Оптимізація процесу зберігання лляної трести підвищеної вологості

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Оптимізація процесу зберігання лляної трести підвищеної вологості

Херсон, 2002

Анотація

Березовський Ю.В. Оптимізація процесу зберігання лляної трести підвищеної вологості. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.03. - первинна обробка та зберігання продуктів рослинництва. - Херсонський державний технічний університет, Херсон, 2002.

Захищається рукопис, що містить теоретичні і експериментальні дослідження зберігання лляної трести підвищеної вологості.

В роботі проаналізовано вплив концентрації консерванта, вологості, тривалості зберігання на якість трести. На основі результатів експерименту виведено математичну модель зберігання лляної трести підвищеної вологості при застосуванні сечовини. Доведено, що використання консервантів дає можливість подовжити термін зберігання лляної сировини без значних втрат її якості.

Експериментально обґрунтовано, відпрацьовано і рекомендовано для виробництва оптимальні параметри проходження процесу зберігання трести.

Економічний ефект від впровадження технології консервування трести підвищеної вологості 35 % номеру 1,5 при використанні розчину сечовини 9 % концентрації склав 279,12 грн. на одну тонну лляної трести.

Аннотация

Березовський Ю.В. Оптимизация процесса хранения льнотресты повышенной влажности. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.03 - первичная обработка и хранение продуктов растениеводства. - Херсонский государственный технический университет, Херсон, 2002.

Защищается рукопись, содержащая теоретические, экспериментальные исследования в области хранения льняной тресты повышенной влажности. Проведен анализ существующих способов хранения льняного сырья, выявлены их недостатки и определены направления для дальнейших исследований. На основе результатов исследований усовершенствована технология хранения тресты повышенной влажности, что позволяет продлить время хранения без значительных потерь качества.

В теоретической части приведены особенности химического состава льна-долгунца и смена его в процессе хранения, рассмотрено влияние микрофлоры на качественные показатели тресты во время заготовки.

В работе также проанализировано влияние концентрации консервантов, влажности материала, продолжительности хранения на качество льняной тресты во время заготовки и хранения. Установлено, что для получения положительных результатов хранения тресты при применении технологии орошения стеблей раствором мочевины необходимо на 1 кг льняного материала использовать 150 мл консервирующего раствора, который обеспечит максимальное обволакивание паковок и проникание консервирующих веществ внутрь стеблей. Разработана математическая модель процесса хранения льняной тресты повышенной влажности при использовании мочевины.

В работе также предложено и научно обосновано использование при искусственном орошении новой конструкции эжектора, который обеспечивает оптимальный результат внесения консервирующих растворов, с помощью которого происходит процесс смешения разных составляющих процесса с разными параметрами (температура, давление, плотность).

Для определения оптимальных параметров влияния на процесс хранения льняной тресты повышенной влажности применено математическое планирование эксперимента. После проверки действия ряда консервантов, определена эффективность растворов таких веществ, как мочевина, аммиачная селитра, формалин, этоний. Исходя из экологической безопасности и экономической целесообразности, для проведения исследований были выбраны мочевина, аммиачная селитра, этоний. Параллельно был проведен эксперимент по выявлению эффективности экспериментальной установки пустотных структур, сконструированной по результатам опытов биолога-энтомолога В.С. Гребенникова.

Результаты эксперимента показали, что наиболее эффективным является такой консервант, как мочевина. Действие аммиачной селитры менее эффективно, но физико-механические показатели тресты при ее использовании достаточно высоки. Этоний обеспечил консервирующее действие лишь на протяжении одного месяца. Экспериментальная установка пустотных структур обеспечивает хранение льнотресты влажности 25 - 35 % на протяжении одного месяца и на протяжении 45 - 60 суток при влажности 25%. Установка пустотных структур экологически безопасна и может служить альтернативой использованию химических консервантов.

Для определения оптимальных параметров хранения льняной тресты при использовании мочевины был применен анализ двумерных сечений поверхностей отклика. Он показал, что максимально близкими к оптимуму являются такие условия: концентрация мочевины 8,8%; влажность тресты 30%; длительность хранения 45 суток.

В результате проведенных исследований было установлено, что с помощью использования мочевины, аммиачной селитры, этония, а также лабораторной установки можно продлить срок хранения льняной тресты повышенной влажности без значительных потерь качества.

Проведены испытания по хранению льняной тресты повышенной влажности в производственных условиях на Коростышевском льнозаводе Житомирской области, получены положительные результаты. Экономический эффект от внедрения технологии консервации тресты повышенной влажности 35 % номера 1,5 при использовании раствора мочевины 9 % концентрации составил 279,12 грн. на одну тонну льняной тресты.

The summary

Berezovsky Y.V. Option of preservation process of wet raw material.-Manuscript.

Thesis on obtaining of a scientific degree of the candidate of engineering sciences in speciality 05.18.03 - primary processing and preservation of products of cultivation of plants. - Kherson state technical university. Kherson, 2002.

Тне manuscript, submitted for defence, contains theoretical and experimental researches in the field of the preservation of flax raw material with high humidity. The method of installation of flax preservation is described.

In the manuscript the influence of concentration of preservative substances, humidity, storage length on the raw material quality is analyzed. On the basis of experimental researches mathematical model of preservation of flax raw material with high degree of humidity is given. It is demonstrated, that prolongation of time preservation of the flax raw material can be protected by preservative substances without considerable wastes of quality.

It is experimentally justified and recommended for production optimal parameters of preservation process of the linen raw material.

The economic benefit of this intrusion makes 279,12 grn. per 1 ton of flax raw material (the quality flax raw material: 1,5 number; humidity: 35%; concentration of preservative substances: 9%; storage length: 45 days).

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. На даний час заготівля, зберігання та переробка льону знаходиться на достатньо низькому рівні, кількість та якість волокна, яке виробляють на заводах первинної переробки, не можуть задовольнити потреби сьогодення.

Малий обсяг виробництва та низька якість продукції є результатом скорочення посівних площ, зниження врожайності, великих кількісних і якісних втрат лляної сировини, особливо при її зберіганні. Практика показує, що льоносіючі господарства, заготівельники та льонозаводи при дотриманні всіх необхідних нормативних умов під час заготівлі не можуть зберегти якість лляної трести через відсутність реальних способів захисту лляного матеріалу від псування внаслідок підвищеної вологості. Впровадження штучного підсушування сировини через складність польового підсушування не дає бажаного результату, тому що при отриманні лляного матеріалу нормованої вологості значно збільшуються витрати на заготівлю та зберігання. У зв'язку з викладеним, одним із головних завдань промисловості з первинної переробки льону є збереження початкового рівня якості та кількості лляної трести в процесі її заготівлі.

Ефективним способом подовження терміну зберігання лляної сировини підвищеної вологості є використання консервантів. Проведення досліджень в напрямку розробки оптимальних умов заготівлі і зберігання трести, направлених на збереження початкового рівня її якості, у даний час є особливо актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота є складовою частиною тематичної програми досліджень кафедри первинної обробки, стандартизації і сертифікації сировини Херсонського державного технічного університету з теми: ”Розробка ресурсозберігаючих технологій первинної переробки льону та конопель для створення екологічно чистих товарів народного вжитку”, номер державної реєстрації 0199 U 001229, яка затверджена рішенням експертної ради Міністерства освіти і науки України, протокол № 2 від 04.11.98 року.

Особистий внесок автора полягає у визначенні факторів, що впливають на процес зберігання лляної трести підвищеної вологості, виборі консервантів та розробці на основі результатів математичного планування експерименту оптимальних параметрів проходження даного процесу, що забезпечує зниження кількісних та якісних втрат трести при зберіганні.

Мета і задачі дослідження. Головна мета дослідження полягає в оптимізації процесу зберігання лляної трести підвищеної вологості, в результаті якої подовжується термін зберігання сировини без втрати її якості. Впровадження удосконаленої технології у виробництво дозволить скоротити якісні та кількісні втрати лляної трести під час її заготівлі і первинної переробки.

Для досягнення поставленої мети було необхідно розв'язати такі задачі:

- теоретично обґрунтувати і визначити вплив консервуючих речовин на життєдіяльність мікроорганізмів та на збереженість лляної сировини;

- встановити оптимальну концентрацію хімічних речовин, здатних забезпечити збереження якості лляної трести;

- розробити технологію консервації лляної трести підвищеної вологості;

- вивчити і дослідити вплив терміну зберігання, вологості на якість лляної трести; збереження лляний треста вологість

- визначити оптимальні параметри комплексної дії вологості, типу консерванта, тривалості зберігання, концентрації консерванта на якість трести, яка підлягає зберіганню;

- зменшити кількісні та якісні втрати при заготівлі лляної трести.

Об'єкт дослідження - процес зберігання трести підвищеної вологості.

Предмет дослідження - треста підвищеної вологості.

Методи дослідження. Процес зберігання лляної трести підвищеної вологості є складним процесом. Мікробіологічні процеси, які проходять під час зберігання, суттєво впливають на якість сировини.

У результаті дослідження впливу різних факторів на мікробіологічні процеси можна оптимізувати режими зберігання трести, щоб зменшити її кількісні та якісні втрати.

З урахуванням вищезазначеного для вирішення сформульованих задач використано:

- органолептичні та інструментальні методи оцінки показників якості лляної трести;

- методи, сформовані державними стандартами визначення номеру лляної трести;

- хімічний метод визначення концентрації консервуючих розчинів;

- математично-статистичний метод проведення багатофакторного експерименту першого і другого порядку;

- вимірювально-ваговий метод визначення вологості лляної трести;

- аналітичні методи дослідження впливу концентрації консервуючого розчину сечовини, тривалості зберігання та вологості лляної трести на її міцність.

