Исследование процесса механической очистки перговых гранул от органических оболочек

Введение . Одним из важнейших продуктов пчеловодства является перга. Перга – это законсервированная пчелами в ячейках сота пыльца растений. Благодаря своему уникальному биохимическому составу этот продукт широко применяется в апитерапевтической практике для лечения целого ряда заболеваний.

Получаемая сегодня в условиях пчеловодческой пасеки перга часто не соответствует требованиям государственного стандарта, так как извлекается из старых выбракованных сотов и поэтому сильно загрязнена. Основным трудноотделимым загрязнителем для перговых гранул являются органические коконы, остающиеся в ячейках сота после вывода молодых пчел. Коконы плотно облегают цилиндрическую поверхность гранул, ограничивая при этом возможность использования перги [2–4].

Предложенные нами способы очистки перги от оболочек заключаются в механическом перемешивание извлеченных из сота гранул до тех пор, пока оболочки на гранулах полностью не разрушатся.

Для решения обозначенной выше задачи предложена специальная установка [1].

Цель работы . Исследование влияния продолжительности процесса очистки перговых гранул на процент перговых гранул, очищенных от органической оболочки.

Материалы и методы исследования. Для проведения опытов была изготовлена лабораторная установка, схема которой представлена на рисунке 1, общий вид – на рисунке 2. Установка состоит из рабочей камеры 1, в нижней части которой установлен ящик 2 для сбора смеси, состоящей из отслоившихся оболочек и гранул перги. Верхняя часть камеры 1 закрывается крышкой 3. Над ящиком 2 установлено решето 4 с продолговатыми отверстиями (рис. 2, б).

В камере 1 располагается рабочий вал 5 с зафиксированными при помощи втулок 7 штифтами 6 . Расстояние между плоскостями вращения штифтов выдерживается распорными втулками 8 .

Рис. 1. Схема лабораторной установки для очистки перговых гранул от органической оболочки:

1 – рабочая камера; 2 – ящик для сбора гранул; 3 – крышка; 4 – решето; 5 – рабочий вал;

6 – штифт; 7 – втулка фиксации штифта; 8 – распорная втулка

Работа установки в режиме очистки перговых гранул осуществляется следующим образом. Нижняя втулка 7 со штифтом 6 устанавливается так, чтобы расстояние от решета 4 до нижней плоскости втулки 7 составляло 10 мм. Это минимальный зазор, позволяющий сохранять целостность гранул, обеспечивая их свободное прохождение между втулкой и поверхностью решета. Контроль расстояния осуществляется при помощи линейки, где уровень верхней плоскости втулки 7 должен совпасть с отметкой 30 мм. В рабочую камеру 1 загружают 200±10 г неочищенных перговых гранул (влажность 13– 15 % по ГОСТ 31776-2012), охлажденных до температуры -5^-15°С. При данной температуре менее выражены адгезионные свойства перги, что исключает деформацию и залипание гранул в отверстиях решета и на поверхности штифта. Масса навески определяется диаметром рабочей камеры, который составляет 300 мм. При загрузке данного количества перги на решете 4 образуется слой перговых гранул высотой 25 мм, полностью покрывающий нижний штифт 6, чем обеспечивается максимальная степень вовлечения перговой массы в дви- жение. Частота вращения вала, привод которого осуществляется от патрона сверлильного станка, устанавливается равной 140 об/мин. Под действием вращающегося штифта 6 перговые гранулы вовлекаются в движение. За счет трения о соседние гранулы и поверхность решета 4 органические оболочки перговых гранул разрушаются и проходят через его продолговатые отверстия.

Количество контрольных замеров в опыте равно пяти. В каждом опыте изменяли время рабочего процесса, после чего определяли процентное содержание перговых гранул, очищенных от органической оболочки, в общей массе перги, загружаемой в рабочую камеру 1 . Критерий оптимизации (процент целых гранул перги, очищенных от восковых оболочек W,%) определяли по формуле

W = ^—^100%,          (1)

Мо где т- - масса целых перговых гранул, очищенных от восковых оболочек, г;

М_о - общая масса перги, г.

Фактором, исследуемым в процессе опытов, являлось время рабочего процесса очистки пер-говых гранул от органических оболочек.

Значения времени в контрольных точках эксперимента соответствовали следующим величинам: 30, 60, 90, 120, 150, 180 с.

Результаты и их обсуждение. В результате статистической обработки экспериментальных данных была получена математическая модель, описывающая массовый выход целых перговых гранул, очищенных от оболочек

w ( t ) = 37,456 + 0,172 ∙ t - 0,000104 ∙ t² ․ (2)

Коэффициент детерминации составил 0,972, что говорит о весьма высокой точности аппроксимации. Проверка однородности дисперсий по G-критерию Кохрена (для доверительной вероятности p = 95%) свидетельствует о соблюдении условия воспроизводимости опытов: расчетное значение критерия, равное 0,425, не превышает табличного значения 0,4803.

Полученная регрессия представлена графиком на рисунке 3.

а

б

Рис. 2. Лабораторная установка для очистки перговых гранул от органической оболочки: а – общий вид (без рабочего вала); б – рабочая камера с решетом, рабочим валом и установленными на нем штифтами

Рис. 3. Зависимость процента перговых гранул, очищенных от органических оболочек, от продолжительности процесса очистки

Из рисунка 3 следует, что при фиксированной частоте вращения вала 5 и фиксированном расстоянии от решета 4 до втулки 7 процентный выход перговых гранул, очищенных от органической оболочки, увеличивается пропорционально времени рабочего процесса и может достигать 68–75 % при увеличении продолжительности процесса механической очистки. Таким образом, максимальный уровень очистки определяется условиями поточности производства, то есть производительностью машин, осуществляющих технологический процесс получения продуктов пчеловодства.

Выводы. В результате статистической обработки результатов эксперимента по определению влияния времени рабочего процесса очистки перговых гранул на процентный выход перговых гранул, очищенных от органической оболочки, было получено уравнение регрессии. Анализ полученной зависимости свидетельствует, что уровень очистки перговых гранул от органических оболочек возрастает от 40–43 до 68–75 % очищенных перговых гранул в общей массе при изменении продолжительности технологического процесса от 30 до 180 секунд. Увеличение времени дополнительной очистки свыше 3–3,5 минут не является целесообразным, так как не способствует существенному повышению степени очистки гранул, снижает производительность процесса и приводит к истиранию и переизмельчению продукта.