Нетребський Олександр Андрійович. Наукові основи і практика інтенсифікації здрібнення зерна

brief description

Нетребський Олександр Андрійович. Наукові основи і практика інтенсифікації здрібнення зерна : Дис... д-ра наук: 05.18.02 2007

Нетребський О.А.Наукові основи і практика інтенсифікації здрібнення зерна. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.02 - технологія зернових, бобових, круп'яних продуктів і комбікормів. - Одеська національна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2006.
Обґрунтовано об'єктивну необхідність і розроблені наукові основи і методи комплексної інтенсифікації процесу і технології здрібнювання зерна пшениці і жита в борошно.
Розроблені нові технологічні схеми і режими систем оббивних і сортових помелів зерна пшениці і жита із застосуванням нових способів здрібнювання і відцентрового вальцьового верстата для їх реалізації. У оббивному помелі зерна пшениці кількість систем скорочено до двох, у житньому - до трьох. Отримано борошно оббивне пшеничне високодисперсне з поліпшеними хлібопекарськими властивостями. У сортових помелів кількість драних систем скорочено до трьох, розмельних - до п'яти при збереженні показників помелів на комплексному устаткуванні. Питомі енерговитрати в оббивних і сортових помелах знижені відповідно на 50 і 45 %. Розроблені технології пройшли промислову апробацію, яка підтвердила обґрунтованість висновків і рекомендацій і показала економічну доцільність їх впровадження.

