902

Введение. Достижения науки и опыт ведения животноводства убедительно свидетельствуют о том, что полноценное кормление животных – это основа для проявления их генетического потенциала продуктивности и эффективной трансформации питательных веществ кормов в продукцию [1].

Экструдирование – один из перспективных способ переработки зерновых продуктов позволяющий получить качественные корма с высокой кормовой ценностью[3].

Полноценное кормление коров возможно только при условии обеспечения в рационах протеина, минеральных и биологически активных веществ в оптимальных соотношениях. Так же кормление животных требует больших затрат.

В странах с развитым животноводством стало традиционным производить высокопитательные и хорошо усваиваемые фуражные корма, при помощи современных технологий тепловой обработки. При такой уникальной обработке питательная ценность зерновых кормов возрастает в 1,6-1,9 раз. Использование экструзионных технологий в производстве корма повышает мясную продуктивность крупного рогатого скота, обеззараживание корма высоким давлением и температурой при этом процессе значительно снижает заболеваемость животных, особенно молодняка [2].

Методика. Весомый вклад в исследование и оптимизацию процесса экструдирования внесли:

Разработчиками НПО «Агростимул» Кировской области и ФГБНУ «ТатНИИСХ» было проведено испытание «интегрального корма» которое проводилось на трех группах корованалогов. Рацион коров контрольной группы состоял из хозяйственных компонентов, где в состав концентрированных кормов входили преимущественно злаковая зерносмесь с содержанием 10,0% гороха и 5,0% витаминно-минеральной смеси. Во второй опытной группе 1/3 часть (38,0% по массе) зерносмеси заменили экспериментальным кормом – экструдатом. В третьей опытной такая замена составила уже 2/3 части или 59,0% по массе[1].

Замена в рационе животных зерновой части на интегральный экструдированный корм способствовала повышению среднесуточного удоя во второй группе на 0,9 кг, а в третьей – на 1,2 кг или соответственно на 4,6 и 6,2% по сравнению с контролем (таблица 1).

Исследователи В. Афанасьев и А. Остриков в своих работах отмечают, что при гидротермических процессах происходит снижение растворимости белка в воде, в некоторых случаях его разрушение сказывается отрицательно на эффективности использования зерна. Было установлено, что с увеличением длительности обработки растворимость белка снижалась и по истечении 30 мин находится в пределах 30–45% [5]. Растворимость белков зависит от температурного воздействия, при увеличении температуры до 140°С наблюдается резкое снижение растворимости белка [5].

Исследователи В. Афанасьев и А. Остриков в своих работах отмечают, что при гидротермических процессах происходит снижение растворимости белка в воде, в некоторых случа-

331

ях его разрушение сказывается отрицательно на эффективности использования зерна. Было установлено, что с увеличением длительности обработки растворимость белка снижалась и по истечении 30 мин находится в пределах 30–45% [5]. Растворимость белков зависит от температурного воздействия, при увеличении температуры до 140°С наблюдается резкое снижение растворимости белка [5].

Изменение физико-химических свойств компонентов зернового сырья сопровождаются повышением их гидратационной способности. Даже небольшие добавки воды к сухим биополимерам приводят к снижению значений температуры, что делает возможным использование процесса термопластической экструзии [6].

Врезультате проведенных исследований Славнова Е.В., возрастание насыщаемости ферментами углеводных субстратов связано с изменениями режимов температурного воздействия, повышение содержания в экструдатах аминоазота взаимосвязано с приложенными сдвиговыми деформациями и понижается при повышенных температурах [7]. Температура в процессе экструзии значительно влияет на кормовые качества экструдата, ее повышение приводит к декстринизации крахмала до глюкозы, однако нагревая материал выше 140˚С уменьшается растворимость белка и разрушаются питательные вещества, при этом снижение температуры ниже 120˚С приведет к неполному устранению антипитательных веществ.

