Разработка технологии приготовления премиксов и оборудования для ее реализации

Важное место в производстве полнорационных комбикормов для различных групп сельскохозяйственных животных и птицы отводится премиксам – однородным смесям биологически активных веществ (БАВ) с наполнителем. Ввод премиксов в комбикорма осуществляется в небольших количествах, что выдвигает более высокие требования к их приготовлению на всех стадиях производства [1, 2].

Технология приготовления премиксов включает следующие операции: подготовка наполнителя; подача макрокомпонентов; подача средних компонентов; ввод микрокомпонентов; подготовка йодистого калия; ввод холин-хлорида и жира; дозирование и смешивание компонентов; затаривание продукции [3, 4].

Целью работы является обоснование и разработка технологии приготовления витаминных, минеральных и комплексных премиксов с вводом масла растительного и разработка комплекта оборудования для ее реализации.

Экспериментальные исследования проводили на компонентах премиксов, физикомеханические свойства которых приведены в таблице 1.

При проведении исследований двухвального лопастного смесителя периодического действия вместимостью 1000 л применяли двухкомпонентную смесь [5]. В качестве основного компонента использовали наполнитель (измельченная пшеница). В качестве ключевых компонентов применяли: металлическую примесь с магнитными свойствами, витамин В 2 и соль микроэлементов MnSO 4 .

Т а б л и ц а 1

Физико-механические свойства компонентов

Наименование компонента	Влажность, %	Объемная масса, кг/м3	Средний размер частиц, мм	Угол естественного откоса, град
В 3	1,2	577	0,24	44
В 5	0,5	708	0,02	50
Е	0,5	620	0,32	37
А	3,7	683	0,2	33
MnSO 4	26,8	1292	0,28	40
FeSO 4	39,2	765	0,3	55
CuSO 4	28,8	1302	0,64	36
Измельченная пшеница	12,1	560	0,02	36
Металломагнитная примесь	-	2500	0,4	-
В 2	1,5	430	0,7	50
MnSO 4	26,8	1292	0,28	40

Отбор проб осуществляется в смесителе в      чественным показ различных его зонах. Пробы для оценки каче-      чевого компонента ства смеси, получаемой в смесителе, отбирали по ГОСТ 13496.0-80. В каждом эксперименте                    1 отбирали 10 проб. Концентрацию металломаг-           К 0 = 1 -~А х ср нитной примеси в пробах определяли по                V ГОСТ «Комбикорма. Методы определения со-      где К – однородно держания металломагнитной примеси» с исполь-      держание ключево зованием устройства для извлечения металло-       Х – среднее ариф магнитных примесей У3-ДИМП. Содержание      жания ключевого к витамина В 2 , соли микроэлементов MnSO 4 опре-       n – количество про деляли по ГОСТ Р 52741, ГОСТ Р 51637.                   Технические Качество готовой смеси определяли по      оборудования для критерию однородности, являющемуся коли-      лей микроэлементо Технические характеристики комплекта оборудования для дозиро		ателем распред в смеси: St X i - X cp У 1 n - 1 7 сть смешивани го компонента метическое зна омпонента по б. характеристик дозирования ви в представлены Т вания компоне		еления клю- 100% (1) я, %; Х i – сов пробе, %; чение содер- n пробам, %; и комплекта таминов, сов таблице 2. а б л и ц а 2 нтов
Наименование показателя	Значение показателя
Наибольший предел взвешивания весового устройства, кг	5		20	30
Наименьший предел дозирования компонентов, кг	0,1		0,5	1
Объем бункера, м3	0,3
Производительность шнекового питателя, м3/ч	0,11		0,3	0,3
Датчик веса, кг	10		50	75
Дискретность цифровой индикации массы компонентов, г	2		5	5
Время дозирования компонентов, с	240
Установленная мощность, кВт	0,75		0,75	0,75
Погрешность дозирования от наибольшего предела дозирования, %	0,1		0,1	0,1
Погрешность дозирования от НмПВ	1

Технические характеристики шнековых питателей представлены в таблице 3.

Т а б л и ц а 3

Технические характеристики питателей

Диаметр шнека, мм	Диаметр вала, мм	Шаг, мм	Частота вращения, об/мин	Производительность, м3/ч	Мощность, кВт
78	55	25	58	0,11	0,75
96	55	25	93	0,3	0,75

Производительность шнековых питателей определяли путем дозирования микрокомпонентов В 3 и FeSO 4 за время, равное 60 с. Результаты определения фактической производительности питателей приведены в таблице 4.

