Резервы энергосбережения в производстве кормовых добавок с заданным гранулометрическим составом

В последнее время в комбикормовой промышленности повышаются требования к качеству комбикормов, модернизации технологии и оборудования, расширяется номенклатура сырья, ассортимент продукции. Поэтому разработка новых и усовершенствование известных технологий с применением принципов энергосбережения остаются в центре внимания специалистов отрасли. В связи с возрастающей необходимостью в замене дорогостоящей кормовой продукции зарубежного производства возникает потребность расширения кормовой базы на рынке РФ.

В современных условиях российской комбикормовой промышленности одним из основополагающих аспектов, оказывающих влияние на технологию получения кормов, является рациональное использование энергоресурсов.

На кафедре технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающих производств ВГУИТ разработан способ производства кормовой добавки на основе цеолита и линия для его осуществления (рисунок 1) [1, 4, 5].

Рисунок 1. Линия для производства кормовой добавки на основе цеолита

Линия содержит реактор 1 с патрубками и мешалкой, теплообменник-рекуператор 2 с патрубками, распылительную сушилку 3, вентилятор 4, жиротопку с паровой рубашкой 5, смесители 6, 7, насосы 8 и 14, компрессор 9, секции двухсекционного конденсатора 10 и 11, выпариватель 12, ТРВ 13, форсунки 15 и бункер-дозатор с предварительным взвешиванием 16; линии материальных потоков: 0.1.1 - антиоксидант, 0.1.2 - хелатное соединение (метио-нинат меди), 0.2.1 - цеолит, 0.2.2 - предсмесь, 0.2.3 - кормовая добавка перед перемешиванием, 0.2.4 - кормовая добавка после перемешивания, 0.7 - кормовой жир, 1.2 - холодная вода, 1.3 - горячая вода, 1.8 - конденсат, 3.0 - отработанный воздух, 3.2 - осушенный воздух, 3.3 -рециркуляционный воздух, 8.9 - подогретый стабилизированный жир, 9.2.1 - раствор сульфата меди, 9.2.2 - раствор метионина, 9.4 - суспензия метионината меди, 9.7 - хладагент.

Данный способ реализуется описанным далее образом. Для осуществления химического взаимодействия 0,1 М растворов сульфата меди и метионина в объемном соотношении 1:4 по линиям 9.2.1 и 9.2.2 соответственно, используемые в качестве исходных компонентов кормовой добавки, подаются в реактор 1, оборудованный мешалкой, для получения суспензии метионината меди с содержанием массовой доли влаги 95-98 %. Суспензию подогревают в теплообменнике-рекуператоре 2 до температуры 25-28 оС, после чего проводят сушку в распылительной сушилке 3 и получают порошкообразное хелатное соединение меди с дисперсностью 0,2-0,4 мм, содержанием влаги 3-4 %, температурой 32-35 оС.

Так как применялась распылительная сушилка с дисковым распылителем, была использована формула Фрасера, Эйзенклама и Домбровского, которая позволила определить средний диаметр капель [6]:

где • д - диаметр диска; n - число оборотов диска в 1 мин; l - смоченный периметр диска; G mo - расход суспензии, кг/с; V ж - кинематический коэффициент вязкости жидкости, м²/с; р мо - плотность суспензии, кг/м³; о ж - коэффициент поверхностного натяжения суспензии, Н/м.

Диаметр распыливающих капель определяли по формуле:

_ ^c^^^/R^p

•к _          ,          (2)

ГО где R - наружный радиус диска, м; го - угловая скорость диска, м/с; С - параметр, при расчете среднего диаметра можно принять С = 2.

Радиус факела распыления рассчитывали следующим образом:

Н_Ф = 0,33^_к — Re ⁰^^3S Gu^ °⁴ Ko^°²,(3) Р 2

где Re = ^^ - критерий Рейнольдса; v - кинематическая вязкость газа, м²/с; р, р 2 - плотность суспензии и сушильного агента, кг/м³; Gu _ o.sfT i +t²) t_M - критерий Гухмана; t i -температура сушильного агента перед сушкой, °С; t 2 - температура сушильного агента после сушки,°С; t M температура мокрого тер

0,, „     [273+0,5(t1+t2)]C2

мометра, °С; Ko =----------^----- критерий

Г 1W1 -W - )

Коссевича; r i - скрытая теплота парообразования при температуре мокрого термометра, кДж/кг; С 2 - удельная теплоемкость сушильного агента, кДж/кг; W i , W 2 - влажность суспензии при входе в сушилку и конечного сухого продукта, %.

