Сущность процесса прессования кормов

Классификация смесителей и требования к ним.

Классификация дозаторов и требования к ним

Дозирование – это процесс отмеривания заданного количества материала с требуемой точностью. Степень точности определяется зоотехническими и технологическими требованиями, а также обосновываются экономическими соображениями.

Известны два способа дозирования материалов – по объему и по массе. Наибольшее распространение получил способ дозирования по объему – наиболее простой, но менее точный.

По характеру протекания процесса дозирование может быть порционным и непрерывным.

Устройства, предназначенные для отмеривания и выдачи заданной дозы материала, называются дозаторами. В соответствии с принятым способом дозирования дозаторы подразделяются на объемные и массовые, а по характеру протекания процесса – на порционные и непрерывного действия.

По назначению дозаторы изготавливают для сыпучих кормов, влажных рассыпных и жидких кормов.

По типу рабочих органов дозаторы подразделяются на барабанные, тарельчатые, шнековые, ленточные, плунжерные, грейдерные, платформенные, вибрационные, штифтовые, секторные, шиберные, мерные емкости, весовые устройства.

По степени автоматизации дозаторы могут быть с ручным управлением, автоматизированные и автоматические.

Регулирование дозы в дозаторах может обеспечиваться изменением частоты вращения рабочего органа, длины или объема мерной емкости рабочего органа, количества мерных емкостей, длительности дозирования, поперечного сечения слоя корма, скорости движения кормоносителя, смещением противовеса, положением уровнемера и комбинированием нескольких методов.

Выбор того или иного типа дозаторов зависит от свойств дозируемых материалов, из которых наиболее существенным являются плотность, гранулометрический состав, углы естественного откоса и обрушения, влажность, склонность к сводообразованию, слеживаемость, комкуемость.

Материалы, подлежащие дозированию, хранятся в бункерах, силосах или других емкостях, расположенных, как правило, выше дозирующих устройств.

Хорошо сыпучие, не смешивающиеся материалы поступают к дозаторам самотеком по лоткам, трубам. Но таких материалов не много. Подавляющее большинство кормовых материалов требуют для создания непрерывного потока к дозатору активных побудителей либо питателей. Побудители устанавливаются в бункерах, предназначенных для хранения плохо сыпучих и слеживающихся кормовых материалов. В качестве побудителей используют различные ворошилки – цепные, лопастные, шнековые, рыхлители, вибраторы.

Питатели применяются для несыпучих и нетекучих (кашеобразных) кормовых материалов и предназначены для равномерной подачи кормов к весовым или объемным дозаторам. Питатели могут быть ленточные и шнековые транспортеры, пневмотранспортеры, вибрационные лотки, тарельчато-дисковые механизмы.

Дозаторы любого типа должны удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать выдачу заданного количества материала (дозы) с отклонением от заданной точности дозирования, не выше допустимого. При этом в зависимости от заданных условий доза может быть выдана без регламентации времени, за минимальное время и за строго определенный промежуток времени.

Кроме того, дозирующие устройства должны иметь возможность регулирования дозы в заданных пределах и взятия проб для контроля точности дозирования и производительности.

Рабочая зона дозатора должна быть легкодоступна для очистки его от остатков корма. Конструкция рабочих органов должна учитывать физико-механические свойства кормов.

Смешивание кормовых материалов друг с другом предусматривает равномерное распределение отдельных частиц данного вида корма среди частиц другого. При этом степень равномерности задается специальными условиями. Таким образом, цель смешивания – получение однородной смеси из различных 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:

1. по принципу действия – на непрерывного и периодического;

2. по расположению рабочего органа – на вертикальные и горизонтальные;

3. 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;

4. по количеству рабочих органов – одно-, двух- и безвальные (барабанные);

5. 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:

1. Должны обеспечивать качество смешивания, удовлетворяющее зоотехническим требованиям.

2. В процессе смешивания частицы не должны измельчаться.

3. В процессе смешивания в смесь не должны попадать посторонние примеси, вредные для здоровья животных.

Конструкция должна быть проста, надежна в эксплуатации и должна также удовлетворять требованиям техники безопасности.

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/м³.

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:

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

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

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

Современное оборудование для прессования позволяет получать из мучнистых кормов гранулы диаметром до 20 мм 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 V_k. При уплотнении в камере с постоянной площадью поперечного сечения будет справедливо выражение

, (4.1)

где h и h_k – высота слоя до и после прессования в камере постоянного сечения.

Выразив объемы через их массу M и плотность, можно написать

, (4.2)

где ρ и ρ₀ – 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 λ_ум = 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 λ_ум =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,

, (4.3)

где τ_нач – начальное напряжение в материале;

σ – модуль сдвига, Па;

τ – вязкость, Па·с;

t – текущее время, с.

Гранулирование – это процесс сжатия рассыпных кормов до определенных плотностей с получением гранул различной формы: цилиндр, шар, куб. Изготовление гранул из сыпучих кормов можно осуществить окатыванием и прессованием.