Точность дозирования микрокомпонентов определяли путем дозирования витаминов В 5 , Е, А и солей микроэлементов MnSO 4 , FeSO 4 , CuSO 4 .

Эффективность работы комплекта оборудования с грузоподъемностью весов 5, 20 и 30 кг со шнековыми питателями производительностью 0,11 м³/ч и 0,3 м³/ч при дозировании микрокомпонентов витаминов В₅, Е, А и солей микроэлементов MnSO 4 , FeSO 4 , CuSO 4 с разными заданными значениями масс компонентов от 100 до 1000 г определяли по относительному отклонению действительного значения масс компонентов от заданных значений.

Т а б л и ц а 4

Определение производительности питателей

Наименование компонента	Объемная масса, кг/м3	∅ шнека, мм	Частота вращения, об/мин	Масса отобранной пробы за 60 с, г	Производительность питателя
					кг/ч	м3/ч
FeSO 4	765	96	93	3315	198,9	0,3
В 3	681	78	58	1192	71,5	0,11

Экспериментальные данные для комплекта оборудования грузоподъемностью весов 5 кг со шнековыми питателями производительностью 0,11 м3/ч при дозировании витаминов В5, Е, А показывают, что точность дозирования не превышает 1 % по отношению к заданным значениям компонентов.

Экспериментальные данные для комплекта оборудования грузоподъемностью весов 20 и 30 кг со шнековыми питателями производительностью 0,3 м³/ч при дозировании солей микроэлементов MnSO 4 , FeSO 4 , CuSO 4 показывают, что точность дозирования не превышает 1 % по отношению к заданным значениям компонентов. Потребляемая мощность питателя при дозировании витаминов или солей микроэлементов составляет 0,26 кВт.

Технические параметры смесителя представлены в таблице 5.

Т а б л и ц а 5

Технические параметры смесителя

Наименование параметра	Значение
Вместимость, л	1000
Однородность смешивания, %	95
Время смешивания, мин.	4
Время выгрузки, с	10
Частота вращения лопастного вала, об/мин	30
Установленная мощность, кВт	16,1
Радиальный зазор между лопастями и корпусом, мм	5
Количество ввода масла растительного, %	4
Габаритные размеры, мм	2380×1720×2070
Масса, кг	1800

Эффективность работы смесителя определяли по однородности распределения ключевых компонентов металломагнитной примеси, витамина В2, соли микроэлементов MnSO4 и масла растительного. Высокая эффективность двухвального лопастного смесителя наглядно отображена на рисунке 1 в виде зависимости коэффициента вариации от времени смешивания наполнителя (измельченная пше- ница) с ключевым компонентом (марганец сернокислый) и витамином В2.

Смеситель обеспечивает однородность смеси 95 % за короткое время, равное 60 с. На рисунке 2 представлена зависимость коэффициента вариации от времени смешивания наполнителя (измельченная пшеница) с ключевым компонентом (металломагнитная примесь 0,1 %) при различных загрузках смесителя.

время смешивания, с

MnSO4

B2

ми компонентами

Рисунок 1. Зависимость коэффициента вариации от времени смешивания наполнителя с различными ключевы-

-•- левая сторона

-■- центр

-*- правая сторона

Время смешивания, с

Рисунок 2. Зависимость коэффициента вариации от времени смешивания при различных загрузках смесителя

На рисунке 3 представлена зависимость коэффициента вариации от времени смешивания наполнителя (измельченная пшеница) с ключевым компонентом (металломагнитная примесь 0,1 %) при различных местах ввода его в смеситель. Эффективность работы смесителя при различных количествах ключевых компонентов по отношению к наполнителю:

металломагнитной примеси (0,2 %, 0,1 %, объемная масса 2500 кг/м³), витамина В 2 (0,02 %, объемная масса 430 кг/м³), соли микроэлементов MnSO 4 (0,6 %, объемная масса 1292 кг/м³) определяли при постоянных параметрах смесителя: вместимости смесительной ванны, равной 1000 л, частоте вращения лопастного вала 30 об/мин и окружной скорости 1,45 м/с.

