Файл: диплом Разработка экструдера для производства гранулированных кормов.docx

Оглавление

Реферат…………………………………………………………………………6

Перечень сокращений и обозначений……………………………………...7

Введение………………………………………………………………………..8

1. Научно-исследовательский раздел………………………………………12

1.1 Анализ рынка производства экструдированного корма в России и его значимость………………………………………………………………………….12

1.2. Классификация и анализ существующих конструкций…………………16

1.3 Патентный обзор экструдеров……………………………………………..21

2. Проектный и производственно-технологический раздел……………..32

2.1. Требования, предъявляемые к сырью, идущему на производство экструдированного корма………………………………………………………………...32

2.2 Обоснование разработанной конструкции экструдера…………………...36

2.3 Требования, предъявляемые к экструдеру………………………………...38

2.4 Расчет конструктивных параметров экструдера………………………….39

2.5 Выбор электродвигателя, кинематический расчет привода……………...44

2.6 Выбор муфты………………………………………………………………..45

2.7 Расчет шпоночного соединения ротора……………………………………47

2.8 Разработка операционно-технологической карты технологического процесса изготовления экструдированного корма………………………………..48

3. Раздел по безопасности жизнедеятельности……………………………..55

3.1 Инструкция по охране труда для рабочих обслуживающих экструдер…56

3.2 Экологическая безопасность……………………………………………….63

3.3 Пожарная безопасность…………………………………………………….65

4. Организационно-управленческий раздел……………………………….68

4.1 Определение затрат на модернизацию экструдера………………………68

4.2 Технико-экономическое обоснование экструдера……………………….71

Заключение…………………………………………………………………….74

Список использованных библиографических источников……………..75

Реферат

Выпускная квалификационная работа выполнена на тему «Разработка экструдера для производства гранулированных кормов».

Пояснительная записка состоит из 80 страниц печатного текста и содержит 7 таблиц, 16 рисунков, 33 наименований использованных литературных источников, 8 листов графического материла формата А1.

Ключевые слова: ЭКСТРУДЕР, ГРАНУЛИРОВАННЫЙ КОРМ, ИНДУКЦИОННАЯ КАМЕРА, РАЗРАБОТКА.

Во введении обоснована актуальность темы выпускной квалификационной работы.

В первом разделе выпускной квалификационной работы приведен анализ рынка производства гранулированного корма в России и его значимость для человека и животного, анализ существующих конструкций экструдеров и патентный обзор устройств для изготовления гранулированных кормов.

В конструкторском разделе выпускной квалификационной работы представлены мероприятия по разработке экструдера, проведены расчеты разрабатываемой конструкции.

В третьем разделе выпускной квалификационной работы рассмотрены вопросы охраны труда, экологической и противопожарной безопасности. Проведен расчет защитного заземления и расчет выброса воды при эксплуатации разработанного экструдера.

В заключительном четвертом разделе выпускной квалификационной работы проведено экономическое обоснование разрабатываемого проекта.

Перечень сокращений и обозначений

Кормовой экструдер – это устройство, позволяющее превратить обычные корма в экструдированные. Иными словами, на входе в агрегат засыпается зерновая смесь, а на выходе получается, своего рода, гранулированный корм. В зависимости от устройства агрегата, из него выходят колбаски диаметром до 3 см. Перерабатывать в экструдере можно любое, даже слегка подпорченное зерно.

Экструдирование – это особый способ обработки сырья, при котором зерно поддается механическому воздействию (измельчению) в винтовой части экструдера. Этот процесс происходит под воздействием высокой температуры (около 150 0С) и давления. Далее измельченная разогретая масса под высоким давлением попадает под влияние низкого давления. В результате резкого перепада происходит т.н. «взрыв» – готовый продукт увеличивается в объеме, приобретает пористую структуру.

 Экструдированный корм - чистый корм нового поколения. Корм, получаемый из различного сырья (зерно, либо зерносмесь), полностью усваивается животными. Усвоение происходит за счет разложения сложных сахаров (клетчатка, крахмал) в более простые формы — дисахара и моносахара.

Введение

Экструдирование – это обработка сырья в экструдере, кормоэкструдере посредством температуры 110-160 0С и давлением в 40-60 атмосфер. Сырье проходит через матрицу, отверстия которой имеют необходимое сечение. В итоге возникает воздушный упругий продукт, имеющий новую структуру и свойства. Существенно повышается питательная ценность корма, так как в процессе обработки происходит изменение структуры питательных веществ. Корм, прошедший процесс экструзии, не содержит вредоносных веществ и микрофлоры. Все микробы погибают от воздействия высокой температуры и давления, а вредные вещества нейтрализуются. Очень важно, что при экструдировании не преобразуются витамины, они остаются в неизменном виде благодаря быстрому воздействию на сырье. Кроме всего этого экструдированные корма имеют высокие абсорбирующие качества, поэтому действуют как профилактические средства для снижения заболеваемостей сельскохозяйственных животных.

Благодаря современным технологиям экструдированные корма можно широко использовать, снижая финансовые затраты и увеличивая прибыль. Корм является основным источником углеводов для животных. В основном используются зерновые культуры, такие как пшеница, ячмень, овес и кукуруза. Бобовые используются редко. К ним относятся чечевица, горох и соевые бобы.

Крупы получают в виде каши или грубого помола. Высокое содержание влаги в крупах позволяет плесени и аэробным бактериям быстро расти. Такое сырье очень опасно для животных. Экструдированный корм, с другой стороны, очень безопасен. Ведь даже свежеубранное зерно, которое еще имеет низкую влажность, содержит значительное количество микроорганизмов. Эти токсины имеют свойство быстро размножаться. Интересно, что даже высушенное зерно может иметь содержание влаги до 14%.