Для изготовления гранул окатыванием применяют эллипсовидные, цилиндрические (барабанные) и тарельчатые (чашечные) грануляторы. Для получения таких гранул материал должен быть тонко измельчен и увлажнен до 30…35 %. После окатывания гранулы сушат. Как видим, технологический процесс усложнен. Поэтому промышленное производство таких гранул-окатышей из комбикормов не получило широкого распространения.

При сухом прессовании прочные гранулы получаются, если исходное сырье обработать паром и добавить в него мелассу или другое связующее вещество

Прессы для гранулирования кормов классифицируются:

· по принципу прессования – на прессы с закрытой и открытой камерами, в которых противодавление создается соответственно глухой стенкой и силой трения о боковую стенку камеры;

· по типу рабочих органов, создающих усилие прессования, на следующие.

Формирующие прессы, образование гранул в которых происходит при прохождении продукта между двумя вращающимися навстречу друг другу ячеистыми вальцами.

Естественно, что форма ячеек может быть самой разнообразной. Продукт, попадая в ячейки вальцов, подвергается обжатию, а затем выпадает из них в виде спрессованных гранул определенной формы. Вследствие кратковременного усилия гранулы получаются непрочными.

К недостаткам таких прессов относится также низкая производительность и большая энергоемкость. Поэтому такие прессы нашли лишь ограниченное применение.

Рабочим органом шестеренчатых прессов служит пара зубчатых колес, находящихся в зацеплении вращающихся навстречу друг другу. У основания зубьев имеются сквозные радиальные отверстия, через которые продавливается прессуемый материал. Выходящие из отверстий гранулы срезаются неподвижными ножами. Диаметр гранул 10…13,5 мм.

Шнековые грануляторы могут быть цилиндрическими и коническими, одно- и двухшнековыми, с горизонтальным и вертикальным расположением шнеков.

В любом из них сырье захватывается шнеком, перемешивается, нагнетается к матрице и продавливается через отверстия соответствующего диаметра.

Выходящие из матрицы гранулы срезаются вращающимися ножами. В конических шнеках масса предварительно подпрессовывается. Матрицы могут быть плоские, сферические и сегментные.

Шнековые прессы применяют главным образом для гранулирования влажного исходного сырья (влажный способ).

Прессы с плоской горизонтальной вращающейся матрицей, через отверстия которой материал продавливается прессующими вальцами и формируется в гранулы. Вальцы могут быть коническими и цилиндрическими с активным и пассивным приводом. В прессах с цилиндрическими вальцами из-за разности окружных скоростей неравномерно изнашиваются матрицы и вальцы.

Недостатком является при определенной окружной скорости относ материала под действием центробежных сил к периферии матрицы и, как следствие, неравномерная нагрузка на ее рабочую поверхность.

Прессы с кольцевой горизонтальной или вертикальной вращающейся матрицей. Через формирующие отверстия последний материал продавливается прессующими вальцами активными или пассивными.

Главной особенностью такого рабочего органа является равенство окружных скоростей по линии контакта матрицы и вальца, поэтому трение между ними отсутствует и вся энергия тратится на прессование. По такому принципу работают наиболее распространенные прессы: ДГ; ОГМ-0,8; ОГМ-1,5; Бб-ДГЛ; "Сайзер", "Орбит".

Прессы с вертикальной кольцевой матрицей (ДГ) гранулируют комбикорма сухим способом.

Их преимущества: возможность быстрой и легкой замены матриц и вальцов при переходе с одного диаметра гранул на другой.

Брикеты готовят из смесей грубых кормов (соломы, стержней кукурузных початков, овсяной, ячменной и гороховой лузги) 83…85 % с концентратами 15 % и минеральными добавками (соль, мел, карбамид). Наиболее ценными являются брикеты из зеленой массы искусственной сушки, ячменя, свекловичного жома, шротов, премиксов и др. компонентов. Количество концентратов в них является полнорационным кормом и наиболее охотно поедается животными.

Процесс брикетирования не сопровождается значительным увеличением температуры корма, поэтому исключена возможность порчи нетермостойких элементов.

Для брикетирования кормов применяют следующие типы прессов: штемпельные с закрытой и открытой камерами, вальцовые, кольцевые, шнековые и мундштучные.

В комбикормовой промышленности применяются прессы штемпельного типа одно-, двух- и четырехштемпельные. Для приготовления полнорационных брикетов применяются штемпельные и кольцевые прессы.

Штемпельные прессы относятся к прессам периодического действия, остальные все – к прессам непрерывного действия.

Превращение сыпучей массы в брикет в штемпельных прессах осуществляется в матричном канале под воздействием штемпеля, совершающего возвратно-поступательное движение. Поперечное сечение матричного канала определяет форму брикета. Длина канала определяется плотностью брикета и временем релаксации.

Широкое применение для брикетирования кормов получило оборудование ОПК-2. Оно снабжено сменными матрицами для брикетов и для гранул.

