Технология и агрегат для капсулирования подкормок пчелам тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Лузгин, Николай Евгеньевич

• Лузгин, Николай Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лузгин, Николай Евгеньевич

Реферат.

Введение.

Глава 1. Анализ существующих способов и средств покрытия пищевых продуктов и кормов оболочками. Цель работы и задачи исследования.

1.1. Эффективность использования подкормок пчелам.

1.2. Анализ способов нанесения защитного покрытия на пищевые продукты и подкормку для пчел.

1.3. Анализ средств механизации покрытия оболочками пищевых продуктов и подкормок для пчел.

1.4. Анализ способов подачи гранул подкормок для пчел в расплавленную массу защитного покрытия.

1.5. Анализ выполненных исследований по покрытию оболочками гранул подкормки для пчел.

1.6. Постановка проблемы, цель и задачи исследований.

Глава 2. Исследование физико-механических и реологических свойств тестообразных подкормок для пчел, гранул из них и защитного покрытия.

2.1. Программа и методика лабораторных исследований.

2.2. Результаты определения физико-механических свойств тестообразных подкормок для пчел и гранул из них.

Выводы.

Глава 3. Теоретические исследования процесса подачи и прохождения гранул подкормки для пчел через расплавленную массу защитного покрытия.

3.1. Конструктивно-технологическая схема устройства для подачи гранул подкормки для пчел и их прохождения через расплавленную массу защитного покрытия.

3.2. Теоретическое обоснование способа погружения гранул подкормки для пчел в расплавленную массу защитного покрытия.

3.2.1. Исследование процесса движения гранулы подкормки пчелам при погружении в жидкость.

3.3. Обоснование кинематических параметров устройства для подачи гранул в расплавленную массу защитного покрытия.

3.4. Обоснование угла наклона подающего лотка в слое расплавленного воска.

3.5. Тепловой баланс процесса капсулирования. Расход воды.

Выводы.

Глава 4. Исследование процесса подачи гранул подкормки для пчел в расплавленную массу защитного покрытия в лабораторных условиях.

4.1 Программа и задачи исследования.

4.2. Методика исследования.

4.3. Результаты экспериментального исследования влияния частоты подачи гранул подкормки в расплавленный воск на качество и толщину их покрытия.

4.4. Результаты исследования погружения гранул подкормки для пчел с поверхности расплавленного воска и при падении с некоторой высоты.

4.5. Результаты исследования процесса погружения гранул при скатывании по лотку.

Выводы.

Глава 5. Исследование процесса нанесения защитного покрытия на гранулы подкормки для пчел в производственных условиях, результаты внедрения и экономическая эффективность.

5.1. Программа и методика производственных исследований.

5.2. Результаты производственных исследований.

5.3. Результаты внедрения в производство.

5.4. Экономическая эффективность предложенной технологии нанесения покрытия на гранулы подкормки для пчел.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология и агрегат для капсулирования подкормок пчелам»

Пчеловодство играет важную роль в народном хозяйстве и экономике страны. Благодаря пчелам получают не только натуральный диетический продукт — мед, но и прополис, пергу, цветочную пыльцу, маточное молочко, которые используют в качестве биогенных стимуляторов в лечебных целях. Кроме того, все эти вещества применяют в парфюмерно-косметической промышленности.

Из пчелиного воска изготавливают искусственную вощину, его широко используют в радиотехнической, металлургической, лакокрасочной, текстильной промышленности, полиграфии, кораблестроении, гальванопластике. Пчелиный яд используется в медицине при лечении радикулита, ревматизма, остеохондроза. Велико значение пчел в опылении энтомофильных сельскохозяйственных культур. При этом повышается их урожайность.

Пчеловодство России традиционно развивается по трем основным направлениям: медовому, опылительному и разведенческому [1]. Для дальнейшего интенсивного развития пчеловодства необходимо:

- внедрять научные достижения в практику пчеловодства;

- создавать крупные предприятия по переработке и сбыту меда и другой продукции пчеловодства;

- совершенствовать формы фермерского пчеловодства, наращивать численность пчелоферм промышленного типа;

- шире использовать современные технологии производства и переработки продуктов пчеловодства.

Пчелы используют только два основных вида корма: нектар и пыльцу, собирая их с цветков энтомофильных растений. Пчелы перерабатывают нектар в мед, а пыльцу в пергу, создавая запасы концентрированных кормов на неблагоприятный зимний период. Нектар и мед обеспечивают пчел углеводами; пыльца и перга — белками, жирами, витаминами и минеральными веществами. Но в отдельные периоды года по разным причинам (из-за плохой погоды, из-за отсутствия взятка в природе и др.) пчел необходимо подкармливать углеводными и белковыми кормами [1-5].

Обычно используют жидкие и тестообразные корма, состоящие в основном из сахара, меда или инвертированного сиропа и белковых добавок. Однако их общий недостаток заключается в том, что они в процессе скармливания высыхают [6,7].

Сахарный сироп готовят непосредственно перед раздачей пчелам, он не хранится длительное время, что затрудняет его использование на крупных пасеках. Сахаро-медовую и белковые подкормки в виде медо-перговых смесей хранят в герметичной упаковке, что предохраняет их от высыхания и брожения меда в них. Перед скармливанием в упаковке проделывают отверстия для обеспечения доступа к ней пчел, что нарушает герметичность, и внешний слой подкормки засыхает. Указанные виды подкормок труднодозируемы, при раздаче требуют дополнительного привлечения подсобных рабочих.

В связи с тем, что контактные способы нанесения защитного покрытия имеют ряд недостатков, в Рязанской ГСХА в 1998 году был разработан способ бесконтактного нанесения защитного покрытия на подкормку для пчел и устройство для его осуществления [8].

Однако результаты опытов показали, что приготовленная данным способом подкормка имеет существенный недостаток — неравномерность покрытия, что приводит к увеличению расхода защитного покрытия (воска) и энергии на его разогрев [9]. Неравномерное покрытие получается в связи с тем, что при прохождении гранулой подкормки расплавленного защитного вещества за ней образуется зона турбулентности, которая способствует появлению каплевидного нароста.

Поэтому целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности процесса капсулирования тестообразных подкормок пчелам путем разработки технологии и агрегата с устройством для подачи гранул в расплавленную покрывающую массу воска, обеспечивающего нанесение на их поверхность равномерного воздухонепроницаемого покрытия за счет придания гранулам вращательного движения вокруг собственного центра тяжести. Подача гранул в установку для капсулирования при поступательно-вращательном движении позволит получать более равномерное их покрытие, сократить затраты на приобретение воска и электроэнергию для его разогрева. Это повышает эффективность пчеловодства и имеет важное народнохозяйственное значение.

Разработанные способ и агрегат для нанесения защитного покрытия на подкормку пчелам, позволяющие повысить качество нанесенного на гранулы подкормки покрытия (равномерность), реализованы на практике в лабораторных и производственных условиях.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

1 - способ и агрегат для нанесения защитного покрытия на подкормку пчелам;

2 - физико-механические и реологические свойства подкормок пчелам, гранул из них и защитного воскового покрытия;

3 - теоретические зависимости, обосновывающие параметры агрегата для капсулирования;

4 - рациональные технологические параметры процесса нанесения равномерного защитного покрытия из воска на гранулы подкормки пчелам шаровидной формы;

5 - результаты проверки предложенной технологии в производственных условиях и рекомендации производству.

Считаю своим долгом выразить благодарность заслуженному деятелю науки и техники Российской Федерации, доктору технических наук, профессору Некрашевичу В.Ф. и всем сотрудникам факультета механизации сельского хозяйства Рязанской ГСХА, которые оказали помощь в выполнении данной работы.

1. Анализ существующих способов и средств покрытия пищевых продуктов и кормов оболочками. Цель работы и задачи исследования.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Лузгин, Николай Евгеньевич

Общие выводы и предложения производству.

1. Технология капсулирования тестообразных подкормок пчелам в виде гранул шарообразной формы должна включать их поштучно-очередную подачу с интервалами 3 - 4 с; скатывание гранул по устройству, обеспечивающему вращательное движение их вокруг собственного центра тяжести в расплавленную массу защитного воскового покрытия; погружение и гравитационное прохождение через расплавленный воск для нанесения защитной оболочки, через слой горячей воды для снятия излишков и неровностей покрытия и через слой холодной воды для затвердевания восковой оболочки, а также последующую выгрузку из слоя холодной воды.

