На правах рукописи

                                  

                                                 

АЛЕКСАНДРОВ ИГОРЬ ЮРЬЕВИЧ 
 
 
 

  

Обоснование Конструктивных  параметров

  УСТАНОВКИ для ВЫВЕДЕНИЯ кормовых

ФОСФОЛИПИДОВ ИЗ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА 
 
 
 

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации

сельского хозяйства 
 
 
 
 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени 

кандидата технических наук 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Новосибирск 2009 

   Работа  выполнена на кафедре «Механизация животноводства» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Алтайский государственный аграрный университет 

Научный руководитель  –      доктор технических наук, профессор

                                           Федоренко Иван Ярославович 

Официальные оппоненты   –  доктор технических наук, с.н.с.

                                                    Петухов Николай Александрович;

                                                    (ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии)

         

          кандидат технических наук, доцент

                                                     Терехова Ольга Николаевна

                                                    (ФГО ВПО АлтГТУ)  

Ведущая организация – Государственное научное учреждение Сибирский

                                          научно-исследовательский институт животноводства

                                          Сибирского отделения Российской академии

                                          сельскохозяйственных наук

                                          (ГНУ СибНИИЖ СО Россельхозакадемии) 

   Защита  диссертации состоится «16» декабря 2009 года в 9 часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.059.01 при Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: Новосибирская область, Новосибирский район, п. Краснообск-1, а/я 460, ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии.

www.sibime.sorashn.ru; e-mail: sibime@ngs.ru. 

   Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета: 630501, Новосибирская область,   Новосибирский район,   п.  Краснообск - 1, а/я 460, ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакдемии. 

   С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакдемии. 

   Автореферат разослан « 14 » ноября 2009 г. 

    Ученый секретарь

   диссертационного  совета

    доктор технических наук                                                   В.С. Нестяк

 

   Общая характеристика работы

   Актуальность  темы. Важным источником пополнения запасов кормов являются отходы маслопрессовых и маслоэкстракционных заводов. Одним из отходов являются фосфолипиды (фосфатиды), получаемые при первичной очистке растительных масел. Фосфолипиды содержат (%): собственно фосфатидов 8 – 12, жира – до 20, белковых веществ – 50 - 60, влаги не более 14.

   Кормовой  фосфатидный концентрат является важным компонентом заменителей цельного молока для телят, где фосфолипиды играют роль физиологически ценного вещества и эмульгатора. Кроме того, фосфолипиды входят в состав рационов кормления свиней, молодняка крупнорогатого скота, овец, цыплят и взрослой птицы.

  По  данным Гайнетдинова М.Ф. добавление в рацион телят 50 грамм фосфолипидов на голову в день позволило довести среднесуточные привесы до 875 грамм вместо 550 в контрольной группе. Поросята, получавшие по 30 грамм фосфолипидов в день, увеличили привесы с 240 грамм до 430. При скармливания птице 1,5-2 грамма этого отхода повысилась яйценоскость кур на – 51 %, уток на – 41 %, гусей на – 105 %.

  Современный этап развития сельского хозяйства  характеризуется созданием сельхозпроизводителями собственной перерабатывающей базы. В частности, широкое распространение получили миницеха по производству подсолнечного масла. Эти цеха отличает упрощенная технология производства, в результате чего получаемое масло содержит повышенное содержание фосфолипидов, восков, красящих веществ. Чтобы довести такое масло до сортовых кондиций, его нужно подвергнуть тщательной очистке. Извлечение фосфолипидов вместе с примесями возможно только гидратацией.

  Свойство  фосфолипидов при взаимодействии с  водой снижать устойчивую растворимость их в масле вплоть до образования отдельной фазы положено в основу промышленного метода извлечения фосфолипидов из масла, получившего название «гидратация». Существующие способы выведения фосфолипидов основаны на смешивании растительных масел с водой или обработки их паром, что реализуется на тихоходном металлоемком оборудовании, при этом очищенное масло необходимо досушивать (для удаления остатков гидратирующего раствора) на вакуумных установках. Однако они столь энергоемки, сложны и дорогостоящи, что не могут быть применены в условиях цехов малой мощности.

  Поэтому необходим поиск новых технических решений в области совершенствования технологий и устройств для гидратации растительных масел применительно к данным условиям работы.

