Курс лекций по дисциплине «Технологии и технические средства в сельском хозяйстве» (стр. 10 )

Длина гранулы должна равняться 1,5 – 2 ее диаметрам, то есть:

Гранулы должны соответствовать целому ряду требований или качественных показателей.

(Крошимость – способность сопротивляться разрушающим нагрузкам).

Требования к технологии гранулирования.

1.  В состав гранул должны входить все питательные вещества, витамины, антибиотики и микроэлементы.

2.  Все компоненты, входящие в кормосмесь, должны быть тщательно перемешаны, так как все гранулы должны иметь одинаковый состав.

3.  В процессе гранулирования не должно быть потерь питательных веществ кормовой смеси.

4.  Поверхность гранул должна быть гладкой, блестящей.

2.  Способы и технологический процесс гранулирования кормов.

Существует два способа гранулирования кормов (Рис.13.1.):

а) окатыванием; б) прессованием.

В зависимости от влажности исходных материалов способ прессования, в свою очередь, подразделяют на влажный и сухой.

Рис.13.1. Способы гранулирования кормов

Приготовление гранул окатыванием.

Сущность заключается в том, что частицы пылевидных, мучнистых и волокнистых материалов, смоченные жидкостью, при многократном окатывании сбиваются в шарики за счет поверхностного натяжения смачивающей жидкости (влажность перед гранулированием должна быть 30 – 35 %).

Такие гранулы пористые и поэтому легко поддаются сушке.

Образование гранул происходит в грануляторе, представляющим собой цилиндр диаметром 1,5 – 3 м, укрепленный на станине, которая обеспечивает его установку под углом до 450. Частота вращения цилиндра 16 – 30 об/мин.

Преимущества – простота, малая энергоемкость и высокая производительность (до 7 т/ч при Ø 3 м).

Недостатки - необходимость нулевого помола и сушка гранул до 12 – 14 %.

Прессование гранул «влажным» способом.

Исходная влажность 35 – 50 %.

Гранулы из таких смесей получают на шнековых прессах, применяемых в макаронной промышленности. Такие гранулы прочны и способны долгое время не разбухать в воде.

Недостатки – а) низкая производительность;

б) высокая металлоемкость;

в) необходимость сушки и последующего охлаждения.

Приготовление гранул «сухим» способом.

Этот способ гранулирования в настоящее время самый распространенный. Исходная влажность 17-30 %.

Смесь перед гранулированием увлажняют паром или мелассой.

Гранулирование производят в основном на прессах с кольцевыми матрицами. Во время прессования гранулы нагреваются и для их охлаждения применяют охладитедьные колонки.

Преимущества – а) простота технологии;

б) высокая производительность;

в) сохранение введенных в состав гранул витаминов и антибиотиков;

Недостатки – а) сложность конструкции;

б) сравнительно высокая энергоемкость.

Технологический процесс гранулирования кормов сухим способом состоит из 3-х основных, последовательно осуществляемых операций: кондиционирование сырья, прессование и охлаждение (Рис.13.2.).

Рис.13.2. Схема грануляторной установки.

Кондиционирование: изменение механических свойств и физического состояния (влажность, температура), а также введение связующих веществ (меласса, жир).

3. Классификация пресс – грануляторов.

Пресс – грануляторы делятся на формирующие, в которых образование гранул ведется в закрытой камере, прокатывающие и выдавливающие, в которых прессование корма происходит за счет сил трения, возникающих при движении предварительно уплотненного корма через отверстия прессовальной камеры.

Наибольшее распространение получили прессы, работающие по принципу выдавливания.

Выдавливающие пресс – грануляторы подразделяются на (рис.13.3.):

а) плунжерные	кривошипные
кулачковые
гидравлические
б) шнековые	цилиндрические
конические
в) клиновые	с пассивными клиньями
с активными клиньями
г) шестеренчатые
д) вальцовые	с пассивными вальцами
с активными вальцами
Ф о р м и р у ю щ и е
а) вальцовые
б) кольцевые

Рис.13.3. Схемы пресс-грануляторов.

