Жигжитов А.В. Механизация процессов консервирования и приготовления кормов

Подождите немного. Документ загружается.

компонентов корма.

Известно, что различные виды кормов имеют определенный химический и

биологический состав, а, следовательно, и свою кормовую ценность. При этом у

одних видов кормов каких-то питательных веществ больше, а каких-то меньше.

Зная состав каждого из видов корма, можно составить такой рецепт, который

наиболее полно удовлетворял бы потребности организма животного и наилучшим

бы образом усваивался им. Однако не всегда из растительных кормов можно

составить полноценный рацион. Каких-то кормов может потребоваться слишком

много, чтобы насытить рацион недостающим элементом или его составляющей.

Обычно недостает в рационах различных химических элементов и протеина, что и

вносится в смесь в виде различных добавок, премиксов и кормов животного

происхождения. В кормовые смеси добавляют также витамины, антибиотики,

жиры.

Наилучшее усвоение кормовых смесей, составленных из различных по

своему достоинству компонентов, происходит при определенном качестве

смешивания, которое для каждого вида и возраста животных устанавливается

зоотехнической наукой. В зависимости от принятого типа кормления, наличия

кормов в хозяйстве кормосмеси приготавливают различного вида, отличающиеся

по своей консистенции: сухие комбикорма, влажностью 13...15 %, влажные

рассыпные 45...70% и жидкие текучие корма влажностью 75...85%.

Для каждого вида кормовой смеси целесообразно использовать определенный тип

смесителя, который работает наиболее эффективно. Кроме того, эффективность

смешивания зависит от физико-механических свойств компонентов смеси, а

также от технологических и кинематических факторов: соотношение

компонентов, степень загрузки смесителя, скорость перемещения рабочих

органов, их конструктивные особенности, форма, параметры.

В соответствии с этими особенностями процесса смешивания изготавливают

различные типы смесителей, которые можно классифицировать по следующим

признакам:

9 по принципу действия — на непрерывного и периодического;

9 по расположению рабочего органа — на вертикальные и горизонтальные;

9 по конструкции рабочих органов — на шнековые и барабанные в основном

для сухих компонентов, лопастные для сухих, жидких и влажных

компонентов, турбинные и пропеллерные для жидких смесей,

комбинированные;

9 по количеству рабочих органов — одно-, двух- и безвальные (барабанные);

9 по виду приготовления смеси — для сухих, влажных и жидких смесей.

По скорости перемещения рабочих органов смесители могут быть

тихоходными и быстроходными. Приготовление влажных и жидких кормовых

смесей осуществляется тихоходными смесителями, сухие смеси могут

приготавливаться и теми и другими. Тихоходность или быстроходность

оценивается показателями кинематического режима

— тихоходные, k > 30 — быстроходные.

Ко всем типам смесителей предъявляются одинаковые требования:

9 Должны обеспечивать качество смешивания, удовлетворяющее

зоотехническим требованиям.

9 В процессе смешивания частицы не должны измельчаться.

9 В процессе смешивания в смесь не должны попадать посторонние примеси,

вредные для здоровья животных.

9 Конструкция должна быть проста, надежна в эксплуатации и должна также

удовлетворять требованиям техники безопасности.

2.6.2. Методы оценки однородности смесей и технологический расчет

оборудования

Качественную оценку процесса смешивания дают по степени однородности

полученной смеси. А.А. Лапшин предлагает оценивать степень однородности по

формуле:

(2.42)

где: n — число проб;

Bi — фактическое содержание меньшего компонента смеси в i-ой пробе, кг;

Bo — заданное содержание меньшего компонента в пробе идеальной смеси,

кг.

Формулы предложены на основании многочисленных экспериментов.

Согласно математической статистике любой процесс носит вероятный характер.

Поэтому степень неоднородности смеси с этих позиций целесообразно оценивать

средним квадратичным отклонением от заданной концентрации компонента

(коэффициент вариации)

(2.43)

Этим показателем пользуются МИС при испытании смесителей.

При тщательно выполненном процессе фактическая концентрация компонента не

отличается от заданной Bi = Bo. Тогда v = 0, а равномерность смешивания

идеальна.

Добиться идеального смешивания практически невозможно, да и не нужно. Тем

более, что в процессе смешивания происходит одновременно и сепарация. Таким

образом, существует определенный предел однородности смешивания.

Рис.2.21. Предел однородности смеси

Зоотехники, основываясь на эффективности скармливания кормовых смесей

различной однородности, установили определенные допустимые пределы

однородности смешивания. Так, для поросят в возрасте 4-х месяцев v < 7%,

свиней старше 4-х месяцев v < 10...15%, для птицы v < 10%, для КРС v < 12...16%.

Эти цифры регулярно уточняются для различных кормосмесей и пород скота.

