книги из ГПНТБ / Гриб В.К. Комплексная механизация прудового рыбоводства

ским институтом химического машиностроения, предназначены для смешивания различных разнородных компонентов (сыпучих, жид­ ких, высококонсистентных) и выпрессовывания смеси в виде гра­ нул диаметром 3—5 мм.

При изменении расположения шнековых насадок и подборе мат­ риц в соответствии со свойствами смешиваемых компонентов и требуемой формой гранул смесители-грануляторы СНГ могут приме­ няться в самых различных областях народного хозяйства. УкрНИИхиммаш и ВНИИПРХ рекомендуют их также для гранулиро­ вания кормов методом влажного прессования.

Разработано и выпускается несколько типоразмеров смесителейгрануляторов: СНГ-100, СНГ-200, СНГ-300, СНГ-400. Все они ра­

головки, планетарного редуктора и приводного электродвигателя. На нижней части корпуса имеются опорные лапы для установки гранулятора на фундаменте.

Рабочие органы (шнеки) набираются из насадок с левой и пра­ вой нарезкой по определенной схеме. Профиль нарезки и межосе­ вое расстояние рассчитаны таким образом, что витки (выступы) одного шнека входят во впадины другого шнека с определенным зазором. Это способствует перетиранию частиц, интенсивному сме­ шиванию компонентов и обеспечивает самоочистку шнеков.

Гранулирующая головка расположена на выходе из смесителя. Она имеет цилиндрическую сменную матрицу с радиальными отвер­ стиями определенного размера. На внешней поверхности матрицы вращается срезывающий нож, приводимый в движение электродви­ гателем с электромуфтой через регулятор скорости. Длину выпрессовываемых гранул можно регулировать изменением скорости вра­ щения ножа.

Производительность пресса СНГ-100 100 кг/ч; частота враще­ ния шнеков 83 об/мин; потребная мощность 8—15 кВт.

Для гранулирования рыбных комбикормов методом влажного прессования разработан пресс ДПР, который находится в стадии доработки.

Большой интерес представляет установка для производства гра­ нулированных кормов повышенной прочности с содержанием жи­ ров до 10% и выше (патент США № 2945764).

На рис. 34 схематично изображены общая схема агрегата и на­ гревательного барабана. Известно, что при обычных способах гра­ нулирования содержание жира в кормах не превышает 4%. Добав­ ление его в большем количестве резко уменьшает прочность грану-

100

5

а

Рис. 34. Агрегат для приготовления гранул повышенной проч­ ности с высоким содержанием жира:

а — общая схема; б — нагревательный барабан.

лы, поэтому на описываемой установке жировые добавки вводятся после гранулирования, сушки и нагревания корма, благодаря чему жир обволакивает гранулу упрочненной структуры и поглощается, не вызывая ее разрушения. Комбикорм, содержащий измельченные зерновые компоненты, люцерновую муку и др. с добавлением ви­ таминов и антибиотиков, поступает из бункера-накопителя в гранулятор 1, в котором в случае необходимости увлажняется. Диа­ метр гранул 4 и 6 мм. Температура их на выходе из гранулятора 82° С. В сушильной камере 2 гранулы обрабатываются струей теп­ лого воздуха температурой 32—49° С и поступают через распреде­ лительную заслонку на вибросито 3, из которого по трубе с за­ слонкой попадают в наклонный барабан 4. При вращении послед­ него основная масса гранул концентрируется на передней стенке, куда вентилятором через отверстие 5 нагнетается горячий воздух, температура которого в случае добавки животного жира составля­ ет 93—149° С.

Внутрь барабана через переднюю стенку введена труба с регу­ лировочным вентилем 6, по которой нагнетается жир, нагретый

101

до температуры 43—54° С. Имеющиеся на трубе сопла 7 распыляют жир, который равномерно покрывает поверхность гранул.

Вдоль внутренней поверхности барабана установлены отража­ тельные пластины 8, образующие воздушную рубашку между его наружной и внутренней стенками. Горячий воздух подается в про­ странство между отражательными пластинами в ту часть барабана, где они находятся под массой гранул. Последние под воздействием горячего воздуха затвердевают настолько, что поглощаемый жир не вызывает их разрушения. Из барабана гранулы поступают в бункер и далее на упаковку. Для покрытия гранул используются животные жиры, например рыбий жир, и растительные (соевое и хлопковое масло).

В зависимости от способа гранулирования возможны еще две схемы процесса. Барабан для опрыскивания гранул жиром может быть установлен между гранулятором и сушильной камерой; гра­ нулы с вибросита попадают в бункер, а затем ленточным дозатором подаются плоской струей в камеру, в стенки которой вмонтированы сопла, распыляющие жир. Из этой камеры гранулы попадают в на­ клонный вращающийся барабан (без распыляющих устройств), в который нагнетается горячий воздух.

Цех приготовления гранулированных комбикормов. В 1958 г. институт Гидрорыбпроект разработал типовой проект механизи­ рованного цеха по производству гранулированных комбикормов непосредственно в рыбхозах. Технологическое оборудование для цеха выбрано с учетом рекомендаций ВНИИЗа и Саратовского комбикормового завода. Производительность цеха лимитировалась максимальной производительностью пресса ГМП-1А и составляла 300 кг/ч.

Капитальные затраты на строительство здания и приобретение технологического оборудования для кормоцеха по данному проекту составляют 19,93 тыс. руб. Стоимость приготовления 1 т гранули­ рованных кормов 10,8—11,8 руб.

В 1965 г. этот же институт разработал в стадии проектного за­ дания два опытно-производственных цеха по приготовлению гра­ нулированных кормов для карпа и форели. Их производственная мощность составляет: для карпа — 2000 т гранулированных кор­ мов влажного прессования в год; для форели — 1500 т гранулиро­ ванных и пастообразных кормов в год.

102

Оба цеха представляют собой полностью механизированные ли­ нии, основное технологическое оборудование которых серийно вы­ пускается отечественной промышленностью. В качестве пресса-гра- нулятора применен смеситель-гранулятор СНП, разработанный УкрНИИхиммашем.

После проверки работы отдельных сложных агрегатов, вклю­ ченных в состав оборудования, и снижения его стоимости цехи приготовления гранулированных кормов должны найти широкое применение в рыбоводных хозяйствах.

Приготовление гранулированных кормов в рыбхозе «Ушня» Татарской АССР. Цех построен в 1961 г. Технологический процесс по методу влажного прессования протекает в следующей последо­ вательности.

Рассыпной комбикорм шнековым транспортером подается в бун­ кер-накопитель емкостью 1,5 т, из которого поступает на сито и далее в наклонный шнек-смеситель, куда одновременно подается паста из зеленой растительности, приготовленная на пастоприготовителе ПЗГ-2. Далее кормосмесь поступает в промежуточный бункер емкостью 0,2 т, из которого подается в смеситель прессагранулятора ДПА. Гранулированный комбикорм вентилятором ВЦ-5 по воздухопроводу подается в циклон, из которого выгружа­ ется в бункер-накопитель, вмещающий 1,2 т гранул. После напол­ нения бункера гранулированный комбикорм выгружается в само­ ходную лодку.

Производительность линии 0,2—0,3 т/ч, эксплуатация ее пока­ зала, что пресс ДПА на рыбных комбикормах работает ненадежно, часто забивается матрица, имеет место повышенный ее износ, не обеспечивается получение прочных гигростойких гранул.

Линии приготовления гранулированных кормов ВНИИПРХа по­ строены на экспериментальной базе «Якоть» Московской области и предназначены для приготовления гранулированных комбикор­

ройств для охлаждения и сортировки гранул, поэтому готовая про­ дукция содержит высокий процент мелкой крошки. Большим не­ достатком является также отсутствие в общей схеме оборудования для дозирования ингредиентов по заданной рецептуре (Гриб, Морев, 1967).

Вторая — автоматизированная опытно-промышленная линия по производству гранулированных кормов (Тюктяев, 1969) работает по схеме, представленной на рис. 35.

Отдельные компоненты из транспортных средств загружают в приемную емкость, откуда норией 7 через аппараты магнитной очистки и распределительный шнек 9 подают в бункера производ-

103

Рис. 35. Технологическая схема механизированной линии приготовления гранулированных рыбных кормов способом влажного прессования:

зальный аппарат; 19 — пневмотранспортер; 20 — антициклон; 21 — сушилка; 22 — виброси­

ственного запаса 10. Таким же путем в один из бункеров поступает смесь компонентов, содержание которых в заданной рецептуре ком­ бикорма незначительно. Такую смесь приготавливают на отдель­ ной установке, включающей бункера 3, автоматические весы 4, шнековый транспортер 5 и смеситель 6. Из бункеров производст­ венного запаса 10 отдельные компоненты последовательно поступа­ ют в сборный шнек / / и норией 12 через аппараты повторной маг­ нитной очистки и распределительный шнек 9 подаются в бункераворошители 13. Бункера производственного запаса заполняют раз в сутки (при двухсменной работе), а бункера-ворошители — через каждые 2—3 ч.

Через дозаторы 14 отдельные компоненты поступают в сборный шнек 15. Дозирование жидких добавок осуществляют насосом-до­ затором. Увлажненная до 20—40% кормосмесь частично измель­ чается в смесителе-грануляторе и под давлением 12,5 МПа продав-

104

В качестве гранулятора применен смеситель-гранулятор непрерыв­ ного действия конструкции УкрНИИхиммаш СПГ-200-125-1У. По­

на повторную грануляцию, а стандартные гранулы поступают в охладительную установку, из которой через автоматические пор­ ционные весы затариваются в мешки. Последние зашивают на мешкозашивочной машине. С ленточного транспортера 25 мешки с гра­ нулами электропогрузчиком доставляют в склад готовой продук­ ции. На указанной линии для экспериментальных целей выработа­ но несколько сот тонн гранулированных комбикормов, эффектив­ ность которых исследуется.

Таким образом, из анализа результатов научно-исследователь­ ских работ и схем технологического процесса приготовления гра­ нулированных комбикормов с использованием зеленых сочных кор­ мов и отходов пищевой промышленности следует, что осуществить их производство непосредственно в прудовых хозяйствах не пред­ ставляется возможным из-за сложности технологии и применяемо­ го оборудования. Попытки же производить их по упрощенной тех­ нологии (рыбхоз «Ушня», «Якоть») не дали положительного резуль­ тата. В связи с этим усилия ученых и инженеров в настоящее вре­ мя сосредоточены на разработке новых технологических приемов и способов производства гранулированных кормов, соответствую­ щих рыбоводным требованиям.

Существуют различные теории, объясняющие процесс образова­ ния прочных брикетов из различных сыпучих материалов посред­ ством прессования (Акопов, 1955; Булынко и др., 1963; Демидов,

вании кормовых материалов описывается молекулярной и механи­ ческой теориями.

105

пания частиц друг к другу обусловливает соединение их в прочный монолит. В настоящее время считается доказанным наличие моле­ кулярного притяжения для любых тел, находящихся в газообраз­ ном, жидком и твердом состояниях. Основным проявлением сил притяжения между молекулами служит широко распространенное в природе явление прилипания. Однако для проявления этого дей­ ствия должно быть обеспечено соответствующее расстояние между частицами, а для прочного их сцепления — определенная площадь контакта.

Молекулярная теория, наиболее полно освещая процесс брике­ тирования, раскрывает также влияние некоторых физико-механи­ ческих свойств исходного материала и режима прессования на проч­ ность брикета. В соответствии с этой теорией силы молекулярного прилипания зависят от характера поверхностей и геометрических размеров соприкасающихся частиц. Проявлению этих сил не пре­ пятствует находящийся на поверхности частиц адсорбционный слой влаги.

B. Н. Особов (1962) — автор механической теории брикетиро­ вания — считает, что образование брикетов обусловлено силами механического зацепления и переплетения волокнистой части прес­ суемого материала, например сена. На это еще раньше указывал сторонник капиллярной теории Н. В. Земцов (1931). Он писал, что в брикете, спрессованном из абсолютно сухого вещества, капилляр­ ные силы не имеют места и сцепление частиц объясняется в этом случае уже другими причинами (молекулярным притяжением меж­ ду твердым веществом, свойлачиванием входящих в него раститель­ ных волокон и т. п.).

C. В. Курдюмов (1955) также указывал, что «прочность брике­ тов определяется суммарной величиной капиллярных сил и сил механического сцепления волокон».

Таким образом, образование брикетов из смеси комбикорма с пастой из зеленой растительности, содержащей значительное коли­ чество мелковолокнистых частей, можно рассматривать с позиций механической теории в сочетании с молекулярной.

Как показали результаты исследований (Гриб, 1970, 1971), рыб­ ные комбикорма относятся к мелкозернистым материалам, обла­ дающим хорошей сыпучестью при относительной влажности до 30%. По размеру частиц рассыпной комбикорм представляет собой

106

Помимо воды в комбикорме находится воздух, поэтому комбикорм является не только полидисперсной, но и многофазной системой, состоящей из твердой, жидкой и газообразной фаз. Основной меха­ нической характеристикой такой системы является отсутствие со­ противления растягивающим усилиям. Частицы комбикорма сопри­ касаются друг с другом, однако никакой связи между ними нет.

При воздействии нормальных усилий комбикорм не отличается от сплошной системы и обладает полноценным сопротивлением сжа­ тию. В данном случае перпендикулярно действующие усилия пере­ даются через твердое вещество в местах контакта частиц. При этом частицы комбикорма обладают упругими и пластическими свойст­ вами, в связи с чем при их брикетировании необходимо учитывать время действия нагрузки. Очевидно, что при уплотнении рассып­ ного комбикорма частицы его подвергаются дополнительному дроб­ лению и перетиранию, что способствует созданию большей контак­ тирующей поверхности. Кроме того, необходимо также усилие на преодоление сил трения между частицами, трения брикета о стенки прессформы, удаление воздуха и перераспределение влаги.

Установлено, что влажность комбикорма оказывает существен­ ное влияние на процесс образования прочных брикетов. Добавка жидких компонентов или пасты из зеленой растительности перед брикетированием увеличивает влажность полученной кормовой сме­ си до 15—20% и более. В связи с этим, основываясь на данных исследований о формах связи воды с различными материалами (Курдюмов, 1943), в брикетируемом комбикорме можно выделить два вида связи: физико-химические (адсорбция и осмотическое по­ глощение воды) и физико-механическая (капиллярная вода). Это согласуется с классификацией форм связи воды с различными ма­ териалами, разработанной академиком П. А. Ребиндером (1958). Очевидно, что наибольшее количество капиллярной воды составля­ ют добавляемые в комбикорм жидкие компоненты, влага которых заполняет поры капиллярных размеров. Под действием капилляр­ ных сил эта влага способна перемещаться согласно известным за­ конам Лапласа и Пуазейля. Она удерживается в комбикорме фи­ зико-механической связью.

Физико-химической влагой является осмотическая и адсорб­ ционная вода. Осмотическая вода — это внутриклеточная вода, проникающая в частицы комбикорма посредством осмоса. Наличие адсорбционной воды в комбикорме связано с поглощением им во­ дяного пара из воздуха, а также является результатом смачивания частиц комбикорма жидкими добавками. Это явление, как извест­ но, называется процессом сорбции, а свойство комбикорма сорби­ ровать влагу в виде пара — гигроскопичностью. Адсорбционная вода при прессовании не удаляется, так как она находится в ква-

107

зитвердом состоянии, т. е. объединяется с системой твердых частиц комбикорма.

и после прессования является условием, определяющим получение прочного брикета. После воздействия внешнего давления р проис­ ходит превращение рассыпного комбикорма в брикет (рис. 36, б). При этом объем газообразной фазы резко уменьшается. В процессе брикетирования комбикорм как трехфазная система к концу прес­ сования достигает практически двухфазного состояния. В получен­ ном брикете содержится сухое вещество и вода; имеется также незначительное количество защемленного воздуха. Отношение пер­ воначального объема рассыпного комбикорма V к объему получен­

где v — объемная масса рассыпного комбикорма; Y6p — объемная масса полученного брикета.

Отношение суммы объемов жидкой и газообразной фаз к объему сухого вещества характеризуется коэффициентом порозности

Рис. 36. Схема процесса брикетирования комбикорма в закры­ той прессформе:

108

(39)

Очевидно, что оптимальным давлением брикетирования являет­ ся давление, необходимое для превращения комбикорма практиче­ ски из трехфазной в двухфазную систему. Физический смысл этого явления заключается в том, что только при условии полной эва­ куации газовой фазы возможно сближение частиц комбикорма до такой степени, когда начинают проявляться силы молекулярного сцепления между ними. С приближением внешнего давления к оп­ тимальному расстояние между частицами будет уменьшаться, а об­ щая величина поверхности контактов — увеличиваться. Это зна­ чит, что силы сцепления между частицами за счет прилипания бу­ дут также возрастать. При этом увеличение поверхности контактов частиц происходит не только за счет их сближения, но главным образом вследствие дробления и относительного смещения частиц, а также благодаря пластической и упругой их деформации. Здесь, несомненно, действуют и силы механического переплетения содер­ жащихся в комбикорме частиц волокнистых компонентов (сенная и травяная мука, хвойная мука, паста из зеленых кормов и др.).

Необходимо также учитывать физические свойства и химиче­ ский состав ингредиентов. Комбикорм состоит из продуктов расти­ тельного и животного происхождения, которые содержат в большей или меньшей мере связующие вещества, например крахмал, и др. Вследствие повышения температуры при прессовании клейстеризация его будет способствовать получению прочного брикета.

Кроме того, при брикетировании комбикорма проявляются его упругие и пластические свойства (Гриб, 1971). В данном случае

и удаления сжимающих поверхностей, поэтому для получения прочного брикета из комбикорма недостаточно только спрессовать его, т. е. преодолеть силы упругости, необходимо также не допус­ тить расширения брикета после снятия давления. Другими слова­ ми, необходимо добиться рассасывания напряжений, которые в данном случае обусловливаются скоростью развития деформации комбикорма при прессовании. Как известно, проявление упругих или вязких свойств зависит от времени выдержки при постоянной фиксированной деформации, точнее от отношения времени действия нагрузки к так называемому периоду релаксации напряжений.

В прессах штемпельного типа с открытой матрицей время вы­ держки брикета под давлением определяется скоростью прохожде­ ния его через матричный канал. Рассмотрим процесс образования брикета в штемпельном прессе (рис. 37).

109