Диаметр сушильной камеры:

D = (2,2 ж 2,4)Rф.      (4)

Высота сушильной камеры:

H = i,37d _m ax Re⁰’²⁵²K°⁴⁶² ,       (5)

где d max - максимальный диаметр частиц, м; К=ги г /XJt ; r - удельная теплота парообразования, Дж/кг; X - коэффициент теплопроводности сушильного агента, Вт/(м-°С); Jt - разность температур между сушильным агентом и каплей, °С.

В соответствии с предлагаемым способом производства осуществляется смешивание цеолита с кормовым жиром. Цеолит, крупность частиц которого характеризуется остатком на сите с сеткой № 1,2 не более 5 % и содержанием влаги не более 10 %, подают в смеситель 6. Цеолит, стабилизированный антиоксидантом «Эндокс» в количестве 10 мг/кг жира, подвергается смешиванию с кормовым жиром в количестве 4,5-5,5 % от массы кормовой добавки, который вводится посредством форсунок 15 в смеситель 6. Жир подогревается в жиротопке с паровой рубашкой 5, снабженной мешалкой, до температуры 5560 оС и подается по линии 8.9 в смеситель 6 насосом 14. Добавление жира повышает адгезионную способность цеолита, уменьшает заряд статического электричества и снижает пылеобразование. Из бункера-дозатора с предварительным взвешиванием 16 получен- ная предсмесь направляется в смеситель 7, куда также вносится сыпучее хелатное соединение меди в соотношении 85:15. Полученная продукция по линии 0.2.4 отводится в виде кормовой добавки, гранулометрический состав которой представлен в таблице 1.

Для достижения однородности хелатного соединения меди в цеолитсодержащей добавке были определены значения степени неоднородности r i и коэффициента вариации R i по формуле:

^ = Гг100 = _ (6)

где N_t- среднее количество частиц любого i-го компонента кормовой добавки в рационе, содержащего хелатное соединение.

При известных диаметрах частиц d i рассчитывалось среднее количество N_t носителя i-го компонента в рационах массой М Р :

_

—   6 MnCC,„

N --- р ^п m

1  100 п р Cdf

где Pi - плотность сырьевого компонента, Сп -содержание добавки в рационе, С., С,п - со- держание i-го соединения микроэлементов в i-ом сырьевом компоненте и в добавке соот- ветственно.

Коэффициент вариации R i распределения хелатного соединения меди в цеолитсодержа-щей добавке составляет 6,7 %, что свидетельствует о высокой однородности полученной продукции.

Т а б л и ц а 1

Показатели эффективности производства добавки и ее качественные характеристики

Показатели	Значение показателя
Гранулометрический состав кормовой добавки %: Крупная фракция	2,8
Средняя фракция	95,2
Мелкая фракция	2,0
Содержание влаги, %	6,2
Остаток на сите с сеткой № 1,2, %	2,0
Угол естественного откоса, град.	42
Распыляемость, %	6,9
Объемная масса, кг/м 3	385
Удельные энергозатраты, кВт/т	0,58
Затраты энергии в единицу времени, кВт/ч	2,40

Особенностью предлагаемой линии является использование холодильного агрегата, работающего в режиме теплового насоса. В состав холодильного агрегата входит компрессор 9, двухсекционный конденсатор с параллельно соединенными секциями 10 и 11, терморегулирующий вентиль 13, испаритель 12, работающие по замкнутому термодинамическому циклу.

В секции 10 конденсатора осуществляется нагрев сушильного агента до температуры 35-40 оС, с которой он подается вентилятором 4 по линии 3.3 на сушку суспензии метионината меди в распылительную сушилку 3. Сначала отработанный сушильный агент после сушки по линии 3.0 подается на предварительный нагрев суспензии метионината меди в теплообменник-рекуператор 2, затем на осушение в испаритель 12 холодильного агрегата и далее по линии 3.2 возвращается в первую секцию 10 конденсатора в режиме замкнутого цикл [3].

Кормовой жир подогревается до 55-60 оС «горячей водой», нагрев которой происходит во второй секции 11 конденсатора теплового насоса до температуры 70-75 оС и подается в рубашку жиротопки, после чего возвращается во вторую секцию конденсатора с образованием контура рециркуляции.

Таким образом, предлагаемый способ производства кормовой добавки на основе цеолита позволяет обеспечить экологическую безопасность производства за счет замкнутых рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам, снизить энерго- и ресурсозатраты на выработку кормовой добавки, получить высококачественный продукт, обладающий высокой однородностью и низким содержанием влаги 6,2 % [2].