М. М. Беззубцева, В. С. Волков, К. Н. Обухов

М.М. БЕЗЗУБЦЕВА, В.С. ВОЛКОВ, К.Н. ОБУХОВ

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ ИМПОРТОЗАМЕЩАЮЩЕГО СПОСОБА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МЕХАНОАКТИВАЦИИ В АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ШОКОЛАДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

 

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

________________________________________________________________________________

 

­

М.М. БЕЗЗУБЦЕВА, В.С. ВОЛКОВ,К.Н. ОБУХОВ

 

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ ИМПОРТОЗАМЕЩАЮЩЕГО СПОСОБА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МЕХАНОАКТИВАЦИИ В АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ШОКОЛАДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

 

МОНОГРАФИЯ

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

 

 

УДК 663.915

ББК 40.76

М.М. Беззубцева, В.С. Волков, К.Н. Обухов. Научное обоснование внедрения импортозамещающего способа электромагнитной механоактивации в аппаратурно-технологические системы шоколадного производства: монография. – СПб.: СПбГАУ, 2016. –197с.

Ведущее место при переработке какао-бобов в готовую продукцию занимают многочисленные процессы измельчения (механоактивации). Эффективность проведения процессов механоактивации определяет качественные показатели готовых шоколадных изделий и энергоемкость всего производства. Для интенсификации процессов измельчения в технологической схеме производства шоколадных продуктов применение традиционных способов и аппаратурных решений недостаточно. В практику всё в большей мере входят инновационные импортозамещающие физические методы активации.

Задача повышения энергоэффективности шоколадного производства связана с разработкой высокоинтенсивных способов организации измельчающего усилия и устройств их реализующих, основанных на принципиально новых, нетрадиционных методах использования различных видов энергии (энергии газа и электромагнитных полей, ультразвуковых колебаний и т.д.). Перспективным направлением в этой области является применение в шоколадном производстве инновационного способа создания измельчающего усилия в магнитоожиженном слое ферроэлементов – размольных органов механоактиваторов. Проведенные за последние годы работы по формированию фундаментальной теории электромагнитного способа измельчения и создание на этой основе аппаратов нового типа - электромагнитных механоактиваторов (ЭММА), расширили представление о возможности практического использования постоянных электромагнитных полей для диспергирования продуктов различного целевого назначения, в том числе и полуфабрикатов шоколадного производства.

В монографии представлены инновационные разработки научной школы профессора М.М. Беззубцевой «Эффективное использование энергии, интенсификация электротехнологических процессов». Особое внимание уделено анализу энергоемкости процессов электромагнитной механоактивации какаопродуктов и качественным показателям перерабатываемых на ЭММА шоколадных полуфабрикатов.

Изложенные в монографии инновационные разработки научной школы внедрены в учебный процесс кафедры «Энергообеспечение предприятий и электротехнологии».

Монография предназначена для научных сотрудников и студентов агроинженеров.

 

Рецензенты:

д.т.н., проф.А.Г. Новоселов (ИТМО),

д.т.н., проф. Ф.Р. Мусаев (РГСХА),

д.т.н., проф. С.А. Ракутько (ИЭАП)

Рекомендовано к изданию учебно-методической комиссией Института технических систем, сервиса и энергетики: протокол № 10от 20 октября2015 г.

 