Зерно относится к типу упруго-вязко-пластических материалов с выраженной анизотропией, это связано с тем, что корма на основе зерна состоят из двух структурных элементов: оболочки и вязкого заполнителя, [8].

Для разрушения тела требуется большая ударная нагрузка, потому как сопротивление разрушению в данном процессе, определяется одновременной прочностью оболочки и заполнителя [8].

Всоответствии с классификацией разработанной Н.Б. Урьевым, большинство пищевых масс являются высококонцентрированными дисперсными системами. Для того что бы задать необходимые свойства продукту и улучшить его структуру необходимо изучить реологические характеристики.

Реальные жидкости при своем течении определяют нелинейную, «аномальную» вязкость,

идругих свойств, обусловлены структурой. Кривые течения и зависимости вязкости от скоростей сдвига для различных дисперсных систем представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Кривые течения (а) и зависимость вязкости от скорости сдвига (б) реологических жидкостей:

1 – ньютоновская; 2 – бингамовская; 3 – псевдопластическая; 4 – дилатантная

У. Уилкинсон предложил разделить на «вязкопластичные» (модель Бингама) и «аномаль- но-вязкие» (дилатантные жидкости и псевдовпастические) [9]. Реальные среды в своем течении можно отнести к идеальному вязкопластичному телу Бингама (маргарин, шоколадные смеси, сырково-творожные и пралиновые, тесто, зубная паста и т.д.).

Для практического описания движения различных пищевых материалов с аномалией вязкости чаще других на практике применяется уравнение Оствальда де Виля [6]:

332

Степенной закон получил широкое применение для описания течения пищевых материалов не относящимся к ньютоновским.

Вязкость биополимеров существенно зависит от температуры, значит, исследование температурной зависимости вязкости псевдопластических жидкостей очень важно при изучении процессов экструдирования пищевых продуктов. На практике температурную зависимость вязкости η(Т) систем описывают уравнения Френкеля – Эйринга [6]:

где А – константа, зависящая от природы жидкости, Па·с; Е – энергия активации вязкого течения, Дж/кмоль; R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К); Т – абсолютная температура, К.

Существует множество работ по изучению реологических свойств различных продуктов, но в литературных источниках отсутствуют сведения об исследованиях реологических свойств зерновых культур и влияния на них основных технологических параметров: влажности, температуры и других воздействий.

Сложность математического описания поведения обрабатываемого зернового материала в одношнековых экструдерах заключается в изменении его физико-механических свойств во время экструзии. Это изменение свойств является следствием взаимодействия рабочих органов с прессуемым материалом, а так же целенаправленно создается за счет дополнения в конструкцию экструдера различных матриц и внешних факторов[10].

Последующее развитие теория экструзии получила в работах В.А. Силина, В.И. Янкова, К.А. Фисенко, М.Л. Фридмана, С.Н. Михайлова, Д.М. Мухаметгалеева, В.С. Кима, В.В. Скачкова, А.А. Татарникова, Е.В. Славнова, О.И. Скульского, Т.А. Дидык, А.С. Рудометкина, Д.А. Мусиенко, В.П. Ханина, К.А. Фисенко, Г. Шенкель, В.А. Сысуева, Л.И. Кедровой, В.Д. Кобылянского и других исследователей.

Результат. Изучив труды ученых, можно сделать вывод, что метод экструзионной обработки зерновых продуктов позволяет получить хорошо усвояемые, термостерилизованные, с улучшенными вкусовыми свойствами кормовые продукты. Однако в работах не оценивается влияние параметров на кормовые качества обрабатываемого зернового материала, то есть, нет связи технологических параметров процесса экструдирования с критериями требуемого качества экструдата.

