Współczesne problemy nauki i edukacji. Łączona metoda przetwarzania ziemniaków na skrobię i alkohol Straty w produkcji pulpy ziemniaczanej
Streszczenie rozprawy na temat „Technologia i odwadniacz pulpy ziemniaczanej na paszę dla zwierząt gospodarskich”
RYAZAN ROLNICZY IZHZHGUT NAZWANY PO PROFESORZE P.A. KOSTSZEWIE
jako rękopis
ULJANOW Wiaczesław Michajłowicz
Uda 631.363,285:636.007.22 -
TECHNOLOGIA I ŁUPARKA DO ZIEMNIAKÓW
Specjalność 05.20.01 - mechanizacja _ produkcji rolniczej
rozprawy na „stopień naukowy kandydata nauk technicznych”
Riazań - 1990
Prace prowadzono w wydziale „Mechanizacji hodowli zwierząt” Instytutu Rolniczego Ryazan im. prof. P.A. Kostycheva,
Doradcy naukowi: doktor nauk technicznych, profesor Nekrashavich V.F., kandydat nauk technicznych, profesor nadzwyczajny Oreshkina M.V.,
Oficjalni przeciwnicy - doktor nauk technicznych, profesor Terpilovsky K.F., kandydat nauk technicznych Mestyukov B.I.
Wiodącym przedsiębiorstwem jest Wszechrosyjski Instytut Mechanizacji Zwierząt Gospodarskich (SIIIMZH), Podolsk.
Obrona odbędzie się „II” w październiku 1990 r. Na posiedzeniu regionalnej rady specjalistycznej K.120.09.01 Instytutu Rolniczego Ryazan pod adresem: 390044, ul. Kostycheva, d. I.
Rozprawę można znaleźć w bibliotece Instytutu Rolniczego Ryazan.
Sekretarz Naukowy Regionalnej Rady Specjalistycznej Kandydat Nauk Technicznych, Profesor Nadzwyczajny
TJ. Lieberov
:dział ertatów i Z
OGÓLNY OPIS PRACY
1.1. Trafność tematu. „Wytyczne rozwoju gospodarczego i społecznego ZSRR na lata 1986-1990 i na rok 10 2000” przewidują znaczny wzrost produkcji zwierzęcej. Ogromne znaczenie dla realizacji postawionych zadań ma rozszerzone wzmocnienie bazy paszowej poprzez wykorzystanie produktów ubocznych (odpadów) przemysłu spożywczego i przetwórczego, w tym produkcji skrobi ziemniaczanej.
W kraju na skrobię przerabia się rocznie do 1,5 mln ton ziemniaków, a na produkty uboczne - pulpę i sok ziemniaczany trafia 40 dolarów suchej masy ziemniaków. Miazga i sok ziemniaczany, zawierający skrobię, białko, błonnik, tłuszcze i inne substancje, są najcenniejszym surowcem do zaspokojenia potrzeb hodowli zwierząt w paszach. Jednak obecnie odpady z produkcji skrobi ziemniaczanej nie są w całości sprzedawane na cele paszowe, więc w kraju strata pulpy ziemniaczanej wynosi ponad 15 USD, soku - 80 USD. Ta sytuacja z wykorzystaniem produktów ubocznych produkcji skrobi wynika głównie z ich wysokiej wilgotności 94...96 $ oraz bardzo dużej ilości edukacji. Brak specjalnego sprzętu do zagęszczania odpadów powoduje, że krochmalnie zmuszone są do zrzucania części miazgi i soku ziemniaczanego do ścieków. Ścieki, które mają wysoką aktywność biologiczną, dostając się do zbiorników wodnych, zanieczyszczają wodę, co powoduje szkody w środowisku.
Najbardziej obiecujące technologie przetwarzania odpadów produkcyjnych na pasze dla zwierząt gospodarskich z wykorzystaniem odwadniania mechanicznego, które zapewniają zagęszczenie pulpy ziemniaczanej i rozwiązują problem „wytwarzania białka spożywczego zawartego w soku”.
Praktyczne wdrożenie mechanicznego odwadniania wysłodków ziemniaczanych i technologii przygotowania paszy z odpadów poprodukcyjnych ziemniaków i skrobi jest jednak utrudnione ze względu na brak niezbędnego sprzętu do ich realizacji. Dlatego badania teoretyczne i doświadczalne miały na celu udoskonalenie technologii przygotowania żywności z produktów ubocznych produkcji skrobi ziemniaczanej oraz opracowanie wysokiej jakości * Tekgapny I niezawodnej warnika: kzr?e£ele0l pulpa yael.t?).channh zadania
1.2. Cel i cele badań. Celem pracy jest udoskonalenie technologii przygotowania paszy z produktów ubocznych produkcji skrobi ziemniaczanej oraz opracowanie odwadniacza wysłodków ziemniaczanych wraz z uzasadnieniem parametrów i trybów pracy. Aby osiągnąć ten cel, postawiono następujące zadania badawcze: 1 - opracowanie technologii i schematu konstrukcyjno-technologicznego suszarni wysłodków ziemniaczanych; 2 - badanie właściwości fizycznych i mechanicznych. pulpa ziemniaczana; ,3 - uzasadnić kryterium oceny procesu pracy „odwadniaczy materiałów zawierających wilgoć dyspergowaną; 4 - opracować model matematyczny wyciśniętej cieczy z pulpy w prasie ślimakowej; 5 - uzasadnić parametry i tryby pracy odwadniacza 6 - przetestować odwadniacz w warunkach produkcyjnych i ocenić ekonomiczność jego zastosowania.
1.3. Obiekty badań.” Obiektami badań były: wycierki ziemniaczane o różnej zawartości soku, laboratoryjny model prasy ślimakowej z dwustronnym ściskaniem”, technologia oraz próbna próba produkcyjna odgrzewacza wysłodków ziemniaczanych.
1.4. Metodologia Badań. W pracy wykorzystano badania teoretyczne i eksperymentalne. Badania teoretyczne polegały na matematycznym opisie fizycznej istoty procesu wyciskania „miazgi ziemniaczanej w prasie ślimakowej i analizie otrzymanych równań”.
Podczas eksperymentów wykorzystano standardowe i prywatne metody, instrumenty i instalacje. Współczynniki tarcia, wpływ głównych parametrów na proces odwadniania wyznaczono za pomocą specjalnie zaprojektowanych przyrządów i instalacji. W tym przypadku siły mierzono za pomocą tensometrów. Badania laboratoryjne procesu wyciskania soku otatynowego z pulpy ziemniaczanej w dwustronnej prasie ślimakowej przeprowadzono z zastosowaniem matematycznej metody planowania eksperymentów. Przetwarzanie danych eksperymentalnych przeprowadzono metodami statystyki matematycznej,
1.5. Nowość naukowa. Uzasadnione jest zastosowanie odwadniania mechanicznego do zagęszczania pulpy ziemniaczanej. Określono właściwości fizyko-mechaniczne pulpy ziemniaczanej. Zaproponowano schemat techniczno-kologicznego procesu przygotowania paszy z produktów ubocznych produkcji skrobi ziemniaczanej oraz projekt odwadniacza pulpy kaotoZelnoP (pozytywne decyzje BNShYaLE w sprawie wniosków o wynalazki K-4297260/27-30, * 4605033 / 27-33, "5 4537442 / 31-26 i
jak. L 1512666). ¡ "[uzupełnione równania opisujące proces odwodnienia-renya cargo Całość? z meegle w gzhevs1" prasa: dwustronnie skompresowana,
teoretycznie uzasadnił jej główne parametry projektowe oraz zidentyfikował optymalne technologiczne tryby eksploatacji.
1.6. Realizacja pracy. Na podstawie wyników badań wykonano pilotażową próbkę produkcyjną odwadniacza miazgi. Badania przeprowadzone w warunkach produkcyjnych zakładu skrobiowo-syropowego Ibradsky w obwodzie riazańskim wykazały jego sprawność.Opracowany odwadniacz jest zalecany do instalacji na linii recyklingu pulpy ziemniaczanej w skrobiowniach.Wyniki badań mogą być wykorzystane przy projektowaniu organizacje zajmujące się rozwojem i modernizacją maszyn do odwadniania pulpy ziemniaczanej i innych materiałów o wysokiej wilgotności. Dokumentacja techniczna opracowanego odwapniacza została przekazana do Zakładu Doświadczalnego Ryazan TOSSHSH.
1.7. Aprobata. Wyniki zostały zgłoszone i zatwierdzone na konferencjach naukowych Instytutu Rolniczego Ryazan (1987 ... 1990), Instytutu Rolniczego Briańska (1988), Zakonu Leningradzkiego Czerwonego Sztandaru Pracy Instytutu Rolniczego (1989), w Ogólnounijnym Instytucie Rolniczym Konferencja naukowo-praktyczna „Wkład młodych naukowców i specjalistów w intensyfikację produkcji rolniczej” (Ałma-Ata, 1989), Ogólnounijna konferencja naukowo-techniczna „Współczesne problemy mechaniki rolniczej” (Melitopol, 1989), na rada naukowo-techniczna organizacji pozarządowych ds. produktów skrobiowych (Korea;vo, 1989).