ISBN

©М.М. Беззубцева,2016

©В.С. Волков,2016

©К.Н. Обухов,2016

© СПбГАУ, 2016

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………….
Глава 1. Процесс измельчения в шоколадном производстве…………………………...………………………………………....................
1.1. Влияние дисперсности полуфабрикатов шоколадного производства на качественные и экономические показатели шоколадных изделий…………………..
1.2. Анализ аппаратурно-технологических систем производства шоколадных масс……………………………………………………………………………………….
Глава 2. Аналитический обзор изобретений научной школы «эффективное использование энергии, интенсификация электротехнологических процессов»………………………………….........................................................………...
2.1. Электромагнитная механоактивация в постоянном электромагнитном поле…...
2.2. Инновационные электромагнитные механоакиваторы шоколадного производства................................................................................………………….……...
2.3. Технологические возможности электромагнитных механоактиваторов………………………………………………....................................
2.4. Рекомендации по проектированию электромагнитных механоактиваторов шоколадного производства........................................................................................……………………
Глава 3. Диспергирование сахарного песка в аппарате с постоянным магнитнымполем…………………….......................................................................................................
Глава 4. Интенсификация процесса механоактивации шоколадных масс электромагнитным способом………………………………………………….……….
4.1. ЭММА для диспергирования шоколадных масс………………………................
4.2. Описание гранулометрического состава шоколадных масс, обработанных в ЭММА....................................................................................................……………...…
4.3. Влияние режимов работы ЭММА на качество шоколадных масс…......................
Глава 5. Математическое описание и оптимизация процесса измельчения рецептурной смеси сахара и какао продуктов при производстве шоколадных масс электромагнитным способом........................................................................................………….…………….….
Глава 6. Исследование тепловых режимов механоактивации полуфабрикатов шоколадного производства вЭММА.......………………………………………….…….
6.1. Метод расчета тепловых режимов....................................................…...................
6.2. Метод расчета ЭММА с системой принудительного охлаждения........................
6.3. Метод расчета стационарного теплового поля электромагнитного механоактиватоора............................................................................................................
Глава 7. АНАЛИЗ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МЕХАНОАКТИВАЦИИ ПОЛУФАБРИКАТОВ ШОКОЛАДНОГО ПРОИЗВОДСТВА...............................................................……….
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………...
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………………….
ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………………………………………

ВВЕДЕНИЕ

Импортозамещение становится одной из стратегических задач российского АПК. Наряду с инновациями, формированием инфраструктуры продовольственного рынка, модернизацией материально-технической базы, развитием малого бизнеса, её решение будет способствовать дальнейшему устойчивому развитию отрасли[35,38,40,56,193,195].

Одним из результатов происходившего в последние годы импортозамещения стало то, что производство кондитерских изделий, хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков для внутреннего рынка к 2007 году было практически полностью перенесено в Россию[60,62,75,187,193,195].

Импорт сахара-сырца в Россию достиг пика в 1999 году, составив 5,8 млн. тонн, что в три с лишним раза превысило внутрироссийское производство сахара (1,7 млн. тонн). В 2000-х годах произошёл значительный рост производства сахара при одновременном падении его импорта. В 2011 году импорт составил 2,3 млн. тонн, а производство — 4,8 млн. тонн. Таким образом, сахар-сырец отечественного производства стал доминировать на российском рынке.

За первую половину 2015 года в России производство шоколада и других продуктов, содержащих какао, снизилось на 18,4%, до 44 400 т. Об этом говорится в Центре исследований кондитерского рынка (ЦИКР).Производство алкогольных конфет упало почти на 30%, до 14 700 т. Также за первые шесть месяцев снизилась отрасль порошка какао без сахара на 13,6%, до 2200 т, а с добавлением сахара — на 26,6%, до 3900 т. В то же время с января по июнь на 4,7% выросло производство карамели — до 97 400 т. Шоколад оказался одним из самых пострадавших сегментов пищевой отрасли. Это связано с высокими ценами на ингредиенты, используемые при производстве шоколада, продолжающимся снижением курса рубля, снижением покупательной способности россиян и некоторыми другими факторами. Производители не могут повышать цены на готовую продукцию пропорционально росту затрат на её производство, и фактически большинство предприятий работают на грани рентабельности. В случае если ситуация в экономике не изменится, на повестке дня окажутся банкротства широкого круга региональных предприятий.

Стоимость 100 г шоколада в России в июне 2015 года составляла 68,2 рубля, что больше цены аналогичного периода 2014 года на 34,5%. В марте 2015 года рост цен на шоколад к такому же периоду 2014 года составлял 38%. Общий объём производства шоколада и сладких изделий в России в первом полугодии 2015 года составил 737 800 т.Весной 2015 года российские кондитеры хотели остановить производство шоколада из-за ослабления рубля и ограничений на импорт сырья. Также летом производители шоколада просили правительство страны включить продукт в перечень товаров, на которые действует российское продовольственное эмбарго.