Литература

1.Производство и использование экструдированных энергопротеиновых концентратов в молочном скотоводстве: справочник. – / Ш.К. Шакиров, Н.Н. Хазипов, Ф.С. Гибадуллина, Е.О. Крупин, Р.Р. Хузин, Р.Н. Файзрахманов, Ф.К. Ахметзянова, Р.Р. Зайдуллин, Ф.Р. Вафин, С.Р. Сабиров, В.А. Хабибуллина, Л.Н. Шаяхметова. – Казань: Центр инновационных технологий, 2016. – 48 с.

2.Швецов, Н. Новые комбикорма с экструдированным зерном / Н.Швецов, Г.Походня, С.Саламахин // Животноводство России. – 2009. – №10. – С. 43-44.

3.Зверкова, З.Н. Использование зерна озимой ржи в кормлении крупного рогатого скота / З.Н. Зверкова // Кормопроизводство. – 2008. - №9. – С. 24-25.

4.Коробов, А., Мишанин А., Эффективность использования экструзионной ржи в рационах свиней на откорме / А. Коробов, А. Мишанин // Свиноводство. – 2005. - №2 – С. 17-18.

5.Афанасьев, В. Производство протеиновых концентратов на основе зернобобовых культур / В. Афанасьев, А. Остриков // Комбикорма. – 2015. - №5. – С. 30-36 : табл.

6.Экструзия в пищевой технологии / Остриков А.Н. [и др]. – СПб.: ГИОРД, 2004. – 288 с.

7.Славнов, Е.В. Получение концентрированных кормовых добавок экструзионной обработкой зерна озимой ржи с оценкой пищевой ценности / Е.В. Славнов, В.П. Коробов, Л.М. Лемкина // Аграрный вестник Урала. – 2008. – №3 – С. 80-83.

8.Мельников, С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм / С.В. Мельников . – Ленинград: Колос. Ленингр. отделение, 1978. – 560 с.

9.Уилкинсон, У.Л. Неньютоновские жидкости / У.Л. Уилкинсон . – М.: Мир, 1964. – 216 с.

10.Насыров, А.Ш. Моделирование процесса экструдирования как объекта управления при переработке материалов растительного происхождения / А.Ш. Насыров : дис. … канд. техн. наук. – Оренбург : РГБ, 2004. – 162 с.

333

УДК 628.32

П.К. Кужельная – студент 4 курса; О.С. Сергеева – научный руководитель, канд. биол. наук, доцент,

ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ВЫБОР СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЯ ХЛЕБОПЕКАРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Аннотация. В работе проведен анализ возможных методов очистки сточных вод, которые можно применить в хлебопекарной промышленности. Выбран наиболее оптимальный метод очистки, дается его обоснование.

Ключевые слова: сточные воды, флотация, жироуловитель, гидроциклон, промышленное водоснабжение.

Характерная особенность сточных вод хлебопекарных предприятий – это наличие в их составе органических веществ, находящихся в растворенном и взвешенном состоянии. В большинстве своем это остатки сырья: сахар, мука, яйца, смывы теcта, жиры и другое, предусмотренное рецептурой, сырье. Сточные воды хлебoпекарных предприятий плохо фильтруются, к тому же быстро закисают и загнивают. Однако, основные органические загрязнители сточных вод предприятий хлебобулочной промышленности не являются токсичными и легко поддаются окислению при биологической oчистке [1].

Цель данного исследования – провести анализ возможных методов очистки стоков хлебопекарного производства и выбрать наиболее эффективный.

Для очистки сточных вод хлебопекарных предприятий применяются методы механической, биологической, физико-химической очистки. Существенный недостаток применения любого метода очистки сточных вод – это образование осадков, которые могут и должны утилизироваться.

Методы механической очистки предназначены для задержания нерастворенных примесей, к ним относятся процеживание и отстаивание. Основные аппараты механической очистки, которые могут использоваться для очистки сточных вод хлебопекарных предприятий: усреднители расхода сточных вод и концентраций загрязняющих веществ в них, отстойники, жироуловители, гидроциклоны [2].

Современные методы биологической очистки могут обеспечить степень очистки сточных вод от органических соединений, находящихся в растворенном и взвешенном состоянии на 80%. Биологические методы очистки разделяют на две группы: аэробные и анаэробные. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, которые культивируются в активном иле или биопленке. Анаэробный метод подразумевает превращение органических загрязнителей после протекания всех реакций в форму биогаза – метана [3].

К физико-химическим методам очистки сточных вод, применяемых на предприятиях пищевой промышленности, относятся флотация, коагуляция и флокуляция, сорбция, электрохимические методы (электрофлотация, электрокоагуляция). Физико-химические методы универсальны, технологически и экономически обоснованны, хорошо апробированы. В отличие от биологических методов физико-химические методы очистки не зависят от изменения температуры жидкости, гидравлических и органических нагрузок, режима поступления сточных вод; имеют меньшие размеры сооружений, требуют для очистки меньше времени, а так же процесс очистки легко автоматизируется и управляется.

Флотация — это своеобразный способ очистки загрязненной воды, при котором удаление примесей мусора из жидкой среды происходит за счет их всплытия на поверхность в результате добавления в стоки специального диспергированного воздуха.

Различают напорные и безнапорные флотационные установки. В безнапорных установках диспергирование воздуха происходит за счет завихрений, создаваемых рабочим колесом центробежного насоса. Схема установки такая же, как и при напорной флотации, только отсутствует напорный резервуар. Преимуществом ее является то, что для подачи необходимого количества воздуха не требуется дополнительное давление. При этом способе флотации образу-

334

ющиеся пузырьки будут более крупными, чем при напорной флотации, следовательно, этот способ для мелких частиц менее эффективен.

Напорная флотация в свою очередь может быть безреагентная и реагентная. При реагентной флотации образуется больше флотошлама. Флотошлам может быть насыщен тяжелыми металлами, что затрудняет его аэробную переработку и увеличивает стоимость утилизации отходов. Поэтому выбор безреагентной флотации с экономической точки зрения более обоснован для мелких производств [4,6].

Выбор оптимальных технологических методов промышленной очистки сточных вод достаточно сложная задача, что обусловлено высокими требованиями к качеству очистки воды и многообразием находящихся в воде вредных примесей. Проанализировав различные варианты методов очистки сточных вод промышленных предприятий, можно сделать вывод, что одним из наиболее рациональных способов является монтаж комплексов сооружений очистки сточных вод, действующих по принципу безреагентной напорной флотации (рис.).

Рис. Схема установки напорной флотации:

1– емкость, 2 – насос, 3 – напорный бак, 4 – флотатор [6]

Однако, известно, что флотация не является самостоятельным методом очистки, поэтому установка флотационного оборудования возможна только после применения аппаратов механической очистки, то есть отстойников и камер фильтрации.

Кроме того, наиболее выгодным экономически вариантом является внедрение системы оборотного водоснабжения замкнутого цикла. Такой замкнутый цикл рециркуляции воды позволяет решить сразу несколько проблем [5].

Во-первых, промышленное предприятие может экономить на платежах за сброс сточных вод. Величина этих регулярных платежей прямо пропорционально зависит от объема и качества сточной воды. Зачастую, предприятие вынуждено оплачивать штрафы из-за низкого качества сбрасываемых вод. Внедрение оборотного водоснабжения (рециркуляции воды) позволят эффективно решить данную проблему.

Во-вторых, предприятие регулярно несет издержки на текущее водопотребление. Благодаря внедрению оборотного водоснабжения уменьшаются показатели водопотребления, что также приводит к экономии денежных средств.

Ну и наконец, в-третьих, качественная и эффективная очистка стоков позволяет снизить нагрузку на окружающую среду, что особенно важно в условиях крупных промышленных центров или больших городов.

Таким образом, мы предлагаем многоступенчатую очистку сточных вод для предприятия хлебопекарной промышленности с использованием отстойников и камер фильтрации, напорных флотаторов, а также оборотной системы водоснабжения. Внедрение такой системы позволит не только решить технологические и экономические проблемы предприятия, но и повысить его экологическую безопасность.

