Верещинский А.П. – генеральный директор ООО «ОЛИС» (г. Одесса), доктор технических наук.
От себя лично и от компании “ОЛИС” разрешите поприветствовать Вас на международной конференции «Мука и крупы: сырье, рынок, технологии». Без сомнений этот форум является одним из самых ожидаемых и важных событий для всех, кто работает в сфере переработки зерна. Мы надеемся, что обмен мнениями и информацией в рамках этой конференции, позволят всем нам обрести новые идеи для развития нашего бизнеса.
Абсолютно очевидно, что в ближайшей перспективе в Украине активно будет развиваться переработка зерна и перед большинством предприятий встанут задачи реконструкции существующих производственных мощностей и создания новых. В этом зале находятся собственники, руководители и специалисты, которым предстоит решать эти задачи. Именно от Ваших решений зависит успешность Ваших предприятий и отрасли в целом. От выбора технологий и оборудования зависит, как скоро Ваше предприятие станет работать на Вас, а не на погашение банковских кредитов и финансирование чужого развития.
В своем докладе я изложу наше видение современного состояния и тенденций развития технологий производства муки, а также расскажу о разработанных и внедряемых нашей компанией методах повышения их эффективности. Надеюсь, что предоставленная информация поможет Вам найти решения, которые будут максимально эффективны для Ваших предприятий в современных условиях хозяйствования.
Как известно, в зависимости от развитости структуры сортовые помолы пшеницы разделяются на помолы с развитыми и с сокращенными структурами. Помолы с развитыми структурами предполагают переработку зерна с использованием максимального арсенала технических средств. Такие помолы реализуются, в основном, для мельзаводов большой производительности. Их отличают высокие затраты на создание и эксплуатацию. По сокращенным структурам, как правило, реализуют мельзаводы меньшей производительности, в которых в большей или меньшей степени производственные процессы сокращены. Таким мельзаводам, соответственно, характерны более низкие затраты на создание и эксплуатацию. Принято считать, что помолы с развитыми структурами обеспечивают максимальный выход и качество муки, а для помолов с сокращенными структурами не высокий выход и качество муки являются непреодолимыми проблемами.
В рамках традиционных технологий основные структурные различия помолов, в основном, проявляются на этапе размола зерна, в то время как на этапе подготовки такие различия не всегда существенны. Тем не менее, в современных условиях хозяйствования целый ряд широко используемых ранее операций подготовки зерна к помолу утратил свою актуальность. Так, отбор мелкой фракции зерна применяется редко, т.к. влечет за собой невосполнимые потери ценного сырья. Мойка и мокрая обработка поверхности зерна уже почти не применяются, что обусловлено экологическими проблемами использования воды, а также наличием эффективных «сухих» методов очистки. Из-за дороговизны энергоносителей методы горячего кондиционирования также не применяются. Поэтому, сегодня подготовка зерна даже в развитых структурах включает его очистку на сито-воздушных сепараторах, триерах, камнеотборниках, концентраторах или комбинаторах, очистку поверхности в обоечных машинах и многоэтапное холодное кондиционирование.
В развитых структурах суть помола зерна заключается в следующем. Зерно предварительно измельчают с целью образования промежуточных продуктов, т.е. частиц крупнее муки. Затем полученные промежуточные продукты, разделяют по качеству и далее раздельно измельчают в муку. Обогащенные продукты с высоким содержанием эндосперма образуют потоки муки высокого качества, которые должны использоваться для формирования муки высоких сортов. Обедненные продукты с высоким содержанием оболочек образуют потоки муки пониженного качества, которые должны использоваться для формирования более низких ее сортов. Давайте посмотрим, как это работает на практике.
На слайде 1 представлено упрощенную структурную схему мельзавода на комплектном оборудовании производительностью 250 т/сут. Приведенные данные свидетельствуют, что из потоков муки, полученных вследствие размола обогащенных продуктов, можно сформировать около 32 % муки высшего сорта. Не смотря на высокое качество такой муки ее слишком мало для удовлетворения рыночного спроса в муке высшего сорта. Поэтому на любом мельзаводе к потокам такой муки в обязательном порядке добавляют 20%, 30% и более муки, полученной от размола промежуточных продуктов с высоким содержанием оболочек и даже с драного процесса для доведения выхода муки высшего сорта до 50%, 60% и более. По качеству потоки такой муки значительно хуже и характеризуются значениями зольности выше 0,58%, т.е. значениями, которые существенно выше предельно допустимого значения для муки высшего сорта. Таким образом, вопреки приведенной ранее логике и здравому смыслу, потоки муки, которые искусственно улучшили и пропорционально искусственно ухудшили, на этапе формирования сортов муки смешиваются вместе. Какие же выводы из этого следуют?