1. Узагальнення теоретичної спадщини і вікової практики здрібнення гетерогенних дисперсних систем вказало на об'єктивну необхідність розвитку наукових основ і комплексної інтенсифікації технології здрібнення зерна пшениці. У дисертації представлене науково обґрунтоване рішення проблеми створення наукових основ інтенсифікації здрібнення зерна пшениці і жита і розробка нових високоефективних, ресурсозберігаючих способів і устаткування для здрібнення зерна з метою створення менш протяжних технологій виробництва хлібопекарського борошна, підвищення рівня використання харчового потенціалу зерна, поліпшення хлібопекарських властивостей борошна і зниження енерго- і матеріалоємності виробництва.
2. Установлено, що спосіб здрібнювання зернопродуктів у міжвальцьовому зазорі сучасних вальцьових верстатів, заснований на однократному розвитку руйнуючих нормальних і тангенціальних напруг, які генеруються жорсткою кінематичною системою вальців зустрічно обертових з різною швидкістю, супроводжується ковзанням здрібнюваного продукту по поверхні робочих органів, розвитком надмірних руйнуючих зусиль і апріорі відповідає постулату вибіркового здрібнювання, особливостям структурно - механічних властивостей зерна пшениці, зокрема реологічних, і є основною причиною великої протяжності технологій виробництва борошна, її високої енерго- і матеріалоємності.
3. Науково обґрунтована якість і дисперсність проміжних продуктів для їх наступного ефективного збагачення з позиції фізичної суті явищ, що протікають у драному, сортувальному і ситовіяльному процесах сортового помелу зерна пшениці, і системного підходу до аналізу їх технологічної ефективності. Розроблено комплексні критерії оцінки технологічної ефективності вибіркового здрібнювання, об'єктивно оцінюючи процес і вказуючи шляхи його інтенсифікації і оптимізації.
4. Визначено чисельне значення критерію агрегування для здрібнених зернопродуктів, яке дорівнює 140...160 мкм. Установлено зону ефективного застосування способів розділення на ситах і в потоках повітряного розділяючого середовища для тонкодисперсних зернових продуктів. Розроблено нову технологічну схему розмельного процесу із застосуванням високоефективних пневматичних класифікаторів типу ЦАФП-3Р після здрібнюючих машин перед розсійником. Розроблена схема дозволила скоротити до 60 % площі розсійників і знизити до 6...8 % навантаження на 2 і 3 розмельних системах.
5. Доведено механізм крихкого руйнування зерна пшениці при технологічній вологості в результаті моделювання його в моделях сучасних способів, які імітують здрібнювання. Установлена закономірність розподілу частинок за крупністю, яка описується рівнянням Розіна - Рамлера. Отримано емпіричні коефіцієнти рівняння для конкретних умов здрібнювання зерна пшениці різної склоподібності. Установлено залежність ступеня розкриття проміжних продуктів від ступеня їх здрібнювання і науково обґрунтовані режими здрібнювання в драному процесі.
6. Приведений до інженерних розрахунків узагальнений закон П.О. Ребіндера з урахуванням особливостей реологічних властивостей подрібнюваного продукту. Проведено диференційований аналіз його складових і науково обґрунтоване зниження енерго- і матеріаловират у результаті: багаторазового прикладання руйнуючих зусиль до подрібнюваного продукту з періодом, меншим періоду релаксації напруг у ньому; генерування руйнівних напружень за допомогою інерційних сил і підведення їх до подрібнюваного продукту за допомогою гнучких кінематичних зв'язків.
7. Науково обґрунтований спосіб прикладання руйнуючих зусиль для реалізації високоефективного вибіркового здрібнювання, розроблені нові способи здрібнювання і відцентровий вальцьовий верстат. Запропоновані способи здрібнювання забезпечують багаторазове прикладання руйнуючих зусиль до висхідного і спадного по циліндричній спіралі шару зерна і зернопродуктів у процесі вільного кочення у відцентровому полі сил подрібнюючого робочого органа по циліндричній поверхні із самоустановлювальним зазором, що підвищило вибірковість здрібнювання на основних системах виділення борошна, (1, 2, і 3 розмельних) відповідно на 30, 9 і 20 %, а вихід борошна вищого сорту - мінімум відповідно на 16, 10 і 10 % і знизило енерговитрати мінімум на 45 %.
8. Визначено критерії моделювання, симплекси геометричної і кінематичної подібності й розроблена методика розрахунку ВВВ на основі математичного моделювання руху газодисперсного потоку у відцентровому полі сил, генерованих жорсткою системою його подрібнюючих органів. Апробація методики на прикладі масштабування, проектування і технологічних випробувань ДЕВВВ у виробничих умовах показала високу відтворюваність технологічних параметрів процесу.
9. Науково обґрунтована методологія побудови структури драного, сортувального і ситовіяльного процесів у технології сортового помелу зерна пшениці і розроблені нові технологічні схеми двосортного і трисортного помелів зерна пшениці з виходом борошна вищого сорту відповідно 43...44 і 44...45 %; першого сорту - 31...32 і 18...19 %; другого 13 %. Установлено, що застосування ВВВ у системах сортового помелу зерна пшениці дозволило скоротити протяжність драного процесу до 3-х систем, розмельного - до 5-ти систем при зниженні енерговитрат на 45 % і збереженні кількісно - якісних показників помелів на комплектному устаткуванні.
10. Розроблено нові технологічні схеми виробництва борошна оббивного з відбором борошна першого сорту до 5,2 %, борошна оббивного високодисперсного, борошна оббивного житнього з 5-відсотковим відбором борошна сіяного. Установлено, що застосування ВВВ у нових технологіях дозволило скоротити протяжність технологічного процесу до 2-х, 3-х систем, знизити питомі енерговитрати до 50 % і одержати новий сорт борошна пшеничного оббивного високодисперсного з поліпшеними хлібопекарськими властивостями.
11. Розроблені технології апробовані у виробничих умовах. На борошно оббивне пшеничне високодисперсне розроблена нормативна документація. Зниження інвестиційних і експлуатаційних витрат при впровадженні нової технології трисортного 75-відсоткового помелу із застосуванням ВВВ для базового КХП (на комплектному устаткуванні потужністю 500 т/доб) і галузі відповідно складуть 1,81 і 82,77 млн. грн. і 1,77 і 76,9 млн. грн/рік.