Технологически этот процесс проходит так: зерно измельчают и увлажняют в шнековом смесителе. Влага подаётся из расчёта на одну тонну - 275-400 литров. После увлажнения зерно поступает в экструдер, где подвергается уплотнению, сжатию и высокой температурной обработке продолжительностью до 10 секунд при t = 150-190 °C. После такой обработки 1 грамм пшеницы, например, содержит в 10 000 раз меньше микроорганизмов, чем до экструдирования, а содержавшиеся плесневые грибы до обработки зерна погибают.

Экструзионная обработка зерновых-одно из лучших технологических решений на сегодняшний день. Термическая обработка улучшает вкусовые качества корма, а образующиеся ароматические вещества повышают активность ферментов, необходимых для процесса пищеварения. Единственным условием является отсутствие в сырье соломы, земли, гальки и других механических остатков. Переработка влажных, крахмалистых зерновых с характерным запахом аммиака превращает зерновую смесь в отличный корм. Кроме того, "каркасы" (например, гречневая шелуха) после прессования становятся отличным кормом для овец и свиней.

Сравнение экструдированных и обычных кормов показывает недостатки последних. Обычный корм усваивается лишь наполовину, так как много энергии тратится на переваривание скорлупы. Недостатком является то, что для поддержания жизни и продуктивности скота необходимо учитывать высокие затраты. Единственным преимуществом традиционного корма является его натуральность, но это может вызвать проблемы, если его оставить на некоторое время.

Процесс экструзии, по сути, выполняет работу желудка или первой половины желудка, так что энергия, необходимая для переваривания, сохраняется. Все питательные вещества, поступающие с экструдированным кормом, полностью потребляются организмом животного, что позволяет снизить производственные затраты при более высокой урожайности.

Экструдированный корм необходим для выращивания молодняка. Ветеринарные техники и практикующие ветеринары знают, что 90%молодняка скота погибает из-за различных кишечных и желудочных заболеваний и инфекций, которые попадают в организм через пищеварительную систему. Молодые животные наименее защищены в этой области.

После экструзии корм остается практически стерильным даже при длительном хранении. Кормление молодых животных рационами из экструдата почти вдвое снижает смертность от кишечных заболеваний. Желудки и кишечник животных, получавших экструдат, остаются здоровыми даже после перехода на грубые корма. Витамины сильно разрушаются в рационах с высоким содержанием влаги, тогда как в экструдантных рационах с содержанием влаги 7-9% они сохраняются дольше.

Есть ещё один момент, указывающий на плюсы экструдированного корма. Практика показывает, что животные, особенно поросята, при кормлении выбрасывают до 8 % корма на подстилку. Если использовать экструдированный корм для свиней, то этого не происходит.

Важно также знать, что экструдант обладает свойствами абсорбции, поэтому он является профилактическим средством при болезнях желудка, кишечника.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка экструдера для производства гранулированных кормов, способствующая увеличению его производительности. Задачами выпускной квалификационной работы являются: 1.Анализ существующих конструкций экструдеров 2. Патентный обзор экструдеров 3. Обоснование разработанной конструкции экструдера для производства гранулированных кормов 4. Расчет параметров разработанного экструдера для производства гранулированных кормов 5. Разработка мероприятий по охране труда, экологической и противопожарной безопасности 6. Расчет показателей экономической эффективности разработанного экструдера для производства гранулированных кормов

1. Научно-исследовательский раздел

1.1 Анализ рынка производства экструдированного корма в России и его значимость

Глобальная тенденция роста цен на корма неизбежно приведет к увеличению производственных затрат в животноводческой отрасли. Поэтому существует острая необходимость в разработке и внедрении в хозяйствах инновационных технологий приготовления кормов, способных не только снизить себестоимость единицы корма, но и повысить коэффициент конверсии корма .

Рациональное использование кормовых злаков имеет большое значение в современном животноводстве. Наиболее эффективное использование кормовых злаков – в виде смешанных рационов с хорошим балансом белков, аминокислот и других биологически активных веществ.

Комбикорм – это сбалансированная смесь различных видов кормов, включая зерно, отруби, корма для животных и минеральные добавки. Сбалансированные по питательным веществам комбикорма могут повысить продуктивность животных на 10-12% и обогатить биологически активными веществами (например, аминокислотами, микроэлементами, антибиотиками) на 25-30% и более.

В настоящее время содержание зерна в смешанных рационах в России составляет80-90%, в США - 50%, в Великобритании - 33%, в Нидерландах - 17%, в Бельгии - 15%. При этом уровень протеина в комбикормах в России составляет всего 11%, в США - 15%, в Германии - 17% [2]. Это существенно влияет на уровень продуктивности скота и птицы. Передовым технологическим процессом в производстве комбикормов является гранулирование и экструзия комбикормов и их компонентов, что обеспечивает высокую сохранность кормов и повышает продуктивность скота. Поскольку экструзия кормов наилучшим образом подходит для решения вышеуказанных проблем, ее применение и совершенствование является вопросом государственной экономической важности.

Рациональное использование возделываемых кормовых культур для обеспечения скота полноценными кормами требует применения оборудования, называемого пресс-экструдерами, которые могут самостоятельно производить полноценные кормовые смеси. Использование этого оборудования на производстве позволяет повысить продуктивность скота и снизить производственные затраты за счет улучшения качества кормов. Производство питательных и легкоусвояемых кормов с помощью технологии экструзии практикуется во всех странах, где сельское хозяйство хорошо развито и эффективно. Этот уникальный процесс практически удваивает питательную ценность зерновых.