Производительность горизонтального шнекового смесителя определяется,

как и обычного шнека, с той лишь разницей, что заполнение смесителя должно

быть меньше, чем шнека-транспортера:

(2.44)

где: D и d — диаметры шнека и его вала соответственно, м;

— осевая скорость смеси, м/с;

ρ - плотность смеси, кг/м3; ψ = 0,7...0,8 — коэффициент заполнения шнека.

Если смеситель двухвальный, его производительность Q2 = 2 Q ε, где ε =

0,6...0,7 — коэффициент перекрытия витков шнеков. Если шнек ленточный, в

формулу вместо диаметра вала необходимо подставлять внутренний диаметр

ленты.

В горизонтальных шнековых смесителях вследствие низкого коэффициента

заполнения возможно перебрасывание смеси через вал и отставание ее от осевой

скорости шнека.

При прочих равных условиях качество смешивания зависит от

продолжительности смешивания. Поскольку горизонтальный шнековый

смеситель одновременно со смешиванием производит транспортирование,

качество смешивания в нем можно регулировать шагом (углом подъема винтовой

линии) и длиной. Последняя обычно принимается равной 1,5...2,0 м. Диаметр

шнека принимают 0,2...0,5 м.

Вертикальные шнековые смесители бывают, как правило, периодического

действия. Поэтому их производительность определяется емкостью бункера и

продолжительностью смешивания:

(2.45)

где: V — емкость бункера

, м3;

ψ - коэффициент заполнения (ψ = 0,7...0,8);

tц — продолжительность цикла смешивания tц = tз + tсм + tвыг.

Мощность на валу двигателя для привода шнекового смесителя:

(2.46)

где: L — длина шнека;

H — высота подъема материала;

k — коэффициент сопротивления продвижению смеси в кожухе шнека, для

сухих комбикормов k = 5...10, для влажных k = 15...20;

η - к.п.д. приводных устройств.

Производительность горизонтального лопастного смесителя непрерывного

действия определяется той площадью кольца, которую очерчивает лопасть.

За один оборот лопасти смесь, захваченная лопастью, продвигается на величину

ΔS.

Тогда:

(2.47)

где: Rcp — средний радиус лопасти

ΔS — продвижение массы за один проход лопасти Δ s = в cos α,

в — ширина лопасти; α - угол ее установки к продольной оси смесителя;

n — частота вращения вала смесителя;

z — общее число лопастей;

kл — коэффициент, учитывающий обтекание лопасти смешиваемой массой.

В зависимости от размера лопасти kл = 0,4...0,6; γ - угол наполнения

смесителя по среднему радиусу лопасти, зависит от степени наполнения

смесителя.

2.6.3. Оборудование для приготовления кормосмесей

Малогабаритные кормоцехи ОКЦ-15 (рис.2.22) и ОКЦ-30 предназначены

для -эксплуатации на фермах с часовой потребностью до 4...6 т комбикорма.

Устраивают эти кормоцехи преимущественно в блоке с зерноскладами. В состав

агрегата входят молотковые дробилки, блок бункеров с дозаторами, решетный

стан, магнитные сепараторы, электродвигатели, система привода и шнековые

распределительные устройства. Оборудование ОКЦ-15 и ОКЦ-30 большей частью

унифицировано (дробилки, смеситель, наклонный шнек, решетный стан и др.) и

однотипно.

Технологический процесс протекает в такой последовательности. Зерновые

корма поступают для очистки на решетный стан и пропускаются без обработки

через смеситель и норию па магнитную колонку. Очищенное от металлических

примесей зерно шнеком направляется в секции зернового бункера. Минеральные

и белково-витаминные добавки, проходя тот же путь, собираются в бункерах. Из

зернового бункера продукт выходит через шнек-дозатор в дробилку КДУ-2 и

затем через циклон и его шлюзовой затвор подаётся шнеком на просеиватель, где

разделяется на две фракции по крупности помола. Фракции поступают в секции

конечного бункера раздельно. Из бункеров дозаторы подают корм в шнек-

смеситель, откуда продукт выдается наклонным шнеком в транспортные средства

и кормораздатчики.

На рисунке 21 показан смеситель агрегата. Он состоит из рамы, бункера,

шнека, электропривода, задвижек и кормопроводов. В конической части

смесителя размешена выгрузная горловина, которая присоединяется к приемнику

нории. Продукт поступает в смеситель через загрузочный патрубок и под

действием шнека поднимается в смесительную камеру.

Привод шнека осуществляется от электродвигателя через клиноременную

передачу. Управление электроприводом задвижек приводится с пульта.

Управление работой агрегатов — дистанционное с центрального пульта

(шкафа) управления. Система сигнализации (звуковая и световая) облегчает

управление работой агрегата, указывая на необходимость выключения или

переключения соответствующих механизмов. Обслуживают агрегаты ОКЦ-15

два, а ОКЦ-30 три человека.