335

Литература

1.Волохова Л.Т., Никитин А.А., Поландова Р.Д. Сточные воды хлебопекарных предприятий – источник загрязняющих веществ // Экология и промышленность России. 1998. № 12. С. 28 - 30.

2.Очистка сточных вод хлебозаводов [Электронный ресурс] // НПО Агростройсервис. URL: http://acs- nnov.ru/ochistka-stochnyh-vod-hlebozavodov.html (дата обращения 15.03.2017).

3.Методы аэробной очистки сточных вод [Электронный ресурс] // Водоснабжение и водоотведение. URL: http://vodakanazer.ru/kanalizaciya/kanalizacionnyj-kolodec/aerobnaya-ochistka.html (дата обращения 15.03.2017).

4.Петров, С.А. Безреагентная очистка питьевой воды, сточных вод и промышленных стоков / С.А. Петров, Г.Г. Крушенко // Вода и экология Проблемы и решения. 2000. № 4. С. 29 – 31.

5.Проектирование оборотного водоснабжения замкнутого цикла [Электронный ресурс] // ОСМОТИКС URL: http://www.osmotics.ru/ru/proekty-pod-kljuch/proektirovanie-stroitelstvo-rekonstrukcija/ (дата обращения 15.03.2017).

6.Системы очистки отработанных вод методом безреагентной напорной флотации [Электронный ресурс] // Компания Модуль. URL: http://www.aqua-modul.ru/informatsiya/22-sistemy-ochistki-otrabotannykh-vod-metodom- bezreagentnoj-napornoj-flotatsii.html (дата обращения 15.03.2017).

УДК 636.085.33:635.085.55

В.И. Кузнецов – магистрант 1 курса; М.А. Трутнев – научный руководитель, доцент, канд. техн. наук,

ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОДГОТОВКИ БЕЛКОВЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМБИКОРМОВ

Аннотация. В статье говориться о способах подготовки белковых компонентов для приготовления комбикормов на примере люпина белого. Проанализированы способы термической обработки семян люпина на основе исследований Всероссийского научно-исследовательского института зерна и продуктов его переработки и Всероссийского научно-исследовательского института комбикормовой промышленности, выявлен ряд закономерностей.

Ключевые слова: люпин белый, термическая обработка зерна, обжаривание, пропаривание, экструдирование, микронизация.

Актуальность. Интенсивные технологии выращивания животных и птицы в обязательном порядке предусматривают предварительную обработку зерновых кормов и комбинированных смесей.

Основным источником белка в комбинированных смесях являются зернобобовые и до недавнего времени в основном использовалась соя от иностранных производителей. В настоящее время в РФ одним из перспективных заменителей сои начал использоваться люпин белый, почти не отличающийся от сои по химическому и биологическому составу, а по производству в два раза дешевле.

Учитывая изложенное, проведем анализ способов термической обработки люпина белого как основной белковой составляющей для приготовления комбикорма.

Предложено много методов – обжаривание, пропаривание, экструдирование, микронизация (ВТМ) и т.п. В любом случае процесс связан с повышением температуры продукта в некотором интервале времени.

Вконечном итоге вопрос об эффективности использования термообработанного люпина

вкормопроизводстве должен решаться зоотехниками по результатам сравнительных экспериментов в кормлении животных [2].

Рассмотрим основные способы подготовки семян люпина для приготовления комбикор-

мов.

Обжарка. В частности, в результате изучения процесса поджаривания зерна на металлической поверхности (технология фирмы "Джи-э-Джи") установлено: температура обрабатываемого продукта достигает критического значения за период свыше 15 мин; крахмал незначительно (2-3%) преобразуется в декстрины, а переваримость его также возрастает на небольшую величину; несколько снижается переваримость протеина пепсином. В итоге авторы методики

336

ВНИИ комбикормовой промышленности, пришли к заключению, что поджаривание зерна кондиционной влажности улучшает его вкус и запах, обеспечивает обеззараживание от грибной и бактериальной микрофлоры, но питательную ценность продукта повышает незначительно [1].

