Obróbka powierzchni ziarna w młynach

Jak wiadomo, obie maszyny są tradycyjnie stosowane w systemach przygotowania ziarna do pękania. Ich zadaniem jest oczyszczenie powierzchni ziarna z kurzu, gleby, piasku i mikroorganizmów, usunięcie rozdartych górnych łusek owocowych, a także usunięcie brodawki i częściowego zarodka. Wydajność łuszczarek ocenia się na podstawie zmniejszenia zawartości popiołu w ziarnie w wyniku obróbki. Maszyna do łuskania jest uważana za wydajną, jeśli jej działanie zmniejsza zawartość popiołu w ziarnie o co najmniej 0,03%, a wzrost liczby połamanych ziaren nie przekracza 1%. Ogólnie przyjmuje się, że jeśli całkowita redukcja zawartości popiołu w ziarnie po wszystkich operacjach czyszczenia ziarna mieści się w zakresie 0,07-0,011%, to czyszczenie jest ogólnie skuteczne. Biorąc pod uwagę, że tradycyjne systemy czyszczenia ziarna w młynach obejmują dwie maszyny tapicerskie zainstalowane szeregowo, można stwierdzić, że wydajność tych maszyn znacząco wpływa na wynik całego systemu czyszczenia ziarna.
Nasze badania w młynach z różnymi schematami czyszczenia ziarna wykazały, że konwencjonalnie stosowane konstrukcje maszyn do obłuskiwania nie zapewniają poziomu wydajności wymaganego dla tego typu maszyn. Na przykład w maszynach do obłuskiwania typu RZ-BGO, zarówno z sitem, jak i cylindrami ściernymi, redukcja zawartości popiołu w ziarnie w jednym podejściu nie przekracza 0,015%, a ilość cząstek oddzielonych od ziarna mieści się w granicach 0,1-0,2% pierwotnej masy ziarna. Poziom wydajności maszyn RZ-MBO jest nieco niższy. Wydajność maszyn tapicerskich dostarczanych jako część młynów agregatów jest jeszcze niższa. Wielokrotnemu przejściu ziarna przez tę samą maszynę towarzyszy zwykle dalszy spadek zawartości popiołu w ziarnie i separacja jego masy, co daje podstawy do uznania procesu przerobu za niedoskonały. Próby zwiększenia intensywności obróbki poprzez zmianę prędkości obwodowej wirnika lub szczeliny między bijakiem a cylindrem zawsze prowadzą do znacznego wzrostu liczby połamanych ziaren, zwłaszcza w maszynach z cylindrem ściernym. Ponadto w takim przypadku maszyna musi być regulowana za każdym razem, gdy zmienia się zawartość substancji szklistych i wilgotność przetwarzanego ziarna. Regulacja ta nie jest możliwa bez zatrzymania maszyny. Zwiększenie czasu i intensywności obróbki poprzez zwiększenie stopnia obciążenia objętości roboczej maszyny stwarza warunki awaryjne dla jej działania, czemu towarzyszy gwałtowny wzrost zużycia energii, nieadekwatny do obserwowanego efektu. Wady te determinowane są sposobem obróbki w istniejących maszynach tapicerskich, gdzie znaczna część energii napędowej zmuszona jest być wydatkowana na efekty pośrednio związane z czyszczeniem powierzchni ziarna. Należą do nich powtarzające się odkształcenia udarowe ziaren, ich wzajemne tarcie i tarcie o korpusy robocze, mieszanie, przesuwanie itp.
Niska wydajność maszyn tapicerskich ma największy negatywny wpływ na pracę młynów z „krótkimi” schematami uskoków. W takich układach, ze względu na bardzo krótką linię przemiału, niewielką liczbę układów i brak procesów wzbogacania, niemożliwe jest ograniczenie wpływu zanieczyszczeń ziarna na jakość mąki. W efekcie zanieczyszczenia skierowane w szczelinę na powierzchni ziarna niemal w całości przedostają się do mąki, co pogarsza jej jakość. Problem pogłębia fakt, że takie młyny zazwyczaj nie są wyposażone w separatory kamieni i potykacze, a sita i separatory powietrza są często nieefektywnymi konstrukcjami. W rezultacie do mąki dostają się nie tylko zanieczyszczenia przyczepione do powierzchni, ale także część wszystkich pozostałych zanieczyszczeń w wyniku niezadowalającego czyszczenia ziarna w ogóle.