На слайде 2 приведены графики зависимости кумулятивных значений зольности муки от ее выхода. График 1 построен по данным помольного баланса мельзавода на комплектном оборудовании производительностью 250 т/сут. Из анализа помольного баланса следует, что из получаемых потоков муки можно сформировать, например, 60 % муки высшего сорта зольностью 0,52 %, 7 %, первого сорта — зольностью 0,75 % и 9 % муки второго сорта зольностью 1,25 %. Указанные точки нанесены на график. Очевидно, что при условии снижения степени обогащения промежуточных продуктов и их количества реальный помол может быть охарактеризован кривой 2. В этом случае снижение качества муки, полученной от размола менее добротных обогащенных продуктов, компенсируется повышением качества муки, полученной от размола более добротных обедненных продуктов. При этом справедливо утверждать, что процесс получения муки в случае кривой 2 можно провести с меньшими затратами электроэнергии и воздуха, кроме того, парк оборудования для его проведения будет необходим меньший, чем в случае кривой 1. График 3 отражает идеальный с точки зрения экономической эффективности производственный процесс получения муки заданного ранее выхода и качества. Конечно, такой идеальный процесс на практике реализовать не возможно, но всякое приближение к графику 4 означает, что Ваша мельница будет изначально дешевле и впоследствии эффективнее.
Таким образом, как наглядно было показано, дальнейшее развитие сортовых помолов, несомненно, связано с сокращением их структур.
Мельницы с развитыми структурами активно внедрялись в эпоху Советского Союза, т.е. в эпоху дешевой энергии и продовольственного дефицита. В те времена, большинство помольных партий пшеницы не отличались высокими мукомольными качествами, но из такой пшеницы также необходимо было получать качественную муку высшего сорта. Вместе с тем в стране не хватало любой муки и основными помолами того времени были трехсортные помолы с выходом высшего сорта немногим больше 30%, но с максимально возможным общим выходом за счет муки 2-го сорта. Сегодня условия работы изменились, и Вы эти условия знаете. В себестоимости муки энергоресурсы занимают второе место после сырья, мука высшего сорта – основа продаж, а мука 2-го сорта пользуется спросом слабо. Существующие мельзаводы производительностью 250 и 500 т/сут., а также иные мельзаводы, созданные по их подобию, хорошие мельзаводы, но они созданы для иных условий хозяйствования, в которых верой и правдой отслужили. Такие мельзаводы давно уже морально устарели и требуют реконструкции, даже если их оборудование находится в физически хорошем состоянии. Тем более мельзаводы с развитыми структурами помолов не стоит строить сегодня.
Как правило, сокращение структур по традиционным подходам предполагает обогащение только крупных промежуточных продуктов, а также проведение процессов крупообразования, размола и вымола более интенсивно. Практика показывает, что некоторое сокращение структуры помола указанными способами действительно не вызывает снижения выхода и качества муки (график 2). Однако дальнейшее смещение в сторону коротких структур, где помолы организуются без обогащения, процессы измельчения проводятся наиболее интенсивно, а сокращению подлежат даже некоторые операции подготовки, обязательно связаны с потерей качества и выхода муки. Такие помолы проиллюстрированы кривой 4 на слайде.
Вместе с тем, известно, что целая зерновка представляет собой природное сооружение с прочным каркасом эллипсоидной формы, который армирован самой прочной анатомической частью зерна – оболочкой. При создании внешних усилий каркас ведет себя как монолитная конструкция. Также известно, что сопротивление разрушению целого зерна, как комплексной конструкции выше, чем эндосперма. Поэтому, для измельчения зерна необходимо приложить большие усилия чем того требует измельчение эндосперма. Это приводит к росту затрат энергии на измельчение, снижению количества и качества крупо-дунстовых продуктов, появлению угрозы образования мелких частиц оболочки и попаданию их в муку. Измельчение зерна вместе с оболочками, что присуще традиционным подходам, противоречит одному из основных принципов сортовых помолов пшеницы, сформулированному еще в середине прошлого столетия – это принцип последовательного освобождения эндосперма от оболочек.
Освободить зерно от оболочек, а потом размолоть – идея очевидная и не нова. Попытки шелушить зерно ржи и пшеницы до размола известны в мировой и отечественной практике. Однако до недавнего времени процессы шелушения не рассматривались как действенный практический метод повышения эффективности помолов. Во-первых, должным образом не были изучены технологические свойства шелушенного зерна. Во-вторых, не существовало обоснованных представлений о целесообразной структуре и режимах переработки зерна с применением операций шелушения. В-третьих, не существовало машин, способных реализовать операции шелушения в технологиях помолов. В-четвертых, эффективность таких технологий не была доказана практикой. Тем не менее, в результате реализации одного из направлений деятельности компании «ОЛИС» все перечисленные выше задачи нами успешно были решены и с их результатами я Вас коротко познакомлю.
