доступной литературе не обнаружено данных об использовании химконсервантов при силосовании мезги.

Пример. В лабораторных условиях в герметичные емкости загружают измельченную мезгу картофельную с влажностью 80,0% послойно, добавляют серу гранулированную - отход производства нефтепродуктов из расчета 2 г/кг, во втором варианте - разбавленный препарат «Белизна» (1:9) из расчета 20 мл/кг, в третьем варианте - без консервантов, уплотняют, герметично закрывают и оставляют на хранение при комнатной температуре. После 35 суток емкости вскрывают, проводят оценку качества силосов. Получают качественные силоса с запахом квашенных овощей с рН 3,9-4,1.

Зоотехнический анализ показал следующие результаты

Таким образом, использование химконсервантов - серы гранулированной или раствора гипохлорита натрия - позволяет повысить качество силоса мезги картофельной, снизить потери питательных веществ по сравнению с известным способом.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Таранов М.Т. Химическое консервирование кормов. М.: Колос, 1964, c.79.

2. Мулдашев Г.И. Влияние серы и серо-карбамидного комплекса на качество силосов из озимой ржи и продуктивность бычков при откорме. Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. сельхознаук. Оренбург, 1998.

3. Гуменюк Г.Д. и др. Использование отходов промышленности и сельского хозяйства в животноводстве. Киев, Урожай, 1983, с.15.

Способ консервирования мезги картофельной, характеризующийся тем, что мезгу измельчают и вносят в нее химконсерванты: серу гранулированную - отход производства очистки нефтепродуктов либо раствор гипохлорита натрия - препарата "Белизна" после разведения водой в соотношении 1:9 с расходом соответственно 1,8-2,3 г и 20-25 мл на 1 кг силосуемой массы.

Похожие патенты:

Автореферат диссертации по теме "Технология и обезвоживатель картофельной мезги на корм скоту"

РЯЗАНСКИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИЖЖГУТ ИМЕНИ ПРОФЕССОРА П.А КОСТШЕВА

На правах рукописи

УЛЬЯНОВ Вячеслав Михайлович

Уда 631.363,285:636.007.22 -

ТЕХНОЛОГИЯ И ОШЗВСШВАТЕЛЬ КАРТОШЬНСЙ УЕЗШ НА КОРН СКОТУ

Специальность 05.20.01 - механизация _ сельскохозяйственного производства

диссертации на соискание"ученой степени кандидата технических наук

Рязань - 1990

Работа выполнена на кафедре "Механизация животноводства" Рязанского сельскохозяйственного института имени профессора П.А. Костычева,

Научные руководители: доктор технически наук, профессор Некрашавич В.Ф., кандидат технических наук, доцент Орешкина М.В,

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Терпиловский К.Ф., кандидат технических наук Местюков Б.И.

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации животноводства (ШИИМЖ), г. Подольск.

Защита состоится "II " октября 1990 года на заседе нии регионального специализированного Совета К.120.09.01 Рязанского сельскохозяйственного института по адресу: 390044, г. Рязан* ул. Костычева, д. I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Рязанского сельскохозяйственного института.

Ученый секретарь регионального специализированного совета кандидат технических наук, доцент

И.Е. Либеров

:тдел ертац&З

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность темы. В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986.-. .1990 года и на период 10 2000 года" предусматривается значительное увеличение производства продукции животноводства. Важнейшее значение для решения поставленных задач имеет расширенна ж укрепление кормовой базы за счет ^пользования побочных продуктов (отходов) пищевой и.перерабатываете й промышленности, в том числе и картофелекрахмального производ-зтва.

В стране ежегодно перерабатывается до 1,5 млн. т картофеля на крахмал, при этом в побочные продукты производства - мезгу и картофельный сок переходит 40$ сухих веществ картофеля. Мезга и картофельный сок, содержащие крахмал, белок, клетчатку, жиры и другие вещества, представляют ценнейший сырьевой ресурс дая удовлетворения потребностей животноводства в кормах. Однако в настоящее время отходы картофелекрахмального производства реализуются на кормовые цели не полностью, так в стране потери картофельной мезга составляют более 15$, сока - 80$. Такое положение с использованием побочных продуктов крахмального производства складывается в основном из-за их высокой влажности 94...96$ и весьма большого объёма образования. Отсутствие специального оборудования для концентрирования отходов приводит к тому, что крахмальные заводы вынуждены сбрасывать часть мезги а картойхэльный сок в сточные воды. Сточные води, обладающие высокой биологической активностью, попадая в водоёмы, загрязняют юс, что наносит экологический ущерб окружающей среде.

Наиболее перспективны технологии переработки отходов производства на корм скоту с примененяем механического обезвоживания, обеспечивающие концентрирование картофельной мезги и решение проблемы "производства пищевого белка, содержащего в соке.

Однако практическое внедрение механического обезвоживания картофельной мезги и технологии приготовления кормов из отходов карто-фелекрахмального производства сдерживается из-за отсутствия необходимого оборудования для их осуществления. Поэтому теоретические и экспериментальные исследования, направленные на соверсонстзозанле технологии приготовления кормоь из побочных продуктов картофеле-крахмального производства и разрабо?ту вксокоэ*Текгапного я надежного обвзвогаватедя: кзр?э£елье0л мезги яел.т?)?ся кз ьата"-ас к родчсхозялст.ченннх задач

1.2. Цель и задачи исследований. Целью работы является совершенствование технологии приготовления кормов из побочных продуктов картофюлекрахмального производства и разработка обезвоживателя картофельной мезги с обоснованием параметров и режимов работы. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи исследований:1 -разработать технологию и конструктивно-технологическую схему обез-воживателя картофельной мезги; 2 - изучить физико-механические свойства. картофельной мезги; ,3 - обосновать критерий оценки рабочего процесса"обезвоживателей дисперсных влагосодержащих материалов; 4 -разработать математическую модель отжатая жидкости из мезги в шне-гсовом прессе; 5 - обосновать параметры и режимы работы обезвожива-теля; 6 - провести испытания обезвоживателя в производственных условиях и оценить экономическую эффективность его применения.

1.3. Объекты исследования." Объектами исследования являлись: картофельная мезга с различным содержанием сока, лабораторная модель шнековйго пресса двухстороннего сжатия," технология и опытно-производственный образец обезволшвагеля картофельной мезги.

1.4. Методика исследований. В работе применялись теоретические и экспериментальные■исследования. Теоретические исследования заключались в математическом описании физической сущности процесса отжима" картофельной мезги в шнековом прессе и анализ полученных уравнений. "

При-проведении экспериментов использовались стандартные и частные-методики, приборы и установки. Коэффициенты трэния, влияние основных параметров на процесс обезвоживания определялись на специально разработанных приборах и установках. При этом усилия измерялись тензометрированием. Лабораторные исследования процесса отлатин сока из картофельной мезги в шнековом прессе двухстороннего сжатия.проводились с применением математического метода планирования экспериментов. Обработку экспериментальных данных проводили методами математической статистики,

1.5. Научная новизна. Обосновано применение механического обезвоживания для концентрирования картофельной мезги. Определены физико-механические свойства картофельной мезги. Предложена схема тох-кологичеокого процесса приготовления кормов из побочных продуктов карто1"елекрахмального производства и конструкция обезвоживателя каотоЗельноП мезга (положительные решения БНШЯЛЭ по заявкам на изобретения К- 4297260/27-30, * 4605033/27-33, ."5 4537442/31-26 и

а.с. Л 1512666). ¡"[сдученн уравнения, описыва-тае процесс обезвожи-рйнйя карго Цельно?с меэгл в гнзхэвс1« прессе: двухстороннего сжатая,

теоретически обосновали его основные конструктивные параметры и ■ выявлены оптимальные технологические режимы работы.

1.6. Реализация работы. По результатам исследований изготовлен опытно-производственный образец обезвоживателя мезги. Проведенные испытания в производственных условиях Ибрадского крахмало-паточного " комбината Рязанской области показали его работоспособность. Разработанный обезвозгаватель рекомендован для установки в линии утилизации картофельной мезги на крахмальных заводах. Результаты исследований могут быть использованы проектно-конструкторскими организа- . циями при разработке и модернизации машин для обезвоживания картофельной мезги и других материалов с высоким содержанием влаги. Техническая документация на разработанный обезвозгаватель передана Рязанскому опытному заводу ТОСШШ.

1.7. Апробация. Результаты доложены и одобрены на научных конференциях Рязанского сельскохозяйственного института (1987...1990г.), Брянского сельскохозяйственного института (1988 г.), Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института (1989 г.), на Всесоюзной научно-практической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в интенсификация сельскохозяйственного производства" (Алма-Ата, 1989 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы земледельческой механики" (Мелитополь, 1989 г.), на научно-техническом совете НПО по крахма-лопродуктам (Корею;во, 1989 г.).

1.8. Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 научных статьях, двух описаниях изобретений.(а.с. I5I2666 ti I4I99I4) и трёх заявках на изобретения (полояштельные решения внжгаэ по заявкам 4297280/31-26, 4605033/27-30, 4657442/31-26).

1.9. Объём -работы. Диссертация состоит из введения, 5- разделов, выводов и рекомендаций производству, списка использованной литературы из 105 наименований и 5 приложений. Работа изложена на 221 странице, в том числе основного текста 135 страниц, 35 рисунках и

II таблицах.

Введение содержит краткое обоснование актуальности темы.