В отечественных грануляторных установках используются вальцовые пресс-грануляторы с пассивными вальцами.

Процесс гранулирования сухим способом включает следующие основные этапы:

а) подготовка комбикорма к прессованию;

б) прессование;

в) охлаждение гранул;

г) просеивание гранул;

д) изготовление крупок из гранул.

Подготовка комбикорма к прессованию.Подготовка нужна для придания компонентам определенных физических свойств (вязкости, влажности, температуры).

Комбикорм подвергают гидротермической обработке паром при определенном давлении. Под воздействием пара комбикорм подвергается с одной стороны структурно-механическим, с другой – биохимическим изменениям. В результате получается продукт необходимой вязкости для прессования (биохимические изменения сводятся к изменению состояния крахмала, белка и активных ферментов).

Для нагрева используют пар с минимальным влагосодержанием и давлением 2,5 – 3 атм.

Процесс прессования: при воздействии усилия на материал пространство между частицами и слой влаги уменьшаются. При уменьшении толщины слоя до мономолекулярного в спрессованном материале в полной мере проявляются силы поверхностного натяжения, что способствует получению прочной гранулы.

Прочность гранулы тем выше, чем больше степень изменения материала.

Охлаждение гранул.Гранулы выходят из пресса с температурой 65 – 96 0С. при такой температуре они не пригодны к складированию и хранению. Поэтому их охлаждают.

Интенсивность удаления тепла и влаги находится в зависимости от температуры и размера гранул, от скорости движения гранул в охладителе.

Влажность гранул снижается при охлаждении на 1–2,5 %, а температура до 20–30 0С. это способствует повышению их механической прочности.

Просеивание гранул. В процессе гранулирования получается большое количество крошки, которая не пригодна к хранению.

При просеивании получают однородные гранулы. Количество крошки не должно превышать 5 % при использовании решета с отверстиями Ø 2 мм .

Получение крупок. Считается более экономичным приготавливать гранулы большого диаметра, а потом перед скармливанием измельчать их на вальцовых дробилках.

Оборудование для гранулирования кормов.

В настоящее время нашей промышленностью выпускаются грануляторы ОГМ–0,8; ОГМ–1,5; ОГМ–3 для гранулирования травяной муки, и гранулятор ДГ–1 для гранулирования комбикормов.

Таблица 13.1. - Технические характеристики грануляторов.

4. Основы расчета пресс – гранулятора с кольцевой матрицей.

Исследованиями процесса гранулирования установлено, что наиболее точной характеристикой спрессованного образца является его плотность в кг/м3.

Связь между удельным давлением и плотностью образца при прессовании следует степенному закону:

где и - постоянные коэффициенты, зависящие от свойств кормов.

Этой зависимости подчиняются многие материалы (солома, отруби, концентраты, травяная мука).

Анализируя процесс прессования, можно отметить в нем 3 этапа (Рис.13.4.):

1.  слеживание, когда корм уплотняется без заметного приложения внешнего усилия до .

2.  подпрессовка – уплотнение корма до .

3.  собственно прессование – уплотнение корма до и выше.

Для получения прочных гранул плотность корма должна быть в пределах 1200 – 1300 кг/м3. дальнейшее увеличение плотности не вызывает повышения прочности и ведет к повышенным энергозатратам.

В качестве характеристики гранулируемости (брикетируемости) корма служит степень уплотнения , представляющая собой отношение объема порции материала до прессования () к объему полученной гранулы или брикета (), т. е.

или ,

где - плотность рыхлого (исходного) материала, кг/м3;

- плотность полученного монолита, кг/м3.

Существует несколько теорий процесса уплотнения: капиллярная, коллоидная, молекулярная и др.

Признание получила молекулярная теория, разработанная на основе термодинамической теории прилипания . Согласно последней – основная причина соединения твердых частиц между собой усматривается в явлении прилипания. По этой теории наличие сил молекулярного притяжения между атомами и молекулами приводит к появлению сил между макроскопическими телами, аналогичных силам прилипания.