1.8. Publikacja. Główna treść rozprawy została opublikowana w 5 artykułach naukowych, dwóch opisach wynalazków (m.in. I5I2666 ti I4I99I4) oraz trzech zgłoszeniach wynalazczych (decyzje zatwierdzające VNZhGAE w sprawie wniosków 4297280/31-26, 4605033/27-30, 4657442/ 31-26).
1.9. Obciążenie pracą. Rozprawa składa się ze wstępu, 5 rozdziałów, wniosków i rekomendacji do produkcji, spisu referencji ze 105 tytułów oraz 5 zgłoszeń. Praca prezentowana jest na 221 stronach, w tym tekst główny to 135 stron, 35 rycin i
II tabele.
Wstęp zawiera krótkie uzasadnienie trafności tematu.
2.1, W pierwszym rozdziale „Nowoczesne metody i środki przygotowania pasz z produktów ubocznych skrobi ziemniaczanej lroiz-.bodstee” na podstawie opublikowanych prac podano główne działy
informacje o składzie i rodzajach produktów ubocznych produkcji skrobi ziemniaczanej, rozważane są zagadnienia efektywności ich wykorzystania w hodowli zwierząt. Istnieją różne sposoby przygotowania paszy z odpadów produkcji skrobi ziemniaczanej. Podstawą wszystkich technologii jest mechaniczne odwadnianie pulpy ziemniaczanej. Technologie wykorzystujące odwadnianie mechaniczne umożliwiają koncentrację pulpy ziemniaczanej i prace nad rozwiązaniem problemu białka spożywczego zawartego w soku.
Analiza literatury patentowej i naukowo-technicznej wykazała, że przy szerokiej gamie konstrukcji pras do suszenia nie ma niezawodnego sprzętu do suszenia pulpy ziemniaczanej. Efektywne działanie odwadniaczy w dużej mierze zależy od prawidłowego doboru ich głównych parametrów na podstawie badania właściwości fizykomechanicznych oraz procesu odwadniania przetwarzanego materiału. Znaczące doświadczenie w badaniach teoretycznych i eksperymentalnych dotyczących mechanicznego oddzielania cieczy od materiałów rozproszonych zgromadzono w mechanice gleb, frakcjonowaniu na mokro roślin zielonych, przemyśle chemicznym, spożywczym i innych. Zagadnienia te omawiane są w pracach H.H. Gersevanova, V.A. Florina, K.F. Terpilowski, W.I. Fomina, I.I. Iodo, V.A., Nuzhikova, N.I., Gelperina, T.A. Malinovskaya, A.Ya. Sokolova, A.A. Gelgera, AB Ivanenko i wielu innych badaczy. Analiza teorii dotyczących odwadniania materiałów dyspersyjnych wykazała, że proces odwadniania pulpy ziemniaczanej został zbadany wyjątkowo niedostatecznie.
Opis procesu odwadniania wysłodków ziemniaczanych można przeprowadzić na podstawie różnych podejść teoretycznych. Jeśli rozpatrzymy proces odwadniania pulpy ziemniaczanej jako dwa połączone etapy, to pierwszym z nich jest zagęszczenie pierwotnej pulpy do 85… .
Zgodnie z celem pracy oraz na podstawie wyników przeglądu i analizy literatury, na końcu rozdziału sformułowano cele badań.
2.2. W rozdziale drugim „Właściwości fizyczne i mechaniczne wycierki ziemniaczanej” opisano program, metodykę i wyniki badań właściwości fizycznych i mechanicznych wycierki ziemniaczanej. Badanie tych właściwości jest niezbędne do opracowania technologii i urządzeń do odwadniania pulpy ziemniaczanej. Dlatego zadaniem badań było wyznaczenie wskaźników liczbowych głównych właściwości na
viah odpowiadający trybom odwodnienia.
Zgodnie z postawionym zadaniem wyznaczono: gęstość cząstek stałych pulpy ziemniaczanej, zmianę współczynników tarcia, ciśnienia bocznego oraz charakterystykę filtracji i ściskania od ciśnienia ekstrakcji. Gęstość stałych cząstek meegz ziemniaczanych mieści się w zakresie 1026...1040 kg/m3. Stwierdzono, że wartości liczbowe współczynników tarcia pulpy ziemniaczanej na gładkiej powierzchni stali spadają z 0,135 do 0,10, a na mosiądzu perforowanym z 0,37 do 0,24 przy wzroście nacisku prasowania z 0,35 do 2,0 MPa. Współczynnik tarcia wewnętrznego miazgi przy wzroście ciśnienia ekstrakcji z 0,40 do 2,83 MPa spada z 0,66 do 0,24, a współczynnik ciśnienia bocznego z 0,9 do 0,68.
Stwierdzono, że właściwości filtrowania i ściskania mają istotny wpływ na proces filtrowania soku z wyciskanej pulpy. Wraz ze wzrostem ciśnienia prasowania z 0,20 do 2,60 MPa współczynnik filtracji spada z 60" NG9 do 0,73*10 - 9 m/s, współczynnik ściśliwości - z 5,13*10"® do O ^6TO" 6 oraz moduł ściśliwości - od 1,56 do 0,17 Współczynnik porowatości mózgu przy spadku wilgotności z 90 do 52,36% spada z 9,0 do 1,1.
2.3. W trzecim rozdziale „Teoretyczne przesłanki oceny parametrów dwustronnej prasy ślimakowej do zacierania zacieru” uwzględniono istniejące kryteria oceny procesu pracy odwadniaczy materiałów rozproszonych, zaproponowano konstrukcję odwadniacza wysłodków ziemniaczanych, Przeprowadzono teoretyczne badania procesu wyciskania miazgi w dwustronnej prasie do zacierania i uzyskano uogólniony model opisujący proces odwadniania. Zaproponowano wyrażenia analityczne do określenia podstawowych parametrów geometrycznych prasy ślimakowej dwustronnej kompresji.
Proponowane kryterium oceny procesu pracy odwadniacza ma postać:
Pv (\Usr-\ChT)- (SO O-W/u)-(40Q-Wg) ■ Wu, j
Co ~ fWp- Wil) ■ (Wu - Wr)*- ü- JOO > ^ 1 >
gdzie £a jest kryterium uogólnionym, kW "h" ?! /t;
Ры - pobór mocy, kW;
Wu, W Kryterium to charakteryzuje jednostkowe koszty energii, które można przypisać zmniejszeniu jednostki wilgotności prasowanego produktu. Yari w- Siła kryterium uogólnionego wykazała, że obiecującymi konstrukcjami są prasy ze ślimakowymi korpusami roboczymi, współpracujące z urządzeniami zapewniającymi filtrowanie cieczy podczas ruchu zawiesiny. Proponowany odwadniacz wysłodków ziemniaczanych (rys. I) składa się z dwóch połączonych ze sobą urządzeń - zagęszczacza I i dwustronnej prasy ślimakowej 2. Zagęszczacz zawiera pionowy cylindryczno-stożkowy korpus 3 z dyszą styczną 4 do podawania zawiesiny, a dysza 5 do wylotu filtratu i dysza do usuwania zagęszczonego osadu . Na dyszy 5, której powierzchnia jest perforowana, zamontowana jest współosiowo myjka bezwładnościowa 7. Myjka bezwładnościowa jest kołem łopatkowym ze skrobakami umieszczonymi wzdłuż perforowanej dyszy i obracającymi się wraz z kołem łopatkowym wokół dyszy. Prasa shnokovy składa się z ramy 8, perforowanego cylindra 3, na końcach którego znajdują się szyjki 10 dan do przyjmowania materiału z zagęszczacza. Wewnątrz perforowanego cylindra znajduje się śruba II o zmiennej średnicy wału, zwiększająca się w kierunku środka. Śruba składa się z dwóch symetrycznych części o przeciwnych kierunkach spirali i stałym skoku. W środku perforowanego cylindra znajduje się okienko 12 wylotu og - „miazgi aat” oraz urządzenie do kontroli stopnia odwodnienia, wykonane z dwóch stożkowych krążków 13, umieszczonych po obu stronach okienka i posiadających możliwość symetrycznego ruchu wzdłuż perforowanego cylindra. Kolektory filtratu 14 są zainstalowane pod cylindrem. Cechy konstrukcyjne suszarki obejmują następujące elementy. Zagęszczacze pulpy są instalowane na zewnątrz zasobników surowca. Prasa szyjkowa na przeciwległych końcach perforowanego cylindra posiada szyjki załadowcze dla produktu, a pośrodku znajduje się sekcja do prasowania dwustronnego. Ślimak jest symetryczny względem środka z „przeciwległym stosem spiral i szczeliną w obszarze okna wylotowego do wycofania ściśniętego produktu. Taka konstrukcja prasy umożliwia zagęszczanie materiału z obu stron za pomocą równomiernie rozłożony nacisk, dzięki czemu zwiększa się stopień odwodnienia miazgi i „zwiększa teoretycznie wydajność dwukrotnie w porównaniu z n” krótkimi prasami jednostronnego zamykania. „korek” z okorowanego materiału.W strefie okna wyjściowego, które stabilizuje proces pracy psoss, - Schemat konstrukcyjno-technologiczny odwadniania wysłodków