Разработка и исследование смесителя-диспергатора центробежного типа для получения сухих композитных смесей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, кандидат технических наук Карнадуд, Олеся Сергеевна

• Карнадуд, Олеся Сергеевна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Карнадуд, Олеся Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ И

ДИСПЕРГИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРА ЛОВ.

1.1. Современные способы и устройства для смешивания и диспергирования сыпучих материалов.

1.1.1. Теоретические основы процессов смешивания сыпучих дисперсных материалов.

1.1.2. Общая характеристика процессов диспергирования сыпучих материалов.

1.1.3. Типовые конструкции смесителей-диспергаторов. центробежного типа.

1.1.4. Интенсификация процессов смесеобразования в аппаратах центробежного типа.

1.2. Основные подходы к математическому моделированию процессов смесеприготовления.

1.3. Технология получения сухих композитных смесей.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ И ДИСПЕРГИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В АППАРАТЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА.

2.1. Математическое моделирование процессов смесеобразования в смесительном агрегате на основе кибернетического метода.

2.2. Сравнительный анализ схем организации движения материальных потоков в аппарате на основе стохастического подхода.

2.2.1. Расчёт возможных путей перехода потоков материала по рабочим зонам аппарата.

2.2.2. Алгоритм расчета качества смешивания в центробежном смесителе-диспергаторе.

2.2.3. Выбор рациональных параметров модели, описывающей процесс смесеобразования в локальном объеме аппарата.

2.3. Изучение закономерностей процесса диспергирования в центробежном аппарате.

2.3.1. Расчет степени измельчения материала в смесителе-диспергаторе.

2.3.2. Алгоритм расчета диспергирующей способности аппарата.

ГЛАВА 3. АППАРАТУРНОЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Описание лабораторно-исследовательского стенда.

3.2. Дозировочное оборудование стенда.

3.2.1. Порционный дозатор.

3.2.2. Шнековый дозатор.

3.2.3. Спиральный дозатор.

3.3. Описание новой конструкции смесителя-диспергатора.

3.4. Приборы и методика определения концентрации ферромагнитного трассера в смеси.

3.5. Методика отбора проб из смеси.

3.6. Методика определения характерного размера частиц.

3.7. Материалы, используемые в экспериментальных исследованиях.

3.8. Методика определения коэффициентов циркуляции материала в аппарате.

3.9. Методика определения параметров передаточной функции смесителя-диспергатора.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Экспериментальное исследование схем движения материальных потоков в смесеприготовительном агрегате.

4.1.1. Определение параметров ПФ смесителя и дозаторов.

4.1.2. Анализ (влияние) организации схем движения материальных потоков в смесительном агрегате на сглаживающую способность.

4.2. Определение рациональных параметров работы смесителя-диспергатора.

4.2.1. Исследование влияния схем движения материалопотоков на качество смешивания.

4.2.2. Определение степени диспергирования материала в аппарате.

4.3. Промышленная апробация.

4.3.1. Аппаратурное оформление производства мучных композитных смесей для получения полуфабрикатов «Блинная смесь», «Оладьи».

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование смесителя-диспергатора центробежного типа для получения сухих композитных смесей»

Актуальность проблемы. Основные задачи пищевой промышленности - это обеспечение населения высококачественными продуктами питания, создание и внедрение отвечающего современным требованиям высокоэффективного технологического оборудования,

О» .0' способствующего экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов, исходного сырья и сокращающего негативное воздействие на окружающую среду [1].

Совместно с необходимостью наращивания темпов производства продуктов питания на предприятиях пищевой промышленности решаются задачи рационального и полного- использования поступившего сырья. В связи с этим в области переработки сыпучих дисперсных* материалов приобретают большое значение ресурсосберегающие технологии, интенсификация процессов смешивания и диспергирования; разработка и. проектирование новых типов аппаратов и методик их расчета. Поэтому актуальной является, задача интенсификации процесса приготовления многокомпонентных смесей, с высокими процентными соотношениями-(1:200 и более) в технологии производства сухих пищевых полуфабрикатов (готовые мучные смеси для приготовления блинов, оладий и т.п.). Ввиду сложности учета физико-механических свойств сыпучих материалов надежной основой методов расчета аппаратов для их переработки являются экспериментальные исследования.

На практике для повышения эксплуатационных характеристик в исследуемый аппарат вносятся конструктивные изменения, что требует затрат времени и средств на повторение всего объема эмпирических исследований [2]. Во многих случаях это недопустимо для динамично развивающихся производств. Для решения этой задачи необходимо использовать известные и апробированные методы математического моделирования процессов, протекающих в дисперсных системах.

Российскими учеными (Макаров Ю.И., Ахмадиев Ф.Г., Кафаров В.В., Блиничев В.Н., Мизонов В.Е., Иванец В.Н., Баранцева Е.А., Селиванов Ю.Т., Першин В.Ф., Борщёв В.Я. и др.) опубликованы ряд работ в области практики и теории процессов смешивания и диспергирования, однако некоторые вопросы так и остались нераскрытыми.

