Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРУШИВАНИЯ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА

Халиуллин Д.Т. 1 Дмитриев А.В. 1
1 ФГБОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет»
Возделывание и переработка подсолнечника в сельском хозяйстве является одним из наиболее высокорентабельных производств. Это ведет к ежегодному расширению посевных площадей масличных культур и, соответственно, увеличению производства масел и жиров. Но, несмотря на высокий валовой сбор подсолнечника, из-за непредсказуемости на рынке интересы сельхозпроизводителей и переработчиков расходятся. В связи с этим возникает необходимость в разработке и создании технологического оборудования, способного производить конечный продукт непосредственно в условиях сельхозтоваропроизводителя. Предлагается пневмомеханическое устройство для обрушивания семян подсолнечника (снятия плодовых оболочек с семян), применение которого позволит снизить производственные затраты и повысить рентабельность не снижая конечное качество получаемой продукции. Запатентованные рабочие органы машины позволяют повысить эффективность ее работы.
подсолнечник
переработка
пневмомеханическое устройство
обрушивание
1. Дмитриев А.В. Разработка и исследование пневмомеханического шелушителя. – дисс…канд. техн. наук: 05.20.01 А.В. Дмитриев. – Казань, 2003. – 156 с.
2. Институт конъюнктуры аграрного рынка (ИКАР). http://ikar.ru/lenta/524.html#sunseeds (дата обращения 05.11.2015).
3. Маркетинговое агентство «РБК.research» (Департамент консалтинга РБК). http://www.foodmarket.spb.ru/current.php?article=2117 (дата обращения 05.11.2015).
4. Официальный интернет-портал Министерства сельского хозяйства Российской Федерации. http://www.mcx.ru/news/news/show/44343.355.htm. (дата обращения 05.11.2015).
5. Патент на полезную модель 88990 РФ, МПК В02В 3/00. – Опубл. 27.11.2009. Бюл. № 33. Устройство для снятия плодовой оболочки зерна / Халиуллин Д.Т., Нуруллин Э.Г., Дмитриев А.В. – 2 с.
6. Патент на полезную модель 154200 РФ, МПК В02В 3/00. – Опубл. 20.08.2015. Бюл. № 23. Пневмомеханический шелушитель зерна /Халиуллин Д.Т., Дмитриев А.В., Нуруллин Э.Г. – 2 с.
7. Патент на полезную модель 153674 РФ, МПК В02В 3/00. – Опубл. 27.07.2015. Бюл. № 21. Пневмомеханическое устройство для шелушения зерна / Халиуллин Д.Т., Дмитриев А.В., Нуруллин Э.Г. – 2 с.
8. Халиуллин Д.Т. Шелушение семян подсолнечника / Д.Т. Халиуллин // Сельский механизатор. – 2009. – № 8. – С. 10.
9. Халиуллин Д.Т. Разработка конструкции и обоснование параметров обрушивателя семян подсолнечника пневмомеханического типа: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Башкирский государственный аграрный университет. – Уфа, 2011. – 194 с.
10. Халиуллин Д.Т. Разработка конструкции и обоснование параметров обрушивателя семян подсолнечника пневмомеханического типа: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Уфа, 2011. – 16 с.

Россия находится на втором месте в мире по производству семян подсолнечника, которые являются основным источником получения подсолнечного масла – одного из важнейших видов растительных масел. Подсолнечное масло, кроме основного непосредственного приема в пищу, используется для производства маргарина, кулинарных жиров, применяется при изготовлении консервов, а также в мыловарении и лакокрасочной промышленности, входит в состав различных мазей [2, 3, 9].

Производство подсолнечника в сельском хозяйстве является одной из наиболее высокорентабельных производств. Высокая рентабельность обусловлена благоприятной ценовой конъюнктурой рынка вследствие повышения спроса со стороны рынка как на само масло, так и на продукты его переработки. Наиболее динамично развивается сегмент розничной продажи фасованного подсолнечного масла, растущий за счет увеличения его потребления на душу населения, которое в России все еще ниже среднеевропейского уровня. Это способствует с каждым годом расширению посевных площадей масличных культур и, соответственно, увеличению производства масел и жиров [2, 3, 8, 9].