ziemniaczanych: I - zagęszczacze; Prasa 2-ślimakowa z dociskiem dwustronnym; 3- cylindryczno-stożkowy korpus; 4- odgałęzienie styczne; o - rura odgałęziona do usuwania iltratu; 6 - zagęszczona rura wylotowa osadu; 7- czystsze shtrtsnonshl; 8- łóżko; 9 - perforowany cylinder; 10 - odbieranie szyj; II - ślimak; 12 - dzień wolny, okno; 13 - stożkowe daszki; 14 - kolekcje filtratu. Boki świdra skierowane są do siebie i teoretycznie znoszą się wzajemnie, co pozwala zrezygnować ze specjalnych łożysk oporowych. W związku z większą znajomością urządzeń zagęszczających oraz ograniczoną objętością rozprawy, zadaniem badawczym było teoretyczne i „doświadczalne uzasadnienie prasy ślimakowej dwustronnej kompresji. Proces odwadniania t.gazgi ziemniaczanej w dwustronnej prasie ślimakowej ma dwie charakterystyczne strefy. Od szyjek podających prasy do końca ostatnich zwojów ślimaka - strefa ściskania, od końca ostatnich zwojów do okna rozładunkowego - strefa zagęszczania. Badając proces odwadniania miazgi w strefie wyciskania prasy ślimakowej uzyskano ogólną dc. Proste równanie opisujące ten proces. To wygląda tak: Ryż. 2. Schemat obliczeniowy prasy ślimakowej o ściskaniu dwustronnym. Wilgotność wyciśniętej miazgi; £ - czas wirowania; 2 - współrzędna skierowana wzdłuż osi śruby; " O. - współczynnik teoretyczny. Współczynnik teoretyczny a. określa się na podstawie wyrażenia: gdzie szb - kąt stożka wału śruby, grad; /Cdz - współczynnik filtracji, m/s; /tc - współczynnik ściśliwości, m?/N; ^ - os5ё1.shaya masa soku ziemniaczanego, kg / m3; ^ - przyspieszenie swobodnego spadania, m/s. Współczynnik odzwierciedla zależność zarówno parametrów konstrukcyjnych, jak i właściwości fizyko-mechanicznych prasowanej masy włóknistej. Aby rozwiązanie równania (2) było całkowicie określone, funkcja ¿) musi spełniać warunki brzegowe odpowiadające fizycznym warunkom problemu. Dla procesu wyciskania cieczy z pulpy ziemniaczanej w opracowywanym urządzeniu (rys. 2) dobieramy następujące warunki początkowe i brzegowe: (9 prawo zmian wilgotności miazgi ściskanej na całej długości) prasa szokowa; Y/0 - wilgotność początkowa pulpy ziemniaczanej. Rozwiązanie równania (2) znajdujemy metodą rozdzielenia zmiennych -*, ■”. Po rozwiązaniu równania różniczkowego i odpowiadającej mu „reinżynierii” otrzymujemy wzór na określenie wilgotności pulpy ziemniaczanej w dowolnym przekrój strefy zgniatania prasy do bel dwustronnych: De. Jk jest współczynnikiem szeregu Fouriera; k - 1,2,3, Długość strefy prasowania prasy oraz; e jest podstawą logarytmu naturalnego; £ - czas wirowania, s." Stabilność proponowanej prasy zależy od uformowania i utrzymania „korka” z prasowanego „materiału w obszarze okienka wyjściowego. Stabilność „korka” zależy przede wszystkim od długości strefy zagęszczania znajdującej się pomiędzy końce ostatnich zwojów śruby. Ponieważ obustronne ściskanie prasy lodowej jest symetryczne względem osi H-H, uważamy, że w tej sekcji znajduje się przegroda warunkowa, po prawej i lewej stronie przyłożona jest ta sama siła. Dzięki temu możemy osobno rozważyć obie części prasy (ryc. 3). Aby określić optymalną długość strefy zagęszczenia, należy wziąć pod uwagę równowagę warstwy elementarnej s/g. w odległości 2 od osi H-H. Pod działaniem czynników siły powstających w procesie zagęszczania; ciśnienia osiowe Pg i (Ras^P^), ciśnienia boczne, równanie równowagi będzie wyglądało następująco: Rg-R-rg + MgUR+uh-r + (8) gdzie P jest obszarem pieczenia poprzecznego wybranej warstwy; tr; Współczynniki tarcia mózgu na wewnętrznej powierzchni perforowanego cylindra i wału śruby; T), c1 - odpowiednio średnica perforowanego cylindra i trzonu mnicha, m. Po odpowiednich podstawieniach, przekształceniach i rozwiązaniu równania różniczkowego (8) otrzymujemy φ<тулу для определения длины plomby strefowe: / n " ," / (/r T) + -¿grr, o 5 Ryż. Rys. 3. Schematy obliczania długości stref zagęszczania (a) i szerokości okna wyjściowego (b) prasy dwustronnej belki dociskowej: I - walec perforowany; 2- ślimakowy; 3- okno wyjściowe. gdzie, P - "ciśnienie w odcinku ostatniego obrotu śruby, N / m2; Pa - ciśnienie w sączeniu w odległości/2 od osi H-H.N/m2; - współczynnik nacisku bocznego; d-, - szerokość okienka wylotowego, m. Ze względu na to, że wyciśnięty produkt jest usuwany z prasy w kierunku średnicowym, to w obszarze okienka wylotowego, gdzie ruch osiowy miazga zmienia się na promieniową, warstwy miazgi poruszają się względem siebie, co należy uwzględnić wprowadzając współczynnik tarcia wewnętrznego /d. Dlatego układamy równanie różniczkowe na równowagę wybranego elementu materiału o grubości c|_p w odległości t od osi wału ślimaka w momencie jego przesunięcia w kierunku okna wyjściowego (rys. 36 ): 0 (10) gdzie jest pole przekroju warstwy elementarnej, m^; £ - persheter poprzecznej warstwy miazgi, m. Po rozwiązaniu równania otrzymujemy witzkening do wyznaczenia ciśnienia bocznego C,0 na powierzchni wału ślimaka: e / p (b-c *), (I) gdzie podkład jest daplann na tahod z okna, N/m^. Z Eyrakpng.ya (II) wynika, że ciśnienie boczne wzrasta w strefie odg.yga wzdłuż (.tapo zbliżając się do wału śruby i przy osiąga maksymalną wartość. Modyfikujemy w jakiś sposób wyrażenie (II), tj. dodajemy do obu części tego stosunku i dzielimy przez dwa, otrzymujemy: gdzie ^c to średni nacisk boczny w strefie ścinania, N/m2. . Wymieniłem ciśnienie przez Ra. i zastąp w wyrażeniu (9.) ”. otrzymujemy wzór na określenie optymalnej długości strefy zagęszczenia: Analizując wyrażenie (13) można zauważyć, że długość strefy zagęszczania dwustronnej prasy ślimakowej dociskowej przy znanych średnicach perforowanego cylindra i wału ślimaka zależy od współczynnika siły (), właściwości fizycznych i mechanicznych miazga parametr projektowy (.¿?/). Rozwiązując wyrażenia (7) i (13) łącznie po transformacjach i podstawieniach, otrzymujemy uogólniony model odwodnienia pulpy ziemniaczanej w dwustronnej prasie szokowej: tt. t ""pVg", \ rg * "14) gdzie C) jest współczynnikiem empirycznym; 1Lo - moduł ściśliwości; . . współczynnik ogólny szeregu Fouriera; A - współczynnik równy i ~ ; /i ■(£>-(() Współczynnik równy ^-- Cr - współczynnik równy SoSch-^-TsU-s.Qi))\u003e P - prędkość ślimaka, obr./min; C - kąt wzniesienia linii śrubowej schnack, deg; Ш - kąt między kierunkiem ruchu materiału a płaszczyzną boczne powierzchnie uzwojenia śruby, grad; UE<- среднее значение коэффициента пористости мезги. Выражение (14) описывает процесс обезвоживания картофельной мезги в шоковом пресса двухстороннего сжатия и может быть использовано при расчете пресса. Wydajność prasy ślimakowej o ściskaniu dwustronnym. nie można określić na podstawie wyrażenia: gdzie X jest grubością warstwy miazgi w strefie zagęszczania, m; - £ - skok śruby, m; £ - szerokość kanału śruby, m; - - gęstość pulpy w obszarze pierwszego obrotu ślimaka, kg/m3. Uzyskano również wyrażenia analityczne do określenia niektórych parametrów korpusu roboczego ślimaka. ■ 2.4. Rozdział czwarty „Badania doświadczalne procesu odwadniania wysłodków ziemniaczanych w warunkach laboratoryjnych” ■ przedstawia program, metodykę i wyniki badań procesu odwadniania wysłodków ziemniaczanych na laboratoryjnym modelu prasy ślimakowej ■ dwustronnego ściskania. W badaniach eksperymentalnych metodą planowania doświadczenia uzyskano adekwatne modele regresji, pozwalające w zakresie poziomów czynników określić wilgotność sprasowanej pulpy oraz energochłonność procesu prasowania w prasie ślimakowej, co w podane ilości mają postać: dla wilgotności sprasowanej pulpy. ... 