При виявленні оптимальних умов проходження процесу зберігання лляної трести підвищеної вологості застосовано аналіз поверхонь рівних значень відгуку.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному:

- вперше в області технології первинної обробки та зберігання лляної трести на підставі теоретичних і експериментальних досліджень науково обґрунтовано застосування нових консервуючих речовин, та виявлено їх оптимальні концентрації, які дозволяють зберегти природні властивості волокна при тривалому зберіганні;

- розроблено і науково обґрунтовано удосконалену технологію зрошення та внесення консервантів на стебла льону;

- вперше запропоновано екологічно чисту технологію обробки трести потоком повітря, яка забезпечує збереження якості лляної сировини;

- розроблено і науково обґрунтовано удосконалену технологію зберігання лляної трести підвищеної вологості;

- розроблено математичну модель технологічного процесу консервації лляної трести, яка дозволяє визначити кінцеву міцність волокна в залежності від вологості сировини, концентрації консервуючого розчину та терміну зберігання, і, таким чином, визначити оптимальні режими проведення консервування.

Практичне значення одержаних результатів полягає у наступному:

- у створенні оптимальних режимів внесення консервуючих розчинів до рулону лляної трести;

- у розробці оптимальних умов проведення зберігання лляної трести підвищеної вологості, які дозволяють зменшити якісні та кількісні втрати, і отримати волокно високих сортів;

- у подовженні терміну зберігання лляної трести підвищеної вологості;

- у зниженні трудомісткості робіт при зберіганні та заготівлі;

- у розробці технічного рішення насичення повітрям консервуючих розчинів за новою конструкцією ежектора при ефективному змішуванні складових вищевказаного процесу.

Результати роботи перевірені на Коростишівському льонозаводі Житомирської області (акти виробничих випробувань №1 від 03.10.2001). Застосовано спосіб обробки розчином сечовини лляної трести вологістю 27 % в процесі заготівлі. Після 45 діб зберігання номер трести, яка піддавалася обробці, залишився без змін, а номер контрольного варіанта зменшився на 1,5 одиниці.

Особистий внесок здобувача полягає у постановці та обґрунтуванні задач дослідження, у критичному аналізі науково-технічної літератури з проблем зберігання лляної трести підвищеної вологості, у самостійному плануванні та проведенні науково-дослідних робіт, обробці та аналізу експериментального матеріалу, в узагальненні результатів, у формулюванні висновків.

В 8 наукових працях розглянуто головні проблеми заготівлі та зберігання рослинної продукції, наведено результати визначення якісних показників лляної трести підвищеної вологості, проаналізовано динаміку процесу зберігання лляної трести при використанні консервантів, обґрунтовано застосування консервуючих засобів.

У всіх наукових працях, що опубліковані у співавторстві, здобувачу належать: напрацювання експериментальних даних, теоретичне обґрунтування результатів, висновки.

Апробація результатів дисертації

Основні положення дисертаційної роботи та окремі розділи роботи доповідалися і обговорювалися на:

- Всеукраїнській науково-технічній конференції „Проблеми легкої та текстильної промисловості на порозі нового століття”, 1999 р., м. Херсон;

- Всеукраїнському науково-практичному семінарі молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати”, 1999 р., м. Київ;

- Всеукраїнській науково-технічній конференції „Проблеми легкої промисловості на порозі нового тисячоліття”, 2000 р., м. Херсон;

- Всеукраїнській науково-технічній конференції „Проблеми легкої та текстильної промисловості”, 2001 р., м. Херсон;

- наукових семінарах відділу льону Інституту землеробства УААН, 2000 - 2002 р., м. Київ;

- засіданнях кафедри переробки, стандартизації і сертифікації сировини Херсонського державного технічного університету, 1998 -2002 р., м. Херсон.

Публікації за темою дисертації

Основні положення дисертації викладено в 8 наукових працях: 3 з них опубліковано в провідних наукових фахових виданнях України. Отримано одне позитивне рішення про видачу патенту України.

Структура та обсяг роботи

Дисертація викладена на 154 сторінках машинописного тексту, містить 20 таблиць, 12 рисунків і складається з вступу, п'яти розділів, висновків та додатку. Список використаних наукових джерел охоплює 195 найменування.

Основний зміст роботи

У вступі подано загальну характеристику роботи, розкрито сутність і стан наукової проблеми та її значення, обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та завдання досліджень, встановлено наукове та практичне значення одержаних результатів, охарактеризовано об'єкти та методи досліджень.

У першому розділі подано стислу характеристику процесу заготівлі сільськогосподарських продуктів та існуючих способів зберігання лляної трести, проведено аналіз причин зниження якості лляної трести під час її заготівлі, зберігання і первинної обробки. Наведено роботи, які присвячені дослідженню зберігання лляної сировини, результати яких вказують на переваги і недоліки різних способів зберігання лляної сировини та відсутність єдиного універсального способу збереження якості лляного матеріалу.

