Анализ оборудования для очистки зерна от примесей в мукомольном и крупяном производстве

Анализ оборудования для очистки зерна от примесей в мукомольном и крупяном производстве

Е.В. Давыдова, Е.В. Винокурова

Зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Из зерна в процессе обработки получают муку, из которой в дальнейшем вырабатывают важные и необходимые для человека продукты питания: хлебные, хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия, и крупу, которая имеет высокую пищевую ценность и обеспечивает полноценное питание всего организма человека. С каждым годом ассортимент пищевых продуктов, получаемых из зерна, и, тем самым, спрос на его производство, постоянно растут. Поэтому использование высокоэффективного оборудования для осуществления технологических операций, в результате которых получают муку или крупу, является одной из главных задач современного зерноперерабатывающего производства.

Первичная переработка зерна для получения муки и крупы заключается в очистке зерна от примесей и осуществляется по схожей технологии. Очистка зерна от примесей? одна из важнейших технологических операций на мукомольных и крупяных заводах. Она оказывает влияние на эффективность проведения практически всех технологических операций процесса, а также на качество готовой продукции, степень использования сырья и на эффективность ведения технологии в целом. Для выполнения очистки необходимо, чтобы производительность оборудования, выполняющего цепочку операций по очистке зерна от примесей и его транспортированию, была обеспечена в соответствии с производственными потребностями. Это достигается правильным использованием и рациональной расстановкой технологического оборудования для очистки зерна от примесей.

На рисунке 1 представлена машинно-аппаратная схема первичной переработки зерна. Предварительно зерно подают из элеватора на мукомольный завод цепными конвейерами 1 и загружают в силосы 2. Силосы оборудованы датчиками верхнего и нижнего уровней, которые связаны с центральным пунктом управления. Зерно из каждого силоса выпускают через самотечные трубы, снабженные электропневматическими регуляторами потока зерна 3. С помощью регуляторов и винтового конвейера 4 в соответствии с заданной рецептурой и производительностью формируют помольные партии зерна. Каждый поток зерна проходит магнитные сепараторы 5 и весовой автоматический дозатор 6 для автоматического отмеривания массы твёрдых сыпучих материалов. Далее зерно подвергают многостадийной очистке от примесей.

В воздушно-ситовом сепараторе 7 отделяют крупные, мелкие и легкие примеси. В камнеотделительной машине 8 выделяют минеральные примеси. Затем зерно очищается от длинных и коротких примесей в дисковых триерах: куколеотборнике 9 и овсюгоотборнике 10. После этого в магнитном сепараторе от ферромагнитных примесей. С помощью воздушного сепаратора 11 отделяют аспирационные относы.

Далее зерно через магнитный сепаратор попадает по винтовому конвейеру 12 в силосы 2. Силосы оборудованы датчиками уровня зерна, которые связаны с центральным пунктом управления.

Рисунок 1? Машинно-аппаратная схема первичной переработки зерна:

1 — цепной конвейер; 2 — силосы; 3 — регулятор потока зерна; 4, 12 — винтовой конвейер; 5 — магнитный сепаратор; 6 — дозатор; 7 — воздушно-ситовой сепаратор; 8 — камнеотделитель; 9 — куколеотборник; 10 — овсюготборник; 11 — воздушный сепаратор Анализ машинно-аппаратной схемы показал, что недостатками данной линии первичной переработки зерна является наличие большого количества типичного оборудования. Например, наличие трех магнитных сепараторов, представленных на схеме, говорит о не рациональных затратах производственной площади, которая на зерноперерабатывающих заводах и без того значительна. Кроме того, возможно, оборудование, после которого устанавливают магнитные сепараторы, не надежно из-за возможного появления в зерне в процессе их работы металлических примесей. Причиной установления такого количества магнитных сепараторов может быть обусловлено их ненадежной работой при очистке зерна от магнитных примесей.

Таким образом, в процессе очистки зерно последовательно проходит целый ряд зерноочистительных машин, основным классификационным признаком которых является тип примесей:

— воздушно-ситовые сепараторы, предназначенные для очистки зерна от легких, крупных и мелких примесей;

— камнеотделители, используемые для удаления из зерна камней, стекла и других немагнитных примесей;

— триеры: куколеотборники и овсюгоотборники, предназначенные для очистки зерна от примесей, которые короче и длиннее зерна;

— магнитные сепараторы используют для очистки зерна от магнитных и ферро-магнитных примесей (рисунок 2).

Рисунок 2? Классификация зерноочистительных машин по типу примесей зерно очистка примесь Ситовые сепараторы предназначены для разделения сыпучих смесей по крупности (размерам), — ширине, толщине, форме. Ситовые сепараторы широко представлены на всех зерноперерабатывающих предприятиях. На элеваторах, и комбикормовых заводах они используются для очистки зерна от примесей; на мельницах для очистки и сортирования продуктов размола для очистки и фракционирования, а также разделения шелушенных и не шелушенных зерен; на семяобрабатывающих заводах? для подготовки семян. Основным рабочим органом ситового сепаратора являются сита.

Воздушные (пневматические) сепараторы используют для очистки зерна от примесей, отличающихся от основной культуры аэродинамическими свойствами. Принцип действия воздушного сепаратора основан на различии аэродинамических свойств компонентов смеси. Основным показателем аэродинамических свойств компонентов смеси, определяющим ее делимость в воздушной среде, является скорость витания, являющаяся такой скоростью воздушного потока (вертикального), при которой частица, помещенная в него, находится в состоянии равновесия. Для всех нешарообразных частиц величина скорости витания будет различной в зависимости от её ориентации в пространстве.

Воздушно-ситовые сепараторы предназначены для отделения от зерна примесей, отличающихся шириной, толщиной и аэродинамическими свойствами и комбинируют два типа сепараторов в одном, что позволяет не только упростить технологическую схему и избежать излишних транспортных операций, но и повысить технико-экономические показатели (удельные энергозатраты, удельную металлоёмкость, занимаемую площадь помещений, удельную стоимость и др.), сохраняя качественные показатели.

Триеры классифицируют по различным признакам. В зависимости от типа рабочего органа все триеры разделяют на цилиндрические и дисковые. При этом цилиндрические триеры в зависимости от частоты вращения ротора могут быть тихоходными и быстроходными. Последние в зависимости от подачи смеси могут быть с подачей в начале цилиндра и с подачей по всей длине. Для интенсификации процесса разделения в быстроходных цилиндрических триерах с подачей в начале цилиндра может устанавливаться ворошительный механизм. Тихоходные цилиндрические триеры могут иметь наружную сетчатую поверхность.

Дисковые триеры в зависимости от количества роторов и их компоновки подразделяются на однороторные, четырехроторные и спаренные. В некоторых дисковых триерах для контроля очищенной фракции предусматривают контрольное отделение.

Все триеры по назначению можно разделить на машины для очистки от длинной примеси и для очистки от короткой примеси.

Камнеотделительная машина предназначена для очистки зерновой массы от минеральной примеси в зерноочистительных отделениях. На наклонной вибрирующей поверхности (деке) слой сепарируемой смеси подвергается одновременно механическому и аэродинамическому псевдоожижению, и более плотные частицы опускаются в нижние слои к наклонной поверхности. Дальнейшее разделение в непрерывном потоке сепарируемой смеси происходит за счет трения частиц о наклонную поверхность из металлической плетеной сетки.

Магнитные сепараторы используют по причине наличия в зерновых смесях, а также в продуктах измельчения зерна, металломагнитных частиц. Наличие последних в сырье, в промежуточных продуктах и готовой продукции крайне нежелательно по следующим причинам. Во-первых, продукты переработки зерна предназначены в основном для пищевых и кормовых целей. Во-вторых металломагнитные частицы могут повредить рабочие органы машин. В-третьих, при взаимодействии металломагнитных частиц с рабочими органами машин могут образоваться искры, опасные в отношении возникновения пожара или взрыва.

Основными источниками наличия металломагнитных примесей в зерновых смесях являются продукты износа и разрушения рабочих органов машин, а также обслуживающий персонал, привносящий металлопримеси при ремонте и эксплуатации.

Магнитные сепараторы широко используются на любом зерноперерабатывающем предприятии. Так на мельнице они устанавливаются на входе и выходе продукта в зерноочистительное и размольное отделения, перед обоечной машиной, машиной мокрого шелушения, энтолейторами, перед вальцовыми станками и др. местах.

В основе процесса магнитного сепарирования лежит разница в магнитных свойствах компонентов смеси. Сущность процесса заключается в том, что из общего потока движущейся смеси выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению действия магнитной силы. При этом в процессе магнитного сепарирования можно выделить две стадии: движение магнитной частицы к полюсу и удержание её на магните.

На зерноперерабатывающих предприятиях нашли применение электромагнитные сепараторы, как с постоянным магнитом, так и электромагнитные. Недостатками сепараторов с постоянными магнитами являются ручная очистка и необходимость в периодическом подмагничивании. Электромагнитные сепараторы в этих отношениях совершенны, но являются источником повышенной опасности и отличаются более сложной конструкцией.

Анализируя конструкции зерноочистительных машин, можно сделать вывод о том, что наиболее широко целесообразно использовать оборудование, в котором совмещены возможность очистки зерна от нескольких типов примесей. Поэтому современным и целесообразным направлением является механизация и автоматизация процесса очистки зерна с использованием оборудования, совмещающего несколько функций. Это позволяет не только сократить занимаемую оборудованием площадь, уменьшить травмирование зерна, исключить необходимость доочистки вороха, но и повысить эффективность процесса очистки зерна от примесей в мукомольном и крупяном производстве.

1. Давыдова, Е.В., Винокурова, Е. В. Особенности технологического процесса и анализ оборудования переработки зерна в мукомольном производстве / Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Часть 1.? Тула: Изд-во ТулГУ, 2009.? С. 6−11.

2. Чеботарев, О. Н. Технология муки, крупы и комбикормов: учеб. пособие / О. Н. Чеботарев, А. Ю. Шаззо, Я. Ф. Мартыненко.? М.; Ростов-н/Д: МарТ, 2004. — 688 с.