Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2006, №20
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Кубанский государственный аграрный университет
Наименование: Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета
Год издания: 2006
Кол-во страниц: 461
Дополнительно
Вид издания:
Журнал
Артикул: 640560.0001.99
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
УДК 631.354 : 635 ОПТИМИЗАЦИЯ УБОРОЧНО-ТРАНСПОРТНОГО ЗВЕНА НА УБОРКЕ СЛАДКОГО ПЕРЦА Тимофеев М. Н. – к. т. н., доцент Костылев С. И. – ассистент, соискатель Кубанский государственный аграрный университет В статье предложено оптимизировать производственный процесс машинной уборки урожая сладкого перца. Установлены необходимые зависимости всех состав ляющих совокупных затрат энергии, и по минимальному значению критерия оптимиза ции обоснованы оптимальные параметры и режимы работы перцеуборочной машины. Ключевые слова: ОПТИМИЗАЦИЯ УБОРОЧНО-ТРАНСПОРТНОЕ ЗВЕНО УБОРКА СЛАДКИЙ ПЕРЕЦ Уже многие годы в качестве критерия оптимизации уборочно транспортных звеньев (УТЗ), комплексов (УТК), состава машинно тракторного парка (МТП) используется минимум интегральных, эксплуа тационных или приведенных затрат. Эти критерии очень близкие, по сути, и основаны на стоимостной оценке, не учитывающей временную стоимость денег. Кроме того, эти критерии не учитывают затраты энергии на добычу, доставку и хранение энергоносителей, затраты овеществленного труда на семена, корма, концентраты, удобрения, ядохимикаты, энергозатраты жи вого труда, а также затраты энергии на производство и обслуживание ма шин, оборудования и помещений. Учет всех перечисленных энергетиче ских затрат в совокупных затратах энергии на выполнение любого произ водственного процесса и использование энергетического анализа техноло гических процессов в сельскохозяйственном производстве рекомендуется
во многих работах [1; 2; 3; 4 и др.]. Нами сделана попытка использования совокупных затрат энергии в качестве критерия оптимизации уборочно транспортного звена на примере машинной уборки сладкого перца. По сравнению со стоимостными этот критерий не зависит от политики цено образования и конъюнктуры рынка [2], энергозатраты на процессы выра жаются единым параметром (МДж), появляется возможность оценить про цессы и машины не только в денежном выражении, но и другими показате лями: расход топливосмазочных и других материалов (удобрения, ядохи микаты и др.). Кроме того, в работе [2] справедливо отмечается, что оценка эффективности технологических процессов и машин в энергетических по казателях достаточно полно соответствует механико-математическим принципам подготовки инженерных кадров. Совокупные затраты энергии Э, отнесенные к единице обработанной площади (МДж/га) или к единице массы полученной продукции (МДж/т), выражают суммой следующих составляющих [1]: М Ж О Р Э Э Э Э Э + + + = , (1) где Р Э – энергозатраты на рабочий процесс уборочной машины; О Э – овеществленные затраты энергии на использование удобрений, воды, химикатов и пр.; Ж Э – энергозатраты живого труда трактористов, комбайнеров, вспомо гательных рабочих и водителей автотранспорта; М Э – энергия, затрачиваемая на производство и обслуживание машин и оборудования. Цель нашей работы – оптимизировать производственный процесс машинной уборки урожая сладкого перца и его транспортировки с исполь зованием в качестве критерия совокупных затрат энергии Э. Применительно к изучаемому процессу были установлены необхо димые зависимости всех составляющих Э формулы (1), и по минимально
му значению критерия оптимизации обоснованы оптимальные параметры и режимы работы перцеуборочной машины, транспортного средства для пе ревозки урожая. Так, для энергозатрат на рабочий процесс перцеуборочной машины нами получена следующая зависимость: к W В , к W В , U В ) V , В ( , Эр Р Р Р б Р ′ + ′ + × ρ × + × = 1 18 224 1 45 0 2571 01 0 , (2) где Р В – рабочая ширина захвата машины, м; б V – емкость бункера для плодов, 3 м ; ρ – плотность плодов сладкого перца, т/ 3 м ; U – урожайность плодов, т/га; к W ′ – производительность перцеуборочной машины, т/ч. Овеществленные затраты энергии на использование топливосмазоч ных материалов найдем по формуле (3): [ ] U W , Wк , , ) , ( , Эо × + × + − τ × + τ × = 3 21 5 42 1 2 15 1 7 5 5 84 1 , (3) где τ – коэффициент использования сменного времени; 1 Wк – сменная производительность перцеуборочной машины, т; W – сменная производительность перцеуборочной машины, га. В свою очередь коэффициент использования времени смены для на шего процесса определяется так: ρ × × × × × + + = τ б Р Р Р V V L U В , V , L , L , 8000 06 0 05 0 02 0 14 0 , (4) где L – длина гона, м; Р V – рабочая скорость уборочной машины, км/ч. Для расчета энергозатрат живого труда получаем зависимость (5): ' к всп мех W т , т , Эж × + × = 09 1 26 1 , (5)