Nowoczesny młynarz potrzebuje maszyny, która może oczyścić powierzchnię ziarna w maksymalnym możliwym stopniu w jednym przejściu, a także pożądane jest, aby ta maszyna miała efekt usuwania innych powiązanych zanieczyszczeń. Taka maszyna powinna być sterowalna pod względem wydajności, zapewniać wymagany zakres wahań wydajności i mieć niskie zużycie energii.
Według opinii potwierdzonej praktyką, najpewniejszym sposobem czyszczenia powierzchni ziarna jest usuwanie zanieczyszczeń wraz z wierzchnią warstwą ziarna. Analiza konstrukcji tradycyjnie stosowanych maszyn do obłuskiwania, mielenia i tapicerowania, a nawet badanie cech procesów realizowanych w tych maszynach, pozwoliły na określenie zasad projektowania maszyny, która spełniałaby powyższe wymagania. Szczególną uwagę zwróciliśmy na cechy związane z zapewnieniem równomierności obróbki ziarna. W efekcie powstała maszyna zaprojektowana na wzór poziomej maszyny tapicerskiej z cylindrem sitowym, którego wirnik wyposażony jest w specjalnie wyprofilowane bijaki, a nawet tarcze ścierne. Intensywność obróbki w takiej maszynie zależy od prędkości obwodowej wirnika, liczby i kolejności montażu kulek i tarcz. W ten sposób konstrukcja maszyny pozwala na wstępne ustawienie wymaganego stosunku uderzenia do ścierania. Funkcja szybkiej regulacji trybu pracy maszyny w locie jest zapewniona przez specjalne urządzenie wylotowe, ponieważ zawory obciążeniowe zwykle używane do tego celu są zawodne i mało funkcjonalne. Tryby aspiracji zapewniają dostarczanie powietrza do obszaru roboczego, a następnie selekcję oddzielonych cząstek i transport do oddzielnego systemu aspiracji, który należy zainstalować.
Testowanie maszyny pozwoliło nam ustalić charakter zależności zawartości popiołu z przetwarzanego ziarna i odpadów od ilości usuwanego produktu k (rys. 1). Ponadto określono ilość zużywanej energii elektrycznej, stopień redukcji prędkości oraz wzrost liczby połamanych ziaren. Umiarkowanie niska prędkość obwodowa organów roboczych zapewnia „miękki” wpływ na ziarno, więc praktycznie nie ma wzrostu liczby połamanych ziaren w zakresie zawartości szklistości 40-70% i wilgotności 13-15%. Jednocześnie zauważalne jest niszczenie i przedostawanie się do mąki ziaren zaatakowanych przez szkodniki. Stopień redukcji chwastów jest proporcjonalny do intensywności obróbki i zależy od charakteru zanieczyszczeń. Nasiona niektórych dzikich roślin są usuwane przez kruszenie. Pewna liczba zanieczyszczeń staje się mniej lotna podczas przetwarzania (na przykład łuska owsa zostaje poluzowana) i zostaje oddzielona za pomocą środków aerodynamicznych. Zużycie energii na jednostkę masy usuwanego produktu wynosi 100-130 W/kg i zależy głównie od zawartości substancji szklistych i wilgotności ziarna.
Ponieważ obróbka powierzchniowa w większości przypadków poprzedza kondycjonowanie ziarna, wysoki stopień jej wpływu na procesy nawilżania, odwadniania i zachowania ziarna jako masy jest oczywisty. Jako kryterium do określenia wpływu obróbki powierzchniowej na proces nawilżania wybrano masę nasypową ziarna. Wiadomo, że stan powierzchni i zawartość wilgoci w ziarnie są związane z wartością jego gęstości nasypowej (charakteru). W szczególności charakter zależy od gęstości upakowania, która z kolei zależy od stanu powierzchni ziarna. Obróbce powierzchni ziarna polegającej na usunięciu około 1% jego masy towarzyszy wzrost masy naturalnej o 15-20 g/l. Jednocześnie nasze badania wykazały, że głębsza obróbka praktycznie nie powoduje dalszego wzrostu tego parametru. Można stwierdzić, że różne stopnie obróbki ziarna charakteryzują się w przybliżeniu takim samym stanem powierzchni. Po nawilżeniu ziarna jego charakter znacznie się zmniejsza, co wynika z wpływu wilgoci powierzchniowej na gęstość nawierzchni. W miarę wchłaniania wilgoci przez ziarno, wilgotność powierzchniowa maleje, czemu towarzyszy wzrost zawartości naturalnej. Można założyć, że każda wartość wilgotności, równomiernie rozłożona w każdym ziarnie, odpowiada ściśle określonej wartości zawartości naturalnej. Zatem dynamika zmian zawartości wilgoci w ziarnie może być wykorzystana do oszacowania szybkości absorpcji wilgoci w zależności od stopnia obróbki powierzchni. Wykresy zależności charakteru ziarna od czasu jego rozproszenia przy różnych stopniach obróbki powierzchni przedstawiono na rysunku 2.
Jak widać na rysunku, szybkość absorpcji wilgoci przez ziarno, którego powierzchnia jest poddana obróbce, jest znacznie wyższa niż w przypadku ziarna niepoddanego obróbce i jest w przybliżeniu równa dla próbek o różnych stopniach obróbki. Wartość natury odpowiadająca zawartości wilgoci w ziarnie o równomiernym rozkładzie dodanej wilgoci jest oznaczona na wykresie dokładną literą A. Podczas przekierowywania ziarna poddanego obróbce w maszynie zauważono, że gdy masa odpadów jest oddzielana powyżej 3%, ziarno staje się podatne na śledzenie. Im wyższy stopień przetworzenia i procent dodanej wilgoci, tym bardziej znaczący jest ten efekt.
Stopień uszkodzenia zarodków w masie ziarna jest określany przez spadek kiełkowania ziarna przy różnych intensywnościach przetwarzania. Należy zauważyć, że gdy ilość masy oddzielonej w maszynie wynosi do 5%, szybkość kiełkowania spada o nie więcej niż 3%. Zatem uszkodzenie kiełków, które pociąga za sobą utratę żywotności ziarna, jest bardzo nieznaczne. Jest to ważne, gdy konieczne jest przestrzeganie długiego czasu moczenia, co może prowadzić do psucia się ziarna w przypadku nadmiernego uszkodzenia zarodków. Testy produkcyjne wykazały, że najbardziej racjonalnymi trybami pracy maszyny, która jest instalowana przed pierwszym etapem kondycjonowania, są te z separacją masy ziarna w granicach 1,5 – 2% – 40%, które nie naruszają zdolności produkcyjnej kolejnych operacji, nie prowadzą do wzrostu zużycia energii w produkcji mąki. Po powyższej obróbce, ze względu na zwiększoną szybkość wchłaniania wilgoci przez ziarno, czas rozpraszania ziarna można skrócić o 30%, co jest ważnym czynnikiem w przypadku niedoboru wilgoci w zbiornikach. W przypadku wysokiej początkowej zawartości popiołu lub chwastów zbożowych, intensywność przetwarzania może zostać zwiększona w celu osiągnięcia wymaganych wyników, co jest istotną dźwignią poprawiającą ogólną wydajność mielenia. Testy produkcyjne wykazały, że praca maszyny w „krótkich” schematach młyna prowadzi do zwiększenia wydajności wysokiej jakości mąki średnio o 3-5% przy jednoczesnym zwiększeniu białości i wyglądu. Ponadto zapewnia stabilność jakości mąki i zmniejsza wrażliwość młyna na jakość ziarna.

Charakterystyka techniczna maszyny:
Wydajność, kg/h to….. 3000
Zainstalowana moc napędu kW….. 5,5
Zużycie powietrza, metry sześcienne na godzinę….. 425
Opór aerodynamiczny, Pa …..350
Wymiary całkowite, mm
Długość…… 1144
Szerokość….. 403
Wysokość….. 1330
Waga, kg… 350