127,73 - 2,341 - 0,247a< - 4,330л. +■ + 0,024 V/о[ц + 0,075 + 0,027а, -Л + 0,0155 Uiorg - 0,043 a / -0,119 ne (16 ^ don energochłonność procesu wirowania E (/g \u003d 62,145. - 1,0536 - 0,9957 a. - 1,0267 P + .. ". + 0,0065 \ K / o-a, + 0,0086 Mo-i 0,005 a- n+ 0,0046 ^ + o.oyu a* + o.oyu n& (ja?) "gdzie. jest początkową zawartością wilgoci w pierwotnej masie włóknistej,%; D1 to szerokość" okna wyjściowego prasy, my; P - prędkość ślimaka, obr./min. Analizę modeli regresji przeprowadzono z wykorzystaniem przekrojów dwuwymiarowych (rys. 4) i jednocześnie rozwiązano problem kompromisowy, w którym należało znaleźć wartości czynników dających minimum energochłonności . przędzenie, o wysokim stopniu odwodnienia pulpy ziemniaczanej. W efekcie uzyskano następujące optymalne parametry: wilgotność początkowa pulpy 90$, szerokość okna wyjściowego 0,011...0,015 m, częstotliwość dmuchu 4,0...6,0 obr/min. Jednocześnie wilgotność prasowanego materiału mieści się w przedziale 58...65 $, a energochłonność tylko proces przędzenia wynosi 0,6 ... 0,3 kW "h / t. Aby sprawdzić zbieżność wyników badań teoretycznych i eksperymentalnych, na rysunku 5 przedstawiono zależności cząstkowe uzyskane z badań teoretycznych< 14) и экспериментальной. okno O.) i częstotliwość obrotów ślimaka P. na „wilgotność wyciskanej miazgi i energochłonność procesu ekstrakcji. przy wilgotności początkowej miazgi 90 $: --- - wilgotność wyciskana miazga, - - - - energochłonność procesu ekstrakcji. (16) modele - odwadnianie wysłodków ziemniaczanych w prasie ślimakowej o dwustronnej kompresji. Zależności teoretyczne są budowane z uwzględnieniem współczynnika empirycznego С^ = 1,27. Jak widać na rysunku, wilgotność wyciskanej pulpy ziemniaczanej wzrasta wraz ze wzrostem szerokości okna wyjściowego i prędkością ślimaka. Z przedstawionych zależności graficznych wynika, że zbieżność wyników badań teoretycznych i eksperymentalnych jest dość duża, błąd nie przekracza 5,0%. Dlatego model teoretyczny (14) można wykorzystać do uzasadnienia parametrów dwustronnej prasy stosowej. Ryż. Ryc. 5. Zależność zawartości wilgoci w sprasowanej pulpie ziemniaczanej W od szerokości okna wyjściowego prasy (a) i prędkości śruby P. (b): I-W0 \u003d 90%, n \ u003d 4,25 obr./min: 2- Wo „\u003d n. = 4,25 obr./min: 3-VD = SC $, OTs = 0,015 m; 4- Wo = BQ%, Ctj = 0,025 m; Zależność teoretyczna; " " - - zależność eksperymentalna. kompresja. W toku badań eksperymentalnych ujawniono również zależności wydajności prasy ślimakowej od wyjściowej frakcji wyciskanej pulpy, cieczy i substancji stałych od szerokości okna wyjściowego i prędkości ślimaka. ■ 2.5. W rozdziale piątym „Badania produkcyjne, wdrożenie wyników badań i ich efektywność ekonomiczna” przedstawiono program, metodykę i wyniki badań, proponowany schemat technologiczny przygotowania paszy z produktów ubocznych produkcji skrobi ziemniaczanej, a także metodykę i wyniki obliczeń efektu ekonomicznego wprowadzenia opracowanego odwadniacza w ramach linii recyklingu pulpy ziemniaczanej na paszę dla zwierząt gospodarskich. Badania pilotażowej próbki produkcyjnej odwadniacza pulpy ziemniaczanej przeprowadzono w wytwórni skrobi i syropu Ibredsky (rejon Ryazan). Prasa pneumatyczna odwadniacza miała średnicę ngepa 0,205 U w szyjkach załadowczych których zainstalowano dwa zagęszczacze o średnicy wewnętrznej części cylindrycznej korpusu 0,04 m. Rysunek 6 przedstawia wyniki testów produkcyjnych odwadniacza. Jak widać na rysunku, wraz ze wzrostem szerokości okna wyjściowego prasy wzrasta wydajność odwadniacza i maleje energochłonność procesu, ale jednocześnie wzrasta wilgotność prasowanego materiału. Analiza wyników badań produkcyjnych odwadniacza pozwoliła zarekomendować terminy uzyskania odwodnionej pulpy o wilgotności 70...75% przy ciśnieniu zasilania mieszanki wyjściowej 0,3...wydajność o;sha 0,015 ... 0,02 i jednocześnie wydajność wyniesie 5,2 ... 6,0 t / h, Reg. 6. Zmiana wydajności odwadniacza (2d, wilgotność wyciśniętej pulpy V/ i energochłonność procesu E od naciśnij szerokość wyjścia i energochłonność właściwa - 1,6 ... 1,25 kW * h / t. Proponujemy udoskonalenie technologii produkcji pasz suchych i surowych jako produktów ubocznych produkcji ziemniaka i skrobi na dwa sposoby, w zależności od wydajności zakładów przetwórczych (radar 7). Zgodnie z pierwszą opcją zawiesina (mieszanina pulpy i ziemniaków) jest dzielona na dwie frakcje poprzez mechaniczne odwadnianie: tvordu i ciecz. Stały – służy do karmienia zwierząt gospodarskich jako substytut roślin okopowych, a płyn jest kierowany do utylizacji. Zgodnie z drugą opcją zawiesina takhe jest podzielona na dwie frakcje. Białko jest wydzielane z gldksya ze zbyt przypisem „koagulacja”, czyli gteaalyaetsya w „^lztp” l-vated, a następnie po obzz Bozyavyaya ostz^tst z te^doy g-i ::::.vnsupagletgya 2 gdzie:.- „■ s,- Ryż „” „7” Schemat procesu technologicznego przygotowania paszy z. produkty uboczne produkcji skrobi ziemniaczanej: I-pompa? 2- kolekcja; 3- rurociąg; 4-odwadniacz; 5 - koagulator; filtr 6-taśmowy; 7- strugarka monolitowa; 8- jednostka susząca; 9- przenośnik; Yu-zbieranie-" "nick drive. pilnikiem do wilgotności 12 ... 133?. Wynik jest kompletny skoncentrowana żywność białkowa. Efekt ekonomiczny z wprowadzenia opracowanego odwadniacza „w ramach linii recyklingu pulpy ziemniaczanej na paszę dla zwierząt gospodarskich wyniesie 6786 rubli przy produkcji 6000* paszy odwodnionej o wilgotności” 75%. koszty transportu dostawy pulpy ziemniaczanej do konsumenta. i produkcja rdamshAdai I. Proces przygotowania paszy z produktów ubocznych produkcji ziemniaka zaleca się prowadzić według dwóch technologii. Pierwsza technologia obejmuje rozdzielenie wyjściowej mieszanki miazgi z sokiem ziemniaczanym na frakcję stałą i płynną, koagulację termiczną bedoku we frakcji płynnej, jej zagęszczenie i wymieszanie z mieszanką wyjściową, wzbogacenie stałe;; białko irada z mechanicznym odwodnienie powstałej mieszanki, powstanie monolitów z frakcji stałej i ich suszenie, co zapewnia produkcję produktu paszowego o wysokiej zawartości białka. Druga technologia obejmuje rozdzielenie początkowej mieszanki meegi z sokiem ziemniaczanym poprzez mechaniczne odwodnienie na frakcję płynną i stałą, usunięcie frakcji płynnej z produkcji oraz wykorzystanie stałej do paszy dla zwierząt, w wyniku czego powstaje produkt paszowy w postaci pulpa ziemniaczana o wilgotności 70 USD i zawartości 0,3 q.vd. w jednym kilogramie. Podstawą tych technologii jest mechaniczne odwadnianie pulpy ziemniaczanej. 2. Ocenę porównawczą odwadniaczy różnych konstrukcji należy przeprowadzić według uogólnionego kryterium uwzględniającego jednostkowe koszty energii do obniżenia jednostki wilgotności ściskanego produktu. Za pomocą uogólnionego kryterium ujawniono, że obiecującymi konstrukcjami są prasy ze ślimakowymi korpusami roboczymi, współpracujące z urządzeniami zapewniającymi filtrację cieczy „w procesie ruchu zawiesiny, 3. Projekt i schemat technologiczny odwadniacza wysłodków ziemniaczanych powinien obejmować dwustronną prasę ślimakową sprasowaną oraz odśrodkowe zagęszczacze z samoczyszczącą powierzchnią filtrującą zainstalowaną na szyjkach podających, co zapewnia odwodnienie wysłodków w dwóch etapach poprzez zagęszczanie i wyciskanie mechaniczne, które pozwala na usunięcie z odwodnionego produktu do bj % wilgoci. G" Prasa musi być wykonana z korpusem roboczym składającym się z dwóch śrub o stożkowych wałach połączonych dużymi podstawami w obszarze okna wyjściowego za pomocą cylindrycznej wkładki bez uzwojenia. Oba ślimaki muszą być zamknięte w perforowanych cylindrach ze szczelinami do filtracji soku o wymiarach 0,25 x 5,0 mm. Pomiędzy cylindrami konieczne jest umieszczenie okienka o regulowanym przekroju dla wyjścia wyciśniętego produktu oraz na przeciwległych końcach szyjek załadowczych. Taka konstrukcja prasy umożliwia prasowanie produktu z obu stron przy równomiernym rozłożeniu nacisku, zwiększając tym samym stopień odwodnienia pulpy o 15% i zwiększając wydajność około dwukrotnie w porównaniu z jednostronnymi prasami ślimakowymi. Z opracowanego uogólnionego modelu odwadniania wynika, że wilgotność prasowanej pulpy ziemniaczanej w dwustronnej prasie uderzeniowej zależy od parametrów konstrukcyjnych i kinematycznych prasy oraz właściwości fizyczne i mechaniczne usuniętego produktu. 