-♦- 80%

-■- 100%

-*-110%

Рисунок 3. Зависимость коэффициента вариации от времени смешивания при различных местах ввода ключевого компонента в смеситель

Экспериментальные данные при изменении количества металломагнитной примеси от 0,2 до 0,1 % показывают, что однородность смеси составила 94-95 % за 60 с. Анализ экспериментальных данных по определению эффективности работы смесителя при вводе соли микроэлементов MnSO 4 в количестве 0,6 % (3000 г), витамина В 2 в количестве 0,02 % (100 г) показывает, что однородность смеси составляет 95 % за 60 с. При вводе масла растительного в смеситель в количестве 2 % однородность получаемой смеси составляет 94,49 % за 120 с, что обеспечивает получение высокогомогенной смеси за короткий промежуток времени.

Потребляемая мощность смесителем при смешивании витаминов и солей микроэлементов составляет 4,5 кВт.

Проведены также исследования по вводу масла растительного в наполнитель. Ввод масла в наполнитель осуществлялся установкой ввода жидких компонентов периодического действия. Данная установка позволяет дозировать масло в количестве от 1 до 100 л. При вводе масла в смеситель в количестве 2 % однородность смеси наполнителя с маслом составляла 94 %. Мелкодисперсный распыл масла обеспечивался специальной конструкцией форсунок, позволяющих увеличить эффективность поглощения масла.

Физико-механические свойства растительного масла: начальная температура 20 ° С, плотность 921 кг/м³, вязкость 0,059 Па·с.

Частоту вращения лопастного вала разрабатываемого образца смесителя приняли равной n2=30 об/мин, используя кинематическое подобие при разработке конструкций смесителей различной.

Для проведения исследований по смешиванию витаминов, солей микроэлементов с наполнителем разработан и смонтирован экспериментальный смеситель (рисунок 4), состоящий из корпуса 1 и крышки 4. Нижняя часть корпуса имеет форму сдвоенного желоба. Внутри корпуса 1 размещены два горизонтальных вала 2, вращающиеся в противоположные стороны. Валы установлены в подшипниковых опорах, расположенных на торцевых стенках корпуса 1 смесителя.

На каждом валу имеется четыре ряда лопастей 3. Угол поворота основных лопастей к оси вала 45º, а торцевых – 15º. Вращение лопастных валов смесителя осуществляется от электродвигателя через ременную и зубчатую передачи. В верхней части смесителя над лопастными валами расположен распределительный коллектор 5 с форсунками.

Разгрузка готовой смеси производилась через выпускные отверстия, расположенные в днище смесителя, которые в процессе смешивания закрыты задвижками 6. На корпусе 1 смесителя имеются два окна для производства профилактических и ремонтных работ, закрытых откидными дверками 7.

Во время работы смесителя создаются условия «псевдоожиженного слоя», обеспечивающие быстрое и эффективное смешивание. При этом осуществляется линейное транспортирование смеси и одновременно интенсивное смешивание перпендикулярно направлению транспортирования. Различная плотность и разные размеры компонентов смеси не оказывают существенного влияния на процесс смешивания, в связи с невесомым состоянием смеси. Это способствует эффективному и качественному смешиванию различных продуктов и обеспечивает получение гомогенной смеси за короткий промежуток времени.

На основании экспериментальных данных по результатам исследований экспериментальных образцов комплекта оборудования для дозирования и смешивания микрокомпонентов с наполнителем определены конструктивные, кинематические и технологические параметры смесителя (таблица 6).

Рисунок 4. Смеситель двухвальный лопастной: 1 – корпус, 2 – вал, 3 – лопасть, 4 – крышка, 5 – коллектор, 6 – задвижка, 7 – дверка

Т а б л и ц а 6

Расчетные параметры двухвального лопастного смесителя

Вместимость смесителя, л	1000
Частота вращения лопастного вала, об/мин	30
Габаритные размеры смесительной ванны, мм	1450 x 1700 x 1500
Размеры лопасти, мм	260 x 285
Угол поворота лопасти относительно вертикали, град	45

В результате проведенных исследований двухвального лопастного смесителя вместимостью 1000 л для смешивания наполнителя с витаминами и солями микроэлементов установлено:

• -    точность дозирования витаминов В₅, Е, А в количествах 0,02 и 0,2 % не превышает 1 % от заданной массы компонента;