Ведущее место при переработке какао бобов в готовую продукцию занимают многочисленные процессы измельчения, от успешного проведения которых в значительной степени зависят как экономические и качественные показатели готовых шоколадных изделий, так и энергоэффективность всего производства [1,90,129,135,136,145,150,155,160]. Для интенсификации процессов дроб­ления и измельчения в технологической схеме производства шоколадных продуктов применение традиционных способов и аппаратурных решений недостаточно. В практику производства всё в большей мере внедряют импортозамещающие инновационные физи­ческие методы активации [11,16,24,26,35,125,126,175,176].Современный прогресс в технике и технологии шоколадного про­изводства связен с разработкой высокоинтенсивных способов организации измельчающего усилия и устройств их реализующих, основанных на принципиально новых, нетрадиционных методах использования различных видов энергии (энергий газа и переменных электромагнитных полей, ультразвуковых колебаний и т.д.).Перспективным направлением в этой области является использование способа создания измельчающего усилия, основанного на примене­нии постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля. Проведенные за последние годы работы по созданию теории электромагнитного способа измельчения и разработке на этой основе аппаратов нового типа - электромагнитных механоактиваторах (ЭММА), расширили представление о возможности практического использования постоянных электромагнитных полей для диспергирования продуктов различного целевого назначения, в том числе и полуфабрикатов шоколадного производства [16,25,37,46,58,66,69,78,82].Сложные физико-химические и биохимические процессы, которые обуславливают возникновение и проявление характерных для шоколадных изделий вкуса, аромата и структуры, недостаточно изучены, хотя, при­веденные в литературе данные, позволяют выявить тенденции улучшения качества готовых продуктов. Основным показателем качества шоколадных масс является степень измельчения ее твердой фазы. Поэтому при разработке аппаратов нового типа для диспергирования полуфабрикатов шоколадного производства в качестве параметра оптимизации технологического процесса измельчения использованы гранулометрические характеристики продуктов помола и показатели их однородности.

Необходимо отметить, что в связи с отсутствием в настоящее время общепринятой, приемлемой для всех стадий диспергирования теории, традиционные задачи процесса измельчения с использованием нового типа мельниц решаются опытным путем. Эффективность оценивается сравнительным анализом подученных на новых устройствах параметров с известными аналогами по конечному результату. Изложенный в монографии экспериментальный материал, дает достаточно полное представление о множестве факторов, которыми вЭММА можно воздействовать на продукт в нужном направлении и подтверждает перспективность использования электромагнитного способа измельчения в шоколадном производстве.

Согласно представленным в монографии результатам исследований, практическое использование инновационного способа электромагнитной механоактивации позволит интенсифицировать классическую технологическую схему производства шоколадных масс путем исключения многостадийного диспергирования, сократить технологические потери какао бобов за счет получения продукта с рациональным для полуфабрикатов шоколадного производства фракционным составом, заменить импортное обору­дование отечественным и создать автоматическую систему управления процессом на стадии механоактивации.

 

Таблица 2.2 -Технологическое назначение ЭММА

Показатели	Группа 1 (цилиндрические)	Группа 2 (дисковые)	Группа 3 (унифицированные)
Стадии диспергирования	Средняя, тонкая, средне - тонкая	Тонкая, коллоидная, тонкая, сверхтонкая	Средняя, тонкая, сверхтонкая, средне-тонкая, тонкая-коллоидная
Тип материала	Средней твердости, мягкие, вязкие, жидкие, сухие порошкообразные	Высокопрочные, твердые скалывающиеся, твердые хрупкие, сухие порошкообразные	Частицы дисперсной фазы в дисперсионной среде: твердые скалывающиеся, хрупкие, средней твердости, упругие мягкие
Сопутствующие процессы	Перемешивание, пластификация, тепловая обработка, возможна аэрация	Перемешивание	Обработка продукта в тонком слое, перемешивание, гомогенизация

 

Продолжение таблицы 2.2

Области применения	поточно-механизированные линии на предприятиях перерабатывающей промышленности. Малые предприятия (микропекарни, аптеки и т.д.), специализирующиеся на выпуске небольших партий изделий широкого ассортимента	Линиипроизводства средней и малой производительности. В сельском хозяйстве рекомендуются для измельчения костей, виноградных косточек, специй и т.д. Перспективны для порошковой металлургии	Переработка сельскохозяйственного сырья на предприятиях,специализирующихся на выпуске продуктов детского и диетического питания, лекарственных препаратов и косметических средств
Технологические особенности	Обеспечивают научно-обоснованную технологию указанных типов продуктов
Обработка многокомпонентных смесей. Получение продукта со стандартизованным фракционным составом	Обработка высокопрочных материалов без процесса намола. Получение продукта в оптимальном диапазоне дисперсности	Разрушение микробных и растительных клеток с извлечением ферментов, белков и т.д.Улучшение сенсорных показателей пищевых продуктов и увеличение стойкости масел

 

ЭММА третьей группы предназначены для измельчения дисперсной фазы в дисперсионной среде при одновременном перемешивании и гомогенизации технологических сред. Они реализуют способ обработки материалов в тонком слое и позволяют осуществлять как раздельные, так и совмещенные стадии среднего, тонкого и сверхтонкого измельчения частиц с различными свойствами: твердых скалывающихся, хрупких, средней твердости, упругих мягких. Рекомендуются для использования на предприятиях, специализирующихся на выпуске продуктов детского и диетического питания, ле­карственных препаратов и косметических средств.

Практическая значимость классификации и правомерность ее использования при выборе измельчителя, отвечающего требованиям производства, подтверждена промышленными испытаниями отдельных конструкций ЭММА на предприятиях перерабатывающей промышленности АПК.

В классификацию могут быть включены нетрадиционные типы технологического оборудования и ряд контрольно-измерительных приборов, построенных на новом электромагнитном способе формирования силовых контактов в слое ферромагнитных элементов: аппараты для перемешивания и гомогенизации, конширования, микробиологического синтеза, полирования; приборы для контроля качества диспергированных продуктов и отработанных жидкостей (по содержанию металлических примесей), для измерения магнитной проницаемости сред с ферромагнитной составляющей, а также исследований процесса намола и износа рабочих органов машин.

 

Рекомендации по проектированию электромагнитных механоактиваторов шоколадного производства

При проектировании аппаратов, реализующих электромагнитный способ создания измельчающего усилия, для обеспечения в объемах обработки продукта требуемых технологией энергетических и силовых условий процесса измельчения необходим научно-обоснованный выбор формы и размеров магнитопровода на основании электротехнического расчета его конструктивных параметров. Основным условием регулирования силовыми и энергетическими взаимодействиями между магнитным полем, рабочими элементами и обрабатываемым продуктом в ЭММА является создание пропорциональности изменения величины индукции магнитного поляВ (или магнитного потока Ф) в объемах обработки и на отдельных участках магнитопровода намагничивающему току I_у в обмотках управления (т.е. обеспечение условий работы устройств при ненасыщенном магнитном состоянии материалов его магнитопровода).

Если принять за основу конструктивной формы ЭММА традиционное цилиндрическое исполнение рабочего объема с расположением обмотки управления в корпусе устройства, то магнитный поток Ф, создаваемый электрическим током, протекающим по обмотке ОУ, замыкается по участкам магнитопровода – корпусу I, рабочему объему II и внутреннему цилиндру (ротору III) (рисунок 2.35). В связи с тем, что при цилиндрическом исполнении поверхностей, ограничивающих рабочий объем, площадь сечения корпуса значительно меньше площади сечения внутреннего цилиндра, то в корпусе магнитная индукция В_К имеет большее значение, чем в цилиндре. А так как толщина корпуса незначительна по сравнению с его внешним радиусом, можно считать, что магнитный поток распределен равномерно по его толщине.

Рисунок 2.35 - Конструктивная схема магнитопроводаЭММА:

I, 2, …, 6 – участки магнитопровода; ОУ – обмотка управления; I – корпус; II – рабочий объем с феррошарами; III – внутренний цилиндр

 

Как видно из графика распределения напряженности магнитного поля Н₀ внутри рабочего объема (рисунок 2.35) магнитный поток Ф из одной половины устройства протекает в корпус, а из другой – выходит в объем обработки продукта. Чтобы найти максимально допустимое значение индукции магнитного потока в корпусе (и с учетом этого значения определить рациональные диапазоны регулирования), необходимо проинтегрировать значение индукции в рабочем объеме у внутренней поверхности корпуса (при , где - радиус точки объема обработки, R₁ –внутренний радиус корпуса) по половине этой поверхности, а результат разделить на минимально площадь сечения корпуса S_к. При этом магнитный поток Ф в корпусе устройства можно представить в виде:

, (2.9)

где - магнитная проницаемость заполнителя рабочего объема. Для установления значения напряженности магнитного поля Н₀ у внутренней поверхности корпуса (при ) рассмотрим строение поля на отдельных участках „α“ и „l-α“ рабочего объема устройства (рис. 2.35 и 2.36).