Контрольные вопросы

1. Какими способами измельчаются кормовые материалы?

2. Как влияет степень дробления материала на производительность дробления и мощность, затрачиваемую на дробление?

3. Какое влияние оказывает степень дробления на удельный расход энергии, затрачиваемой на измельчение материала?

4. Что такое эквивалентный диаметр измельчаемой частицы и как он определяется?

5. Какое влияние оказывает скорость воздушного потока в отверстиях решета рабочей камеры дробилки на ее производительность?

6. На преодоление каких сопротивлений расходуется мощность, затрачиваемая на привод дробилки?

7. В чем принципиальное отличие барабанных, дисковых и центробежных корнеклубнерезок?

8. В чем состоит модификация мойки измельчителя-камнеуловителя ИКМ-Ф-10?

9. Из чего складывается мощность, необходимая для привода дискового измельчающего аппарата?

10. Как изменяется подача корнеклубнеплодов в шнековых мойках (наклонной и вертикальной) с изменением частоты вращения винта шнека?

11. Как изменяется производительность и потребляемая мощность центробежной корнерезки с изменением минимальной частоты вращения диска?

12. Как определяется мощность на привод центробежной корнерезки и от каких параметров она зависит?

13. Как определяется усилие резания корнеплодов и от каких параметров оно зависит?

14. Как согласовываются по величине противоположно направленные сила инерции и сила трения в барабанных и центробежных корнеклубнемойках для обеспечения качественной работы мойки?

15. На преодоление каких сопротивлений в шнековых мойках расходуется мощность на привод шнека?

16. Назовите основные способы измельчения корнеклубнеплодов.

17. Назовите основные типы рабочих органов корнеклубнемоек и особенности конструкции.

18. Назовите основные этапы процесса образования стружки при резании корнеклубнеплодов.

19. Назовите способы очистки корнеплодов от загрязнений и основные требования, предъявляемые к моечным машинам.

20. Назовите типы измельчителей корнеплодов и основные требования к ним

21. Перечислите основные требования, предъявляемые к измель-чителям корнеклубнеплодов.

22. Перечислите основные требования, предъявляемые к мойке корнеклубнеплодов.

23. Поясните, из каких соображений выбирается частота вращения кулачных, барабанных и дисковых рабочих органов корнеклубнемоек.

24. Что лежит в основе расчета производительности любой корнерезки?

25. Назовите типы дозаторов кормов и основные требования к ним.

26. На преодоление каких сопротивлений расходуется мощность на привод барабанного, ленточного и шнекового дозаторов и как она определяется?

27. Что лимитирует частоту вращения диска тарельчатого дозатора?

28. Каким образом можно изменить норму выдачи дозы тарельчатым дозатором?

29. Какой материал будет точнее дозироваться дозатором тарельчатого типа:

с частицами большего или малого размера,

с тяжелыми или легкими частицами?

30. Что такое технологический допуск?

31. Что называется смешиванием кормов и для чего необходимо их смешивать?

32. Назовите типы смесителей кормов и основные требования к ним.

33. Что такое степень однородности смеси и как она определяется?

34. Как влияет продолжительность смешивания на степень однородности смеси?

35. Как влияет гранулометрический состав компонентов на степень однородности смеси?

36. Какие факторы влияют на производительность смесителя?

37. На преодоление каких сопротивлений расходуется мощность на привод лопастного смесителя и как она определяется?

38. В чем заключается сущность процесса прессования кормов?

39. Что такое гранулирование кормов и для какой цели оно применяется?

40. По каким принципам классифицируются пресса – грануляторы кормов?

41. Какие факторы влияют на производительность и мощность на привод пресса с вращающейся матрицей?

42. Чем отличается технологическая линия гранулирования от технологической линии брикетирования рассыпных кормов?

43. От чего зависит плотность гранул, брикетов?

Дополнительная литература

Алешкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства. — М.: Агропромиздат, 1985.

Белявский Ю.И., Сазонова Т.Н. Полнорационные брикеты и гранулы для животных. – М., Госсельхозиздат, 1977.

Кукта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. — М.: Агропромиздат, 1987.

Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. — Л.: Колос, 1978.

Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм. - Л.: Агропромиздат, 1985.

Механизация животноводства. Учеб. пособие для с.-х. вузов. Под ред. В.К. Гриба — Мн.: Ураджай, 1997.

Мянд А.Э. Кормоприготовительные машины и агрегаты. — М.: Машиностроение, 1970

Основы механизации животноводства. В.К. Гриб, Н.М. Лукашевич, В.П. Николайчук и др. Под ред. В.К. Гриба. — Мн.: Ураджай, 1979.

Особов В.И. и др. Машины и оборудование для уплотнения сеносоломистых материалов. – М., 1974.

Способы механизированного приготовления полнорационных кормов. – Мн.: Урожай, 1976.

Дата добавления: 2014-01-20