Рис. 2.22. Комбикормовый агрегат

Контрольные вопросы

Что называется смешиванием кормов и для чего необходимо их смешивать?

Назовите типы смесителей кормов и основные требования к ним.

Что такое степень однородности смеси и как она определяется?

Как влияет продолжительность смешивания на степень однородности

смеси?

Какие факторы влияют на производительность смесителя?

На преодоление каких сопротивлений расходуется мощность на привод

лопастного смесителя и как она определяется?

Вопросы для самостоятельной работы

1. Как влияет гранулометрический состав компонентов на степень

однородности смеси?

Рассмотрите конструкцию смесителя дозатора СДМ-3 и его аналогов?

2.7. Механизация гранулирования и брикетирования кормов

2.7.1. Сущность процесса прессования кормов

С целью улучшения транспортабельности, снижения стоимости перевозок и

хранения, а также лучшей сохранности питательных веществ и витаминов корма

уплотняют или прессуют. Прессованию подвергается также комбикорм и

травяная мука.

Перед прессованием в корм можно добавить витамины, гормональные и

лечебные препараты, различные стимуляторы роста, аминокислоты и другие

необходимые и ценные добавки. В прессованных кормах эти добавки лучше

сохраняются, чем в кормовых смесях. Использование прессованного корма

создает условия для полной механизации и автоматизации процессов раздачи его

животным и птице.

Уплотнение кормов можно осуществлять: сжатием, скручиванием,

вибротряской, экструзией, окатыванием.

Основным способом уплотнения является сжатие, осуществляемое путем

гранулирования и брикетирования.

В зависимости от требуемой плотности стебельчатые корма могут быть

прессованы в тюки (плотность 120…160 кг/м3), которые требуют обвязки, или

брикеты (плотность 600…900 кг/м3), которые сохраняют свою форму и плотность

без обвязки. Комбикорма и травяная мука прессуются в гранулы плотностью

1200…1300 кг/м

Процесс прессования основан на свойстве сыпучих материалов уплотняться

под действием внешней нагрузки и при ее определенной величине сохранять

заданную форму после снятия нагрузки. В зависимости от величины

приложенной нагрузки различают следующие способы прессования:

9 без связующих добавок при малых давлениях (15…20 МПа);

9 без связующих добавок при высоких давлениях (30…35 МПа);

9 со связующими добавками при малых давлениях (5…10 МПа);

Современное оборудование для прессования позволяет получать из

мучнистых кормов гранулы диаметром до 20мм и длиной 1,5…3 диаметра

плотностью 900…1300 кг/м3, из травяной и соломенной резки длиной 20…70 мм,

или из полнорационных кормовых смесей брикеты диаметром до 65 мм, или

нецилиндрической формы с наибольшими размерами 80 мм.

Применяемые в животноводстве корма представляют собой

полидисперсную систему, состоящую из частиц разного диаметра. Эта система

является также многофазной, состоящей из твердой, жидкой и газообразной фаз.

Под давлением объем газообразной фазы резко уменьшается и в процессе

прессования трехфазная система практически достигает двухфазного состояния,

частицы сближаются настолько, что начинают проявляться силы молекулярного

сцепления. Механизм гранулирования и брикетирования наиболее описывается

молекулярной теорией в сочетании с механической. В качестве характеристики

брикетируемости корма служат порции материала до прессования V к объему

полученного брикета Vk. При уплотнении в камере с постоянной площадью

поперечного сечения будет справедливо выражение

(2.48)

где: h и h

— высота слоя до и после прессования в камере постоянного сечения.

Выразив объемы через их массу M и плотность, можно написать

(2.49)

где: ρ и ρ

- плотности полученного монолита и рыхлого материала до

прессования.

При уплотнении в материале накапливается потенциальная энергия упругих

деформаций, поэтому после снятия давления происходит его упругое расширение

преимущественно в направлении прилагавшегося давления. Величина

расширения характеризуется коэффициентом упругого расширения.

Наблюдения показали, что для грубостебельчатых кормов при однократном

сжатии и быстром снятии давления Ку.р = 2…2,5. При этом монолиты

получаются непрочными, имеют поперечные трещины и разваливаются. В то же

время установлено, что если сжатый материал выдержать определенное время под

тем же давлением, прочность монолита после снятия давления резко возрастает, а

коэффициент упругого расширения уменьшается до Ку.р=1,1…1,15.

Это объясняется тем, что с течением времени напряжения от упругих

деформаций уменьшаются, рассасываются. Такое явление называется

релаксацией.

Напряжения при релаксации изменяются по формуле, предложенной

Максвеллом:

(2.50)

где: τ

нач

- начальное напряжение в материале;

G - модуль сдвига, Па;

τ - вязкость, Па·с;

t - текущее время, с.