На участке (рисунок 2.36) поле в рабочем объеме ЭММА цилиндрических конструкций является равномерно-радиальным, причем его параметры (напряженность и индукция) увеличиваются по радиусу устройств к внутренней цилиндрической поверхности, составляющей рабочий объем, по линейному закону.

Доказательство первого утверждения можно провести на основании закона полного тока , применив его к двум замкнутым контурам dl_Сциркуляции вектора напряженности Н (контуры 1 и 2 обозначены на рисунке 2.37 пунктирной линией).

А

Б

 

Рисунок 2.36 - Расчетные участки элементов ЭММА:

а – геометрические параметры участков; б – схема распределения силовых линий магнитного поля в рабочем объеме ЭМИШТ; 2l – высота рабочего объема;

2а – высота паза для размещения обмотки управления; в- толщина корпуса; R₁и R₂ – соответственно радиусы цилиндрических поверхностей корпуса и ротора; ρ- радиус произвольной точки рабочего объема

а) б) в)

 

Рисунок 2.37 - Схема к расчету параметров электромагнитного поля на участках рабочего объема „l-α“:а – продольный разрез устройства; б – элемент рабочего объема; в – схема распределения силовых линий магнитного поля на участках „l-α“

 

При этом полагаем: торцевые крышки устройства выполнены из немагнитного материала; ротор и корпус изготовлен из ферромагнитного материала с высоким значением магнитной проницаемости ; принимаем (в этом случае магнитный поток входит в поверхность ферромагнетика, под прямым углом, т.е. по радиусам рабочего объема); все магнитное поле сосредоточено в рабочем объеме, при этом пренебрегаем краевыми эффектами; электрический ток идеализирован одним витком ω с нулевым диаметром провода и током i, т.е. пренебрегаем энергией электрического поля и рассеиванием энергии в пазу обмоток.

При принятых предположениях напряженность магнитного поля Н_Кв элементах ферромагнетика имеет нулевое значение и, следовательно, по частям путей следования магнитного потока I и 2, проходящим в ферромагнетике, интеграл в выражении также будет равен нулю. Под знаком интеграла остаются только части путей I и 2, проходящих в рабочем объеме по радиусам устройств. Заменив напряженность магнитного поля в рабочем объеме вдоль радиуса средним значением Н_СР, можно от интеграла в законе полного тока перейти к алгебраическим выражениям. Тогда дня путей следования I и 2 справедливы следующие равенства ,

(здесьh₀ – ширина рабочего объема). Из сравнения этих равенств следует, что . Модуль напряженности магнитного поля в объеме обработки не меняется по высоте. Полученные данные свидетельствуют, что магнитное поле в рабочем объеме ЭММА цилиндрических конструкций является равномерно-радиальным и среднее значение напряженности определяется следующим выражением:

. (2.10)

По радиусу рабочего объема напряженность магнитного поля от внешней боковой поверхности к внутренней увеличивается но линейному закону. Для доказательства этого утверждения используем закон непрерывности магнитного потока, согласно которому магнитный поток Ф₂, выходящий из верхней половины внутренней части устройства, равен магнитному потоку Ф₁, входящему в верхнюю часть наружного корпуса Ф₁=Ф₂. При этом выражения для определения магнитных потоков имеют следующий вид:

, или , (здесь B₁, H₁ и В₂, Н₂ – индукция напряженность магнитного поля соответственно на наружной и внутренней цилиндрических поверхностях рабочего объема).Из представленных выражений следует, что

и , (2.11)

т.е. основные параметры магнитного поля в объеме обработки увеличиваются по радиусу к внутренней поверхности, образующей рабочий объем, по линейному закону.

Совместное решение уравнений (2,19) и (2.20) позволяет получить выражения для определения напряженности Н₀ и индукции В₀ магнитного поля в любой точке рабочего объема:

, (2.12)

, (2.13)

где ρ- радиус точки объема обработки при .

С учетом зависимости (2.13) и параметров расчетной схемы, представленной на рис. 2.35, выражение для определения магнитной энергии (здесь V₀ – объем обработки продукта) на участке „l-α“ можно представить в виде:

.

После интегрирования

и ряда несложных математических преобразований получим формулу для вычисления энергии в рабочем объеме ЭММА на участке „l-α“:

, (2.14)

Так как магнитная энергия равна (здесь L_Э – индуктивность обмотки управления), то с учетом выражения (2.14) можно записать равенство

Отсюда получаем формулу для определения индуктивности обмотки управления на участке „l-α“:

. (2.15)

Формулы (2.14) и (2.17) получены для идеализированного случая, когда обмотка управления с током, создающим магнитное поле в рабочем объеме аппарата, представлена в виде одного витка с нулевым диаметром провода. Между тем, при конструктивном исполнении обмотка управления занимает существенную часть длины ЭММА. Поэтому более точно ее можно представить в виде токового слоя, расположенного симметрично относительно середины рабочего объема на внутренней поверхности цилиндрического корпуса. При этом линейная плотность тока в слое σ_i=W_yI_y/2α, где W_y- число витков в обмотке управления; I_y- сила тока в обмотке.

На участках „α“ (рис. 2.3) напряженность магнитного поля в объемах ЭММА меняется линейно (при фиксированном значении ρ) по закону

. (2.25)

Магнитная энергия на этом участке равна

или после интегрирования и математических преобразований может быть представлена в виде

. (2.17)

С учетом выражения (2.14) и (2.15) суммарная магнитная энергия в рабочем объеме на участках „l-α“ и „α“ определяется по формуле

. (2.18)

Индуктивность обмотки управления ЭММА находится из равенства

,

. (2.19)

На основании подученных данных магнитный поток Ф (2.18), проходящий по корпусу устройства, можно представить в виде

.

Интегрирование этого выражения как интеграла, содержащего линейные множители, в приделах от 0 до α

,

дает окончательное искомое уравнение

. (2.20)

Принимая во внимание, что корпус устройства является наиболее насыщенным в магнитном отношении участком магнитопровода, и исхода из цилиндрического конструктивного исполнения этого участка, можно записать

. (2.21)

При совместном решении уравнений (2.20) и (2.21)

получаем выражение для определения величины индукции в корпусе устройства

. (2.22)

Анализ полученной зависимости показывает, что при проектировании ЭММА цилиндрических конструкций величину необходимо выбирать наименьшей в корпусе, т.е. в месте расположения обмотки управления (участок 3 на рис. 2.34). Кроме этого для обеспечения высоких регулировочных способностей аппарата корпус необходимо изготавливать из магнитного материала с высоким значением магнитной проницаемости и индуктивности насыщения. Определив по кривым намагничивания для выбранных материалов самого напряженного в магнитном отношении участка магнитопровода , можно установить максимальное значение силы тока управления:

. (2.23)

Из изложенного следуем, что если управление электромагнитным режимом работы ЭММА осуществлять в диапазонах регулирования силы тока I_у в обмотках

. (2.24)

где - минимальное значение силы тока, при котором обеспечивается формирование структурных групп из ферромагнитных элементов в рабочем объеме, то обеспечивается эффективное управление величиной силовых взаимодействий между размольными органами аппарата, а, следовательно, и эффективное управление процессом диспергирования продуктов.

Полученные результаты исследований представляют методологическую основу электротехнического расчета магнитной цепи устройств типа ЭММА цилиндрических конструкций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В современных экономических условиях актуальной является задача разработки импортозамещающих инновационных аппаратурно-технологических систем для производства социально-значимой продукции с конкурентоспособным показателем энергоемкости и инновационными энергосберегающими способами управления энергоэффективностью потребительских энергосистем (ПЭС) АПК.