Исследования показали (Слайд 3), что очистка поверхности зерна шелушением существенно превосходит эффективность обработки в обоечных машинах, т.к. предусматривает удаление нежелательных включений со всей массой отделенных оболочек.
Кроме того (Слайд 4), шелушение сопровождается удалением из зерновой массы большинства видов примесей. Эффективность такой очистки превышает эффективность очистки сито-воздушным способом, т.к. обеспечивает отбор еще и трудноотделимых примесей.
Увлажнение шелушенного зерна (Слайд 5) повышает приращение его влажности более чем на 3,0% по сравнению с не шелушенным зерном, а скорость проникновения влаги в эндосперм шелушенного зерна в разы выше, чем не шелушенного.
Таким образом (Слайд 6), шелушение зерна существенно позволяет сократить число применяемых операций очистки, а также кондиционировать большинство партий отечественной пшеницы за один этап при сокращении продолжительности отволаживания на 25-50 %. При этом, в холодные периоды года для обеспечения эффективности кондиционирования доказана целесообразность использования операции подогрева зерна до значения температур выше 15 градусов.
Вместе с тем (Слайд 7), обработка зерна пшеницы со значениями индексов шелушения выше 3-4% приводит к резкому снижению жизнеспособности зерна и активному развитию на его поверхности плесенных грибов в условиях повышенной влажности. Поэтому шелушение зерна, проводимое до этапа кондиционирования должно происходить с обеспечением индекса шелушения не более 3%.
При измельчении шелушенного зерна (Слайд 8) существенно улучшается добротность промежуточных продуктов и повышается выход крупной крупки. Установлено, что при этом целесообразные значения индекса шелушения составляют 6-8%.
Энергоемкость первичного измельчения шелушенного зерна (Слайд 9) обратно пропорциональна индексу шелушения и в среднем на 30-50% ниже, чем не шелушенного.
Установлено, что весь процесс крупообразования при переработке шелушенного зерна может быть эффективно реализован на двух и даже на одной драной системе. Полученные промежуточные продукты могут быть эффективно обогащены на сито-веечных системах и допускают интенсивные режимы измельчения с образованием высоких извлечений муки хорошего качества. Результаты испытаний машин ударного действия с целью интенсификации процессов размола показали эффективность использования дисмембраторов как в системах измельчения обогащенных продуктов, так и в системах вымола оболочек. Установлено, что энергоемкость извлечения муки посредством дисмембраторов 2,7 раза ниже, чем на вальцевых станках.
Таким образом (Слайд 10), предварительная подготовка зерна с применением шелушения позволяет существенно сократить структуру его переработки за счет интенсификации процессов измельчения с обеспечением требуемых результатов по качеству и выходу муки. При этом, совокупная экономия энергии за счет сокращения числа технологических и транспортных операций на этапах подготовки и размола зерна превышает затраты энергии на процессы шелушения.
Для вновь создаваемых мельзаводов разной производительности нами разработаны технологические схемы и режимы реализации коротких структур. Для существующих комплектных мельзаводов на воспроизводимом оборудовании разработаны варианты их реконструкции по наиболее актуальным в промышленности направлениям с использованием сокращенных структур помолов.
Практическая реализация приведенных технологий потребовала создания и усовершенствования ряда технологических машин (Слайд 11). Так для шелушения сухого зерна с обеспечением индексов шелушения до 3-х % разработана серия машин разной производительности типа МАО. Для шелушения кондиционированного зерна с обеспечением индексов шелушения 6-8 % разработана серия машин разной производительности конструкции «КАСКАД». Отличительной особенностью указанных машин является обработка зерна с минимальными потерями эндосперма, а также возможность работы в автоматических режимах АСУ мельзаводов.
Представленные технологии успешно были внедрены более чем на 20-ти мельзаводах разной производительности (Слайд 12). Практика показывает, что экономический эффект предлагаемых технологий обеспечивается максимально возможным уровнем использования зерна на мельзаводах любой производительности, снижением энергоемкости переработки на 10-15% по сравнению с традиционными производствами, повышением производительности реконструированных мельзаводов на 20-25 %, а также снижением затрат капитала на создание нових в 1,3-1,7 раза.
