совершенствование ТЕХНОЛОГИИ обработки прополиса с разработкой подпрессовщика к брикетному

В результате проведения эксперимента и статистической обработки результатов были получены адекватные модели регрессии, одна из которых представлена графически на рисунке 6.

= 655,9444+76,4167x+39,7667y-5,1667x2-1,95xy-0,7467y2

Рисунок 6 – Графическая зависимость плотности брикетов () от высоты загрузочного окна () и зазора (u) между основанием подпрессовщика в нижнем положении и вальцами при ширине основания подпрессовщика 3 мм.

Анализируя приведенную графическую зависимость, можно сделать вывод, что для достижения оптимального значения плотности брикетов 1150-1170 кг/м3 подпрессовщик должен иметь основание шириной 3 мм, обеспечивать образование слоя материала над вальцами толщиной 2-2,2 мм. Высота загрузочных окон, при этом, должна составлять не менее15 мм, но и не более 17 мм. Следует отметить, что оптимальная плотность брикетов также достигается и при значениях толщины слоя прополиса над вальцами 3 мм и высоте загрузочных окон 12-13 мм. Однако при такой высоте окна не обеспечивается непрерывное просыпание прополиса в зону прессования ввиду возникновения сводообразования, что приводит к значительному увеличению брака в готовой продукции.

Определение удельной энергоемкости процесса брикетирования вальцовым прессом с использованием подпрессовщика и крошимости получаемых брикетов (рис. 7, 8) позволили установить, что при установленных параметрах дозирования и нагнетания обеспечивается минимальная энергоемкость процесса брикетирования – 4,27 кВт·ч/кг, крошимость – 2,1%, чего вполне достаточно для выполнения последующих технологических операций: фасовки, транспортировки и хранения.

Небольшой разброс в значениях объясняется сложностью и неоднородностью состава прополиса, также сроком его хранения и местной флорой, где производился сбор прополиса пчелами.

K = 17,7389-1,49x-1,375y+0,0347x2+0,055xy+0,0167y2

Рисунок 7 – Графическая зависимость крошимости (K) брикетов от высоты загрузочного окна () и зазора (u) между основанием подпрессовщика в нижнем положении и вальцами.

A = 3,1189+0,2683x+0,0723y-0,0083x2-0,002xy+0,0081y2

Рисунок 8 – Графическая зависимость энергоемкости (A) брикетирования от высоты загрузочного окна () и зазора (u) между основанием подпрессовщика в нижнем положении и вальцами.

В пятом разделе «РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ВНЕДРЕНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССА БРИКЕТИРОВАНИЯ вальцовым формующим прессом С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОДПРЕССОВЩИКА» дано описание опытно-производственного пресса, изложены программа, методика и результаты исследований, определена экономическая эффективность применения предложенного вальцового пресса с подпрессовщиком для брикетирования прополиса.

С использованием результатов экспериментальных исследований в лаборатории инновационных и энергоресурсосберегающих технологий и средств механизации в растениеводстве и животноводстве ФГБОУ ВПО РГАТУ был разработан, изготовлен и испытан опытно-производственный образец вальцового пресса с подпрессовщиком (рис.9) для брикетирования прополиса со следующими техническими характеристиками: диаметр вальца – 270 мм, ширина вальца – 30 мм, ширина основания подпрессовщика – 3 мм, высота загрузочных окон – 15 мм, толщина слоя материала между рабочей поверхностью подпрессовщика в крайнем нижнем положении и вальцами пресса – 2 мм, количество пар ячеек, находящихся в стадии подпрессовки – 4.

Производственными исследованиями установлено, что предложенная конструкция пресса работоспособна и позволяет осуществлять качественное прессование прополиса. Оптимальным режимом работы вальцового пресса прополиса является, частота вращения прессующих вальцов – 8 об/мин, частота вращения эксцентрикового вала подпрессовщика – 80 об/мин. При этом производительность пресса составляет 96 кг/ч, удельная энергоемкость процесса составляет 4,27 кВтч/т. Плотность полученных брикетов прополиса составила 1150-1170 кг/м3, крошимость 2,1%.

1 - рама; 2 - прессующие вальцы; 3 - подпрессовщик; 4 - загрузочные окна;

5 - регулировочные гайки; 6 - стенки камеры подпрессовщика; 7 - бункерные полости с прополисом; 8 - приводной вал вальцов; 9 - натяжное устройство; 10 - пленка для покрытия ячеек вальцов.

Рисунок 9 – Общий вид опытно-производственного образца вальцового пресса с подпрессовщиком для брикетирования прополиса.

Применение подпрессовщика в вальцовом прессе для брикетирования прополиса экономически целесообразно, так как обеспечивает повышение производительности, снижение энергозатрат и получение качественных брикетов. Годовой экономический эффект при оценке по показателю прироста прибыли при обработке 200 кг прополиса составил 1314 рублей, снижение затрат энергии на процесс прессования составило 22%, а повышение производительности – в 1,33 раза.

Общие выводы и РЕКОМЕНДАЦИИ производству

1. Анализ научных исследований показал, что технологическая линия по очистке и прессованию прополиса в брикеты несовершенна. Она должна содержать устройство для охлаждения прополиса до температуры -5 …-10С, измельчитель замороженного прополисового сырья, устройство для рассева измельченного сырья на фракции со средним размером частиц от 1 до 5 мм, пневмосепаратор для отделения механических примесей и воска, а также вальцовый брикетный пресс с устройством для подпрессовки, выполняющим функции дозированной подачи и нагнетания прополиса в ячейки пресса.
2. Устройство для дозирования и подпрессовки прополиса должно содержать бункер с расположенной в ней камерой подпрессовщика, ограниченной стенками и образующей загрузочные окна над вальцами для просыпания прополиса, регулируемые по высоте. В камере должен располагаться подпрессовщик клиновидной формы с рабочими поверхностями, повторяющими контур прессующих вальцов, для нагнетания прополиса в ячейки, а его боковые стороны должны выполнять роль затвора при опускании подпрессовщика, а также плоское основание с целью недопущения выхода материала из ячеек при формировании брикета.
3. Установлено, что с увеличением гранулометрического состава прополиса, значения коэффициентов трения по органическому стеклу, фторопласту и пленке ПВХ уменьшаются. Наименьшее значение коэффициента трения прополиса – по фторопласту: 0,4021 – статический и 0,2696 – динамический, а наибольшее значение – по пленке ПВХ: 1,837 – статический и 1,189 – динамический. Минимальное значение коэффициента внутреннего трения 1,912 наблюдается у прополиса с размером частиц 2 и 3 мм, что позволяет сделать заключение о проявлении наилучшей сыпучести материала при данном гранулометрическом составе.
4. При исследовании адгезионных свойств прополиса установлено, что наибольшей липкостью к различным материалам обладает прополис с размером частиц 0,75 мм. При увеличении крупности частиц липкость уменьшается. Наименьшее значение липкости к прополису 0,27 кПа зафиксировано для фторопласта при среднем размере частиц 4,5 мм.
5. Исследования аспирационных свойств прополиса позволили установить, что для получения продукта, соответствующего ГОСТ 28886-90, прополисовое сырье необходимо рассевать на фракции и производить их пневмосепарацию при определенных скоростях. Наибольший выход чистого прополиса при минимальных потерях обеспечивается при очистке фракции со средним размером частиц 2,5 мм при скорости воздушного потока 0,45 м/с.
6. Теоретически установлено, что для получения качественных брикетов прополиса при прессовании вальцовым формующим прессом необходимо принудительное нагнетание загруженной порции в ячейки с образованием слоя материала над вальцами. Конечная плотность спрессованных брикетов зависит от величины хода поршня, ширины основания подпрессовщика, свойств прессуемого материала и количества загруженной в зону прессования порции. Изменение давления в различных точках на перемычках матрицы в момент сталкивания с них прессуемого материала подчиняется экспоненциальному закону. Максимальные давления на перемычках приходятся на их центры, как наиболее удаленные точки от граней ячеек. Энергоемкость процесса брикетирования может быть значительно снижена за счет уменьшения площади перемычек и прессования прополиса крупной фракции.
7. Экспериментально установлено, что с целью исключения налипания прополиса на матрицу пресса в процессе брикетирования, на поверхность вальцов следует подавать пленку ПВХ типа «стретч» толщиной 20 мкм. При увеличении плотности брикетов с 942 кг/м3 до 1276 кг/м3 значение энергоемкости возрастает от 3,46 кВтч/кг до 5,48 кВтч/кг. Оптимальным режимом работы вальцового пресса прополиса является: частота вращения прессующих вальцов 8 мин-1, зазор между рабочей поверхностью подпрессовщика и матрицей пресса в стадии подпрессовки, 2 мм. При этом производительность пресса составляет 96 кг/ч, удельная энергоемкость процесса 4,27 кВтч/кг, крошимость брикетов 2,1%, плотность 1150-1170 кг/м3.
8. Применение подпрессовщика в вальцовом прессе для брикетирования прополиса, экономически более целесообразно, так как он имеет преимущества по сравнению с базовым вариантом как по основным технико-экономическим показателям, так и по показателям качества готовой продукции. Экономический эффект при брикетировании 200 кг прополиса составил 1314 рублей, а производительность увеличилась на 33,3% по сравнению с базовым вариантом.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

- в изданиях, рекомендованных ВАК:

- в Международных научных изданиях:

- во Всероссийских научных изданиях:

- патент: