Аннотация

Данная статья посвящена исследованию процессов измельчения и прессования мясокостной шквары. Раз-работана блок-схема математического моделирования совмещенных процессов измельчения и прессования. Предложены этапы решения задачи математического моделирования этих процессов и иерархическая структу-ра системного анализа, включающая пять уровней. Разработаны структурная схема эффектов пятого уровня иерархии процессов измельчения и прессования мясокостной шквары, схема установки для измельчения и прессования мясокостной шквары. Применение методов системного анализа и моделирования позволит изу-чить процессы измельчения и прессования.

Ключевые слова

Измельчение и прессование, мясокостная шквара

ВВЕДЕНИЕ

В ходе теоретического исследования процессов переработки сырья используют научные достижения в области моделирования и системного анализа технологических процессов, которые являются методологической основой математического моделирования. Сущность системного анализа состоит в том, что всю информацию, полученную при собственных исследованиях, последовательно накапливают для разработки полной математической модели, использование которой позволит оптимизировать технологические процессы [1]. В соответствии со стратегией системного анализа нами рассмотрен первый этап математического моделирования процессов измельчения и прессования, дан предварительный анализ априорной информации о физико-химических особенностях процессов. В связи со сложностью взаимосвязанных физических явлений, протекающих в совмещенных процессах измельчения и прессования, а также многообразием влияющих на них факторов, возникает необходимость применения системного анализа как стратегии научного исследования. Для проведения системного анализа составили блок-схему математического моделирования совмещенных процессов измельчения и прессования (рис. 1). Задачу математического моделирования процессов измельчения и прессования мясокостной шквары выполняли по следующим этапам: - разработка структурной схемы, которая удовлетворяет требованиям критерия оптимизации функционирования экспериментальной установки; - обоснование и разработка реологической модели объекта исследования; - математическое описание режимов течения фарша и составление уравнений материального баланса, расхода, скорости потоков и потерь давления в элементах экспериментальной установки; - разработка математической модели процессов измельчения и прессования мясокостной шквары; - экспериментальные исследования на установке, определение его рациональных конструктивных параметров и рационального режима измельчения и прессования мясокостной шквары; - проверка адекватности разработанной математической модели рациональным параметрам экспериментальной установки и рациональному режиму измельчения и прессования. Рис. 1. Блок-схема математического моделирования совмещенных процессов измельчения прессования Первый уровень - изучение мясокостной шквары как объекта исследования, т.е. изучение его СМХ и исследование статики и кинетики процессов измельчения и прессования. Иерархическая структура системного анализа включает 5 уровней [2]. Второй уровень - структурообразование в единичной частице мясокостной шквары с учетом зависимости СМХ от изменения структуры. Третий уровень - учет изменения размеров частиц мясокостной шквары в процессах измельчения и прессования и особенности гидродинамической обстановки в экспериментальной установке. Четвертый уровень - изучение течения мясокостной шквары при различных режимах измельчения и прессования. Пятый уровень - анализ процесса в экспериментальной установке в целом, составление материальных балансов, учет влияния ее конструктивных особенностей на интенсивность процессов измельчения и прессования. На рис. 2 представлена структурная схема эффектов пятого уровня иерархии процессов измельчения и прессования мясокостной шквары. Исходным фактором, определяющим специфику пятого уровня иерархии служат конструктивные особенности экспериментальной установки (КЭУ). Конструктивные особенности определяют подвод внешней механической энергии (ПВМЭ), расходуемой на измельчение и прессование; реодинамические возмущения, вносимые с входными потоками (ГВВП) исходных ингредиентов. Влияние указанных факторов приводит к организации массовых потоков в масштабе установки (ФМПУ), в результате чего происходит формирование полей влагосодержания (ФПВУ) в установке. Реодинамика потоков в масштабе установки влияет на распределение частиц по дисперсному составу (РЧДС) и по объему установки (РЧДУ), а также на время пребывания их в установке (ВПЧУ). В объеме каждой из зон установки проявляются физико-химические эффекты первых четырех уровней. Рис. 2. Структурная схема эффектов пятого уровня иерархии процессов измельчения и прессования мясокостной шквары Эффекты четвертого уровня рассмотренной структуры процессов представлены на схеме процессов измельчения и прессования в экспериментальной установке (рис. 3). Схема дает наглядное представление о сущности процессов измельчения и прессования. Обработка сырья производится в трех зонах. В зоне А сырье загружается в бункер, откуда поступает в цилиндрический корпус с направляющими ребрами, далее подается транспортирующим шнеком в зону В к режущему механизму, где измельчается. Измельченное сырье, проходя в зоне С прессующую часть, прессуется при помощи прессующего шнека. Отделенная жидкая фракция через отверстия, расположенные в цилиндрическом корпусе, стекает в поддон для сбора жидкой фракции, который установлен в нижней части цилиндрического корпуса. Отпрессованное сырье удаляется через регулируемую диафрагменную конусную решетку. Рис. 3. Схема процессов измельчения и прессования мясокостной шквары в экспериментальной установке: А - зона транспортирования, В - зона измельчения, С - зона прессования; 1 - цилиндрический корпус; 2 - бункер; 3 - транспортирующий шнек; 4 - режущий механизм; 5 - прессующий шнек; 6 - поддон для сбора жидкой фракции; 7 - регулируемая диафрагменная конусная решетка; 8 - зажимная гайка; 9 - подшипниковая опора; 10 - звездочка Таким образом, использование методов системного анализа позволит разбить на составные части процессы транспортирования, измельчения и прессования мясокостной шквары. Рассматривая отдельно каждый из этих процессов, можно составить общую картину. Энергетические затраты будут складываться из затрат на каждый процесс с учетом их КПД и всей установки. Все это позволит наиболее полно изучить эти процессы и представить комплексную картину механической обработки мясокостной шквары.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Статистические методы идентификации процессов химической технологии. - М.: Химия, 1982. - 344 с.