Повышение давления способствует упрочению монолита за счет устранения воздушных пор и увеличения площади контакта между частицами, что приводит к возрастанию сил молекулярного прилипания.

При достижении телом беспористого состояния дальнейшее повышение давления становится не эффективным.

Исследовали процесс прессования академики: В. П Горячкин, , .

Процесс образования гранул показан на рисунке 13.5., а изменение удельных давлений по длине канала – на рисунке 13.6.

Весь процесс образования гранул в прессах с кольцевой матрицей разделяется на 3 фазы.

В первой фазе корм, поданный внутрь матрицы 1, под действием центробежной силы прижимается к ее внутренней поверхности. Вначале происходит уплотнение материала, не требующее значительных усилий. По мере приближения материала к месту контакта вальца с внутренней поверхностью матрицы увеличивается его плотность и растет давление прессования. Радиальное давление вальца превышает сопротивление корма, ранее спрессованного в отверстиях матрицы, и новая порция корма поступает в них.

Происходит 2 – я фаза процесса.

3-я фаза – в момент встречи выдавленного из отверстия матрицы столбика с неподвижным ножом происходит отделение готовой гранулы от оставшегося в отверстии корма.

Определение пропускной способности пресс – гранулятора.

При работе пресс – гранулятора за один оборот матрицы через каждое ее отверстие продавливается одна гранула. Таким образом, масса гранул, получаемых за 1 оборот матрицы будет равна (кг/об):

,

где - диаметр гранулы, м;

- длина гранулы, м;

- плотность гранулы, кг/м3;

- число прессующих вальцов;

- число отверстий в матрице.

Производительность пресс – гранулятора с вращающейся кольцевой матрицей определяется по формуле (кг/мин):

,

где - коэффициент буксования ;

- коэффициент использования живого сечения матрицы .

Мощность двигателя на привод пресс – гранулятора:

,

где - мощность расходуемая на процесс прессования;

- мощность холостого хода;

- к. п.д. трансмиссии и электрического двигателя.

Мощность на процесс прессования:

,

где - сила трения, возникающая при движении монолита по каналу;

- средняя скорость движения монолита по каналу;

- число каналов, в которых производится прессование одновременно.

Сила трения монолита о стенки канала:

,

где - коэффициент трения покоя, ;

- коэффициент бокового распора, ;

- давление на упоре, ,

где - максимальное осевое давление прессования;

- периметр канала,м;

- длина канала, м.

Число каналов, в которых одновремено производится прессование:

,

где - число отверстий в матрице;

- число прессующих вальцов;

- угол прессования.

Лекция № 14.

тема Технология и технологические средства механизированной раздачи кормов.

ПЛАН:

1. Требования к кормораздающим устройствам, их классификация и сравнительная оценка.

2. Технологическое оборудование для раздачи кормов.

3.  Элементы расчета некоторых типов кормораздатчиков.

4.  Нагрузочные диаграммы стационарных кормораздатчиков.

5.  Установки для транспортировки и раздачи кормов по трубам.

6.  Энергетическая характеристика средств механизации для раздачи кормов.

ЛИТЕРАТУРА.

1.  Белянчиков технологических процессов. - М.: Агропромиздат, 1989, Раздел 2, Глава 3.

1. Требования к кормораздающим устройствам, их

классификация и сравнительная оценка.

Обеспеченность животноводства
кормом определяется не только их количеством и качеством, но и эффективностью их использования. Эффективность использования кормов в очень сильной степени зависит от своевременности их раздачи: - вареный картофель через 2 часа полностью теряет витамин С; измельченные корнеклубнеплоды обесцениваются, так как теряют клеточный сок. Учеными установлено, что нарушение режима кормления (которое может быть, как по причине субъективной, так и по причине технической и технологической), без изменения суточного рациона, приводит к снижению продуктивности животных на%.