2. Агрегат для нанесения защитного покрытия на готовые гранулы подкормки для пчел должен содержать подающий транспортер, обеспечивающий равномерную подачу гранул; лоток или спиральный спуск, обеспечивающие придание вращательного движения их вокруг собственного центра тяжести; камеру капсулирования, включающую зоны расплавленного воска, горячей и холодной воды; ванну, обеспечивающую подачу и слив холодной воды и выгрузной транспортер, обеспечивающий выгрузку готовых гранул подкормки в защитной оболочке.

3. Экспериментальными исследованиями установлено, что гранулы тестообразной подкормки в защитной оболочке из воска практически не теряют свою влажность и могут подлежать длительному хранению. Липкость подкормки для пчел при увеличении нагрузки с 0,1 до 40 Н/м2 увеличивается с 5,27 до 14,15 Н/м2. Установлено, что вязкость расплавленного воска, определенная методом падающего шарика, зависит от диаметра шарика, разности плотностей шарика и расплавленного воска, скорости передвижения шарика, а также от температуры воска. При повышении температуры от 65 до 95°С вязкость уменьшилась от 15,35 до 12,1 Па-с.

4. Теоретически доказано, что для придания вращательного движения гранулам подкормки с целью получения более равномерного покрытия их восковой оболочкой необходимо использовать спиральный спуск или наклонный лоток. При этом скорость скатывания гранулы в воздухе зависит от длины пройденного пути, угла наклона лотка или спирального спуска, коэффициента трения качения и радиуса; в расплавленном воске она зависит от разности плотностей воска и гранулы подкормки, ее радиуса и коэффициента вязкого трения.

5. Лабораторными исследованиями установлено, что при наклоне лотка на угол, меньший 18°, скатывания гранулы не происходит, а с увеличением свыше 30° происходит ее сползание в воздушной среде, не обеспечивая достаточно равномерного покрытия, как при обычном гравитационном погружении без вращения.

6. Экспериментами установлено, что рациональными режимами работы агрегата следует считать: толщину слоя расплавленного воска — 60 - 70мм, его температуру - 85°С, угол наклона подающего лотка - 30°, температуру гранул подкормки - 18°С, температуру слоя холодной воды - 10 - 15°С, толщину слоя горячей воды — 140 - 150мм, а его температуру - 82°С. При этом средняя толщина получаемого защитного покрытия на гранулах подкормки составляет от 0,35 до 0,65мм.

7. Производственными исследованиями установлено, что производительность агрегата с камерой капсулирования диаметром 200мм, высотой 400мм, при диаметре гранул 0,035 м составляет 40 кг/ч; энергоемкость процесса - 0,083 кВт-ч/кг при толщине нанесенной защитной оболочки 0,5 ± 0,15мм.

8. Расчет экономической эффективности показал, что при объеме производства подкормки 12852 кг экономия составит по сравнению с существующей технологией, около 180 тысяч рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лузгин, Николай Евгеньевич, 2004 год

1. Таранов Г.Ф. Корма и кормление пчел. М., Россельхозиздат, 1986.

2. Коптев B.C. Технология разведения и содержания сильных пчелиных семей. — М., Нива России, 1993.

3. Углеводные, белковые и минеральные подкормки пчел. Рыбное, НИИ Пчеловодства, 1986.

4. Международный конгресс по пчеловодству, 22-й, Мюнхен. Доклады 1 7 августа 1969 года. - Бухарест — Румыния, изд. Апимондия, 1971.

5. Яковлев А.С. Влияние стимулирующих подкормок на биологические и хозяйственно-полезные признаки медоносных пчел. Автореферат канд. дисс. — Рязань, изд. РСХИ, 1968.

6. Стенин С.С. Технология и установка для капсулирования подкормок пчелам. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Рязань, 2000.

7. Нуждин А.С. Основы пчеловодства М.: Агропромиздат, 1988.

8. Некрашевич В.Ф., Бронников В.И., Стенин С.С. Способ нанесения защитного покрытия на подкормку для пчел и устройство для его осуществления. Патент РФ №2125368.

9. Некрашевич В.Ф., Бронников В.И., Лузгин Н.Е. Способ приготовления капсулированной подкормки для пчел. Материалы межвузовской научно-практической конференции. Том 2. - Кострома, КГСХА, 2000.

10. Туников Г.М., Кривцов Н.И., Лебедев В.И. Пчеловодство. — Учебник для высших учебных заведений. М.: Колос, 1999.

11. И. Зарецкий Н.Н. Использование пчел в теплицах. — М.: Росагропромиздат, 1990.

12. Рекомендации по приготовлению и использованию подкормок пчел -Рыбное, НИИ Пчеловодства, 1982.

13. Кормление пчел и использование заменителей меда и перги. Рыбное, НИИ Пчеловодства, 1988.

14. Сахарно-медовое и сахарное тесто в подкормках пчел. — Рыбное, НИИ Пчеловодства, 1985.

15. Цебро В.П. День за днем на пасеке. — JL, Лениздат, 1991.

16. Лебедев В.И., Билаш Н.Г. Оптимизация кормления пчелиных семей в течение года. М.: ЦНТИПР, 1994.

17. Подкормка пчел зимой. Рыбное, НИИ Пчеловодства, 1984.

18. Малаю А. Интенсификация производства меда. Перевод с рум. М., Колос, 1979.

19. Приготовление углеводных и белковых кормов для пчел. Рыбное, НИИ Пчеловодства, 1989.

20. Некрашевич В.Ф., Корнилов С.В., Лузгин Н.Е., Музалев А.В. Капсулирование тестообразных кормов для подкормок. Пчеловодство №7, 2002.

21. Брюль, Ленуар, Вебэр и др. Производство сыра: технология и качество. М., Агропромиздат, 1989.

22. Диланян З.Х. Сыроделие. М., Легкая и пищевая промышленность,1984.

23. Оборудование для производства сыра и переработки сыворотки. -Справочник под ред. Шилера. М., Агропромиздат, 1990.

24. Авт. св. № 2851875, кл. А 23 К 1/18, 1981.

25. Авт. св. № 285595, кл. А 23 С 19/16, 1971.

26. Авт. св. № 168111, кл. А 23 С 19/16, 1975.

27. Авт. св. № 460861, кл. А 23 С 19/16, 1975.

28. Авт. св. № 1796123 А 1, кл. А 23 С 19/16, 1993.

29. Авт. св. № 543386, кл. А 23 С 19/16, 1977.

30. Роздов И.А. Защитные покрытия в сыроделии. — Журнал «Молочная промышленность», №2, 1997.

31. Федотова А.В., Снежко А.Г., Штыков А.Н. Защитное покрытие «Полисвэд» для твердых сычужных сыров. Журнал «Сыроделие», №4, 2000.

32. Исаенко А.А., Федотова А.В. Латексное покрытие для твердых сыров. Журнал «Сыроделие и маслоделие», № 4, 2002.

33. Мешалкин А.В. Хранение сыров в полимерных пленках. Журнал «Сыроделие и маслоделие», № 3,2002.

34. Пути повышения качества молока и совершенствование технологии сыров. — Под ред. Диланяна З.Х. Ереван, Айастан, 1971.

35. Шиллер Г.Г. и др. Оборудование для производства сыра и переработки сыворотки. — Справочник. — М.: Агропромиздат, 1990.

36. Знаменский Н.Н. Полимерные материалы в молочной промышленности. — М.: Пищевая промышленность, 1967.

37. В.Д. Супряга. Приготовление тестообразных кормов. Журнал «Пчеловодство», №8, 1986.

38. Некрашевич В.Ф., Бронников В.И., Корнилов С.В., Лузгин Н.Е. Линия приготовления подкормки для пчел в защитной оболочке. Материалы 2-ой международной научно-практической конференции «Интермёд». — Рыбное, Рязанская область, 2001, с. 71 - 72.

39. Цециковский В.М., Пушкина Г.П. Технологическое оборудование зерноперерабатывающих предприятий. М.: Колос, 1976.

40. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Под ред. Миклецкина Т.З. - М.: Машиностроение, 1964.

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

42. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986.

