Впровадження технології експандування при виробництві кормів (стр. 7 из 14)
За новою технологією рисунок 3.2, головні компоненти залишаються без змін. Головною відмінністю у новій технології є заміна дробарки КДУ-2, експантрудером на базі КМЗ-2М. Це дозволить підвищити якість і поживність кормів, а також зменшити витрати кормів на відгодівлю.
Фуражне зерно подається у норію НЦГ-10, з якої поступає у бункер-накопичувач. Із накопичувача суміш поступає у баранний дозатор ДП-1, далі вона проходить через магнітну колонку і поступає до змішувача експантрудера. Частина подрібненої зеленої маси (розміром 8-10 мм) відбирається із бункера-дозатора 5ДК-500 і поступає у змішувач експантрудера. А головна частина зеленої маси поступає у змішувач 2СМ-1М.
За рахунок внесення зеленої маси вологість якої 60-70% зволожується фуражне зерно, яке має вологість приблизно 14%, що дозволяє проходженню процесу експандування. Зазначимо що тільки частина зеленої маси поступає на експандування.
Перевагами даного способу виробництва кормів являється:
- підвищення якості і засвоюваності кормів на 20-25%;
- знешкодження шкідливих для живлення компонентів;
- тепловий обробіток білка при температурі 80-120 оС призводе до зниження рівня його розчинності без погіршення перетравності. Білки люцерни представлені головним чином, альбумінами і глобулінами 60-75%, які швидко розчіплюються, і тому мають низьку зоотехнічну ефективність. Після експандування кормів розчеплення білку знижується майже в два рази.
- висока якість розподілу компонентів в експандаті;
- здійснення одночасно з експандуванням додаткового подрібнення зернових і трав’яної різки;
- уникнення додаткових затрат на дозволожування корму.
Дана технологія є досить ефективною і може використовуватися в комбікормовому виробництві.
3.2 Розрахунок кількості сировини яка оброблятиметься в експантрудері
На нашій фермі 294 голови ВРХ. Які містять в собі: корови, нетелі, тілки старше 1 року, тілки від 6 місяців до 1 року, телята до 6 місяців. Структуру поголів’я заносимо в таблицю 3.1
Таблиця 3.1 Структура поголів’я
| Група тварин | Процент від загального поголівя | Кількість голів |
| 1 | 2 | 3 |
| Корови | 50 | 147 |
| Нетелі | 8 | 23 |
| Тілки старше 1 року | 10 | 29 |
| Тілки від 6 місяців до 1 року | 6 | 17 |
| Телята до 6 місяців | 26 | 78 |
| Всього | 100 | 294 |
При розрахунку потреби в кормах в основу розрахунків покладені рекомендовані зоотехнічною наукою кормові норми, які уточнюються в кожному господарстві в залежності від наявності угідь, структури поголів’я і особливо нормових угідь, сівооборотів, продуктивності тварин, їх живої маси, тощо. Добові витрати корму для ВРХ Ро, кг розраховуємо для кожного виду корму по формулі:
(3.1)де
, 
і т.д. – добові норми видачі корму на одну тварину для різних груп, кг; 
, 
і т.д. – поголів’я тварин в групах, гол.Таблиця 3.2 Раціон для дорощування і відгодівлі ВРХ, кг/гол на добу.
| Група тварин | Вид корму | |
| Концентрати | Зелена маса | |
| 1 | 2 | 3 |
| Корови | 3,6 | 20,0 |
| Нетелі | 1,0 | 19,0 |
| Тілки старше 1 року | 1,0 | 17,0 |
| Тілки від 6 місяців до 1 року | 1,0 | 11,0 |
| Телята до 6 місяців | 0,5 | 4,0 |
Дерть зернобобова
=147*3,6+23*1,0+29*1,0+17*1,0+78*0,5=637,2 кгЗелена маса
=147*20,0+23*19,0+29*17,0+17*11,0+78*4,0=4369 кгРічні потреби корму розраховують за формулою:
(3.2)де
– добові витрати корму; 
– період годівлі (365 днів);к – коефіцієнт, який враховує псування кормів при зберіганні.
Дерть зернобобова:
= 637,2*365*1,01=234,9 тон;Зелена маса :
= 4369*365*1,03=1642,5 тон;Оскілки потреба в зеленому кормі для експандування складає 36% від маси зернової сировини, тому експандуванню підаватиметься 84,6 тон зеленої маси.