Технологією первинної обробки не передбачається заготівля лляної трести підвищеної вологості через незворотні целюлозоруйнівні процеси, які відбуваються при подальшому її зберіганні. Специфіка складу лляної трести вказує на неможливість застосування традиційних способів збереження її початкової якості та нерентабельність використання сушильних установок, тому пошук нових способів зберігання лляної сировини підвищеної вологості є актуальним.

Найбільш ефективним способом збереження лляної трести підвищеної вологості можна вважати способи з використанням хімічних консервантів.

Проведено аналіз відомих процесів хімічної обробки лляної сировини при її зберіганні. Розглянуто вплив таких хімічних речовин як аміак, формальдегід, хлорид натрію, хлорамін, ізомасляна кислота та препаратів: ластанокс, супер, перстерил, концентрат низькомолекулярних кислот, саво. Теоретично доказано, що на сьогоднішній день ефективних способів консервації лляної трести підвищеної вологості не розроблено, тому створення оптимальної технології зберігання лляної трести підвищеної вологості є необхідним і своєчасним.

У другому розділі, що складається з чотирьох підрозділів, викладено основні методи досліджень. Подається характеристика та властивості предмету досліджень - лляної трести, що використовувалася для процесу зберігання, вибирається форма її пакування. Подаються анатомічні, морфологічні та технологічні показники, за якими визначається якість лляної трести, що підлягає зберіганню.

За схемою досліджень зберігання трести підвищеної вологості передбачається розглянути вплив на термін зберігання водних розчинів: сечовини, аміачної селітри, етонію, карбонату натрію, хлориду натрію, формальдегіду, а також дослідити зберігання лляної трести підвищеної вологості шляхом використання дії установки пустотних структур.

Лабораторні і польові технологічні досліди проводилися з лляною трестою номером 1,25 сорту „Ескаліна”. Якість трести визначали згідно з ГОСТом 2975-73 за показниками відокремлюваності, гнучкості, розривного навантаження, вмісту волокна та кольором.

У розділі подано характеристику приладів, вимірювальної техніки та експериментальної установки.

Головними частинами установки є шестигранні трубки, які можуть бути виготовлені з різного матеріалу, з внутрішнім діаметром 0,012 м. В загальній структурі вони щільно з'єднані між собою клейковидним матеріалом. В даній структурі створюється направлений на масу трести потік повітря, який забезпечує аеробне середовище зберігання.

Експериментальну установку встановлюють так, щоб факел дії був направлений на лляну сировину, яка знаходиться на установці. При цьому дія факелу поширюється як на нижні, так і на верхні шари льону. Сила факелу найбільше проявляється в центрі й поступово знижується до країв.

Для насичення консервуючих розчинів повітрям застосовувався ежектор, за допомогою якого на шар трести подавалася підготовлена емульсія розчину консервантів. В ежекторі відбувається процес змішування консервуючого розчину з повітрям, які мають різні значення таких параметрів: температури, тиску, щільності. Ежектор забезпечує оптимальне проходження процесу змішування. Особливість конструкції ежектора полягає в тому, що завдяки застосуванню нової конструкції обтічного тіла всередині ежектора потік активного середовища з підвищеним тиском переміщується в місця змішування, а в місця найбільшого розрідження підведено пасивне середовище.

Обтічне тіло ежектора виконано у циліндричній крилоподібній формі, має щілини з конічним профілем. Щілини виконані з нахилом 27-30^о до поздовжньої осі ежектора, що забезпечує найкращі умови змішування. Пасивний потік, яким подається повітря, підводиться до передньої опуклої частини обтічного тіла по колу за допомогою щілиноподібних насадок.

Спеціальна циліндрична крилоподібна форма обтічного тіла забезпечує створення над передньою опуклою частиною поверхні більшої зони розрідження, ніж у прототипів. Щілини з конічним профілем забезпечують перетікання активного середовища з області високого тиску в область низького тиску, що покращує змішування двох різних потоків, а також сприяє утворенню розрідження над поверхнею обтічного тіла. Патрубки підведення пасивного середовища та щілиноподібні насадки забезпечують кращу подачу пасивного потоку в місця найбільшого розрідження. Оптимальний розподіл консерванта на стеблах льону забезпечується за рахунок ежектора та системи зрошення, яка встановлюється над місцем формування рулону лляної трести.

Викладено загальну методику проведення випробувань. Первинні випробування здійснювалися на невеликих зразках сировини масою 50 г. Розчини консервантів готувалися безпосередньо перед обприскуванням у співвідношенні 150 мл розчину на 1000 г трести, пакування проводилося щільністю 125 кг/м³. Вологість зразків лляної трести доводилася до 25, 30, 35 %. Для проведення аналізу вологу лляну тресту піддавали природному висушуванню. Сировина для проведення досліду використовувалася однакової якості й маси і вибиралася з одного поля для того, щоб умови дослідження були ідентичні. Кожна партія льону витримувалася в необхідних кліматичних умовах та ретельно перемішувалася з метою вирівнювання якісних показників.

У третьому розділі наведено результати теоретичних досліджень. Висвітлені особливості хімічного складу рослини льону-довгунця і зміну його в процесі зберігання, розглянуто вплив мікрофлори на якісні показники трести під час заготівлі.

Показано механізм процесу руйнування фізико-механічних зв'язків волокна з деревиною в стеблах льону за визначений термін зберігання трести в шохах. Визначено граничні значення показників міцності і відокремлюваності, за якими під час експерименту визначається якість лляної трести. Розглянуто біологічні особливості життєдіяльності мікроорганізмів, які беруть участь в ушкодженні лляної сировини. Виділено групу мікрофлори, яка знижує якість лляної трести в процесі зберігання. Вказано фактори, які найбільше впливають на життєдіяльність шкідливої мікрофлори.

Для визначення оптимальних параметрів факторів впливу на процес зберігання лляної трести підвищеної вологості здійснено планування експерименту. Для експериментального накопичення початкового статистичного матеріалу використано метод багатофакторного експерименту.

При плануванні експерименту використано відповідні поліномні рівняння. Для побудови двомірних перерізів поверхні рівних значень відгуку було застосовано адекватні математичні моделі об'єкту досліджень.

У четвертому розділі, в експериментах з обробки лляної трести консервантами використали концентрацію водних розчинів консервантів, яка не перевищувала 10 %, як найбільш доцільну і економічно вигідну. Ефективність водних розчинів таких консервантів, як сечовина, аміачна селітра, відпрацьований етоній, карбонат натрію, хлорид натрію, формалін випробовували за вищенаведеною концентрацією при вологості трести W=30 % і тривалості зберігання лляної трести підвищеної вологості 30 діб.

Результати показали неефективну дію таких консервуючих речовин, як карбонат натрію, хлорид натрію. Вони не можуть забезпечити зберігання лляної трести підвищеної вологості за такий тривалий термін, як 30 діб. Водночас виявлено консервуючу дію таких речовин, як сечовина, аміачна селітра, відпрацьований етоній, формалін.

Хоча формалін і позитивно впливає на збереження лляної трести підвищеної вологості, але він відноситься до екологічно небезпечних речовин, тому в подальших дослідженнях його не використовували. Для повного факторного експерименту застосовували такі консерванти, як сечовина, аміачна селітра, етоній.

Для дослідження вибрано найбільш значимі фактори, що обумовлюють зміну фізико-механічних показників льону під час зберігання, такі, як вологість лляної трести, тривалість зберігання, концентрація консерванта.

Таблиця 1 Фізико-механічні показники лляної трести і волокна вологістю 30% після 30 діб зберігання

Тип консервантів	Фізико-механічні показники
	відокремлюваність, у. о.	гнучкість, мм	міцність, даН
Сечовина	6,7	44	16,8
Аміачна селітра	6,9	47	14,7
Етоній	7,6	68	8,6
Карбонат натрію	8,1	53	5,7
Хлорид натрію	8,3	64	2,6
Формалін	7,7	45	13,0
Контроль (без консервантів)	8,8	74	3,1
Початковий стан трести	6,0	36,6	16,0

На подальшому етапі досліджень при застосуванні планування експерименту значення фізико-механічних показників лляної трести при консервуванні сечовиною, аміачною селітрою та відпрацьованим етонієм перевірялися на таких рівнях варіювання: концентрація речовин 7,6; 8,8; 10 %; тривалість зберігання 30; 45; 60 діб; вологість трести 25; 30; 35 %.

Значення фізико-механічних показників свідчать про можливість зберігання лляної трести підвищеної вологості в присутності сечовини при її вологості W = 25; 30 %, а також за таких умов C= 7,6 %; T= 30 діб; W = 30 %. В порівнянні з контрольними зразками якісні показники трести залишилися в більшості випадках на належному рівні.

Застосування аміачної селітри свідчить про те, що вона є досить ефективним консервантом. Фізико-механічні показники лляної трести знаходяться на належному рівні при концентрації консервуючого розчину С = 8,8; 10 %, а також за таких умов: 1) C= 7,6 %; T= 30 діб; W = 30 %; 2) C= 7,6 %; T= 30 діб; W = 35 %; 3) C= 7,6 %; T= 45 діб; W = 25 %; 4) C= 7,6 %; T= 60 діб; W = 25 %. Якщо ж порівнювати результати, одержані при застосуванні аміачної селітри з результатами контрольних зразків, можна зазначити, що лише у випадках: 1) С=7,6 %; Т=30 діб; W=25 %; 2) С=8,8 %; Т=30 діб; W=25 % одержано зниження міцності трести.

На основі отриманих результатів можна стверджувати, що відпрацьований етоній виявив себе як консервант, що діє лише короткочасно. Етоній суттєво впливає на процес зберігання лляної трести підвищеної вологості лише за короткий проміжок часу Т=30 діб. Суттєвий вплив на процес зберігання лляної трести підвищеної вологості етоній надає лише за короткий проміжок часу Т=30 діб. У порівнянні з контрольними зразками даний консервант забезпечує збереження фізико-механічних показників також лише на цей термін часу.

Дія установки пустотних структур на процес зберігання лляної сировини триває не весь період. Так, на протязі 30 діб фізико-механічні показники трести залишилися на належному рівні лише при вологості зразків 25; 35 %, а при 45% спостерігається значне їх погіршення, що не задовольняє вимогам ДЕСТ. Протягом більшого терміну часу 45; 60 діб процес зберігання спостерігається лише при вологості льону 25 %, а на інших рівнях вологості відбувається різке зниження показника міцності. За результатами експерименту встановлено, що сечовина є найкращий консервант, який можна використати в процесі зберігання лляної трести підвищеної вологості.

Для узагальнення результатів зберігання лляної трести підвищеної вологості проводилася номерна оцінка якості. Для цього було вибрано варіант застосування найбільш ефективного консерванта - сечовини. При визначенні номера лляної трести, у відповідності до ГОСТ 2975 - 73, були використані наступні змінні величини: міцність волокна, номер еталона за кольором волокна і значення сталих величин: жменева довжина (60 см), вміст волокна (24 %), придатність трести (0,80). Спостереження за зміною номера лляної трести під впливом сечовини наведено в таблиці 2.

Номер лляної трести підвищеної вологості при застосуванні сечовини в оптимальних умовах зберігання залишається на постійному рівні. Концентрація консервуючого розчину на рівні 10 % забезпечує максимальне збереження якості лляного матеріла.

При концентрації 8,8 % відбувається в більшості випадків зниження номеру трести на одну одиницю, хоча в деяких випадках якість залишалася на попередньому рівні.

Застосування консерванта концентрацією 7,6 % забезпечує збереження лляної трести з втратою якості на два номери. Результати контролю вказують на значний спад якості лляного матеріалу до рівня 0,5 номера, тобто, маємо зазначити, що сечовина у якості консерванта, яка за хімічними властивостями є екологічно безпечною речовиною, виявляє себе найбільш ефективною консервуючою речовиною, що може забезпечити зберігання лляної трести на належному рівні.

У п'ятому розділі узагальнено результати досліджень на основі використання методів математичної статистики. За результатами повного експерименту виведено рівняння регресії другого порядку:

. (1)

Шляхом використання критерію Ст`юдента з довірчою ймовірністю 0,95, визначено, що всі коефіцієнти регресії є значущими, крім b33. Розрахункове значення критерію Фішера вказує на те, що отримане рівняння поверхні адекватно описує процес. На основі одержаної математичної моделі процесу зберігання лляної трести підвищеної вологості побудовано графіки залежностей міцності трести від таких факторів впливу, як тривалість зберігання, концентрація консерванта, вологість лляного матеріалу (рис. 3; 4; 5). Графіки побудовано так, що варіюється лише один фактор, вплив якого на величину міцності трести вивчається, а останні фактори залишаються на головному рівні варіювання.

Залежність міцності трести від концентрації сечовини (рис. 3) свідчить про те, що міцність трести знаходиться в прямій залежності від заданого фактору. При збільшенні концентрації консерванта збільшується ймовірність отримання волокна з максимальною міцністю.

Залежність між міцністю лляної трести та тривалістю зберігання виражається кривою ABCDE (рис. 4). Так, протягом 30 діб спостерігається різке зниження міцності волокна (відрізок AB), далі на відрізку BC (наступні 15 діб) крива графіка дещо стабілізується, тому даний відрізок BC схожий на пряму. На відрізку CE, що залишився, крива знову стрімко спадає донизу. Аналізуючи графік, можна виділити невеликий період часу 30-45 діб, на якому міцність волокна перебуває в стабільному стані, тобто, це і є найкращі умови зберігання лляної трести під впливом даного фактора. Термін зберігання до 45 діб є найбільш цікавий для виявлення стабілізуючих факторів збереження трести.

Аналіз двох графіків дозволяє виявити оптимальні умови зберігання лляної трести підвищеної вологості під впливом різної концентрації консервантів і терміну зберігання. Найбільш сприятливими умовами отримання волокна високої якості можна вважати наступні параметри: C = 79 %; T = 3045 діб; W=30 %. Залежність міцності трести від вологості лляної трести (рис. 5) вказує на те, що вихідний параметр знаходиться в зворотній залежності від вологості трести. При збільшенні вологості лляного матеріалу, що підлягає зберіганню, зменшується міцність волокна, яке отримується після обробки. З графіку 5 треба виділити відрізок BC кривої при W = 2535 %, на якому величина міцності волокна не так стрімко спадає, як на всій кривій, тому дані умови зберігання можна вважати оптимальними.

Залежності міцності трести від тривалості зберігання, концентрації консерванта, вологості вказують на те, що міцність трести змінюється за певним законом в залежності від факторів, що визначають її. На міцність лляного волокна впливають усі фактори, але значний вплив має концентрація консервуючого розчину та вологість матеріалу. При цьому треба відмітити, що при Т = 45 діб і W = 45 % (рис. 3) та C = 8,8 % і T = 45 діб (рис. 5) наведені залежності мають, практично, лінійний характер, що говорить про однаковий механізм зміни міцності волокна під дією вказаних вище факторів.

Графіки одновимірних перерізів не суперечать загально прийнятим положенням. Так, із застосуванням консервуючого розчину більшої концентрації міцність волокна лляної трести, що зберігається, буде залишатися досить високою.

При збільшенні терміну зберігання, або вологості матеріалу при інших сталих факторах, знижується міцність трести.

Для більш детального розгляду зміни міцності трести від концентрації консервуючого розчину, тривалості зберігання, вологості лляної сировини було використано двовимірний переріз поверхонь відгуку.

Поверхні рівних значень відгуку, які описують процес зберігання лляної трести підвищеної вологості, являють собою поверхні типу “мінімакс” мають вид двопорожнинних гіперболоїдів. Дослідження їх проводилося за допомогою двовимірних перерізів.

У випадку, коли прирівнювали х2 = 0, отримали таке рівняння регресії, за яким проводили побудову графіку.

. (2)

Аналіз залежності міцності трести від вологості при змінній концентрації свідчить про те, що при максимальних значеннях вологості лляної трести і концентрації консервуючих розчинів отримуємо мінімальні значення показника міцності, область оптимального показника міцності (уmax) встановлюється при мінімальних значеннях вологості матеріалу та незначних концентраціях консерванта.

Контурні лінії гіпербол мають спадаючий характер.

З практичної точки зору підвищення концентрації консервуючого розчину більше 10 % не є доцільним; тому було перевірено поводження показника міцності при х1 = +1. Приймаючи до уваги дану обставину, знайшли другий переріз для даного випадку.

(3)

Аналіз залежності міцності трести від вологості при змінному терміні зберігання свідчить про те, що область оптимальних значень міцності (уmax) встановлюється при максимальних значеннях тривалості зберігання і вологості матеріалу.

Для повної уяви про явища, що відбуваються при зберіганні лляної трести підвищеної вологості при застосуванні сечовини, переглянули дію хімічного розчину при сталому показнику концентрації розчину, який брали на рівні х₁= -1, тобто даний показник був рівний С=7,6 %.

У випадку, коли прирівнювали х1 = -1, отримали таке рівняння регресії, за яким проводили побудову графіку:

(4)

Напрямок контурних ліній при х1 = -1 такий же самий, як і при х1 = +1. То ж область оптимальних значень міцності (уmax) встановлюється при максимальних значеннях тривалості зберігання і вологості матеріалу. Характер контурних ліній має явно спадаючий характер, це говорить про те, що необхідна міцність трести досягається при максимальних значеннях терміну зберігання і мінімальних значеннях вологості трести.

Порівняння даних графіків дає підставу відмітити, що контурні лінії гіпербол як при сталому факторі х2, так і при сталому факторі х1 мають спадаючий характер. Область оптимальних значень міцності при х2 = 0 встановлюється при мінімальних значеннях вологості матеріалу та незначних значеннях концентрації консерванта, а при х1 = - 1 та х1 = + 1 спостерігається при максимальних значеннях тривалості зберігання і вологості матеріалу.

Узагальнення результатів експерименту, аналізу одновимірних та двовимірних перерізів дає підставу говорити про те, що процес зберігання лляної трести підвищеної вологості повинен проходити при таких оптимальних умовах:

- вологість лляного матеріалу не повинна перевищувати 35 %;

- бажано залишати лляну тресту на зберігання до 45 діб;

- концентрацію консервуючого розчину сечовини доцільно встановлювати в межах 8,8 - 10 %.

Виконано економічний розрахунок. Показано, що збереження якості лляної трести відбувається за рахунок використання розчину сечовини і приводить до економічної ефективності, яка становить 279,12 грн. на одну тонну лляної трести.

Загальні висновки

1. В результаті комплексних теоретичних і експериментальних досліджень оптимізовано процес зберігання лляної трести підвищеної вологості та запропоновано технологію, яка дозволяє подовжити термін її зберігання без втрати якості.

2. Встановлено, що такі консервуючі речовини, як сечовина, аміачна селітра, відпрацьований етоній пригнічують життєдіяльність целюлозоруйнівних мікроорганізмів, і, таким чином, забезпечують збереження фізико-механічних властивостей лляної трести.

3. Виявлено, що з ряду відомих консервантів лише сечовина забезпечує екологічно безпечну ефективність зберігання лляної трести підвищеної вологості.

4. Встановлено, що для отримання позитивних результатів зберігання трести при застосуванні технології обробки стебел лляної трести сечовиною необхідно на 1 кг лляного матеріалу використовувати 150 мл консервуючого розчину, який забезпечить максимальне зрошення пакувань та проникнення консервуючих речовин всередину стебел.

5. Теоретично і експериментально доведено, що збільшення концентрації сечовини понад 10 % для збереження якості лляної сировини не є економічно доцільним та раціональним.

6. Найкращі результати збереження якості лляної трести досягаються при використанні розчинів консервуючих речовин з концентрацією 8,8 %, яка може вважатися максимально наближеною до оптимуму, якщо вологість лляного матеріалу не перевищує 35 %, а тривалість зберігання - 60 діб.

7. Виявлено, що установка пустотних структур забезпечує зберігання лляної трести підвищеної вологості, є екологічно безпечною і може бути альтернативою застосуванню хімічних консервантів.

8. На основі отриманих результатів досліджень та математичного аналізу встановлено, що збільшення тривалості зберігання та підвищення вологості лляної сировини при незмінній концентрації консерванта негативно впливають на процес зберігання трести.

9. Запропоновано математичну модель процесу зберігання лляної трести підвищеної вологості, яка підтверджує ефективність застосування сечовини у якості консерванта, та дає можливість визначити міцність лляної трести при заданих параметрах зберігання.

10. Економічна ефективність від впровадження вдосконаленої технології зберігання лляної трести підвищеної вологості до 35 % за рахунок застосування сечовини становить 279,12 грн. на одну тонну лляної трести.

Пропозиції виробництву

Для забезпечення якісних результатів зберігання лляної трести підвищеної вологості шляхом використання консервантів, здатних забезпечити збереження лляної сировини, а також зменшення кількісних і якісних втрат врожаю під час заготівлі і зберіганні слід запровадити у виробництво такі заходи:

- при проведенні технологічних робіт варто дотримуватися запропонованого оптимального режиму зберігання;

- при зрошенні стебел лляної трести бажано додержуватися рекомендованого об'єму консервуючого розчину та використовувати запропоновану модель ежектора;

- регулярно проводити контроль за станом лляної сировини під час зберігання.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Березовський Ю.В., Коб`яков С.М., Тіхосова Г.А. Проблема зберігання льоносировини підвищеної вологості // Легка промисловість. -1999. - №3. - С. 25.

Дисертанту належить формулювання проблем зберігання лляної трести.

2. Березовський Ю.В., Коб'яков С.М. Зберігання льоносировини підвищеної вологості // Легка промисловість. - 2001. - №4. - С. 47.

Дисертанту належить визначення напрямків вирішування проблем зберігання лляної сировини.

3. Березовський Ю.В., Коб'яков С.М. Використання консервантів під час зберігання льоносировини підвищеної вологості // Легка промисловість. - 2002. - №1. - С. 53.

Дисертанту належить формулювання напрямку використання консервантів при зберіганні лляної сировини підвищеної вологості та приведення результатів досліджень

4. Березовський Ю.В., Чурсіна Л.А. Ежектор. Заявка № 2002010140 від 03.01.2002 р. Рішення ІПВ про видачу патенту від 29.04.2002 р.

Дисертанту належить розробка нової моделі ежектора.

5. Березовский Ю.В., Кобяков С.М., Тихосова А.А. Проблемы хранения льносырья повышенной влажности на заводах первичной обработки лубяных волокон // Сборник трудов Всеукраинской научно-технической конференции "Проблемы легкой и текстильной промышленности на пороге нового века". - Херсон. - 1999. - С. 139-140.

Дисертанту належить визначення проблем зберігання лляної трести.

6. Березовський Ю.В., Коб'яков С.М., Тіхосова Г.А. Критерії життєдіяльності мікроорганізмів, які беруть участь у процесі зберігання льоносировини // Зб. наукових праць інституту землеробства УААН. - К.: Нора-прінт. - 1999. - Вип. 1-2. - С. 166-168.

Дисертанту належить узагальнення висновківв з життєдіяльності мікроорганізмів, які беруть участь у процесі зберігання лляної сировини.

7. Березовський Ю.В., Коб`яков С.М. Проблема заготівлі та зберігання льоносировини // Сборник трудов Всеукраинской научно-технической конференции ” Проблемы легкой и текстильной промышленности на пороге нового века”. - Херсон. - 2000. - С. 178.

Дисертанту належить визначення проблем заготівлі та зберігання лляної сировини та наведення перспективних шляхів їх вирішення.

8. Березовський Ю.В., Коб`яков С.М. Використання консервантів при зберіганні льоносировини підвищеної вологості // Сборник трудов Всеукраинской научно-технической конференции ”Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины”. - Херсон - 2001. - С. 295.

Дисертанту належить приведення результатів експерименту з консервації лляної сировини підвищеної вологості.

Размещено на Allbest.ru