2.1, В первом -разделе "Современные способы и средства приготовления кормов из побочных продуктов картофелекрахмзльного лроиз- . бодстеэ" на основании опубликованных работ приведены основные сеч-

дения о составе и видах побочных продуктов картофелекрахмального производства, рассмотрены вопросы эффективности их использования в животноводстве. Отмечаются различные способы приготовления кормов из отходов картофелекрахмального производства. Основой всех технологий -является механическое обезвоживание картофельной мэзги. Технологии с применением механического обезвоживания позволяют концентрировать картофельную мезгу и вести работы по решению проблемы-пищевого белка, содержащегося в соке.

Проведенный анализ патентной и научно-технической литературы показал, что при большом разнообразии конструкций прессов-обезвожи-вателей отсутствует надежное оборудование для обезвоживания картофельной мезги. Эффективная работа обезвоживателей во многом зависит от правильного выбора их основных параметров на основе изучения физико-механических свойств и процесса обезвоживания обрабатываемого материала. Значительный опыт теоретических и экспериментальных исследований по механическому выделению жидкости из дисперсных материалов накоплен в механике грунтов, влажном фракционирования зеленых растений, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Эти вопросы рассматриваются в работах H.H. Герсеванова, В.А. Флорина, К.Ф. Терпиловского, В.И. Фомина, И.И. Иодо, В.А, Нужикова, Н.И, Гельперина, Т.А. Малиновской, А.Я. Соколова, A.A. Гельгера, A.B. Иваненко и целого ряда других исследователей. Анализ теорий по обезвоживанию дисперсных материалов показал, что крайне недостаточно исследован процесс обезвоживания картофельной мезги.

Описание процесса обезвоживания картофельной мезги можно провести на базе различных теоретических подходах. Если рассматривать процесс обезвоживание картофельной мезги как два совмещенных этапа, первый - сгущение исходной мезги до 85...90%, а второй - механический отжим сгущенной массы, то в принципе по своей сущности первому этапу соответствуют закономерности фильтрования, а второму - законы фильтрационной консолидации.

В соответствии с поставленной целью работы и по результатам обзора и анализа литературы в конце раздела сформулированы задачи исследований.

2.2. Во втором разделе "Физико-механические свойства картофельной мезги" изложены программа, методика и результаты исследований физико-механических свойств картофельной мезги. Исследование данных свойств необходимо д.ля разработки технологии и оборудования для обезвоживания картофельной мезги. Поэтому задачей исследований являлось определение численных показателей основных свойств при уело-

виях, соответствующих режимам обезвоживания.

В соответствии с поставленной задачей определены: плотнозть твердых частиц картофельной мезги, изменение коэффициентов трения, бокового давления и фильтрационно-комлрессионннх характеристик от -давления отжта. Плотность твердых частиц картофельной меэгц лежит в пределах 1026...1040 кг/м3. Установлено, что численные значения коэффициентов трения картофельной мезги по гладкой стальной поверхности уменьшаются с 0,135 до 0,10, а по перфорированной латунной -с 0,37 до 0,24 при увеличении давления отжима с 0,35 до 2,0 МПа. Коэффициент внутреннего трения мезги при увеличении давления отжта с 0,40 до 2,83 МПа уменьшается с 0,66 до 0,24, а коэффициент бокового давления-с 0,9 до 0,68.

Установлено, что на процесс фильтрации сока из отжимаемой мезги значительное влияние оказывают фильтрационно-компре ссионныо характеристики. Ори увеличении давления отжима с 0,20 до 2,60 МПа коэффициент фильтрации уменьшается с 60"НГ9 до 0,73*10~9 м/с, коэффициент сжимаемости - с 5,13*10"® до О^бТО"6 и модуль прес-суомости - с 1,56 до 0,17. Коэффициент пористости мозга при уменьшении влажности с 90 до 52,36% снижается с 9,0 до 1,1.

2.3. В третьем разделе "Теоретические предпосылки к обоснованию параметров шнекового мэзгопресса двухстороннего сжатия" рассмотрены существующие критерии оценки рабочего процесса обезвожнвате-лей дисперсных материалов, предложена конструкция обезвоживателя картофельной мезги, теоретически исследован процесс отжима мезги в шяековом прелое двухстороннего сжатия и получена обобщенная модель, описывающая процесс обезвоживания. Предложены аналитические выражения для определения основных геометрических параметров шнекового пресса двухстороннего сжатия.

Предложенный критерий оценки рабочего процесса обезвоживателя имеет вид:

Pv (\Уср-\ЧТ)- (SO О- W/и)-(40Q-Wг) ■ Wu , j

Со ~ fWp- Wil) ■ (Wu - Wr)*- ü- JOO > ^ 1 >

где £а - обобщенный критерий, кВт"ч"?! /т;

Ры - потребляемая мощность, кВт;

Wu, W

Данный критерий характеризует удельные затраты энергии, приходящиеся на снижение единицы влажности отжимаемого продукта. Яри по-

мощи обобщенного критерия выявлено, что перспективными конструкциями являются прессы со шнековыми рабочими органами, работающие в совокупности с устройствами, которые обеспечивают фильтрование жидкости в процессе движения суспензии.