Важно – совершенствование технологии раздачи кормов и применяемых для этой цели технических устройств. Это предопределяет рациональное использование рабочей силы (и снижение трудозатрат, и укрепление трудовой дисциплины). На долю раздачи кормов приходится до 30-40 % трудозатрат по уходу за животными.

Устройства предназначенные для нормированной раздачи кормов по кормушкам называются кормораздающими устройствами или проще кормораздатчиками.

Кормораздатчик выполняет две операции:

1. перемещение (транспортировку) корма.

2. дозированное распределение его вдоль всего фронта кормления.

Операция №2 является главной, и это отличает его принципиально от обычных транспортных средств.

Кормораздающие устройства должны удовлетворять зоотехническим и техническим требованиям. Основные из них:

1.  Обеспечивать раздачу различных кормов и их смесей (универсальность).

2.  Обеспечивать равномерность выдачи корма с максимально допустимым отклонением от нормы 15 % (для стебельчатых кормов), 5 % (для концентрированных кормов).

3.  Максимально возвратимые потери корма не должны превышать 1% от розданного количества. Невозвратимых потерь корма не допускается.

4.  Обеспечивать изменение нормы выдачи корма от минимальной до максимальной.

5.  Не допускать расслоения корма по фракциям и его загрязнения.

6.  Поверхности рабочих органов должны быть устойчивыми к агрессивной среде.

7.  Не допускать травмирования обслуживающего персонала и животных.

8.  Не оказывать отрицательного влияния на физиологическое состояние животных (повышенный шум или др.).

9.  Продолжительность времени раздачи корма в одном помещении не должна превышать 30 мин. для мобильных раздатчиков и 20 мин. для стационарных средств раздачи.

10. Быть простыми в устройстве и обслуживании.

11. Обеспечивать высокую эксплуатационную надежность (коэффициент эксплуатационной надежности должен быть не ниже 0,98).

Мобильные кормораздатчики должны отвечать ряду дополнительных требований:

а) быть устойчивыми в рабочем и транспортном положениях;

б) иметь высокую маневренность и хорошее сцепление с грунтом;

в) допускать выдачу корма в стационарные средства.

Срок службы кормораздатчиков должен быть не менее 7 лет; срок окупаемости для мобильных – не более 2 лет, для стационарных – не более 1.5 лет.

В настоящее время в технологии существует 2 способа раздачи кормов: передвижными кормораздатчиками и стационарными кормораздатчиками.

Принцип действия мобильных кормораздатчиков заключается в том, что предварительно заполненная емкость перемещается вдоль фронта кормления скота и дозировано выдает корма, последовательно заполняя кормушки.

Преимущества раздачи кормов мобильными средствами:

1.  Универсальность, низкая стоимость и простота применения.

2.  Позволяют совместить доставку кормов от хранилищ (или с поля) с дозированием и раздачей их в кормушки.

3.  Устраняются трудоемкие операции по перевозке кормов.

Недостатки:

1.  Нерациональное использование полезной площади животноводческих помещений (кормовые проезды занимают до 25-30 % площади пола).

2.  Использование мобильных кормораздатчиков приводит к нарушению микроклимата в помещениях (выхлоп вредных газов, открытие ворот в зимний период и т. д.).

3.  Повышенный шум отрицательно влияет на продуктивность животных.

4.  Существующие раздатчики служат в основном для раздачи концентратов и плохо приспособлены для раздачи отходов пищевой промышленности (например – свекловичного жома).

5.  Значительная неравномерность выдачи кормов.

Дальнейшее развитие отечественных мобильных кормораздатчиков будет идти по пути увеличения их грузоподъемности, скорости и маневренности, совершенствования механизмов для дозирования кормов, снижения металлоемкости и энергоемкости.

Стационарные кормораздатчики отличаются большим разнообразием конструкций, принципов действия, расположения относительно кормушек, типов рабочих органов, степени автоматизации и т. д.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19