где − всп , мех т т требуемое количество механизаторов и вспомогательных ра бочих соответственно, чел.; 1,26 и 1,09 – энергетические эквиваленты затрат живого труда соответст венно основными и вспомогательными рабочими, МДж/чел.-ч. Энергия, затрачиваемая на производство и обслуживание машин и оборудования, определяется по формуле (6): S , W n , к W n , Э ЧТР ТР к мо × + × + ′ × = 5 13 34 113 591 74 , (6) где к n – расчетная потребность в перцеуборочных машинах; ТР n – расчетная потребность в транспортных средствах; ЧТР W – производительность транспортного средства на перевозке уро жая, т/ч; S – расстояние перевозок, км. Для решения задачи были разработаны: блок-схема алгоритма опти мизации параметров и режима работы уборочной машины и транспортного средства, математическая модель решения задачи и программа к персо нальному компьютеру Pentium-4. В результате решения задачи по разработанной математической мо дели минимальные затраты совокупной энергии на уборке сладкого перца составили 780 МДж/т (рис.). Оптимальному значению критерия оптимиза ции соответствуют следующие конструктивные и режимные параметры перцеуборочной машины: рабочая ширина захвата – 2,1 м; емкость бункера – 3 3 м ; рабочая скорость движения – 2,05 км/ч; рабочая длина гона – 1000 м; урожайность перца – 10 т/ч; коэффициент сменного времени – 0,66; про изводительность уборочной машины – 0,285 га/ч. При этом оптимальное количество уборочных машин в УТЗ составило 4, а транспортных средств для отвоза плодов – 6. Время рейса транспортного средства – 0,948 ч при транспортировке груза на 4 км, а часовая производительность – 1,9 т/ч.
В качестве транспортного средства используется тракторный прицеп 2ПТС-6, агрегатируемый с МТЗ-80. Выгрузка урожая из бункера убороч ной машины производится по мере его заполнения. Получены зависимости критерия оптимизации от конструктивных и режимных параметров убо рочной машины, а также от условий работы (урожайности перца, длины гона, уборочной площади, расстояний перевозок и др.). Рисунок – Зависимость Э от b V и U Из рисунка следует, что минимальное значение критерия оптимиза ции 780 МДж/т имеет место при U =10 т/га и b V =3 3 м . Список литературы 1. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. – М. : ВИМ, 1995. 2. Кленин, Н. И. Расчет уборочно-транспортного комплекса : Методические рекомендации по выполнению расчетно-графической работы / Н. И. Кленин, А. А. Золотов. – М. : ФГОУ ВПО "МГАУ", 2003. 3. Методические рекомендации по определению показателей энергоемкости производства сельскохозяйственной продукции. – М. : ВИЭСХ, 1990. 4. Небавский, В. А. Ресурсосбережение при производстве продукции растениеводства / В. А. Небавский // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2003. – № 9.
УДК 663.252.6:664.292 ВИНОГРАДНЫЕ ВЫЖИМКИ – ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ Бареева Н. Н. – аспирантка Донченко Л. В. – д. т. н., профессор Кубанский государственный аграрный университет По результатам проведенных анализов даны технические и физико-химические характеристики исследуемых сортов винограда. Определен фракционный состав пектиновых веществ в виноградной выжимке. На основании опытных данных доказана перспективность использования виноградной выжимки сортов нового поколения как источника пектиновых веществ. Experiments and analysis performed, the grapes sorts technical, physical and chemical characteristics have been presented. The factional structure of pektin matter in pressed out grapes has been determined. On the basis of the experiments data the perspektive in the pressed out grapes usage has been shown as a source of pektin substance in the new generation grapes sorts. Ключевые слова: ВИНОГРАДНЫЕ ВЫЖИМКИ ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПЕКТИНОВЫЕ ВЕЩЕСТВА Краснодарский край – ведущий регион промышленного виноградар ства России. Экологические условия края обеспечивают производство ви нограда столовых и технических сортов разных сроков созревания при хо рошем качестве. В последние годы создано немало таких сортов, которые позволили стабилизировать урожайность, создать конвейерное поступление винограда для промышленной переработки.
Для улучшения экологической обстановки в Краснодарском крае внедрение новых перспективных сортов, имеющих повышенную устойчи вость к низким температурам, вредителям и болезням винограда, имеет большое значение. Внедрение этих сортов в производство экономично, а их рациональное использование позволит расширить ассортимент и увеличит объем производства высококачественных вин [3]. Ежегодный объем переработки винограда составляет более 100 тыс. т. В результате переработки образуется до 20 % отходов, что приводит к увеличению себестоимости продукции [2]. Особенно много накапливается вторичного сырья – семян и выжи мок винограда. Ежегодный выход виноградных выжимок в крае составляет более 20 тыс. т. Становится ясно, что виноградные выжимки – это потен циальное сырье для получения пектиновых экстрактов в производствен ных условиях [2]. Объектами исследований выбраны красные и белые технические сорта и клоны винограда, районированные и перспективные для размно жения в Краснодарском крае: красные сорта – Гранатовый, Алешковский, Подлесный, Каберне АЗОС, 40 лет Победы, Левокумский, Олимпийский, Каберне-Совиньон (контроль); белые – Первенец Магарача, Виорика, Борнемисса Гергеле-14, Рислинг Алькадар 34, Цитронный Магарача, Алиготе (контроль). Исследования проводились в СКЗНИИСиВ и НИИ "Биотехпереработка" КубГАУ. Проведен количественный анализ выхода сусла и выжимки, определен сахаро-кислотный индекс, а также исследован фракционный состав пектиновых веществ в виноградной выжимке. Известно, что выход сусла является одним из важнейших показателей, по которому характеризуется сорт и оценивается ожидаемый
выход целевого продукта из 1 т винограда [6]. В группе красных сортов у всех опытных образцов выход сусла (рис. 1) выше, чем в контрольном варианте, кроме сорта Гранатовый. Максимальный выход достигался у образца Левокумский и составил почти 70 %. Во всех остальных вариантах выход сока был почти на одном уровне: от 65,5 % до 67 %. Рисунок 1 – Выход сусла из красных сортов винограда В группе белых сортов (рис. 2) выход сока по сравнению с контрольным вариантом существенно не отличается, кроме сорта Виорика, у которого он наименьший. Максимальный выход сусла наблюдался у образца Цитронный Магарача. Рисунок 2 – Выход сусла из белых сортов винограда
Еще одним важным показателем характеристики сорта являются массовые концентрации сахаров и титруемых кислот, по которым определяют также кондиции винограда [6]. Нужно отметить, что в период созревания и сбора урожая погодные условия благоприятствовали высокому накоплению сахаров в винограде. Поэтому все сорта отличались высоким содержанием сахаров и являлись кондиционными. В группе красных сортов (рис. 3) максимальное содержание сахаров отмечено у сортов 40 лет Победы и Олимпийский. В контрольном варианте накопление сахаров наименьшее. 0 5 10 15 20 25 30 Каберне-Совиньон (к.) Гранатовый Алешковский Подлесный Каберне АЗОС 40 лет Победы Левокумский Олимпийский Сорта Массовая концентрация титруемых кислот, г/дм3 Сахара Титруемая кислотность Рисунок 3 – Содержание сахаров и титруемых кислот в красных сортах винограда Содержание титруемых кислот во всех сортах находилось в пределах нормы и не превышало 10,0 3 дм / г , что благоприятно сказывалось на вкусе виноградного сока, он был гармоничным. В группе белых сортов (рис. 4) массовая концентрация сахаров чуть ниже, чем в красных, но также выше нормы. Здесь наименьшее содержание сахаров установлено у клона Рислинг Алькадар 34 (18 %), наибольшее – у сортов Виорика и Борнемисса Гергеле-14 (21 % и 20,5 % соответсвенно). 30 25 20 15 10 5 0 Массовая концентрация сахаров, г/100 см 3
Содержание титруемых кислот, как и в красных сортах, находилось в пределах нормы, что обеспечивало приятный гармоничный вкус сока. Состав и выход выжимок зависят от способа переработки винограда, его сортовых особенностей и степени отжатия сока. В выжимках содер жится: кожицы – 37...39 % (об общей массы); частичек мякоти 15...34 %; остатков гребней 1,0...3,3 %; семян 23...39 %. Исходная влажность выжи мок зависит от качества отжима и колеблется от 50 % до 60 % [4]. Рисунок 4 – Содержание сахаров и титруемых кислот в белых сортах винограда Анализ данных показал, что выход выжимок из исследуемых сортов винограда колеблется от 27,4 % до 38,4 %. В группе красных сортов (рис. 5) наименьший выход выжимок наблюдался у сорта Левокумский, что объясняется большим выходом сока (70 %). Максимальный выход выжи мок – у варианта Гранатовый, при минимальном выходе сока (59 %).