Предложенный обезвоживатель картофельной мезги (рис. I) состоит из двух взаимосвязанных устройств - сгустителя I и шнекового пресса двухстороннего сжатия 2. Сгуститель мезги содержит вертикаль ный цилиндроконический корпус 3 с тангенциальным патрубком 4 подачи суспензии, патрубка 5 для выхода фильтрата и патрубка б отвода сгущенного осадка. На патрубке 5, поверхность которого выполнена перфорированной, соосно установлен инерционный очиститель 7. Инерционный очиститель, представляет собой лопастное колесо с чистиками, рас положенными вдоль перфорированного патрубка и вращающимися совместно с лопастный колесом вокруг патрубка. Шноковый пресс состоит из станины 8, перфорированного цилиндра 3, на концах которого находятся горловины 10 дан приёма материала из сгустителя. Внутри перфорированного цилиндра расположен шнек II с переменным диаметром вала, увеличивающимся к середине. Шнек выполнен пз двух симметричных частей с противоположными направлениями спиралей и постоянным шагом. Б середине" перфорированного цилиндра размещено окно 12 для выхода ог-"аатой мезги н устройство для регулирования степени обезвоживания, выполненное из двух конических дисков 13, расположенных по обе стороны от окна и имеющих возможность симметричного перемещения вдоль перфорированного цилиндра. Под цилиндром установлены сборники фильтрата 14.

К особенностям конструкции обезвожквателя необходимо отнести следующее. Выёсто бункеров исходного материала установлены сгустители мезга. Шяековый пресс на противоположных концах перфорированного цилиндра имеет загрузочные горловины для продукта, а в середине участо.к двухстороннего сжатия. Шнек выполнен симметричным относительно середины с"противоположной наваЕХОй спиралей и разрывом в зоне выходного окна для вывода отжатого продукта. Такая конструкция пресса позволяет уплотнять материал с двух сторон равномерно распре деленным давлением, й тем самим увеличить степень обезвоживания мез га и"повысить производительность теоретически в два раза по сравнению с пн"екЬвыми прессами одностороннего сзатия. Радиальный вывод отжатого продукта способствует устойчиво:*: держанию "пробки" из обезволенного материала.в зоне еыходного окна, что стабилизирует рабочий процесс псосса,- В снэковш: пресса ссэрле усилия смм"/етрич-

Конструктивно-технологическая схема обезво:швателя картофельной мезги: I- сгустители; 2- шнековш пресс двухстороннего сжатия; 3- корпус цилиндро-конический; 4- тангенциальный патрубок; о- патрубок для отвода йильтрата; 6- патрубок отвода сгущенного осадка; 7- очиститель штрцноншл; 8- станина; 9- цилиндр перфорированный; 10- горловины приемные; II- шнек; 12- выходное, окно; 13- даски конические; 14- сборники фильтрата.

них сторон шнека направлены навстречу друг другу и теоретически взаимоуничгокаюгся, а это позволяет отказаться от специальных упорных подшипников.

Ввиду большей изученности сгущающих устройств и.ограниченности объёма диссертации п задачу исследований входило теоретически и "экспериментально обосновать шнековнй пресс двухстороннего сжатия.

Процесс обезвоживания картофельной т.газги в шнековом прессе двухстороннего сжатия имеет две характерные зоны. От загрузочных горловин пресса до.окончания последних витков шнека - зона отжима, от конца последних витков до выгрузного окна - зона уплотнения. Исследуя процесс обезвоживания мезги в зоне отжима шнекового пресса, бнло получено общее дц.Мерэяцмальное уравнение, описывзэдео этот процесс. Оно имеет следующий вид:

Рис. 2. Расчетная схема шнекового пресса двухстороннего сжатия.

Влажность отжимаемой мезги; £ - время отжима;

2 - координата, направленная вдоль оси шнека; " О. - теоретический коэффициент. Теоретический коэффициент а. определяется из выражения:

где сзб - угол конусности вала шнека, град; /Сдз - коэффициент фильтрации, м/с; /тц - коэффициент сжимаемости, м?/Н; ^ - ос5ъё1.шая масса картофельного сока, кг/м3; ^ - ускорение свободного падения, м/с.

Коэффициент а. отражает взаимосвязь как конструктивных параметров, так и физико-механических свойств отжимаемой мезги.

Чтобы решение уравнения (2) было вполне определенным, функция ¿) должна удолетворять краевым условиям, соответствующим физическим условиям задачи. Для процесса отжима жидкости из картофельной мезги в разрабатываемом устройстве (рис. 2) выбираем следу ющие начальные и граничные условия:

(9 закон изменения влажности отжимаемой мезги по длине

шокового пресса; У/0 - начальная влажность картофельной мезги.