Пропаривание. Рассмотрим разработанный Егоровым Г.А. способ гидротермической обработки зерна крупяных культур, согласно которому зерно, очищенное от сорных и зерновых примесей на зерновом сепараторе и триере, и пропущенное для улавливания ферропримесей через магниты, подают в пропариватель и подвергают обработке паром при давлении 0,25…0,30 МПа в течение 3…5 минут, после пропаривания зерно в течение 30 минут выдерживают в закроме для усиления преобразования структурно-механических и технологических свойств зерна, затем его подсушивают, охлаждают и после провеивания направляют на шелушение. Влажность зерна при этом снижается до 12,5…14,5%.

Недостатками известного способа являются:

-невысокая эффективность сушки зерна крупяных культур, т.к. значительная часть теплоты выбрасывается в атмосферу с отработанным сушильным агентом, а не используется, например, для подогрева зерна перед пропариванием;

-высокие энергозатраты из-за отсутствия рекуперации и утилизации вторичных энергоресурсов, замкнутые рециклы;

-не предусмотрено использование побочных продуктов.

Экструдирование, пропаривание. Исследования проводились на базе Всероссийского научно-исследовательского института комбикормовой промышленности, под руководством д- ра тех. наук, В. Афанасьева. Экструдировали зерно люпина на экструдере КМЗ-2, оснащенном пропаривателем. Продолжительность пропаривания регулировалась заслонками, установленными на входе и выходе пропаривателя. Зерно перед обработкой измельчали. Исследования проводили с пропариванием и без пропаривания. В опытах с пропариванием давление пара составляло 0,20-0,25 МПа, температура зерна повышалась до 72-90°С, влажность - до 18,0%. После охлаждения из охладителя пропаренные продукты поступали в экструдер, на шнеке которого установлены шайбы диаметром 129 и 130 мм.

Основные параметры гидротермической обработки - температура и время. Для определения влияния этих параметров на степень инактивации ингибиторов трипсина и химотрипсина и качество белкового комплекса неизмельченные семена люпина нагревали насыщенным паром при давлении 0,20- 0,25 МПа и температуре 90-95°С в течение 5; 10; 20 и 30 мин. При расходе пара в количестве 60-75 кг/т влажность зерна через 5 мин достигала 17,5-18,3%, через 10 мин - 21,1 - 28,3%, через 20 мин - 29,2-34,0%, через 30 мин - 40,0-41,5%. Через указанные промежутки времени отбирали пробы зерна, подсушивали его воздухом до влажности 13-14%, определяли активность ингибиторов трипсина и химотрипсина, растворимость белка в воде, атакуемость белка протеолитическими ферментами (переваримость invitro).

Эксперимент проводили на бройлерных цыплятах, в экспериментальной группе прирост живой массы был на 7,1 % выше, чем в контрольной группе. Экструзионная обработка люпина способствовала снижению затрат корма на 11,1%.

Микронизация. Исследования проводились на базе ФГБНУ «Всероссийский научноисследовательский институт зерна и продуктов его переработки», г. Москва под руководством д-ра техн. наук Зверева С.В.

Микронизация – нагрев в потоке инфракрасного (ИК) излучения. Метод удобен для предприятий малой и средней производительности и нашел применение в зернопереработке. Поскольку передача энергии зерну в этом случае осуществляется как радиационным, так и конвективным путем, постольку на процесс ИК нагрева, кроме вида продукта, оказывают влияние режимы термообработки – облученность и температура среды в зоне обработке. Очевидно, что с их ростом скорость нагрева возрастает. Меняется и скорость сопутствующего процесса – дегидратации (потеря влаги) [4].