Действительно, наши агрегатные мельзаводы «ОПТИМАТИК-М» производительностью 30 т/сут., созданы без использования сито-веечного обогащения. Однако, при переработке зерна близкого к базисным кондициям они способны стабильно реализовывать двухсортные помолы с выходом муки высшего сорта 60 % (белизна 59-60 у. ед.) и первого сорта 12 % в среднем (белизна 42-43 у. ед.), а также односортные помолы с выходом муки высшего сорта в среднем 70 % (белизна 58-59 у.ед.). В случае необходимости, возможен дополнительный отобор 1-2 % муки второго сорта. При этом, затраты электроэнергии составляют около 65 кВт на тонну переработанного зерна. Летом 2014 года на одном из таких мельзаводов, установленном в г. Шахты Ростовской обл. пришлось перерабатывать аномально сухое (влажность 9,0 %) и высокостекловидное (стекловидность 70 %) зерно. Тем не менее, применение процессов шелушения обеспечило возможность увлажнения такого зерна до влажности 16,5 % за один этап и его эффективное отволаживание в течении 12 часов.
Результаты работы реконструированных и вновь созданных нами мельзаводов производительностью от 60 до 120 т/сут. включающих обогащение крупных промежуточных продуктов, несколько выше. Так, например, один их мельзаводов в Киевской области производительностью 100 т/сут., реализует в основном односортные помолы с выходом муки высшего сорта 74-75 %. Мельзавод в Винницкой области, также производительностью 100 т/сут. реализует двухсортные помолы с выходом высшего сорта 65 % и первого сорта 11 %.
На нескольких мельзаводах производительностью 30 и 60 т/сут. в длительное время эксплуатируется подогреватель зерна нашей конструкции, использующий в качестве агента нагрева горячую воду. Вода в свою очередь подогревается до 60 градусов электрическими нагревателями. За время эксплуатации подогревателя зерна снижение качества и выхода муки в холодные периоды года не наблюдалось. При этом, расход электроэнергии на подогрев зерна составляет около 10 кВт/т.
В настоящее время более 50 % производственных мощностей мельзаводов простаивают и эти мощности в основном представлены мельзаводами с развитыми структурами, реализованными воспроизводимым оборудованием, находящемся физически в удовлетворительном состоянии. Поэтому, особо хочется остановиться на работе, выполненной совместно с научно-техническим центром «Проектирование и технологии агропромышленного комплекса» Национального университета пищевых технологий (руководители д.т.н. Дмитрук Е.А. и к.т.н. Ильчук В.Б.). Именно на таком мельзаводе производительностью 270 т/сут. в 2013 году и была проведена реконструкция, основной целью которой, являлось повышение производительности и снижение энергоемкости переработки при условии минимальных переделок. Для выполнения такой задачи нами был использован один из ранее разработанных методов для сокращения развитых структур мельзаводов большой производительности. После кондиционирования зерно подлежит фракционированию, шелушению мелкой фракции и плющению всего потока перед подачей на первую драную систему. Как известно, качество клейковины в мелкой фракции зерна тождественно ее качеству в остальных фракциях, а содержание — даже превышает ее количество в общем потоке. Однако зерно мелкой фракции содержит больше оболочек, а также именно в этой фракции сконцентрирована большая часть примесей. Описанный метод позволяет шелушением мелкой фракции зерна существенно улучшить мукомольные свойства всего потока, а плющением — повысить эффективность крупообразования, а также снизить нагрузку на драной процесс. Выполненная подготовка зерна позволила максимально использовать интенсивные методы размола в т.ч. с широким применением дисмембраторов, что в свою очередь потребовало соответствующих режимов измельчения, перераспределение вальцевой линии и просеивающей поверхности. За счет сокращения структуры помола производительность мельзавода выросла с 270 до 330 т/сут., т.е. на 22 %, энергопотребление снизилось на 15 %, т.е. до 75-80 кВт/т. После проведенной реконструкции мельзавод стабильно реализует двухсортные помолы с выходом высшего сорта 65 % и первого сорта – с выходом 11 %. Оценив полученные результаты собственники, менеджеры и специалисты предприятия приняли решение о строительстве нового мельзавода, основу технологических решений которого будут составлять решения, апробированные при реконструкции. Такой мельзавод производительностью 350 т/сут. нами был спроектирован. Сегодня там уже закончен монтаж и проводятся предпусковые работы.
Хочу обратиться к присутствующим в зале представителям отрасли переработки зерна с просьбой более тщательно присмотреться к отечественным технологиям муки и крупы – нам есть, что Вам предложить. Кроме того, сегодня определенная часть оборудования, произведенного в Украине не только конкурентоспособна в техническом отношении, но и в 2-2,5 раза дешевле оборудования турецкого и в 4-5 раз – европейского производства. Пора менять навязанное нам представление, что все, что у них – это хорошо, а все что у нас – это плохо и поступать мудро как в старой украинской поговорке: «Чужого навчайся, але свого не цурайся».