Решение уравнения (2) находится методом разделения перемен-* , ■ «.После решения дифференциального уравнения я соответствующих " реобрззований, получим формулу дая определения влажности нартофель-ой мезги в любом сечении зоны отжима тюкового пресса двухстороц-его сжатия:

Де. Йк- коэффициент ряда Фурье; к - 1,2,3,

Длина зоны отжима пресса, и; е - основание натурального логарифма; £ - время отжима, с."

Стабильность работы предлагаемого пресса зависит от формирования и держания "пробки" из отжатого"материала в зоне выходного ок- . на. Устойчивость "пробки" в первую очередь зависит от длины зоны уплотнения, расположенной между концами последних витков шнека.

Так как инековый пресс двухстороннего сжатия симметричен относительно оси Н-Н, считаем что в этом сечении имеется условная перегородка, справа и слева от которой приложено одинаковое давление. Это позволяет рассматривать отдельно обе части пресса (рис. 3). Для определения оптимальной длины зоны уплотнения рассмотрим равновесие элементарного слоя с/г. на расстоянии 2 от оси Н-Н. При действии возникающих в процессе уплотнения силовых факторов; осевых давлений Рг и {Рас^Р^}, боковых давлений, уравнение равновесия будет иметь вид:

Рг-Р-рг + МгУР+ух-р + (8)

где Р - площадь поперечного печения выделенного слоя; тР;

Коэффициенты трения мозги по внутренней поверхности перфорированного цилиндра и валу шнека; Т),с1- соответственно диаметр перфорированного цилиндра и вала инока, м.

После соответствующих замен, преобразований и решения дифференциального уравнения (8) получим ф<тулу для определения длины

зонн уплотнения: / п „ ,»

/ (/г Т) + -¿гср, о 5

Рис. 3. Схемы к расчету длины зонн уплотнения (а) и ширины выходного окна (б) ш-шкового пресса двухстороннего сжатия: I- цилиндр перфорированный; 2- шнек; 3- окно выходное.

где, Р -"давление в сечении последнего витка.шнека, Н/м2;

Ра - давление в сочении на расстоянии /2 от оси Н-Н.Н/м2; - коэффициент бокового давления; й-, - ширина выходного окна, м. Ввиду того-, что отжатый продукт выводится из пресса в диаметральном направлении, то на участке выходного окна, где происходит изменение осевого движения мезги на радиальное,слои мезги перемещаются относительно друг друга, что необходимо учесть вводом коэффициента внутреннего трения /й. Поэтому составим дифференциальное уравнение равновесия выделенного элемента материала толщиной с|_р на расстоянии £ от оси вала шнека в момент сдвига его в направление выходного окна (рис". 36):

0 (10) где - площадь поперечного сечения элементарного слоя, м^;

£ - пэршетр поперечного слоя мезги, м. Решив уравнение, получим витзакение для определения бокового давления Ц,0 у поверхности вала шнека:

е/р (Ъ-с*) , (И)

где бэковоэ даплонно на таходе из окна, Н/м^.

Из Еыракпнг.я (II) следует, что боковое давление увеличивается в зоие одг.ига по (.тапо приближения к валу шнека и у ого погорхнос-

та достигает максимального значения.

Видоизменим" некоторым образом выражение (II), т.е. прибавим к обеим частям данного соотношения и разделим на два, получим:

где ^с - среднее боковое давление в зоне сдвига, Н/м2. .

Заменил давление через Ра. и подставим в выражение (9.)» . получим формулу для определения оптимальной длины зоны уплотнения:

Анализируя выражение (13) можно отметить, что длина зоны уплотнения шнекового пресса двухстороннего сжатия при известных диаметрах перфорированного цилиндра и вала шнека зависит от силового фактора (), физико-механических свойств мезги я

конструктивного параметра (.¿?/).

Решая совместно выражения (7) и (13) после преобразований и замен получим обобщенную модель обезвоживания картофельной мезги в шоковом прессе двухстороннего сжатия:

тт. т""пВг", \ рг * " 14}

где С) - эмпирический коэффициент;

1Ло - модуль прессуемости; . .

ньаолный коэффициент ряда Фурье; А - коэффициент, равный, и~ ;

/я ■(£>-{{)

Коэффициент, равный ^--

Сг - коэффициент, равный СоЩ-^-ЦУ- с.Ци))>

П - частота вращения шнека, об/с; Ц - угол подъёма винтовой линии шнака, град; Ш - угол между направлением движения материала и плоскостью

боковых поверхностей навивки шнека, град; Ес<- среднее значение коэффициента пористости мезги. Выражение (14) описывает процесс обезвоживания картофельной мезги в шоковом пресса двухстороннего сжатия и может быть использовано при расчете пресса.

Производительность шнекового пресса двухстороиного сжатия.та-

нет быть определена из выражения:

где X - толщина слоя мезги в зоне уплотнения, м;

- £ - шаг шнека, м; £ - ширина шнекового канала, м; - - плотность мезги в зоне первого витка шнека, кг/м3.

" Получены также аналитические выражения для определения некоторых параметров шнекового рабочего органа.

■ 2.4. В четвертом раздела "Экспериментальное исследование процесса обезвоживания картофельной мезги в лабораторных условиях" ■ приведены программа, методика и результаты исследований процесса обезвоживания картофельной мезги на лабораторной модели шнекового ■ пресса двухстороннего сжатая.

Экспериментальными исследованиями с применением метода планирования эксперимента были получены адекватные модели регрессии, позволяющие определить в пределах варьирования уровней факторов влажность отжатой мезги и энергоёмкость процесса отжима в шнековом прессе, которые в именованных величинах имеют вид: для влажности отжатой мезги. ...

127,73 - 2,341 - 0,247а< - 4,330л. +■ + 0,024 V/о[ц + 0,075 + 0,027а, -Л +

0,0155 УИог - 0,043 а/ -0,119 пе (16 ^

дон энергоёмкости процесса отжима

Э(/г = 62,145. - 1,0536 --0,9957 а у.- 1,0267 П + . . ". + 0,0065\К/о-а, + 0,0086 Мо-я 0,005 а-п +

0,0046 ^ + о,ою а* + о.ою п& (I?)

" где.- начальная влажность исходной мезги, %; Д1 --ширина" выходного окна пресса, мы; П - частота вращения шнека, об/мин.

Анализ моделей регрессии выполнялся с помощью двумерных сечений (рис. 4) и при этом решалась комлромисная задача, в которой требовалось найти значения факторов, дающих минимум энергозатрат на. отжим, при высокой степени обезвоживания картофельной мезги. В результате были получены следующие оптимальные параметры: начальная влажность мезги 90$, ширина выходного окна 0.,011..,0,015 м, частота врано ¡шя ыкека 4,0...6,0 об/мин. При этом влажность отжатого материала находится в продолах 58...65$, а энергоёмкость только про-

цесса отжима составляет 0,6...0,3 кВт"ч/т.

Для проверки сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований на рисунка 5 представлены частные зависимости, полученные из теоретической < 14) и экспериментальной.

ного окна О.} и частоты вращения шнека П. на" влажность отжатой мезги и энергоёмкость процесса отжима. при начальной влажности мезги 90$: --- - влажность отжатой мезги; - - - - энергоемкость процесса отжима.

(16) моделей- обезвоживания картофельной мезги в шнековом прессе двухстороннего сжатия. Теоретические зависимости построены с учетом эмпирического коэффициента С^ = 1,27. Как видно из рисунка влажность отжатой картофельной мезги с увеличением ширины выходного окна и частоты вращения шнека повышается. Представленные графические зависимости показывают, что сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований достаточно высокая, ошибка не превышает 5,0 %. Поэтому теоретическая модель (14) может быть использована при обосновании.параметров стекового пресса двухсторон-

Рис. 5. Зависимость влажности отжатой картофельной мезги W от ширины выходного окна сь пресса (а) и частоты вращения шнека П. (б): I-W0 =90%, п = 4,25 об/мин: 2- Wo "= п.= 4,25-об/мин: 3-VD = SC$, ОЦ = 0,015 м; 4-

Wo = BQ%, Ctj = 0,025 м;

Теоретическая зависимость;

" " - - экспериментальная зависимость.

него сжатия.

В ходе экспериментальных исследований выявлены также зависимости производительности-шнекового пресса по исходной мэзге, жидкой и твердой отжатой фракциям от ширины выходного окна и частоты вращения шнека.

,■ 2.5. В пятом раздела "Производственные испытания, внедрение результатов исследований и их экономическая эффективность" представлены программа, методика и результаты.испытаний, приведена предлагаемая технологическая схема приготовления кормов из побочных продуктов карто^елекрахмального производства, а также методика и результаты расчета экономического эффекта от внедрения разработанного ■обезвоживателя в составе линии утилизации картофельной мезги на корм скоту.

Испытания опытно-производственного образца обезвоживателя картофельной мезга проводились на Ибредском крахмало-паточном комбинате (Рязанская область). ПнековыЯ пресс обезвоживателя имел диаметр пгепа 0,205 и и общу» дляиу перфорированного цилиндра 2,0 и, на

загрузочных горловиках которого было установлено по два сгустителя с внутренним диаметром цилиндрической части корпуса 0,04 м. В ходе испытаний определялись производительность обезвожйвателя, энергоёмкость а влажность отжатой картофельной мезги.

На рисунке 6 представлены результаты производственных испытаний обезвожйвателя. Как видно из рисунка при увеличении ширины выходного окна пресса повышается производительность обезвожйвателя и снижается энергоёмкость процесса, но одновременно повышается влая-аость отжатого материала.

Анализ результатов производственных испытаний обезвожйвателя позволил рекомендовать дат получения обезвоженной мезги с.влажностью 70...75% при давлении подачи исходной смеси 0,3...О,35 Ша и частоте вращения шнека"6.,О об/мин диапазон регулирования иирины выходного о;ша 0,015...О,02 и, при этом производительность составит 5,2...6,0 т/ч,

Ргс. 6. Изменение производительноста обезвожйвателя (2д, вл^таоста отжатой мезги V/ и энергоёмкости процесса Э от

ширины выходного окна прессе

а удельная энергоёмкость - 1,6...1,25 кВт*ч/т.

Совершенствование технологии производства сухих и сырых кормов аз побочных продуктов карто-фелекрахмального■ производства нами предлагается вести по двум вариантам, в зависимости от мощности перерабатывающих заводов (рлс.7). По первому варианту

суспензия (смесь мезга и картофельного) путем механического обезвоживания разделяется на две фракции: творду» и жидкую. Твердая -используется для скармливания скоту как заменитель корнеплодов, е жидкая отводится на далыюйзуэ утилизация. По второму варианту суспензия такхе разделяется на две фракции. Из глдксЯ дутси тоо-сноской"коагуляция выделяется белок, который гтэааляэтся в "^лзтп"л-ватедь, э затем после обззБозяваязя остз^тст з тзэ^дой г-я::::.;:", которая Мржтуется в ксйоллсгг а внсупаглэтгя 2 где:.-"■ с,-

Рис"«" 7» Схема технологического процесса приготовления кормов из. побочных продуктов картофелекрахмального производства: I- насос? 2- сборник; 3- трубопровод; 4- обезвоживатель; 5- коагулятор; 6- ленточный фильтр; 7- формирователь монолитов; 8- сушильный агрегат; 9- транспортер; Ю- сбор-" " ник-накопитель.

пилке до влажности 12...133?. Б результате получается полноценный

концентрированный белковый корм.

Экономическая эффект от внедрения разработанного обезвоживате-ля"в составе линии утилизации картофельной мэзги на корм скоту составит 6786 рублей при производстве 6000 * обезвоженного корма с влажность» 75 %. Экономический рассчитан без учета сокраще-

ния транспортных расходов на доставку картофельной мезги потребителю.

и рдамшАдаи производству

I. Процесс приготовления кормов

из побочных продуктов картофе-лекрагмального производства рекомендуется осуществлять по двум технологиям. Первая технология включает разделение исходной смеси мезга с картофельным соком на твердую я жидкую фракции, термическую коагуляцию бедка в жидкой фракции, его сгущение и смешивание с исходной смеско, обогащение твердо;; йрада белком при механическом

обезвоживания получанной смеси, формирование монолитов из твердой фракции и их сушку, что обеспечивает получение кормового продукта с повышенным содержанием протеина. Вторая технология включает разделение исходной смеси мээги с картофельным соком при помощи механического обезвоживания на жидкую и твердую фракции, вывод из производства жидкой фракции и использование на корм скоту твердой, в результате чего получается кормовой продукт в виде картофельной мезги с влажностью 70$ и содержанием 0,3 к.вд. в одном килограмме. Основой этих технологий является механическое обезвоживание карто- фельной мезги.

2. Сравнительную оценку обезвоживателей различных конструкций следует вести по обобщенному критерию, учитывающему удельные затраты энергии на снижение единицы влажности отжимаемого продукта. При помощи обобщенного критерия выявлено, что перспективными конструкциями являются прессы со шнековыми рабочими органами, работающие.в совокупности с устройствами, обеспечивающими фильтрование жидкости" в процессе движения суспензии,

3. Конструктивно-технологическая схема обезвожлвателя картофельной мезги должна включать шнековый пресс двухстороннего сжатая и центробежные сгустители с самоочищающейся поверхностью фильтрования, установленные на его загрузочных горловинах, что обеспечивает обезвоживание мезги в два этапа путем сгущения и механического отжима, которые позволяют удалить из обезвоживаемого продукта до ЪЪ% влаги. Г"

Пресс необходимо выполнять с рабочим органом, состоящим из двух шнеков с конусными валами, соединенными большими основаниями в зоне выходного окна посредством цилиндрической вставки не имеющей навивки. Оба шнека должны быть заключены в перфорированные цилиндры имеющие щели для фильтрации сока с размерами 0,25 х 5,0 мм. Между цилиндрами необходимо расположить окно с регулируемым сечением для выхода отжатого продукта, а йа противоположных концах загрузочные горловины. Такая конструкция пресса позволяет уплотнять продукт с двух сторон равномерно распределенным давлением, тем самым увеличить степень обезвоживания мезги на 15% и повысить производительность примерно в два раза по сравнению со шнековыми прессами одностороннего сжатия.

Разработанная обобщенная модель- обезвоживания показывает, что влажность отжатой картофельной мезги в шоковом прессе двухстороннего сжатия зависит от конструктивных и кинематических параметров

прессового узла и физико-механических свойств отнимаемого продукта.