По данным официального интернет-портала Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, валовой сбор масличных культур в 2015 году ожидается около 14 млн т (в 2014-м – 13,8 млн т), что, по мнению экспертов Минсельхоза, обеспечит потребность населения в растительном масле на уровне 2 млн т и экспортный потенциал – около 2,4 млн т [4]. Но, несмотря на высокий валовой сбор подсолнечника, из-за непредсказуемости рынка, интересы сельхозпроизводителей и переработчиков расходятся. Первые предпочитают оставаться с сырьем, осуществляя лишь точечные продажи, тем самым застраховывая себя от девальвации рубля. В результате неравномерная загруженность в течение года перерабатывающих предприятий, которым сбывать готовую продукцию более выгодно за границу, нежели на внутреннем рынке, который к тому же столкнулся с дефицитом спроса [2]. Благодаря совокупности всех этих условий, в конце 2014-го – начале 2015 года на российском рынке начался существенный рост цен на подсолнечное масло. В результате, согласно прогнозам маркетингового агентства «РБК.research», в 2015 и 2016 годах появляются все условия для дальнейшего увеличения объемов экспорта растительного масла из России, а также существенного роста цен на внутреннем рынке в связи с возможным дефицитом подсолнечного масла [3].

В связи вышесказанным можно сделать вывод, что переработка семян подсолнечника в условиях сельхозтоваропроизводителя является все более актуальной и способна помочь как сельхозпроизводителям в финансовом их оздоровлении, так и всему населению в получении дешевого и самое главное полезного продукта питания.

Цель исследования

Разработка схемы и конструкции пневмомеханического устройства для обрушивания семян подсолнечника при их переработке в условиях сельхозтоваропроизводителя, с ограниченным набором дополнительного технологического оборудования, рабочих площадей и недостаточного финансирования.

Материалы и методы исследования

Теоретический анализ и изучение патентов на изобретение и полезные модели, инструкций по эксплуатации семенорушек отечественного и зарубежного производства и другой специальной литературы.

Результаты исследования и их обсуждение

Одним из важнейших процессов при переработке семян подсолнечника является обрушивание (шелушение), которое оказывает существенное влияние на выход и качество подсолнечного масла, его товарный вид. Качество обрушивания также оказывает существенное влияние на износ рабочих органов маслопрессов [8…10].

В зависимости от физико-химических и структурно-механических свойств и особенностей отдельных видов сырья, его биологических особенностей обрушивание производят на машинах разных конструкций, основанных на различных способах воздействия на перерабатываемый продукт [1, 9].

Приведенный ниже анализ конструкций существующих машин для шелушения и их рабочих органов показал, что большой интерес представляют машины пневмомеханического типа, разработка которых осуществляется на кафедре машин и оборудования в агробизнесе Казанского ГАУ, которые могут работать более эффективно, не требуя дополнительных подготовительных операций [1, 5…10].

Пневмомеханическое устройство для шелушения зерна (рис. 1), содержащее питающий бункер 1 с загрузочном патрубком 2, вентилятор 3 с лопастями, сетчатый рабочий орган 14 в виде усеченной пирамиды, установленный в выходном патрубке 13 вентилятора, шелушильную камеру 4 с рабочей пластиной 12, установленную под углом 40…50 ° в нагнетательном патрубке шелушильной камеры, пневмосепаратор 5 и центробежный осадитель 8 [9].

hal1a.tif

hal1b.tif

б

hal1c.tif

а) в)

Рис. 1. Устройство для шелушения зерна: а) – общий вид устройства; б) – вентилятор с шелушильной камерой (вид сбоку); в) – вентилятор с шелушильной камерой (вид сверху); 1 – питающий бункер; 2 – загрузочный патрубок; 3 – лопатки вентилятора; 4 – шелушильная камера; 5 – пневмосепаратор; 6, 7 – отводы готовой продукции; 8 – центробежный осадитель; 9 – электродвигатель; 10 – станина; 11 – винтообразная рабочая поверхность; 12 – рабочая пластина; 13 – нагнетательный патрубок; 14 – сетчатый рабочий орган

Недостатком этого устройства является то, что силы, воздействующие на зерно во время удара о рабочую поверхность пластины, не всегда достаточны для полного снятия оболочки с зерна.

Устройство для снятия плодовых оболочек с зерна (рис. 2), содержащее питательный бункер 1 с загрузочным патрубком, вентилятор 2 с лопастями, сетчатый рабочий орган 7 в виде усеченной пирамиды, осадитель 4, входной патрубок 10 которого расположен перпендикулярно касательной к боковой поверхности осадителя, рабочую пластину 6 со сферической поверхностью, причем центр пластины находится в точке пересечения плоскостей граней сетчатого рабочего органа, находящегося в выходном патрубке 9 вентилятора [5, 8].

hal2a.tif hal2b.tif

а) б)

Рис. 2. Устройство для снятия плодовых оболочек с зерна: а) – общий вид устройства; б) – разрез А-А; 1 –бункер питающий; 2 – вентилятор; 3 – электродвигатель; 4 – осадитель; 5 – труба вытяжная; 6 – сферическая рабочая пластина; 7 – сетчатый рабочий орган; 8 – рама; 9 – выходной патрубок вентилятора; 10 – входной патрубок осадителя

Недостатком данного устройства является то, что входной патрубок вентилятора расположен перпендикулярно касательной к боковой поверхности осадителя вследствие чего движение воздушного потока с продуктом шелушения не имеет центробежного характера, что приводит к снижению эффективности использования осадителя.

С целью устранения указанных выше недостатков предлагается пневмомеханическое устройство для обрушивания семян подсолнечника УПМ-П-1 (рис. 3), содержащее питающий бункер 1 с загрузочным патрубком, вентилятор-метатель 2 с электродвигателем, сетчатый рабочий орган 3, осадитель 4, рабочую пластину 5 со сферической поверхностью [7].

hal3a.tif hal3b.tif

а) б)

Рис. 3. Пневмомеханическое устройство для обрушивания семян подсолнечника: а) – общий вид устройства; б) – разрез А-А; 1 –бункер питающий; 2 – вентилятор; 3 – сетчатый рабочий орган; 4 – осадитель; 5 – сферическая рабочая пластина

В данной машине предлагается в качестве шелушильной камеры использовать осадитель, входной патрубок которого расположен по касательной к боковой поверхности осадителя, а рабочая пластина со сферической поверхностью имеет возможность изменения своего положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, причем её центр совпадает с осью входного патрубка.

Режим работы и характеристика устройства для обрушивания семян подсолнечника представлены в таблице.

Технико-эксплуатационная характеристика УПМ-П-1

Показатели

Единица

измерения

Значения

показателей

Частота вращения ротора вентилятора-метателя

мин-1

1250…1450

Мощность электродвигателя

кВт

2,2

Производительность

т/ч

2,2…2,7

Удельный расход электроэнергии

кВт-ч/т

1,0…1,3

Масса конструкции,

кг

250

Диаметр ротора,

мм

500

Габаритные размеры,

мм

1800×900×1800

Выполняемые технологические операции

обрушивание

Влажность семян подсолнечника

%

5…8

Полнота шелушения,

%

80…90

Выход целых (недробленых) ядер

%

60…75

Содержание в рушанке недоруша

%

10…20

Засоренность рушанки элементами износа рабочих органов

%

0…0,01

Обслуживающий персонал

кол-во

1

Принцип работы пневмомеханического устройства для обрушивания семян подсолнечника заключается в следующем. Семена из питающего бункера подаются на лопасти вентилятора-метателя, с которых, вместе с воздушным потоком, проходят через сетчатый рабочий орган, позволяющий интенсифицировать процесс обрушивания за счет удара или удара с протаскиванием о его боковые грани, изготовленные из металлической сетки с отверстиями, диаметр которых меньше диаметра семян перерабатываемой продукции. Сетчатый рабочий орган играет роль направляющей для обеспечения ударного взаимодействия всей порции семян с рабочей пластиной со сферической поверхностью, положение которой можно изменять в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что позволяет регулировать процессом обрушивания. Центр рабочей пластины со сферической поверхностью совпадает с осью входного патрубка. Входной патрубок осадителя расположен по касательной к его боковой поверхности, за счет чего движение продукта приобретает центробежный характер, что позволяет ему осаждаться и выводиться из устройства, а пыль с потоком воздуха выходят через вытяж ную трубу.

Расположение входного патрубка осадителя по касательной к его поверхности позволяет придать продукту обрушивания движение центробежного характера, что приводит к повышению эффективности его работы. Возможность изменения положения рабочей пластины со сферической поверхностью позволяет регулировать рабочий процесс, при переработке семян различных сортов и влажности, повышая эффективность обрушивания.

Выводы

Предварительные энергетические и технико-экономические расчеты пневмомеханического устройства для обрушивания семян подсолнечника показали повышение производительности на 7…9 %, снижение энергоемкости на 5...8 %. При этом ожидаемый годовой экономический эффект от эксплуатации предлагаемого устройства за счет повышения качества рушанки составит 40 тыс. рублей.


Библиографическая ссылка

Халиуллин Д.Т., Дмитриев А.В. ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРУШИВАНИЯ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 12-2. – С. 272-276;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=35252 (дата обращения: 01.11.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074