Файл: Гриб В.К. Комплексная механизация прудового рыбоводства.pdf

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