В качестве математической модели нагрева (без учета слабого влияния влажности) предлагается выражение:

T(t) = (Kе Е + KT Тс)[1 – еxp(–Kt t)],

337

где E – облученность, Вт/ м2;t – время обработки, с;ΔТс = Тс - Т0;

Тс – температура среды;Т0 – начальная температура продукта и среды, К;Ke, KT, Kt – эмпирические коэффициенты.

При интенсивном облучении, что и имеет место при ИК термообработке, длительность процесса нагрева ограничивается началом потемнения и обугливания зерна.

Выводы и предложения. На комбикормовых предприятиях издержки производства 1 т обработанного комбикорма составили в ценах 2015 г. (руб.): поджаривание - 282; пропаривание с плющением - 290; микронизация - 268; экструдирование – 360 [5].

Мы предлагаем частично заменять в рецептах комбикормов сухое молоко, соевый шрот, рыбную и мясокостную муку, являющиеся дефицитными компонентами, пропаренным и плющеным или прошедшим микронизацию зерном люпина с инактивированными антипитательными веществами, что будет способствовать снижению затрат на 11,1%.

Литература

1.Афанасьев В.А., Сухарева Н.М.Специальная обработка зерна и комбикормов//Кролиководство и звероводство, N4, 2002.

2. Егоров Г.А. Технология муки. Технология крупы. - 4-е изд., перераб. и доп. Учебник. - М.: Колос, 2005. -

296 с.

3.Зверев С.В., Сесикашвили О.Ш., Булах Ю.Г. Соя. Свойства. Термообработка. Использование. – Кутаиси: Из-во Гос. университета Акакия Церетели,2013. – 198 с.

4.Зверев С.В. Высокотемпературная микронизация в производстве зернопродуктов. М.: «ДеЛипринт», 2009. – 222 с.

5.Соловьева Е.В., Дроздова Ю.В., Соловьева Ж.П.// Семена люпина – Ценный источник сбалансированного растительного белка для производства комбикормов. Научные труды КубГТУ, №5, 2015г.

6.Штеле А.Л., Цыгуткин А.С., Терехов В.А. Биологическая и кормовая ценность зерна белого люпина как источника корма для сельскохозяйственной птицы // Материалы Всероссийской научно – практической конференции. Т. 1. – Белгород: Издательство «Отчий край», 2012. – С. 339-344.

УДК 532 К.В. Мазунин – студент 3 курса;

В.С. Кошман – научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г.Пермь, Россия

УТОЧНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЙ ОБЪЕМА РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Аннотация. Ни для кого не секрет, что язык современной техники – это язык формул, схем и чертежей. Предложена корректная расчетная формула для вычисления температурных зависимостей рабочих жидкостей и твердых тел. Установлены условия применимости формулы, используемой на практике в виде линейной зависимости.

Ключевые слова: рабочие жидкости, твердые тела, температурная зависимость объема.

Введение. Как известно, языком современной техники является язык формул, схем и чертежей. Вначале та или иная конструкция подлежит расчету, а затем разрабатывается эскиз, по которому изготавливается чертеж. От точности проведенных вычислений зависит объем испытаний. Используемые при расчетах формулы должны быть корректными, так как они справедливы только в пределах тех допущений, в рамках которых они получены. Однако данные пределы далеко не всегда находят отражение в литературных источниках.

При проведении технических расчетов порой возникает необходимость учета изменения объемов как жидкостей, так и твердых тел (детали из металла, стали, сплавов и др.) по мере повышения или понижения температуры Т. В этих целях можно использовать формулу для температурной зависимости плотности [1]:

338

где - коэффициент объемного температурного расширения, температура, при которой найдена плотность вещества.

Однако в литературе [2] вывод формулы (1) не приводится, а в данной связи не ясны допустимые пределы ее применяемости. Поиск ответа на данный вопрос и является целью настоящей работы.