  Цель  исследования – снижение металло - и энергоемкости процесса выведения кормовых фосфолипидов и повышение качества обработанного масла путем кавитационного воздействия на систему: «подсолнечное масло -фосфолипиды - гидратирующий раствор».

  Объект  исследования – технологический процесс гидратации подсолнечного масла и оборудование для его осуществления.

   Предмет исследования: факторы, выходные характеристики и закономерности проведения механико-химической гидратации.

  Методы  исследований: основные законы гидравлики, дифференциальное и интегральное исчисление, методы математической статистики и планирования эксперимента.

  Научная гипотеза заключается в том, что наилучшего выведения фосфолипидов и получения масла высшего сорта в миницехах можно добиться комплексным механико-химическим воздействием на устойчивость системы: «масло - фосфолипиды - гидратирующий раствор», не требующим сложного аппаратурного оформления.

   Научная новизна. Получены расчётная модель и теоретические зависимости, определяющие параметры процесса гидратации, учитывающие механизм образования кавитации и размер получаемых частиц масляно-водной эмульсии.

   Получены  экспериментальные зависимости  оценочных показателей установки для выведения кормовых фосфолипидов от ее конструктивных параметров в виде регрессионной математической модели процесса гидратации.

   Новизна конструкторской разработки и способа  гидратации подтверждена патентом РФ на изобретение № 2288948.

   Практическая  ценность:

   - разработаны способ и устройство для гидратации подсолнечного масла, использующие кавитирующее воздействие на систему: «масло - фосфолипиды - гидратирующий раствор», позволяющие очищать масло, полученное как на промышленных заводах, так и в миницехах.

   - результаты исследований могут  быть использованы конструкторскими  организациями при проектировании устройств для гидратации подсолнечного масла.

   На  защиту выносятся:

   - обоснование технологии механико-химической  гидратации подсолнечного масла, не требующей сложного аппаратурного оформления;

  - результаты теоретических исследований гидромеханических процессов, сопутствующих гидратации подсолнечного масла;

  - результаты экспериментальных исследований  по обоснованию конструктивно-кинематических параметров установки для выведения кормовых фосфолипидов;

   - технико-экономическое обоснование эффективности проведенных научных исследований.

     Реализация результатов исследований:

  1. Спроектирован, изготовлен и апробирован экспериментальный образец установки для выведения фосфолипидов из подсолнечного масла в ООО ИТЦ «Алтайвибромаш» г. Барнаул.

  2. Проведены производственные испытания установки в миницехе по производству подсолнечного масла ООО «Электротехника-Сибирь» Алтайского края.

  3. Результаты проведенных исследований используются в учебном процессе Алтайского государственного аграрного университета при чтении лекций по курсу «Технология хранения и переработки продукции растениеводства» и «Технологическое оборудование для переработки продукции растениеводства», а также при проведении практических и лабораторных работ по этим курсам.

  Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на следующих конференциях:

  - Вторая городская межвузовская  научно-практическая конференция  «Молодежь – Барнаулу». (Барнаул, БЮИ, 2000г.);

   - Международная научно-практическая  конференция. (Москва, МГАУ, 2000г.);

   - научно-технические конференции  студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АГАУ (Барнаул, АГАУ, 1997-2009гг).

   Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 3 статьи – в издании, указанном в «Перечне ведущих рецензируемых научных журналов и изданий…», рекомендованном ВАК и патенте РФ № 2288948.

   Структура и объем работы. Диссертация включает введение, пять глав, общие выводы. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 25 таблиц и 8 приложений. Список использованной литературы включает 127 наименований, в том числе 4 на иностранных языках.

Содержание  работы

   Во  введении обоснована актуальность темы, ее цель, определены объект и предмет исследований, раскрыты научная гипотеза, новизна и практическая ценность результатов работы.

  В первой главе «Состояние вопроса, цель и задачи исследования» изложены общие сведения о кормовой ценности фосфолипидов, существующие способы гидратации растительных масел и конструкции устройств для её осуществления, а также теоретические основы выведения фосфолипидов.

    Исследованиям процесса гидратации растительных масел посвящены работы Н.С. Арутюняна, Е.П. Корненой, Б.Н. Тютюнникова, В.Г. Щербакова, А.Г. Сергеева, С.И. Копейковского, Л.А. Севастьяновой, Б.А. Дехтермана, А.А. Шмидта и других.

   При анализе существующих способов гидратации, конструкций устройств для их осуществления и теоретических исследований установлено: