Верещинський О.П. – Генеральний директор ТОВ “ОЛИС” (м. Одеса), доктор технічних наук.
Від себе особисто та від компанії “ОЛИС” дозвольте привітати Вас на міжнародній конференції «Борошно та крупи: сировина, ринок, технології». Без сумніву, цей форум є однією з найбільш очікуваних і важливих подій для всіх, хто працює у сфері переробки зерна. Ми сподіваємося, що обмін думками та інформацією в рамках цієї конференції дозволять усім нам знайти нові ідеї для розвитку нашого бізнесу.
Абсолютно очевидно, що у найближчій перспективі в Україні активно розвиватиметься переробка зерна і перед більшістю підприємств постануть завдання реконструкції існуючих виробничих потужностей та створення нових. У цьому залі знаходяться власники, керівники та фахівці, які мають вирішувати ці завдання. Саме від Ваших рішень залежить успішність Ваших підприємств та галузі загалом. Від вибору технологій та обладнання залежить, коли Ваше підприємство працюватиме на Вас, а не на погашення банківських кредитів та фінансування чужого розвитку.
У своїй доповіді я викладу наше бачення сучасного стану та тенденцій розвитку технологій виробництва борошна, а також розповім про розроблені та впроваджувані нашою компанією методи підвищення їх ефективності. Сподіваюся, що надана інформація допоможе Вам знайти рішення, які будуть максимально ефективними для Ваших підприємств у сучасних умовах господарювання.
Як відомо, в залежності від розвиненості структури сортові помели пшениці поділяються на помели з розвиненими та скороченими структурами. Помели з розвиненими структурами передбачають переробку зерна з використанням максимального арсеналу технічних засобів. Такі помели реалізуються, переважно, для млинів великої продуктивності. Їх відрізняють високі витрати на створення та експлуатацію. За скороченими структурами, як правило, реалізують млини меншої продуктивності, в яких більшою чи меншою мірою виробничі процеси скорочені. Таким млинам, відповідно, характерні нижчі витрати на створення та експлуатацію. Вважають, що помели з розвиненими структурами забезпечують максимальний вихід і якість борошна, а помелів зі скороченими структурами не високий вихід і якість борошна є непереборними проблемами.
У рамках традиційних технологій основні структурні відмінності помелів, в основному, виявляються на етапі розмелювання зерна, тоді як на етапі підготовки такі відмінності не завжди є суттєвими. Тим не менш, в сучасних умовах господарювання ціла низка широко використовуваних раніше операцій підготовки зерна до помелу втратила свою актуальність. Так, відбір дрібної фракції зерна застосовується нечасто, т.к. тягне у себе непоправні втрати цінної сировини. Миття та мокра обробка поверхні зерна вже майже не застосовуються, що зумовлено екологічними проблемами використання води, а також наявністю ефективних «сухих» методів очищення. Через дорожнечу енергоносіїв методи гарячого кондиціювання також не застосовуються. Тому сьогодні підготовка зерна навіть у розвинених структурах включає його очищення на сито-повітряних сепараторах, трієрах, каменевідбірниках, концентраторах або комбінаторах, очищення поверхні в оббивних машинах і багатоетапне холодне кондиціювання.
У розвинених структурах суть помелу зерна полягає в наступному. Зерно попередньо подрібнюють із єдиною метою утворення проміжних продуктів, тобто частинок більша від борошна. Потім отримані проміжні продукти, розділяють за якістю і далі роздільно подрібнюють борошно. Збагачені продукти з високим вмістом ендосперму утворюють потоки борошна високої якості, які мають використовуватися для формування борошна високих сортів. Збіднені продукти з високим вмістом оболонок утворюють потоки борошна зниженої якості, які повинні використовуватися для формування нижчих її сортів. Погляньмо, як це працює на практиці.
Рис.1 представлено спрощену структурну схему млину на комплектному обладнанні продуктивністю 250 т/добу. Наведені дані свідчать, що з потоків борошна, отриманих внаслідок розмелювання збагачених продуктів, можна сформувати близько 32% борошна вищого гатунку. Незважаючи на високу якість такого борошна, її занадто мало для задоволення ринкового попиту в борошні вищого гатунку. Тому на будь-якому млині до потоків такого борошна в обов’язковому порядку додають 20%, 30% і більше борошна, отриманого від розмелювання проміжних продуктів з високим вмістом оболонок і навіть з пошматованого процесу для доведення виходу борошна вищого гатунку до 50%, 60% і більше. За якістю потоки такого борошна значно гірші і характеризуються значеннями зольності вище 0,58%, тобто значеннями, які істотно вищі за гранично допустиме значення для борошна вищого гатунку. Таким чином, всупереч наведеній раніше логіці та здоровому глузду, потоки борошна, які штучно покращили та пропорційно штучно погіршили, на етапі формування сортів борошна змішуються разом. Які ж висновки з цього випливають?
На Рис. 2 наведено графіки залежності кумулятивних значень зольності борошна від її виходу. Графік 1 побудований за даними помельного балансу млина на комплектному обладнанні продуктивністю 250 т/добу. З аналізу помельного балансу випливає, що з одержуваних потоків борошна можна сформувати, наприклад, 60% борошна вищого ґатунку зольністю 0,52%, 7%, першого гатунку — зольністю 0,75% та 9% борошна другого гатунку зольністю 1,25%. Вказані точки нанесені на графік. Очевидно, що за умови зниження ступеня збагачення проміжних продуктів та їх кількості реальний помел може бути охарактеризований кривою 2. У цьому випадку зниження якості борошна, отриманого від розмелювання менш добротних збагачених продуктів, компенсується підвищенням якості борошна, отриманого від розмелювання добротніших збіднених продуктів. При цьому справедливо стверджувати, що процес отримання борошна у разі кривої 2 можна провести з меншими витратами електроенергії та повітря, крім того, парк обладнання для його проведення буде необхідний менший, ніж у разі кривої 1. Графік 3 відображає ідеальний з точки зору економічної ефективності виробничий процес отримання борошна заданого раніше виходу та якості. Звичайно, такий ідеальний процес на практиці реалізувати не можливо, але всяке наближення до графіка 4 означає, що Ваш млин буде спочатку дешевшим і згодом ефективнішим.
Таким чином, наочно було показано, подальший розвиток сортових помелів, безсумнівно, пов’язаний зі скороченням їх структур.
Млини з розвиненими структурами активно впроваджувалися за доби Радянського Союзу, тобто в епоху дешевої енергії та продовольчого дефіциту. У ті часи більшість помельних партій пшениці не відрізнялися високими борошномельними якостями, але з такої пшениці також необхідно було отримувати якісне борошно вищого ґатунку. Водночас у країні не вистачало будь-якого борошна і основними помелами того часу були трисортні помели з виходом вищого ґатунку трохи більше 30%, але з максимально можливим загальним виходом за рахунок муки 2-го ґатунку. Сьогодні умови роботи змінилися, і Ви знаєте ці умови. У собівартості борошна енергоресурси посідають друге місце після сировини, борошно вищого ґатунку – основа продажів, а борошно 2-го гатунку користується попитом слабо. Існуючі млини продуктивністю 250 і 500 т/добу, а також інші млини, створені за їх подобою, хороші млини, але вони створені для інших умов господарювання, в яких вірою та правдою відслужили. Такі млини давно вже морально застаріли та вимагають реконструкції, навіть якщо їхнє обладнання перебуває у фізично хорошому стані. Тим більше, млини з розвиненими структурами помелів не варто будувати сьогодні.
Як правило, скорочення структур за традиційними підходами передбачає збагачення лише великих проміжних продуктів, а також проведення процесів крупоутворення, розмелювання та вимелу інтенсивніше. Практика показує, що деяке скорочення структури помелу вказаними способами дійсно не викликає зниження виходу та якості борошна (Графік 2). Однак подальше зміщення у бік коротких структур, де помели організуються без збагачення, процеси подрібнення проводяться найбільш інтенсивно, а скорочення підлягають навіть деякі операції підготовки, обов’язково пов’язані з втратою якості та виходу борошна. Такі помели проілюстровані кривою 4 на Рис. 2.
Разом з тим, відомо, що ціла зернівка є природною спорудою з міцним каркасом еліпсоїдної форми, який армований найміцнішою анатомічною частиною зерна – оболонкою. При створенні зовнішніх зусиль каркас поводиться як монолітна конструкція. Також відомо, що опір руйнуванню цілого зерна як комплексної конструкції вище, ніж ендосперму. Тому, для подрібнення зерна необхідно докласти великих зусиль, ніж того вимагає подрібнення ендосперму. Це призводить до зростання витрат енергії на подрібнення, зниження кількості та якості крупо-дунстових продуктів, появі загрози утворення дрібних частинок оболонки та попадання їх у борошно. Подрібнення зерна разом із оболонками, що властиво традиційним підходам, суперечить одному з основних принципів сортових помелів пшениці, сформульованому ще в середині минулого століття – це принцип послідовного звільнення ендосперму від оболонок.
Звільнити зерно від оболонок, а потім розмолоти – ідея очевидна і не нова. Спроби лущити зерно жита та пшениці до розмелу відомі у світовій та вітчизняній практиці. Однак донедавна процеси лущення не розглядалися як дієвий практичний метод підвищення ефективності помелів. По-перше, належним чином не були вивчені технологічні властивості лущення зерна. По-друге, не існувало обґрунтованих уявлень про доцільну структуру та режими переробки зерна із застосуванням операцій лущення. По-третє, не існувало машин, здатних реалізувати операції лущення у технологіях помелів. По-четверте, ефективність таких технологій була доведена практикою. Тим не менш, в результаті реалізації одного з напрямків діяльності компанії «ОЛИС» усі перераховані вище завдання нами успішно були вирішені.
Дослідження показали (Рис. 3), що очищення поверхні зерна лущенням значно перевищує ефективність обробки в оббивних машинах, так як передбачає видалення небажаних включень з усією масою відокремлених оболонок.
Крім того (Рис. 4), лущення супроводжується видаленням із зернової маси більшості видів домішок. Ефективність такої очистки перевищує ефективність очищення сито-повітряним методом, так як забезпечує відбір ще й важковідділювальних домішок.
Зволоження лущення зерна (Рис. 5) підвищує збільшення його вологості більш ніж на 3,0% порівняно з не лущеним зерном, а швидкість проникнення вологи в ендосперм лущення зерна в рази вище, ніж лущення.
Таким чином (Рис. 6), лущення зерна суттєво дозволяє скоротити кількість операцій очищення, що застосовуються, а також кондиціонувати більшість партій вітчизняної пшениці за один етап при скороченні тривалості відволікання на 25-50 %. При цьому в холодні періоди року для забезпечення ефективності кондиціонування доведено доцільність використання операції підігріву зерна до температур вище 15 градусів.
Водночас (Рис. 7), обробка зерна пшениці зі значеннями індексів лущення вище 3-4% призводить до різкого зниження життєздатності зерна та активного розвитку на його поверхні пліснявих грибів в умовах підвищеної вологості. Тому лущення зерна, що проводиться до етапу кондиціювання має відбуватися із забезпеченням індексу лущення не більше 3%.
При подрібненні лущення зерна (Рис. 8) істотно покращується добротність проміжних продуктів і підвищується вихід великої крупки. Встановлено, що при цьому доцільні значення індексу лущення становлять 6-8%.
Енергоємність первинного подрібнення лущення зерна (Рис. 9) обернено пропорційна індексу лущення і в середньому на 30-50% нижче, ніж не лущеного.
Встановлено, що весь процес крупоутворення при переробці лушпиння зерна може бути ефективно реалізований на двох і навіть на одній драній системі. Отримані проміжні продукти можуть бути ефективно збагачені на ситовійних системах та допускають інтенсивні режими подрібнення з утворенням високих витягів борошна гарної якості. Результати випробувань машин ударної дії з метою інтенсифікації процесів розмелювання показали ефективність використання дисмембраторів як у системах подрібнення збагачених продуктів, так і в системах вимелу оболонок. Встановлено, що енергоємність вилучення борошна за допомогою дисмембраторів 2,7 рази нижча, ніж на вальцевих верстатах.
Таким чином (Рис. 10), попередня підготовка зерна із застосуванням лущення дозволяє істотно скоротити структуру його переробки за рахунок інтенсифікації процесів подрібнення із забезпеченням необхідних результатів якості та виходу борошна. При цьому сукупна економія енергії за рахунок скорочення кількості технологічних та транспортних операцій на етапах підготовки та розмелювання зерна перевищує витрати енергії на процеси лущення.
Для новостворюваних млинів різної продуктивності нами розроблено технологічні схеми та режими реалізації коротких структур. Для існуючих комплектних млинів на обладнанні, що відтворюється, розроблені варіанти їх реконструкції за найбільш актуальними в промисловості напрямами з використанням скорочених структур помелів.
Практична реалізація наведених технологій вимагала створення та вдосконалення низки технологічних машин (Рис. 11). Так для лущення сухого зерна із забезпеченням індексів лущення до 3% розроблена серія машин різної продуктивності типу МАО. Для лущення кондиціюнованого зерна із забезпеченням індексів лущення 6-8% розроблено серію машин різної продуктивності конструкції «КАСКАД». Відмінною особливістю вказаних машин є обробка зерна з мінімальними втратами ендосперму, а також можливість роботи в автоматичних режимах млину АСУ.
Представлені технології успішно були впроваджені більш ніж на 20 млинах різної продуктивності (Рис. 12). Практика показує, що економічний ефект пропонованих технологій забезпечується максимально можливим рівнем використання зерна на млинах будь-якої продуктивності, зниженням енергоємності переробки на 10-15% порівняно з традиційними виробництвами, підвищенням продуктивності реконструйованих млинів на 20-25%, а також зниженням витрат капіталу на створення нових у 1,3-1,7 рази.
Справді, наші агрегатні млини «ОПТИМАТИК-М» продуктивністю 30 т/добу створені без використання ситовійного збагачення. Однак, при переробці зерна близького до базисних кондицій вони здатні стабільно реалізовувати двохсортні помели з виходом борошна вищого ґатунку 60 % (білість 59-60 ум. од.) та першого гатунку 12 % у середньому (білість 42-43 ум. од.), а також односортні помели з виходом борошна вищого ґатунку в середньому 70 % (білість 58-59 ум. од.). У разі потреби можливий додатковий відбір 1-2% борошна другого сорту. При цьому витрати електроенергії становлять близько 65 кВт на тонну переробленого зерна. Влітку 2014 року на одному з таких млинів, встановленому в м. Шахти Ростовської обл. довелося переробляти аномально сухе (вологість 9,0%) та високосклоподібне (склоподібність 70%) зерно. Тим не менш, застосування процесів лущення забезпечило можливість зволоження такого зерна до вологості 16,5% за один етап та його ефективне відволікання протягом 12 годин.
Результати роботи реконструйованих та новостворених нами млинів продуктивністю від 60 до 120 т/добу включають збагачення великих проміжних продуктів, дещо вище. Так, наприклад, один із млинів у Київській області продуктивністю 100 т/добу, реалізує в основному односортні помели з виходом борошна вищого ґатунку 74-75 %. Млин у Вінницькій області, також продуктивністю 100 т/добу реалізує двохсортні помели з виходом вищого ґатунку 65 % та першого ґатунку 11 %.
На кількох млинах продуктивністю 30 та 60 т/добу у тривалий час експлуатується підігрівач зерна нашої конструкції, який використовує як агент нагрівання гарячу воду. Вода своєю чергою підігрівається до 60 градусів електричними нагрівачами. За час експлуатації підігрівача зерна зниження якості та виходу борошна у холодні періоди року не спостерігалося. При цьому витрата електроенергії на підігрів зерна становить близько 10 кВт/т.
Нині понад 50 % виробничих потужностей млинів простоюють і це потужності переважно представлені млини з розвиненими структурами, реалізованими відтворюваним устаткуванням, що перебуває фізично у задовільному стані. Тому особливо хочеться зупинитися на роботі, виконаній спільно з науково-технічним центром «Проектування та технології агропромислового комплексу» Національного університету харчових технологій (керівники д.т.н. Дмитрук Є.А. та к.т.н. Ільчук В.Б. .). Саме на такому млині продуктивністю 270 т/добу у 2013 році і була проведена реконструкція, основною метою якої було підвищення продуктивності та зниження енергоємності переробки за умови мінімальних переробок. Для виконання такого завдання нами був використаний один із раніше розроблених методів для скорочення розвинених структур млинів великої продуктивності. Після кондиціювання зерно підлягає фракціонуванню, лущенню дрібної фракції та плющенню всього потоку перед подачею на першу драну систему. Як відомо, якість клейковини у дрібній фракції зерна тотожна її якості в інших фракціях, а вміст навіть перевищує її кількість у загальному потоці. Однак зерно дрібної фракції містить більше оболонок, а також саме у цій фракції сконцентрована більша частина домішок. Описаний метод дозволяє лущенням дрібної фракції зерна суттєво покращити борошномельні властивості всього потоку, а плющенням – підвищити ефективність крупоутворення, а також знизити навантаження на драний процес. Виконана підготовка зерна дозволила максимально використати інтенсивні методи розмелювання у тому числі з широким застосуванням дисмембраторів, що у свою чергу зажадало відповідних режимів подрібнення, перерозподіл вальцевої лінії та поверхні, що просіває. З допомогою скорочення структури помелу продуктивність млину зросла з 270 до 330 т/добу, тобто на 22%, енергоспоживання знизилося на 15%, тобто до 75-80 кВт/т. Після проведеної реконструкції млина стабільно реалізує двохсортні помели з виходом вищого гатунку 65% та першого гатунку – з виходом 11%. Оцінивши отримані результати власники, менеджери та фахівці підприємства ухвалили рішення про будівництво нового млина, основу технологічних рішень якого складатимуть рішення, апробовані під час реконструкції. Такий млин продуктивністю 350 т/добу нами було спроектовано. Сьогодні там вже закінчено монтаж та проводяться передпускові роботи.
Хочу звернутися до присутніх у залі представників галузі переробки зерна з проханням ретельніше придивитися до вітчизняних технологій борошна та круп – нам є, що Вам запропонувати. Крім того, сьогодні певна частина обладнання, виробленого в Україні не тільки конкурентоспроможна в технічному відношенні, а й у 2-2,5 рази дешевша за обладнання турецького та в 4-5 разів – європейського виробництва. Настав час міняти нав’язане нам уявлення, що все, що в них – це добре, а все що у нас – це погано і чинити мудро як у старій українській приказці: «Чужого навчайся, але свого не цурайся».