Методика. К формуле для температурной зависимости жидких и твердых тел можно подойти следующим образом. Для элементарного изменения энтропии тела при его расширении при постоянном давлении p = const можно записать очевидное равенство:

а, следовательно, имеем равенство:

(4)

Вместе с тем, известно выражение для коэффициента объемного температурного расширения:

что позволяет записать (4) как:

(6)

а, следовательно, прийти к уравнению:

тервале температуры от до T.

Раскладывая правую часть равенства (9) в ряд Тейлора [3] и ограничиваясь в нем только

что отвечает известной формуле (1).

Заметим, что в формуле (2) энтропию S определяем, как это принято в термодинамике, из соотношения [4]:

∫

где сp – удельная теплоемкость твердого тела при постоянном давлении.

Здесь в силу теоремы Нернста нижним пределом интегрирования служит T = 0 K. Следуя (11), для полного вычисления энтропии S тела из экспериментальных данных достаточно изучить, как измениться теплоемкость тела сp при его охлаждении от Т до абсолютного нуля при неизменности давления p. Заметим, что на практике эмпирическое вычисление энтропии твердых тел обычно производят графическим способом.

339

Результаты вычисления по формулам (1) и (10) относительного повышения объема жид-

продуктов принят по данным работы [5]. Видно, что с ростом температуры расхождения возрастают. Однако в рассматриваемом интервале температуры от 15 до 95 результаты вычисления совпадают с точностью от 0,8 до 5% , то есть лежат в пределах точности, допустимой при инженерных расчетах. Формулы (1) и (10) можно считать равноценными.

Выводы. Точность вычислений по формулам в основном определяется точностью опытного определения величин коэффициента объемного температурного расширения конденсированных сред.

Литература

1.Физические показатели трансформаторных масел [Электронный ресурс]: http: //leg.co.ua /transformatori /teoriya. html.: 20.02.2017

2.Земцов, В.М. Гидравлика/В.М. Земцов. - Москва: АСВ, 2007. - 348 c.

3.Выгодский, М.Я. Справочник по высшей математике/М.Я. Выгодский. – Москва: АСТ, Астрель, 2006. - 971 с.

4.Путилов, К.А. Термодинамика/К.А.Путилов. - Москва: Наука, 1971. - 375 с.

5.Коэффициенты объемного расширения нефтепродуктов [Электронный ресурс]: www.oilman.ru/ toplivo3.html.:20.02.2017

УДК 699.81:628.511

У.А. Мальцева – магистр 1 курса; О.С. Сергеева – научный руководитель, канд. биол. наук, доцент,

ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

К ВОПРОСУ О ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕВАТОРОВ

Аннотацияю В работе проведен анализ пожаро- и взрывоопасности на элеваторах. Рассмотрена статистика пожаров, несчастных случаев на элеваторах в России, приведены причины взрывов и пожаров. Предложена профилактика пожаров в зданиях и на территории этих объектов.

Ключевые слова: промышленная безопасность, пылевоздушная смесь, пожаро- и взрывоопасность.

Для агропромышленного производства в настоящее время остаются актуальными вопросы промышленной безопасности на предприятиях по хранению и переработке растительного сырья. Ранее такие объекты не относились к опасным, но в 2013 году в закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» были внесены изменения, в соответствии с которыми перечень опасных производственных объектов был расширен. Согласно вновь введенному п.6 Приложения 1 названного закона, к опасным отнесены объекты, на которых «осуществляется хранение или переработка растительного сырья, в процессе которых образуются взрывоопасные пылевоздушные смеси, способные самовозгораться, возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления, а также осуществляется хранение зерна, продуктов его переработки и комбикормового сырья, склонных к самосогреванию и самовозгоранию» 6 .

Объектом нашего исследования являются элеваторы. Производство зерна носит сезонный характер. Большие массы зерна накапливаются в очень короткие сроки. Потребление зерна происходит ежедневно в течение года. Созданием таких запасов занимается элеваторная про-

340