В аппаратурно-технологические системы предприятий необходимо внедрять наиболее передовые достижения науки в вопросах функциональности, технологичности и экономичности. Необходимо использовать инновационный опыт таких динамично развивающихся областей науки, как информационные технологии и электротехнологические методы воздействия с применением нетрадиционных видов энергии. Именно такой инновационно – разносторонний подход позволит вывести предприятия АПК на более высокий технический уровень, создать импортозамещающее оборудование, поможет добиться улучшения качества выпускаемой продукции при одновременном снижении энергоемкости технологических процессов.

Исследования показали, что энергоемкость процесса механоактивации (измельчения) полуфабрикатов шоколадного производства главным образом зависит от способа формирования диспергирующих нагрузок и соответствующего ему типа применяемого оборудования. В шоколадном производстве в основном использованы аппараты механического принципа действия – молотковые дробилки, валковые мельницы, дизентеграторы и т.д. Их отличительной особенностью является высокая энергоемкость и низкая энергоэффективность. Получение продукта в узком и оптимальном для шоколадных изделий диапазоне дисперсности обуславливает многостадийность операции измельчения, что приводит к переизмельчению продукта и нерациональному расходу дорогого импортного сырья, повышению стоимости шоколадных изделий.

Внедрение в аппаратурно – технологические системы методов физической механоактивации с применением электромагнитных полей позволяет интенсифицировать классические технологические схемы производства шоколада, перейти к одностадийному способу измельчения, улучшить качество и снизить энергоемкость продукции.

Представленные в монографии результаты исследований подтверждают целесообразность внедрения в производство предприятий АПК импортозамещающих инновационных отечественных аппаратов – электромагнитных механоактиваторов.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Абаурре Флавио Да Крус. Способ производства шоколадной массы, машина и компактная установка для обработки шоколадной массы // Патент России № 2342845, 2009.

2. Акунов В.И. Струйные мельницы. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1967. - 263 с.

3. Амбросимов В.А., Кузнецов Ю.Й., Ляпунов В.Н. Электромагнитное измельчение материалов // Электронная обработка материалов. - 1976. - № 3. - С. 39-40.

4. Беззубцева М.М. Формирование технической компетентности магистрантов-агроинженеров при исследовании энергоэффективности электротехнологического оборудования // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 3. – С. 170.

5. Беззубцева М.М. Энергетика технологических процессов: учебное пособие // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 8–3. – С. 77.

6. Беззубцева М.М. К вопросу исследования эффекта намола в аппаратах с магнитоожиженным слоем ферротел // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 8-3. – С. 96-97.

7. Беззубцева М.М., Волков В.С. Интеграция науки и образования при подготовке агроинженерных кадров электротехнических специальностей // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 1. – С. 50–51.

8. Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование режимов работы элекромагнитных механоактиваторов // Успехи современного естествознания. – 2012. – № 8. – С. 109-110.

9. Беззубцева М.М., Волков В.С. К расчету магнитной цепи электромагнитных механоактиваторов // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2-1. – С. 66-67.

10. Беззубцева М.М., Волков В.С. Практикум по технологическим расчетам процессов переработки сельскохозяйственного сырья // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2-1. – С. 67-68.

11. Беззубцева М.М., Волков В.С. Теоретические исследования электромагнитного способа измельчения материалов (монография) // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2-1. – С. 68-69.

12. Беззубцева М.М., Волков В.С. Эксперементально-статистическая модель процесса измельчения биологически активной кормовой добавки в электромагнитном дисковом механоактиваторе // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 8-3. – С. 76-77.

13. Беззубцева М.М., Волков В.С. Компьютерное моделирование процесса электромагнитной механоактивации в дисковом электромагнитном механоактиваторе (ЭДМА) в программном комплексе ANSYS // Международный журнал экспериментального образования. – 2013. – № 11-1. – С. 151-153.

14. Беззубцева М.М., Волков В.С., Обухов К.Н. Инжиниринг энерготехнологических процессов в АПК // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 5-2. – С. 220-221.

15. Беззубцева М.М., Волков В.С., Обухов К.Н. Электромагнитная механоактивация полуфабрикатов шоколадного производства // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 3-1. – С. 73-74.

16. Беззубцева М.М., Волков В.С., Обухов К.Н., Котов А.В. Прикладная теория электромагнитной механоактивации (монография) // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2-1. – С. 101-102.

17. Бе