4. Установлено, что численные значения коэффициентов трения картофельной мезги по гладкой стальной поверхности уменьшаются с 0,135 до 0,10, а по перфорированной латунной - с 0,37 до 0,24 при увеличении давления отжима с 0,35 до 2,0 Ша. Коэффициент внутреннего трения мезги при увеличении давления отжима с 0,40 до 2,83 Ша уменьшается с 0,66 до 0,24, а коэффициент бокового давления - с 0,9 до 0,68.

Установлено, что на процесс фильтрации сока из отжимаемой мезги значительное влияние оказывают компрессионно-фильтрационные характеристики. При увеличении давления отжима с 0,2 до 2,6 МПа коэффициент фильтрации уменьшается с 60до 0,73*10~9 м/с, коэффициент сжимаемости - с 5,13"КГ5 до 0,06"Ю-6 м^/Н и модуль прессу-емости - с 1,56 до 0,17. Коэффициент пористости мезги при уменьшении влажности с 90л до 52,38,? снижается с 9,0 до 1,1.

5. Исследования в лабораторных условиях модели шнекового пресса двухстороннего сжатия показали, что его конструкция работоспособна и может быть применена для отжатая картофельной мезги.

Оптимизация рабочего процесса шнекового пресса методом двумерных сечений полученных многофакторных моделей регрессии позволила установить, что при начальной влажности исходного продукта 90$ для получения отжатой мезга влажностью 58...65$ необходимы следующие значения параметров: частота вращения шнека 4,0...6,0 об/мин; ширина выходного окна пресса 0,011...0,015 м; затраты энергии только на процесс отжита 0,6...0,3 кВт*ч/т.

6. Производственные испытания опытно-производственного образца обезвоживателя картофельной мезги, разработанного на основании теоретических исследований и лабораторной модели пресса, показали, что1 регулирование технологических параметров процесса необходимо вести изменением ширины выходного окна шнекового пресса. С её увеличением от 0,01 до 0,03 м при давлении подачи исходной смеси мезги с картофельным соком 0,30...О,35 Ша повышаются производительность Ь 4,9 до 6,63 т/ч, влажность отжатой мезги с 63,37 до 77,07^, а энергоёмкость процесса обезвоживания снижается с 1,94 до 0,8 кРт"ч/т.

7. Для стабильной работы обезвоживателя в производственных ус-лл-итх на с та си г.»зга и картофельного сока с начальной влажностью?5Т> сл^-тет рек?м?н,::?ратъ даглеяие подачи исходной смеси 0,30... 0,3? ".:~а, частоту вт?т;?кия шнекз 6,0 об/кан, ширину выходного окна

ecca О,015...0,020 м. Производительность при этой составит 5,2... О т/ч, влажность отжатого продукта - 70...1Ъ% и энергоёмкость оцесса обезвоживания 1,60...1,25 кВт*ч/т.

8. Экономический эффект от внедрения разработанного обезвожи-1геля в составе линии утилизация картофельной мезги на корм скоту ютавит 6786 рублей при производстве 6000 т обезвоженного корма с шсностью 75$.

1. Обезвоживатель гадроцаклоняый.- Положительное решение ШШЭ по заявке 4297280/31-26 от 26.02.90, (соавторы В.Ф. Некра-звич и М.В. Орешкина).

2. Инековнй пресс.- Положительное решение ВНИИГОЗ по заявке БО5033/27-30 от 23.10.89, (соавтор М.В. Орешкина).

3. Фильтр для разделения суспензии,- Положительное решение ШЖПЭ по заявке-4657442/31-26 от 22.09.89, (соавтор М.В. Ореи-ана).

4. А.о. I5I2666 B04G 5/16. Обезвоаиватель суспензий,- Опубл. I Б.И., 1989, №37, (соавтор М.В. Орепкина).

о. A.c. I4I99I4 ВЗОВ 9/20. Пресс для вьжкмания жидкости из ве-¡еств.- Опубл. в Б.И, 1988, JK32, (соавторы М.В. Ореякина и П.И. ]вецов).

6. Обоснование технологий утилизации отходов картофелекрахмального производства на корм скоту // Совершенствование сельско-созяйственной техники применяемой в кявотноводстве. Сб. нзуч. трутов. - Горький, 1990,- С.42,..45, (соавтор М.В» Орешкина).

7. Технология и обезво;шватоль гартотелънок мезга на кор*т скоту // Вклад молоднх y^ei;гах и специалистов в интенсификацию сельскохозяйственного производства / Материал« Всесоюзной научно-пгоктя- тескол конференции.~ Алма-Ата, 1939,- С.106.

8. Обезвоживание картоТелькой.»лззга осади тэяь.чш дентрдфугиро-ранлем // Совершенствование сельскохозяйственной техники применяемой в животноводстве. Сб. науч. трудов,- Горький, 1990.- С.29...31.