4. Ustalono, że wartości liczbowe współczynników tarcia pulpy ziemniaczanej na gładkiej powierzchni stalowej spadają z 0,135 do 0,10, a na mosiądzu perforowanym z 0,37 do 0,24 przy wzroście nacisku prasowania z 0,35 do 2,0 Sha. Współczynnik tarcia wewnętrznego miazgi przy wzroście nacisku ściskającego z 0,40 do 2,83 Sha spada z 0,66 do 0,24, a współczynnik docisku bocznego – z 0,9 do 0,68. Stwierdzono, że właściwości filtracji kompresyjnej mają istotny wpływ na proces filtrowania soku z wyciskanej pulpy. Wraz ze wzrostem ciśnienia prasowania z 0,2 do 2,6 MPa współczynnik filtracji spada z 60 do 0,73*10~9 m/s, współczynnik ściśliwości - z 5,13 „KG5 do 0,06” 10-6 m^/N oraz moduł ściśliwość - od 1,56 do 0,17. Współczynnik porowatości miazgi przy spadku wilgotności z 90l do 52,38,? spada z 9,0 do 1,1. 5. Badania laboratoryjne modelu prasy ślimakowej z obustronnym ściskaniem wykazały, że jego konstrukcja jest wydajna i nadaje się do tłoczenia pulpy ziemniaczanej. Optymalizacja procesu pracy prasy ślimakowej metodą przekrojów dwuwymiarowych uzyskanych modeli regresji wieloczynnikowej pozwoliła na ustalenie, że przy wilgotności początkowej produktu wyjściowego 90$ wymagane są następujące wartości parametrów dla uzyskania wyciśniętej pulpy o wilgotności 58...65$: prędkość ślimaka 4,0...6, 0 obr/min; szerokość okna wyjściowego prasy 0,011...0,015 m; koszty energii tylko dla procesu zużytego 0,6...0,3 kWh/t. 6. Badania produkcyjne pilotażowej próbki produkcyjnej odwadniacza wysłodków ziemniaczanych, opracowane na podstawie badań teoretycznych i laboratoryjnego modelu prasy, wykazały konieczność kontrolowania parametrów technologicznych procesu poprzez zmianę szerokości urobku okno prasy śrubowej. Wraz ze wzrostem od 0,01 do 0,03 m przy ciśnieniu zasilania początkowej mieszanki miazgi z sokiem ziemniaczanym 0,30...0,37 do 77,07^, a energochłonność procesu odwadniania spada z 1,94 do 0,8 kRt"h/t . 7. Dla stabilnej pracy odwadniacza w produkcji us-ll-th dla sta si g. "zga i sok ziemniaczany o początkowej wilgotności? 5T> sl ^-tet rec? m? n,::? 30 ...0,3? ".:~a, częstotliwość w?t;? cue ślimak 6,0 obr/ch, szerokość okna wyjściowego ecca 0,015...0,020 m. Wydajność w tym przypadku wyniesie 5,2...O t/h, wilgotność wyciśniętego produktu - 70...1b%, a energochłonność procesu odwadniania 1,60...1,25 kW * godz./t. 8. Efekt ekonomiczny wprowadzenia opracowanego żelu do odwadniania w ramach linii do utylizacji pulpy ziemniaczanej na paszę dla zwierząt gospodarskich wynosi 6786 rubli przy produkcji 6000 ton odwodnionej paszy przy koszcie 75 USD. 1. Odwadniacz węglowodorów - Pozytywna decyzja Szkoły Ekonomicznej w sprawie wniosku 4297280/31-26 z dnia 26 lutego 1990 r. (współautorzy V.F. Nekrazvich i M.V. Oreshkina). 2. Prasa Inekov - Pozytywna decyzja VNIIGOZ w sprawie wniosku BO5033 / 27-30 z dnia 23.10.89, (współautor M.V. Oreshkina). 3. Filtr do oddzielania zawiesiny, - Pozytywna decyzja ShZhPE zgodnie z wnioskiem-4657442 / 31-26 z 22.09.89, (współautor M.V. Oreiana). 4. A.o. I5I2666 B04G 5/16. Odwadniacz podwieszany, - Publ. I B.I., 1989, nr 37, (współautor M.V. Orepkina). o. AC I4I99I4 VZOV 9/20. Prasa do ekstrakcji cieczy z substancji - Publ. w B.I., 1988, JK32, (współautorzy M.V. Oreyakina i P.I.]vetsov). 6. Określenie technologii zagospodarowania odpadów z produkcji skrobi ziemniaczanej na pasze dla zwierząt gospodarskich. sob. nzu. Tinder. - Gorky, 1990, - P.42,..45, (współautor M.V. "Oreshkina). 7. Technologia i odwodnienie;shvatol gartotelnok mezga dla krów*t inwentarz żywy // Wkład młodych y^ei;gakh i specjalistów w intensyfikację produkcji rolnej /Materiał Ogólnounijnej Konferencji Naukowo-Technicznej.~Alma-Ata, 1939, - S. 106. 8. Odwodnienie ziemniaków. "Lzzga lay siege tey.chsh dentrdfugiro-ranlem // Ulepszanie sprzętu rolniczego stosowanego w hodowli zwierząt. sob. naukowy prace, - Gorky, 1990. - S.29 ... 31. Ziemniaki są nie tylko cenną rośliną spożywczą i produktem paszowym stosowanym w hodowli zwierząt, ale także jednym z najczęstszych rodzajów surowców w wielu gałęziach przemysłu spożywczego, w szczególności w przetwórstwie alkoholu i skrobi. Ekstrakty bezazotowe są reprezentowane w ziemniakach przez skrobię, cukry i pewną ilość ientosanów. W zależności od warunków przechowywania ziemniaków zawartość w nich cukru ulega wyraźnym zmianom, aw niektórych przypadkach może przekroczyć 5%. Substancje azotowe ziemniaków składają się głównie z rozpuszczalnych białek i aminokwasów, które stanowią do 80% całkowitej ilości substancji białkowych. W warunkach technologii produkcji skrobi, substancje rozpuszczalne z reguły są tracone wraz z wodą myjącą. Produkcja odpadu w wytwórniach skrobi ziemniaczanej to pulpa, która po częściowym odwodnieniu (wilgotność 86-87%) jest wykorzystywana na paszę dla zwierząt gospodarskich. Zawartość skrobi w pulpie zależy od stopnia rozdrobnienia ziemniaków. Według M. E. Burmana w dużych, dobrze wyposażonych zakładach współczynnik ekstrakcji skrobi z ziemniaków wynosi 80-83%, a w zakładach o małej wydajności 75%. Jego wzrost wiąże się ze znacznym wzrostem zdolności energetycznej przedsiębiorstwa, a co za tym idzie kosztów kapitałowych. Obecnie w niektórych zaawansowanych przedsiębiorstwach przemysłu melasowo-skrochowego sięga 86% i więcej. Pulpa stosowana jako pasza jest produktem o niskiej wartości i łatwo psującym się. 1 kg pulpy zawiera 0,13 jednostki karmy, a świeże ziemniaki 0,23. Należy ograniczyć podawanie świeżej pulpy zwierzętom gospodarskim. Przetwarzając ziemniaki w wyspecjalizowanych wytwórniach skrobi, z masy ziemniaków uzyskuje się 80-100% miazgi, której znaczna część często pozostaje niesprzedana. Wieloletnie doświadczenie w branży skrobiowej pokazało, że problem stosowania substancji rozpuszczalnych w ziemniakach jest jednym z najtrudniejszych. Nadal nie jest to dozwolone zarówno w krajowych fabrykach skrobi, jak iw przedsiębiorstwach zagranicznych. Nawet w przedrewolucyjnej Rosji, aby efektywniej wykorzystać pulpę ziemniaczaną, zaczęto ją przetwarzać w gorzelniach znajdujących się w pobliżu skrobiowych. Jednak według G. Fota taki przerób okazał się nieopłacalny ze względu na niską zawartość alkoholu w zacierze. W niektórych gorzelniach w Czechosłowacji stosowano połączone przetwarzanie ziemniaków na skrobię i alkohol, w którym wykorzystywano nie tylko pulpę ziemniaczaną, ale także część skoncentrowanej wody do mycia. Taka technika nie tylko zwiększyła współczynnik wykorzystania skrobi, ale także umożliwiła częściowe wykorzystanie substancji rozpuszczalnych ziemniaka. Poniżej znajduje się schemat bilansu suchej masy ziemniaków w połączonej produkcji skrobi i