Отже для задоволення власних потреб потрібно обробляти в експандрутері 319,4 тони сировини.
За добу в експантрудері потрібно обробляти наступну кількість сировини:
(3.3)де
- річна кількість оброблювальних кормів, тон; 
– кількість робочих днів по літньому раціону; 
– кількість змін, за сутки. 
= 319,4/(265*1) = 1,2 тони4. Формування математичної моделі процесу експандуювання корму
4.1 Теоретичне обґрунтування пропонованої розробки
Експандування – це термомеханічний обробіток, що дозволяє отримувати структурований корм, що має переваги перед екструдуванням в добавці великого проценту рідини (олії, жиру, меляси) і у використанні більш дешевшої і складної сировини, удільна енергомісткість процесу експандування в 4-6 рази менша ніж екструдування. Особливе значення в роботі експандера має головка, яка сумісно із зовнішнім підводом теплоти і дією гвинтової поверхні на кормову сировину формує температурний режим і тиск в робочому просторі.
Експандування забезпечує слідуючі переваги: увід великої кількості рідких компонентів – олії, жиру,меляси та ін.; знешкодження шкідливих для живлення компонентів; покращення якості і засвоюваності кормів; більш високу продуктивність пресу, кращу якість продукту; використання більш дешевої і складної для пресування сировини; кращу збереженість вітамінного складу; менші енергозатрати в порівнянні із традиційним обробітком на пресах.
Процес ущільнення корму в експандері можна розділити на чотири зони (Рисунок4.1):
1-а - перемішування, переміщення кормової суміші вздовж шнека та початку ущільнення;
2-а - наростання тиску, пресування і руйнування часток;
3-я - подальше підвищення тиску, температури і переходу корми в вязкопластичний стан;
4-а - продавлювання маси через отвори вихідний головки машини.
Рисунок 4.1 Зони ущільнення корму в експандері і зміна фізичних властивостей реологічні сировини при русі в робочому органі
Розглянемо режим роботи установки без пружини на вихідний голівці. Внутрішній радіус на початку каналу rk і довжина кільцевого каналу головки експандера Lk змінюються при переміщенні конуса. Хай при закритому вихід довжина Lk дорівнює Lko (може бути Lko = 0) (Рисунок 4.2).
Рисунок 4.2. Початкове положення головки експандера: 1 - корпус експандера; 2 - запірний конус головки експандера.
При цьому rkо = Rk. Зовнішній радіус на початку каналу Rk при переміщенні конуса не змінюється, Rk = const. Перемістивши конус на відстань Δx вправо (Рисунок 4.3).
Рисунок 4.3. Робоче положення головки експандера: 1 - корпус експандера; 2 - запірний конус головки експандера.
Тоді rk = Rk - Δx ∙ tgα і Lk = Lkо + Δx ∙ cosα. Наприклад, при α = 60о буде
rk = Rk - Δx, Lk = Lkо + Δx / 2, де Δx - осьовий переміщення конуса.
Пропускна здатність вихідний головки експандера, кг / с:
(4.1)де Lk - довжина кільцевого каналу, м;
Rk, rk - зовнішній і внутрішні радіуси на початку каналу, м;
α - кут між утворюючої регулюючого конуса і його висотою;
РIII - щільність суміші в кінці 3-ї зони, кг/м3;
m - кількість каналів головки експандера;
PIII - максимально можливий тиск оброблюваної суміші на останньому витку шнека наприкінці 3-ї зони, Па;
η - динамічна в'язкість суміші в 3-й зоні, Па • с.
З рівняння (1) визначають залежність основного регульованого конструктивного параметра експандера - ширини кільцевого каналу (Rk- rk) від тиску PIII при Rk = const.
Важливий параметр, що задається в залежності від необхідної якостіі виду оброблюваного корми - тиск суміші PIII наприкінці 3-ї зони, максимально по всій довжині шнека. Воно залежить від ширини кільцевого вихідного каналу.
При повністю закритих отворах вихідний головки тиск суміші PIII наприкінці 3-ї зони буде максимально, і, з припущенням, що тиск між 1-й і 2-й зонами практично відсутня, визначається за формулою (Рисунок 4.1), Па: