А.П. Верещинский, канд. техн. наук, генеральный директор ООО «ОЛИС» (г, Одесса)
Один из методов совершенствования сортовых помолов пшеницы – шелушение зерна при его подготовке к размолу. Эффективность данного метода в значительной степени определяется технико-технологической эффективностью оборудования для шелушения.
По результатам исследований и разработок, выполненных под руководством автора статьи, создана конструкция шелушильно-шлифовальной машины «Каскад» (патент 97616, Украина). Модельный ряд данной машины производительностью от 0,3 до 3 т/ч выпускает предприятие ООО «ОЛИС». Внедрение в производство и проверка эффективности работы машин «Каскад» были проведены в Украине и России на более чем 20 мельзаводах производительностью 15–200 т/сут.
Характерный пример такого внедрения – работа, выполненная на мельзаводе ООО «Шевченковский завод продтоваров» (Киевская обл.).
Для шелушения кондиционированного зерна использовали две параллельно работающие шелушильно-шлифовальные машины «Каскад-3.1», каждая из которых оснащена аспирационной колонкой. После шелушения зерно подавалось на вальцовый станок I др.с. Испытания проводили при разной общей производительности машин и при различных индексах шелушения k для каждого задаваемого значения производительности. Анализ лабораторных исследований отобранных образцов зерна по показателям зольность, влажность, количество битых зерен и фракционный состав отделенных оболочек показал практически полное сходство результатов, полученных при разной производительности и одинаковых значениях k. Таким образом было подтверждено, что качество продуктов шелушения при обработке в машинах «Каскад» не зависит от их текущей производительности, задаваемой степенью заполнения рабочей зоны, а определяется значением индекса шелушения k.
Таблица 1. Показатели качества кондиционированного зерна
| Показатель | Исходное зерно | Кондиционированное зерно | Шелушенное зерно | ||
|---|---|---|---|---|---|
| k = 3,5% | k = 5,3% | k = 8,0% | |||
| Натура, г/л | 799,5 | — | — | — | — |
| Влажность, % | 11,98 | 15,8 | 15,40 | 15,28 | 15,17 |
| Стекловидность, % | 35 | — | — | — | — |
| Зольность, % | 1,52 | 1,50 | 1,40 | 1,32 | 1,27 |
| Содержание, %: | |||||
| сорной примеси | 0,20 | 0,10 | 0 | 0 | 0 |
| зерновой примеси | 2,85 | 3,89 | 4,17 | 4,48 | 4,67 |
| битых зерен | 2,39 | 2,83 | 3,19 | 3,38 | 3,62 |
| мелкого зерна (проход 2,2х20) | 5,75 | 5,47 | 6,10 | 6,64 | 7,40 |
Анализ данных табл. 1 показывает, что, несмотря на низкую зольность исходного зерна, снижение ее в результате шелушения при индексе 3,5; 5,3 и 8% составляет соответственно 0,1; 0,18 и 0,23%. Приращение содержания битых зерен в результате шелушения незначительно и составляет 0,36-0,79%. С учетом невысокого содержания в исходном зерне сорной примеси, ее наличие после шелушения не обнаруживается. Некоторое увеличение содержания зерновой примеси обусловлено ростом содержания битых зерен. За счет уменьшения размеров зерен в результате шелушения незначительно увеличивается содержание мелкого зерна.
Таблица 2. Показатели качества оболочечных продуктов
| Показатель | k = 3,5% | k = 5,3% | k = 8,0% |
|---|---|---|---|
| Влажность, % | 14,19 | 14,53 | 14,77 |
| Зольность, % | 4,20 | 4,70 | 4,00 |
При повышении значений индекса шелушения влажность шелушенного зерна снижается, а отделенных оболочек повышается (табл. 2). Распределение влаги между разделенными шелушением анатомическими составляющими зерна указывает на то, что в результате кондиционирования более высокая влажность была обеспечена его периферическим частям. При этом влажность отделенных оболочек ниже влажности шелушенного зерна, что объясняется подсушиванием отделенных оболочек в процессе шелушения.
При индексе шелушения 3,5% температура обрабатываемого зерна возрастает на 5–7 °С, а при 8% – на 13-15 °С, т.е. при воздействии аспирационных потоков воздуха в рабочей камере машины и в аспирационной колонке происходит интенсивное подсушивание оболочек, отделяемых в виде мелких частиц. Анализ зольности отделенных оболочек (табл. 2) показывает; что при индексе шелушения 3,5% они представлены преимущественно плодовыми. При индексе шелушения 5‚3% в состав отделенных оболочек частично попадает алейроновый слой, обуславливая существенное повышение зольности отделенного продукта. Снижение зольности отделенного продукта до 4% при индексе шелушения 8% объясняется присутствием в его составе некоторого количества эндосперма. Следует отметить, что при всех задаваемых значениях индекса шелушения наблюдается равномерная обработка отдельных зерен.
Таблица 3. Потребляемая мощность шелушильно-шлифовальных машин «Каскад-3.1»
| Производительность, т/ч | Потребляемая мощность, кВт | ||
|---|---|---|---|
| k = 3,5% | k = 5,3% | k = 8,0% | |
| 3.0 | 26.1 | 32.1 | 39.3 |
| 2.4 | 24.8 | 26.6 | 32.2 |
| 2.0 | 24.0 | 25.3 | 27.4 |
Анализ данных табл. 3 показывает, что при каждом фиксированном значении индекса шелушения количество энергии, потребляемой машиной «Каскад» на обработку единицы массы зерна, пропорционально коэффициенту использования установленной мощности. Так, при индексе шелушения 3,5% и производительностях 3 и 2 т/ч количество потребляемой энергии составило соответственно 8,7 и 12 кВт·ч/т, при индексе шелушения 8% и той же производительности – соответственно 13 и 13,7 кВт·ч/т.
Данная зависимость обусловлена значительной потребляемой мощностью холостого хода машин «Каскад», которая, вследствие исключения потерь на механическую передачу за счет использования прямого привода машин, приближается к мощности холостого хода их электродвигателей и для испытуемых машин в целом составляет 21,8 кВт.
Таблица 4. Полезная мощность шелушильно-шлифовальных машин «Каскад-3.1»»
| Производительность, т/ч | Потребляемая полезная мощность, кВт | ||
|---|---|---|---|
| k = 3,5% | k = 5,3% | k = 8,0% | |
| 3.0 | 4.3 | 10.3 | 17.5 |
| 2.4 | 3.0 | 5.2 | 10.4 |
| 2.0 | 2.2 | 3.5 | 5.6 |
Данные табл. 4 подтверждают полученные ранее выводы, что затраты энергии на реализацию процессов шелушения при фиксированных значениях индекса шелушения пропорциональны степени заполнения рабочей зоны шелушильно-шлифовальной машины. Так, при индексе шелушения 3,5%, производительностях 3 и 2 т/ч количество потребляемой полезной энергии составило соответственно 1,43 и 1,1 кВт·ч/т, а при индексе шелушения 8% – соответственно 5,8 и 2,8 кВт·ч/т.
Для сравнения энергоемкости шелушения на разных режимах целесообразно использовать значения потребляемой мощности или ее полезной составляющей (полезной энергии), отнесенной к единице массы обрабатываемого зерна и к индексу шелушения k, т.е. удельные значения энергии. С учетом данных табл. 3 и 4, минимальное значение удельной потребляемой энергии, определенной описанным выше путем, наблюдается при k = 8% и производительности 3 т/ч и составляет 1‚64 кВт·ч/(т·%)‚ а максимальное значение – при k = 3‚5% и производительности 2 т/ч – 3,43 кВт·ч/(т·%).
Значение удельной полезной энергии при индексе шелушения 8% и производительности 3 т/ч составляет 0,73 кВт·ч/(т·%)‚ а при индексе шелушения 3‚5% и производительности 2 т/ч – 0,32 кВт·ч/(т·%).
И.Р. Дударев* при испытаниях винто-прессовой машины У1-БШР‚ предназначенной для шелушения предварительно увлажненного зерна пшеницы в целях подготовки к помолу, при производительности машины 7‚2-6‚7 т/ч, потребляемой мощности привода 16-24 кВт и индексе шелушения 1–2% получил удельный расход полезной энергии, равный 1‚72–3‚05 кВт·ч/т. Следовательно, удельное значение потребляемой энергии составило 1,79–2‚22 кВт·ч/(т·%), а полезной энергии – 1,52–1,72 кВт·ч/(т·%).
Поскольку машины У1-БШР предназначены для отделения только плодовых оболочек зерна, т.е. работают с индексом шелушения до 3%‚ то можно сделать вывод о более высокой технологической эффективности машин типа «Каскад», реализующих процессы шелушения с большими значениями индекса шелушения и при меньших значениях энергоемкости. Следует обратить внимание, что мощность холостого хода машины У1-БШР при испытаниях составляла всего 3,6 кВт, что крайне недостаточно для выпускаемых в настоящее время электродвигателей.
Согласно результатам исследований А.И. Кондратьева‚ Б.М. Максимчука, А.М. Братухина и А.Ф. Тимукаса‚ при подготовке к помолу зерна пшеницы в шелушильно-шлифовальной машине А1-ЗШН с установленной мощностью электродвигателя 22 кВт при индексе шелушения 2‚5–3‚5% обеспечивалась производительность 3-4 т/ч. С учетом максимального значения коэффициента использования установленной мощности 0,89, принятого при испытаниях машин «Каскад-3.1»‚ затраты энергии на шелушение в машинах А1-ЗШН составляют около 1,86 кВт·ч/(т·%), что приблизительно на 14% меньше, чем в машинах «Каскад».
Попытки использования некоторыми мукомолами практиками машин А1-ЗШН для шелушения кондиционированного зерна пшеницы показали их низкую технологическую эффективность и непригодность для обработки с индексами шелушения более 3%. В паспортных данных указанных машин установлено приращение количества битых зерен до 2%‚ что для большинства режимов обработки, требуемых при подготовке пшеницы к помолу, не соответствует действительности. С увеличением индекса шелушения свыше 3% количество битых зерен резко возрастает, принимая недопустимые значения. Кроме того, с ростом индекса шелушения существенно проявляется невыравненность обработки отдельных зерен: некоторые зерна практически полностью сохраняют оболочки, а иные лишаются не только оболочек, но и части эндосперма. Очевидно, что дальнейшая переработка шелушенного таким образом зерна бесперспективна.
Согласно результатам проведенных испытаний, технико-технологическая эффективность шелушильно-шлифовальных машин типа «Каскад» существенно выше известных аналогов. Опыт работы данных машин на ряде мельзаводов подтверждает их уровень эффективности, достаточный для успешного использования в технологиях сортовых помолов пшеницы.
опубликовано в издании «Хлебопродукты» 11/2012
- * Дударев, И.Р. Научно-технические основы интенсификации процессов и создание машин для обработки поверхности зерна: дис…. доктора техн. наук / И.Р. Дударев. – Одесса, 1989. – 437 с.