alkoholu w zakładzie pilotażowym w Norwegii. W ZSRR M. E. Burman i E. I. Yurchenko zaproponowali połączenie produkcji skrobi i alkoholu na zupełnie nowej podstawie. Z ziemniaków zaleca się ekstrakcję jedynie 50-60% skrobi, co pozwala na przekazanie miazgi bogatszej w skrobię do przerobu na alkohol, a także uproszczenie procesu wyodrębniania skrobi, eliminując operacje powtórnego mycia miazgi i wtórnego szlifowania. Przy takim sposobie przetwarzania ziemniaków efektywność produkcji zapewniają: prawie całkowite wykorzystanie skrobi zawartej w ziemniaku do produkcji podstawowych produktów (skrobia i alkohol); pozyskiwanie bardów zamiast miazgi o niskiej wartości. bardzo wartościowa karma odżywcza dla zwierząt gospodarskich; wykorzystanie większości rozpuszczalnych substancji z ziemniaków w gorzelni lub do produkcji mikrobiologicznej zorganizowanej w gorzelniach; redukcja kosztów transportu i ogólnych kosztów fabrycznych; oszczędności w inwestycjach kapitałowych w budowę krochmalni według schematu uproszczonego w istniejącym zakładzie. Metoda łączenia produkcji skrobi i alkoholu na bazie spirytusu znalazła szerokie zastosowanie w przemyśle. Do 1963 r. w gorzelniach uruchomiono ponad 60 warsztatów skrobi ziemniaczanej. Schematy technologiczne produkcji skrobi opierają się na powyższej zasadzie, jednak pod względem konstrukcji sprzętu różnią się nieco od siebie. Poniżej znajduje się schemat zaproponowany przez M. E. Burmana i E. I. Yurchenko dla zakładu Berezinsky. Przewiduje zastosowanie w produkcji alkoholu nie tylko miazgi, ale także substancji rozpuszczalnych z ziemniaków. Te ostatnie izoluje się w postaci soku komórkowego na wytrząsanym sicie z niewielkim rozcieńczeniem owsianki ziemniaczanej wodą. Aby oddzielić skrobię, sok komórkowy jest przesyłany do wirówki sedymentacyjnej, po czym jest przesyłany do kolekcji produktów przeniesionych do gorzelni. Miazga jest myta na dwupoziomowym ekstraktorze lub sicie wstrząsanym i wysyłana do prasy do miazgi, a następnie trafia do zbioru. Skrobia błotna z pułapek jest również dostarczana do gorzelni w celu przetworzenia. Mleko skrobiowe oczyszczane jest z substancji rozpuszczalnych w wirówce sedymentacyjnej, a z drobnej pulpy na sitach rafinacyjnych. Jego końcowe czyszczenie odbywa się na rynnach. Oddzielenie substancji rozpuszczalnych z ziemniaków następuje przed wypłukaniem skrobi z kaszy, aby otrzymać sok z komórek ziemniaka w postaci lekko rozcieńczonej i nie zmniejszać stężenia substancji suchych w mieszaninie produktów wprowadzanych do gorzelni. Jednakże, jak wykazały eksperymenty fabryczne, sito z wytrząsaniem jest nieodpowiednim aparatem do izolowania skoncentrowanego soku komórkowego. Według badań autora na sicie o powierzchni 2,5 m2 o oczku skośnym nr 43 o wydajności ziemniaka 1,0 tys. na 1 m2 sita i częstotliwości drgań 1000-1200 na minutę, komora sok z nierozcieńczonej owsianki jest uwalniany w niewielkiej ilości. W tabeli. 1 przedstawia dane charakteryzujące uwalnianie soku komórkowego podczas rozcieńczania owsianki ziemniaczanej wodą. Przetwarzanie ziemniaków generuje duże ilości odpadów. W produkcji skrobi ziemniaczanej głównymi produktami odpadowymi są pulpa ziemniaczana i sok komórkowy. Wysoka zawartość wilgoci w pulpie ziemniaczanej (ponad 90%) sprawia, że jest mniej transportowalna, co utrudnia sprzedaż. W sprzyjających latach pulpa ziemniaczana nie jest w pełni wykorzystywana na świeżą paszę dla zwierząt gospodarskich i jest przechowywana w dołach, co prowadzi do dużych strat składników pokarmowych (do 30 –
35% suchej masy). W gospodarstwach położonych obok fabryk skrobi melasowej świeżą miazgą i kiszonką podaje się bydło, trzodę chlewną i drób. Pulpa ziemniaczana sprzedawana jest na paszę w postaci surowej (opływowej, o wilgotności 86 –
87%. W celu ułatwienia transportu i utylizacji wskazane jest odwodnienie. W celu zmniejszenia strat i zwiększenia zdolności transportowych miazga jest suszona. W tym przypadku wszystkie substancje są całkowicie zachowane. 100 kg suszonej pulpy zawiera 95 jednostek paszowych. Jest stosowany jako składnik pasz. Sok z komórek ziemniaczanych zawiera do 6% suchej masy. Jednak jest rzadko używany. Sok komórkowy stanowi około 50% masy przetworzonych ziemniaków. Obecnie do produkcji wprowadzany jest schemat unieszkodliwiania odpadów z produkcji skrobi ziemniaczanej z produkcją hydrolizatu węglowodanowo-białkowego i paszy białkowej. Pozwala na wykorzystanie suchej masy ziemniaków o 97%, zmniejszenie zużycia świeżej wody na potrzeby technologiczne. Wzbogacenie miazgi sokiem komórkowym zwiększa wartość odżywczą paszy. Pasza białkowa (skoagulowane białko soku komórkowego) jest trawiona przez zwierzęta w 80%. Pełna sprzedaż pulpy i soku ziemniaczanego w postaci surowej jest możliwa tylko w małych zakładach, które przerabiają do 200 ton ziemniaków dziennie. W większych zakładach wskazane jest budowanie punktów recyklingu z produkcją pasz treściwych i suchych. Podczas przetwarzania ziemniaków w przemyśle alkoholowym większość wywaru gorzelniczego zawiera 3,2 –
4,1% suchej masy, podawane zwierzętom. Barda to cenna, ale wodnista i trudno transportowalna żywność. Jej transport drogowy w gospodarstwach jest nieefektywny, ponieważ koszt tej paszy znacznie wzrasta. Dlatego fermy tuczu powinny znajdować się w pobliżu gorzelni. Najbardziej racjonalnym sposobem utylizacji wywaru ziemniaczanego jest przetworzenie go na drożdże paszowe i wykorzystanie w hodowli zwierząt w postaci suchej jako część mieszanki paszowej, a także w postaci płynnego produktu paszowego. Wiele gorzelni ma trudności ze sprzedażą wywaru gorzelniczego w okresie wiosenno-letnim, kiedy zapotrzebowanie na niego gwałtownie spada ze względu na obecność zielonki. Dużo uwagi poświęca się rozwojowi płynnych drożdży paszowych, ponieważ ich dodatek do dawek pokarmowych wzbogaca je w wysokostrawne białko. Artykuł poświęcony jest kompleksowemu badaniu składu chemicznego i wskaźników bezpieczeństwa odpadów produkcyjnych ziemniaków. Głównymi wskaźnikami kontrolującymi jakość i bezpieczeństwo produktów są: zawartość części stałych, popiołu, białka surowego, skrobi, cukrów, wilgotność, a także pierwiastków toksycznych i wskaźników mikrobiologicznych. Oznaczenie parametrów fizycznych i chemicznych przeprowadzono zgodnie z GOST 7698-78. „Pobieranie próbek i metody analizy”. Podczas przetwarzania ziemniaków około 20% suchej masy surowców jest tracone w postaci soku ziemniaczanego i 20% w postaci pulpy. Całkowite wykorzystanie produktów wtórnych pomaga bardziej racjonalnie i ekonomicznie wykorzystywać ziemniaki jako surowiec przemysłowy, a także przyczynia się do rozwiązania problemu dostarczania paszy i znacznie zmniejsza zanieczyszczenie zbiorników wodnych ściekami z przemysłu przetwórstwa ziemniaków. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że ilość suchej substancji w pulpie ziemniaczanej i soku komórkowym zawiera odpowiednio 14,6 i 1,5%. Dodatkowo skład chemiczny uzupełniają również witaminy takie jak C, PP, B9, karoten, kwas pantotenowy, minerały, cukry proste i inne. Jednocześnie granice zmian wilgotności ziemniaków w warunkach laboratoryjnych i produkcyjnych wynoszą odpowiednio 86,65±4,6% i 97,4±0,85%. Zawartość substancji toksycznych oraz wskaźników mikrobiologicznych w miazdze i soku komórkowym nie przekracza obecnie dopuszczalnych poziomów. Wskaźniki bezpieczeństwa, w tym zawartość wilgoci w pulpie ziemniaczanej i soku komórkowym, dowodzą, że ten rodzaj produktu jest nietrwały i nie podlega długotrwałemu przechowywaniu. Wyniki pokazały, że skład odpadów produkcyjnych ziemniaków jest w większym stopniu zależny od jakości surowca, tym samym dając możliwość wykorzystania ich jako paszy dla zwierząt gospodarskich. odpady z produkcji ziemniaków skład chemiczny wydajność bezpieczeństwa przetwarzanie dodatek paszowy 1. Anisimov B. V. Uprawa ziemniaków w Rosji: produkcja, rynek, problemy produkcji nasion // Ziemniaki i warzywa. - 2000. - nr 1. - S. 2-3. 