43. Гришенко Ф.В. Методическое пособие для выполнения работ по курсу «Основы теории и расчета рабочих процессов сельскохозяйственных машин». Рязанский СХИ, 1979.

44. Отчет по теме «Разработка и внедрение технологий и эффективные средства механизации приготовления кормовых гранул и брикетов с повышенным использованием животными их энергетического потенциала». № Госрегистрации 01.86.0029745. Тема№ 7р.7.4. Рязань.

45. Теплофизические свойства веществ. Под ред. Варгафтика Н.Б. -M.-JI., Госэнергоиздат, 1956.

46. Кэй Д., Лэби Т. Справочник физика-экспериментатора. Перевод с 9-го англ. изд. - М., ГИИЛ, 1949.

47. Кэй Д., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. -Перевод с 12-го англ. изд. Под ред. Яковлева -М., Физматгиз, 1962.

48. Вукалович М.П. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. — М., Издательство стандартов, 1969.

49. Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов. Справочник. — М., Физматгиз, 1959.

50. Пономарева М.С., Толстой А.Ф. Физика. Определение коэффициента вязкости жидкости методом падающего шарика. Методические разработки для выполнения лабораторной работы №6 студентами-заочниками по зооинженерным специальностям. -М.: ВСХИЗО, 1988.

51. Кипарисов Н.Г., Корнилов С.В., Музалев А.В., Лузгин Н.Е. Устройство для определения коэффициента вязкости жидкости методом падающего шарика. Перспективные разработки в области механизации сельского хозяйства. Сборник научных трудов. — Рязань, 2001.

52. Пономарева М.С., Толстой А.Ф. Физика. Методические указания. -М.: ВСХИЗО, 1988.

53. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных. -М.: Колос, 1973.

54. Налимов В.В., Чернова И.А. Статистические методы планирования экспериментальных исследований. М.: Наука, 1965.

55. Некрашевич В.Ф., Бронников В.И., Лузгин Н.Е., Корнилов С.В. Способ нанесения защитного покрытия на подкормку для пчел и устройство для его осуществления. — Патент РФ № 2174748.

56. Лайцанский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. Том 1 -2 -М.: Главная редакция Физико-математической литературы «Наука», 1983.

57. Кошляков Н.С. и др. Уравнения в частных производных математической физики. М.: Высшая школа, 1970.

58. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1971.

59. Бронштейн Ч.Н., Семиндяев К.А. Справочник по математике. — М.: Наука, 1980.

60. Исайченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. — М.: Энергия, 1969.

61. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Гостехиздат, 1952.

62. Кейс В.И. Конвективный тепло- и массообмен. — М.: Энергия, 1972.

63. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. — Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1970.

64. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.

65. Басов A.M., Шаповалов А.Т., Кожевников С.А. Основы электропривода и автоматическое управление электроприводом в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1972.

66. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973.

67. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование экспериментов в исследовании сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980.

68. Адлер Ю.П., Макарова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.

69. Налимов В.В., Чернова А.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. -М.: Наука, 1965.

70. Налимов В.В. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиноминальных моделей. — М.: Металлургия, 1982.

71. Горя B.C. Алгоритм математической обработки результатов исследований. — Кишинев: Штиинца, 1978.

72. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эпических формул. — М.: Высшая школа, 1988.

73. Сакланов В.Д., Сергеев М.П. Технико-экономическое обоснование выбора средств механизации. М.: Колос, 1973.

74. Методика определения экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в машиностроении для животноводства и кормопроизводства. -М.: ВНИПИ, 1986.

75. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. — М.: Россельхозиздат, 1984.

76. Финансы. Учебное пособие. — М.: Финансы и статистика, 1997.

77. ГОСТ 2.105 95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

78. Кузин Ф.А. Кандидатская диссертация. М.: Ось — 89,1997.

79. Киреев В.К., Корнилов С.В., Лузгин Н.Е., Музалев А.В. Сравнительный расчет энергозатрат при нанесении защитного покрытия на пищевые продукты. Сборник научных трудов аспирантов, соискателей и сотрудников РГСХА. — Рязань, 2001.

80. Механизированное производство тестообразных кормов для пчел -Рыбное, НИИ Пчеловодства, 1988.