Поэтому изучение закономерностей процессов смешивания и диспергирования в технологии сухих композитных семей с целью разработки высокоэффективного смесительного оборудования для их получения, а так же выбор оптимальных режимов работы смесеприготовительного агрегата является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР ФГБОУ ВПО КемТИПП, грантами губернатора Кемеровской области «Разработка научно-практических аспектов создания дозировочно-смесительного оборудования для производства комбинированных кормов и продуктов питания», «Инновационное развитие высокоэффективных технологических процессов, производства комбинированных продуктов» (2007 г., 2010 г., грантодержатель - Бакин И.А.).

Цель работы: разработка и исследование смесителя-диспергатора центробежного типа для получения сухих композитных смесей на основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Задачи исследований: разработать математические модели процесса смесеобразования в центробежных аппаратах на микроуровне (в рабочем объеме смесителя) и макроуровне (в системе «дозаторы-смеситель») с применением теории стохастических процессов и кибернетического подхода; исследовать экспериментальным путем процессы смешивания и диспергирования в центробежном аппарате и определить рациональные режимы его работы;

- реализовать математическую модель смесителя-диспергатора численными методами на ЭВМ, разработать алгоритм расчета его рациональных параметров работы смесителя-диспергатора и сравнить полученные зависимости с экспериментальными данными;

- разработать новую конструкцию смесителя центробежного типа и технологию получения сухих мучных композитных смесей в>нем.

В соответствии с поставленными задачами, исследования проводили по общей схеме, представленной на рис.1.

Научная новизна:

- разработаны и средствами компьютерного моделирования реализованы математические модели, описывающие процесс смесеобразования в локальном объеме смесителя-диспергатора и системе «дозаторы-смеситель»;

- разработаны алгоритмы расчета рациональных рабочих параметров смесителя-диспергатора сыпучих дисперсных материалов (свидетельства о государственной регистрации программ ЭВМ №2011619083, 2011619084);

- экспериментально исследовано влияние рациональных конструктивных и режимных параметров работы смесителя на качество получаемых мучных композитных смесей.

Практическая значимость и реализация. По результатам' исследований усовершенствована технология получения сухих композитных смесей, реализуемая в новой конструкции смесителя-диспергатора центробежного типа (патент РФ № 104867). Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах "Процессы и аппараты пищевых производств" и "Технология и организация общественного питания" ФГБОУ ВПО КемТИПП при подготовке бакалавров и магистрантов.

Автор защищает: математическое описание процесса смесеобразования с применением стохастического и кибернетического подходов; алгоритм расчета рациональных параметров работы смесительного агрегата для получения высококачественных мучных композитных смесей; новую конструкцию центробежного смесителя-диспергатора и результаты его экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ФГБОУ ВПО КемТИПП (2007 - 2011 г.); III Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)», Воронеж, 2009; Всероссийской научной конференции молодых учёных «Наука. Технологии. Инновации», Новосибирск, 2009; Всероссийской научной конференции молодых учёных «Актуальные вопросы развития пищевой промышленности», Челябинск, 2011.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получены патент РФ и 2 свидетельства о государственной регистрации программ ЭВМ №2011619083,2011619084.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов, списка литературы и приложений; включает 44 рисунка, 14 таблиц. Основной текст изложен на 126 страницах, приложение на 29. Список литературы включает 117 наименований.

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты пищевых производств», Карнадуд, Олеся Сергеевна

3. Выводы и предложения.

I Ipe/iMicieiniaii ihii.ii мо-нромм! пленная уаапопкл по смен тиамин» ком попет он да я мучных нолуфаорнкатн чЬ'.чиннач смесью прншлна ш.иержашмеп нрнемочные исшлхнпх. Улучшилось качсспю смсшнплнпя. при проведении процесса ликвидирован ручном 1руд.

В pciy.-II.KIIC i1c1iwkihmü. проведенных ни MtfllipiMV'KIIOM смесшс.чо н учеоио-производственном цехе ИЛ ГОУ IHK) .Hindi ЛУ). úu.iit уменьшены noiepii oí Орака и сделаны мм килы о мысиком качестве смешивании конечной) продукта.

1'екомсндомаи. уепншжш. счсеикмь на рпмшос iipoiniuviciKo для получения Mj4in.iv смесей дм\чшчо по.-пфлорнкпл .'Ь.ишлая смесь». с?/ ПОИ

11рсдседа1с,п. комиссии: um HHMoiiauHoinmlí лаборатории, мае i ер HO 1"ОУ IIIК > I L'íK"4<>

Патрона Л.С.

Члены комиссии: !емюл(ч ГОУ НПО I I.U Л':4<П аироил O.A. флфеееор кафедры IIAIlll ГОУ В1Ю !„WI ¡IIII I. дд.н. Каким H.A. кафедры TiiOOl I ГОУ НПО Кем IUI 111. км,и. Дапыдсико Н.И., f . '/íí асниран i кафедры HAI II 11 ОУ 11ЦО K'eul I II II I. Карн.иуд < >.< '., rfî Mai lier ран i кафедры НАИН ГОУ НПО Кем'1 III II I. Дандсрфсц Д.Ю.