2. Anisimov BV Potatoes 2000-2005: wyniki, prognozy, priorytety // Ziemniaki i warzywa. - 2001. - nr 1. - S. 2-3. 3. Gapparov A. M. Problem zaopatrzenia w żywność dla ludności Rosji // Przemysł spożywczy. - 2001. - nr 7. - S. 13-14. 4. Goncharov V. D. Surowce przemysłu przetwórczego kompleksu rolno-przemysłowego / V. D. Goncharov, T. N. Leonova // Przechowywanie i przetwarzanie surowców rolnych. - 2003 r. - nr 4. - s. 14-16. 5. Kokina T. P. Kontrola jakości i certyfikacja sadzeniaków / T. P. Kokina, B. V. Anisimov // Ziemniaki i warzywa. - 2001. - nr 2. - str. 6-7. 6. Kolchin N. N. Kompleks ziemniaczany w Rosji: stan i perspektywy rozwoju // Ziemniaki i warzywa. - 2000. - nr 4. - S. 2-3. 7. Poznyakovsky V. M. Higieniczne podstawy żywienia, jakości i bezpieczeństwa żywności: podręcznik. - Wydanie V, poprawione. i dodatkowe - Nowosybirsk: Sib. uniw. wydawnictwo, 2000r. - 480 s. 8. Prosekov A. Yu Zdolność rynkowa regionu Kemerowo dla półproduktów z ziemniaków / A. Yu. Prosekow, Ya.M. Karmanova // Przemysł spożywczy. - 2005r. - nr 6. - S. 76. 9. Pshechenkov K. A. Przydatność odmian do przetwarzania w zależności od warunków uprawy i przechowywania / K. A. Pshechenkov, O. N. Davydenkova // Ziemniaki i warzywa. - 2004r. - nr 1. - S. 22-25. 10. Stepanova V.S. Uzasadnienie potrzeb ludności regionu w produktach spożywczych // Przemysł spożywczy. - 2004r. - nr 7. - S. 42-43. Wstęp Jednym z priorytetowych obszarów Państwowego Programu Rozwoju Rolnictwa i Regulacji Rynku Produktów Rolnych, Surowców i Żywności na lata 2013-2020 jest rozwój biotechnologii i racjonalne stymulowanie wzrostu produkcji podstawowych produktów rolnych i produkcja jedzenia. Odpady z przemysłu spożywczego w większości przypadków w umiarkowanych ilościach mogą być bezpośrednio wykorzystywane w rolnictwie na paszę dla zwierząt. Charakteryzują się wysoką energią i aktywnością biologiczną, są nieszkodliwe, hipoalergiczne, łatwo podatne na biokonwersję enzymatyczną i mikrobiologiczną, różne rodzaje przetwarzania. Czynnikiem ograniczającym jest jednak zwykle wysoka zawartość wody w odpadach, co zwiększa koszty transportu, ogranicza ilość tych odpadów w dietach i nie przyczynia się do długotrwałego przechowywania produktu. W większości zakładów przetwórstwa ziemniaczanego, ze względu na brak punktów recyklingu do przetwarzania odpadów, tylko niewielka ich część jest racjonalnie wykorzystywana na cele paszowe. Jednocześnie ilość odpadów stale rośnie. Wiadomo, że podczas przetwarzania ziemniaków powstają produkty uboczne o zwiększonej zawartości wilgoci. W samej Rosji rocznie powstają następujące odpady z produkcji ziemniaków: pulpa - 60-70 tys. ton, odpady z produkcji suchego puree ziemniaczanego - do 10 tys. ton, ścieki - 100-120 tys. ton. Tylko na terenie regionu Kemerowo codziennie przetwarza się do 600 tysięcy ton ziemniaków różnych odmian w celu uzyskania różnego rodzaju produktów, a w procesie przetwarzania do 30-50% odpadów ziemniaczanych, z których można być uzyskane. Pomimo tego, że skład chemiczny i właściwości ziemniaków i ich produktów odpadowych są wystarczająco szczegółowo opisane w literaturze przedmiotu, różnią się one znacznie pod względem liczebności względnych w zależności od różnych czynników. Na podstawie powyższego celem pracy jest zbadanie składu chemicznego i wskaźników bezpieczeństwa odpadów produkcyjnych ziemniaków. Obiekty badawcze były: odpady z produkcji ziemniaków (miazga ziemniaczana, sok komórkowy, skrobia). Podczas wykonywania pracy standardowa, ogólnie przyjęta i oryginalna metody badawcze, w tym fizykochemiczne: spektrofotometria, polarymetria, mikroskopia, refraktometria. Oznaczenie parametrów fizycznych i chemicznych przeprowadzono zgodnie z GOST 7698-78. „Pobieranie próbek i metody analizy”. Otrzymane wyniki porównano z normami i wymaganiami dotyczącymi jakości skrobi ziemniaczanej zgodnie z GOST R 53876-2010 „Skrobia ziemniaczana. Specyfikacje". Winiki wyszukiwania Przy stosowaniu pulpy ziemniaczanej i soku komórkowego do celów spożywczych lub paszowych konieczna jest znajomość ich składu chemicznego oraz innych wskaźników oceniających ich właściwości technologiczne. Dlatego w celu wyjaśnienia składu chemicznego pulpy ziemniaczanej i soku komórkowego przeprowadzono badania w kierunku oceny ich jakości i bezpieczeństwa. W tabeli 1 przedstawiono granice zmian parametrów właściwości fizykochemicznych pulpy ziemniaczanej i soku komórkowego. Tabela 1 Skład chemiczny pulpy ziemniaczanej i soku Wskaźniki Oznaczający sok komórkowy Sucha materia, % Białko surowe, % Skrobia, % Obniżanie ilości cukrów, % Celuloza, % W tabeli 2 przedstawiono dane dotyczące zmian wilgotności pulpy ziemniaczanej i soku komórkowego, uzyskane w warunkach laboratoryjnych i produkcyjnych. W okresie badań granice zmian wilgotności (wartość średnia) ziemniaków w warunkach laboratoryjnych i produkcyjnych wyniosły odpowiednio 86,65±4,6% i 97,4±0,85%. Wysoka wilgotność uzyskanych produktów ubocznych nie pozwala na ich długie przechowywanie. Tabela 2 Zmiana wilgotności pulpy ziemniaczanej i soku komórkowego Wilgotność, % sok komórkowy Warunki laboratoryjne Warunki produkcji Warunki laboratoryjne Warunki produkcji Wartość pH soku wynosi 5,6-6,2. Wysoka kwasowość soku komórkowego wynika z obecności znacznej ilości kwasów organicznych w bulwach. Wśród nich są kwasy cytrynowy, jabłkowy, szczawiowy, pirogronowy, winowy, bursztynowy i niektóre inne. Szczególnie dużo w bulwach kwasu cytrynowego (do 0,4-0,6%). Zakładając, że właściwości technologiczne obiektów biologicznych determinowane są zawartością substancji białkowych i zawartych w nich aminokwasów, sok ziemniaczany mógłby stać się jednym z obiecujących źródeł naturalnego białka roślinnego. W badaniu soku komórkowego w tym kierunku znaleziono co najmniej 12 wolnych aminokwasów, wśród których znajdują się aminokwasy niezbędne: walina, leucyna, metionina, lizyna, arginina. Sok i miąższ ze świeżych ziemniaków zawierają również witaminy, takie jak C, PP, B9, karoten, kwas pantotenowy. Jednak w kontakcie z żelaznymi częściami sprzętu zawartość niektórych witamin, zwłaszcza witaminy C, w soku ziemniaczanym jest znacznie zmniejszona w porównaniu z ich zawartością w bulwach. Popiół soku jest szeroko reprezentowany. Około 60% popiołu to tlenek potasu. Popioły z soku zawierają prawie wszystkie pierwiastki śladowe. Stwierdzono brak istotnych różnic w ilości substancji mineralnych w badanych próbkach. Badanie węglowodanów z soków komórkowych wykazało, że są one reprezentowane głównie przez monosacharydy: glukozę, mannozę, fruktozę. Zawartość cukrów redukujących zależy od odmiany, dojrzałości bulw, warunków uprawy i przechowywania. Wraz ze wzrostem zawartości cukrów redukujących w bulwach do 0,5% produkt ziemniaczany nabiera brązowego koloru i gorzkiego smaku, co jest nie do przyjęcia dla produktu końcowego. W trakcie badań zbadano zawartość pierwiastków toksycznych, azotanów, pestycydów i radionuklidów w badanych próbkach. Wyniki badań przedstawiono w tabelach 3-4. Tabela 3 Wskaźniki bezpieczeństwa pulpy ziemniaczanej i soku komórkowego Nazwać Dopuszczalny poziom zawartości mg / kg, nie więcej sok komórkowy ochratoksyna A sterygmatocystyna Toksyna T-2 Dioksynopodobne polichlorowane bifenyle ng WHO-TEF/kg, nie więcej niż: Radioaktywny cez, Bq/kg Radioaktywny stront, Bq/kg Tabela 4 Wskaźniki mikrobiologiczne pulpy ziemniaczanej i soku komórkowego Nazwać Dopuszczalny poziom treści sok komórkowy HP, jtk/g, nie więcej QMAFanM, jtk/g, nie więcej BGKP (bakterie coli), w 0,01 g nie dozwolony niewykryty niewykryty Obecność drobnoustrojów chorobotwórczych: salmonella w 50,0 g nie dozwolony niewykryty niewykryty patogenna Escherichia w 50,0 g nie dozwolony niewykryty niewykryty Drożdże, jtk/g, nie więcej mniej niż 1,0 10 1 Pleśnie, jtk/g, nie więcej mniej niż 1,0 10 1 mniej niż 1,0 10 1 Stwierdzono, że zawartość radionuklidów w miazdze i soku komórkowym nie przekracza obecnie dopuszczalnych poziomów. Nie stwierdzono obecności substancji toksycznych i drobnoustrojów chorobotwórczych w badanych próbkach surowców i produktów ubocznych ich przetwarzania. W pulpie ziemniaczanej i soku komórkowym nie znaleziono rtęci, arsenu, mykotoksyn i pestycydów. Zawartość azotanów w pulpie ziemniaczanej i soku komórkowym wynosi średnio 89,75 mg/kg. Ustalono, że kontrolowane, potencjalnie niebezpieczne chemikalia są zawarte w produkcie w stężeniach nieprzekraczających ustalonych norm i są zgodne z wymaganiami SanPin 2.3.2.1078-01 „Wymagania higieniczne dotyczące bezpieczeństwa i wartości odżywczej produktów spożywczych” oraz przepisami technicznymi Unii Celnej „W sprawie bezpieczeństwa pasz i dodatków paszowych”. Analiza literatury oraz własnych danych doświadczalnych wykazała zatem, że skład chemiczny oraz wskaźniki charakteryzujące właściwości fizykochemiczne i technologiczne pulpy ziemniaczanej i soku komórkowego w większym stopniu zależą od jakości surowca. To determinuje dalsze badania nad zastosowaniem w przemyśle spożywczym. Skład chemiczny ubocznych produktów przetwórstwa ziemniaków wskazuje na możliwość wykorzystania ich jako składników żywności. Jednocześnie główne wskaźniki właściwości technologicznych produktów ubocznych wskazują na potrzebę specjalnych metod ich przetwarzania lub przygotowania. Wraz z wprowadzeniem innowacyjnych technologii przetwórczych, wraz ze zmianą popytu na wytwarzane produkty, odpady z produkcji żywności mogą zmienić swoją użyteczność społeczną i stać się surowcem do pozyskiwania nowej wysokiej jakości paszy. Recenzenci: Kurbanova M.G., doktor nauk technicznych, profesor nadzwyczajny, kierownik działu "Technologia przechowywania i przetwarzania produktów rolnych" FSBEI HPE "Państwowy Instytut Rolniczy Kemerowo", Kemerowo. Popov A.M., doktor nauk technicznych, profesor, kierownik Katedry Mechaniki Stosowanej, Kemerowski Instytut Technologiczny Przemysłu Spożywczego, Kemerowo. Metoda dotyczy produkcji pasz. Metoda polega na dodaniu do rozdrobnionej pulpy granulowanego roztworu siarki lub podchlorynu sodu przy zużyciu odpowiednio 1,8-2,3 gi 420-25 ml na 1 kg masy zakiszanej. Metoda pozwala ograniczyć utratę składników odżywczych. 1 zakładka. Wynalazek dotyczy hodowli zwierząt, w szczególności sposobów konserwacji pasz i może być stosowany do ich kiszenia. Konserwowanie pasz jest szeroko stosowane w produkcji pasz w celu poprawy bezpieczeństwa pasz. Jako konserwanty stosuje się różne chemikalia - kwasy, sole, substancje organiczne. W wyniku przemian w paszy chemiczne konserwanty przyczyniają się do obniżenia pH pożywki, zahamowania niepożądanej mikroflory oraz uzyskania wysokiej jakości paszy. W produkcji melasy skrobiowej jako produkt uboczny powstaje pulpa ziemniaczana - wodnisty, trudno transportowalny produkt, który jest od razu wykorzystywany na paszę dla zwierząt gospodarskich, ponieważ szybko się psuje lub jest poddawana kiszeniu. Ze względu na obecność węglowodanów w pulpie następuje fermentacja i uzyskuje się kiszonkę nadającą się do karmienia zwierząt gospodarskich. Występują jednak stosunkowo duże straty składników odżywczych. Efektem technicznym jest zastosowanie dostępnych konserwantów w celu ograniczenia strat składników odżywczych. Osiąga się to dzięki temu, że w proponowanej metodzie utrwalania pulpy ziemniaczanej stosowane są lokalnie produkowane chemiczne środki konserwujące - siarka ziarnista - odpady z produkcji oczyszczania produktów naftowych (TU 2112-061-1051465-02) przy zużyciu 1,8-2,3 g/kg lub podchloryn sodu - preparat "Belizna" po rozcieńczeniu wodą w stosunku 1:9 przy natężeniu przepływu 20-25 ml/kg masy. Skład pulpy ziemniaczanej, % wag.: Siarka ziarnista to żółte półkuliste granulki o średnicy 2-5 mm o zawartości substancji głównej - siarki co najmniej 99,5% wag. kwasy organiczne 0,01% o gęstości nasypowej 1,04-1,33 g/cm3. Lek "Belizna" to produkt handlowy - roztwór podchlorynu sodu o stężeniu do 90 g / l. W warunkach zakiszania pod wpływem enzymów i soku z pulpy ziemniaczanej zachodzą przemiany chemiczne siarki z utworzeniem siarkowodoru, siarczynów i siarczanów. Związki te, podobnie jak podchloryn sodu, działają bakteriobójczo i hamują rozwój niepożądanej mikroflory. Jednocześnie aktywność bakterii kwasu mlekowego praktycznie nie jest hamowana, masa kiszonka jest zakwaszana, dzięki czemu uzyskuje się dobrej jakości kiszonkę. W dostępnej literaturze nie znaleziono danych dotyczących stosowania chemicznych konserwantów w kiszeniu pulpy. Przykład. W warunkach laboratoryjnych rozdrobnioną pulpę ziemniaczaną o wilgotności 80,0% ładuje się warstwami do szczelnych pojemników, dodaje się siarkę granulowaną - odpad z produkcji produktów naftowych w ilości 2 g/kg, w wariancie drugim - Rozcieńczony preparat „Belizna” (1:9) w ilości 20 ml/kg, w trzeciej wersji - bez konserwantów, zagęszczony, hermetycznie zamknięty i pozostawiony do przechowywania w temperaturze pokojowej. Po 35 dniach kontenery są otwierane, oceniana jest jakość silosów. Uzyskaj wysokiej jakości kiszonkę o zapachu marynowanych warzyw o pH 3,9-4,1. Analiza zootechniczna wykazała następujące wyniki Tym samym zastosowanie chemicznych konserwantów – siarki ziarnistej lub roztworu podchlorynu sodu – poprawia jakość kiszonki z pulpy ziemniaczanej, ogranicza straty składników odżywczych w porównaniu ze znaną metodą. ŹRÓDŁA INFORMACJI 1. Taranov M.T. Chemiczna konserwacja pasz. M.: Kolos, 1964, s.79. 2. Muldashev G.I. Wpływ siarki i kompleksu siarkowo-mocznikowego na jakość silosów żyta ozimego i produkcyjność buhajów w okresie tuczu. Abstrakcyjny diss. na zawody stopień naukowy kan. nauki rolnicze. Orenburg, 1998. 3. Gumenyuk G.D. i inne Wykorzystanie odpadów przemysłowych i rolniczych w hodowli zwierząt. Kijów, Żniwa, 1983, s.15. Metoda konserwowania pulpy ziemniaczanej, polegająca na tym, że pulpę rozdrabnia się i dodaje się do niej chemiczne środki konserwujące: siarkę ziarnistą - odpad z produkcji produktów naftowych rafinacji lub roztwór podchlorynu sodu - preparat "Belizna" po rozcieńczeniu wodą w stosunku 1:9 przy zużyciu odpowiednio 1,8-2, 3 g i 20-25 ml na 1 kg masy zakiszanej. Podobne patenty:Stosowanie rozpuszczalnych składników ziemniaczanych
1
Link bibliograficzny
Dyshlyuk L.S., Asyakina L.K., Karchin K.V., Zimina M.I. BADANIE SKŁADU CHEMICZNEGO I WSKAŹNIKÓW BEZPIECZEŃSTWA ODPADÓW Z PRODUKCJI ZIEMNIAKÓW // Współczesne problemy nauki i edukacji. - 2014r. - nr 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13587 (data dostępu: 01.02.2020). Zwracamy uwagę na czasopisma wydawane przez wydawnictwo „Akademia Historii Naturalnej”